M??t??orologie
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Physique de l'atmosph??re |
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M??t??orologie (du grec: μετέωρον, Meteoron, "haut dans le ciel", et λόγος, logos, ??connaissance??) est le ??tude scientifique interdisciplinaire de l' atmosph??re qui se concentre sur la m??t??o et les pr??visions processus (en contraste avec climatologie). Ph??nom??nes m??t??orologiques les ph??nom??nes m??t??orologiques observables qui illuminent et sont expliqu??s par la science de la m??t??orologie. Ces ??v??nements sont li??s par les variables qui existent dans la Terre de l 'atmosph??re. Ils sont la temp??rature , pression, la vapeur d'eau , et les gradients et les interactions de chacune des variables, et leur ??volution dans le temps. La majorit?? des conditions m??t??orologiques observ??es de la Terre se trouve dans le troposph??re.
M??t??orologie, la climatologie, la physique atmosph??rique , et chimie atmosph??rique sont sous-disciplines de la sciences de l'atmosph??re. M??t??orologie et de l'hydrologie composent le domaine interdisciplinaire de hydrom??t??orologie.
Les interactions entre l'atmosph??re terrestre et les oc??ans font partie des ??tudes coupl??s oc??an-atmosph??re. M??t??orologie a des applications dans de nombreux domaines divers tels que l'arm??e, la production d'??nergie, les transports, l'agriculture et la construction.
Sous-classifications
Dans l'??tude de l'atmosph??re, la m??t??orologie peut ??tre divis?? en zones distinctes de l'accent en fonction de la port??e temporelle et la port??e spatiale d'int??r??t. ?? un extr??me de cette ??chelle est la climatologie. Dans les d??lais d'heures ?? jour, la m??t??orologie se s??pare en micro, m??so et ??chelle synoptique. Respectivement, le taille g??ospatiale de chacun de ces trois ??chelles concerne directement avec les d??lais appropri??s.
Autres subdivisions sont disponibles sur la base de la n??cessit?? par l'homme ou par les effets uniques, locaux ou g??n??raux qui sont ??tudi??s dans cette sous-classe.
- Couche limite la m??t??orologie
Couche limite la m??t??orologie est l'??tude des processus dans l' air couche directement au-dessus de la Terre surface s ', connu sous le nom couche limite atmosph??rique (ABL) ou peplosphere. Les effets de la surface - chauffage, de refroidissement, et friction - la cause un m??lange turbulent dans la couche d'air. Significatif flux de la chaleur, la mati??re , ou dynamique sur des ??chelles de temps de moins d'une journ??e sont advect??es par des mouvements turbulents. Couche limite m??t??orologie comprend l'??tude de tous les types de limite de surface, y compris atmosph??re oc??an, lac, terrains urbains et terres non urbaines.
- M??so-??chelle
M??so-??chelle est l'??tude des ph??nom??nes atmosph??riques qui a ??chelles horizontales allant de limites microscopique des limites ?? l'??chelle synoptique et une ??chelle verticale qui commence ?? la surface de la terre, notamment la couche limite atmosph??rique, troposph??re, tropopause, et la section inf??rieure de la stratosph??re. Calendriers m??so-??chelle durent de moins d'une journ??e pour la dur??e de vie de l'??v??nement, qui dans certains cas peut ??tre semaine. Les ??v??nements d'int??r??t sont g??n??ralement orages , lignes de grains, fronts, bandes de pr??cipitation dans tropicale et cyclones extratropicaux et syst??mes m??t??orologiques g??n??r??s topographiquement tels que les vagues de montagne et les brises de mer et de terre.
- ??chelle synoptique
??chelle synoptique est g??n??ralement de grandes dynamiques territoriales vis??es au coordonn??es horizontale et par rapport au temps. Les ph??nom??nes d??crits g??n??ralement par m??t??orologie synoptique inclure des ??v??nements comme les cyclones extratropicaux, creux et de cr??tes baroclines, zones frontales, et dans une certaine mesure jets. Tous ces ??l??ments sont g??n??ralement donn??s sur les cartes m??t??orologiques pour une dur??e d??termin??e. L'??chelle horizontale minimale de ph??nom??nes synoptiques sont limit??es ?? l'espacement entre stations d'observation en surface.
- ??chelle globale
M??t??orologie ??chelle mondiale est l'??tude des conditions m??t??orologiques li??es au transport de la chaleur des tropiques ?? la p??les. En outre, de tr??s grandes oscillations d'??chelle sont d'importance. Ces oscillations ont des p??riodes de temps plus longues que g??n??ralement un cycle saisonnier annuel complet, comme ENSO , AOP, MJO, etc. ??chelle mondiale pousse les seuils de la perception de la m??t??orologie dans la climatologie. La d??finition traditionnelle du climat est pouss?? ?? de plus grandes ??chelles de temps avec la poursuite de la compr??hension de la fa??on dont les oscillations mondiaux causent deux perturbations climatiques et m??t??orologiques dans le synoptique et d??lais m??so-??chelle.
Pr??vision num??rique du temps est une pr??occupation principale dans la compr??hension de l'interaction air-mer, la m??t??orologie tropicale, la pr??visibilit?? atmosph??rique, et troposph??rique / processus stratosph??riques .. Actuellement (2007) Naval Research Laboratory ?? Monterey produit le mod??le atmosph??rique appel?? NOGAPS, un mod??le atmosph??rique ?? l'??chelle mondiale, cette mod??le est ex??cut?? sur le plan op??rationnel de la Flotte num??rique m??t??orologie et oc??anographie Centre. Il ya plusieurs autres mod??les atmosph??riques mondiaux.
- La m??t??orologie dynamique
La m??t??orologie dynamique se concentre g??n??ralement sur les la physique de l'atmosph??re. L'id??e de colis air est utilis?? pour d??finir le plus petit ??l??ment de l'atmosph??re, tout en ignorant la nature chimique et mol??culaire discr??te de l'atmosph??re. Une particule d'air est d??fini comme un point dans le continuum fluide de l'atmosph??re. Les lois fondamentales de la dynamique des fluides, thermodynamique, et le mouvement sont utilis??s pour ??tudier l'atmosph??re. Les grandeurs physiques qui caract??risent l'??tat de l'atmosph??re sont la temp??rature, la densit??, la pression, etc. Ces variables ont des valeurs uniques dans le continuum.
- M??t??orologie a??ronautique
Aviation offres de m??t??orologie avec l'impact de la m??t??o sur la gestion de la circulation a??rienne. Il est important pour les ??quipages a??riens de comprendre les implications de la m??t??o sur leur plan de vol ainsi que leurs avions, comme indiqu?? par le Manuel d'information a??ronautique:
Les effets de la glace sur les a??ronefs sont cumulatifs pouss??e est r??duite, la tra??n??e augmente, ascenseur diminue, et le poids augmente. Les r??sultats sont une diminution de la vitesse de d??crochage et une d??t??rioration des performances de l'avion. Dans les cas extr??mes, de 2 ?? 3 pouces de glace peuvent se former sur le bord d'attaque de la pale en moins de 5 minutes. Il faut, mais 1/2 pouce de glace pour r??duire la puissance de levage de certains avions de 50 pour cent et augmente la r??sistance de frottement par un pourcentage ??gal.
- M??t??orologie agricole
Les m??t??orologues, p??dologues , hydrologues et agricoles, agronomes sont les personnes concern??es par l'??tude des effets de la m??t??o et du climat sur la distribution des plantes, le rendement des cultures, utilisation de l'eau, ph??nologie du d??veloppement des plantes et des animaux, et le bilan ??nerg??tique des ??cosyst??mes g??r??s et naturels. Inversement, ils sont int??ress??s dans le r??le de la v??g??tation sur le climat et la m??t??o.
- Hydrom??t??orologie
Hydrom??t??orologie est la branche de la m??t??orologie qui traite avec le cycle hydrologique , le budget de l'eau, et les statistiques de pr??cipitations de temp??tes. Un hydrom??t??orologue pr??pare et publie les pr??visions d'accumulation de pr??cipitations (quantitative), de fortes pluies, fortes chutes de neige, et met en ??vidence les zones avec un potentiel de crues ??clair. Typiquement, la gamme de connaissances qui est n??cessaire chevauche la climatologie, m??t??orologie synoptique et ?? moyenne ??chelle, et d'autres g??osciences.
Histoire
r??seaux d'observation et les pr??visions m??t??orologiques
L'arriv??e de la t??l??graphe ??lectrique en 1837 a donn??, pour la premi??re fois, une m??thode pratique pour recueillir rapidement observations m??t??orologiques de surface d'une large zone. Ces donn??es pourraient ??tre utilis??es pour produire des cartes de l'??tat de l'atmosph??re pour une r??gion pr??s de la surface de la Terre et d'??tudier comment ces Etats ont ??volu?? ?? travers le temps. Pour faire des pr??visions m??t??orologiques fr??quents bas??s sur ces donn??es requis un r??seau fiable d'observations, mais ce ne est qu'en 1849 que le Smithsonian Institution a commenc?? ?? ??tablir un r??seau d'observation ?? travers le Etats-Unis sous la direction de Joseph Henry. R??seaux d'observation similaires ont ??t?? ??tablis dans l'Europe ?? cette ??poque. En 1854, le Royaume-Uni gouvernement a nomm?? Robert FitzRoy au nouveau bureau de m??t??orologie ??tatiste de la Chambre de commerce avec le r??le de la collecte des observations m??t??orologiques en mer. Le bureau est devenu le FitzRoy Bureau m??t??orologique Royaume-Uni en 1854, le premier service m??t??orologique national dans le monde. Les premi??res pr??visions m??t??orologiques quotidiennes faites par le Bureau de FitzRoy ont ??t?? publi??s dans Le journal The Times en 1860. L'ann??e suivante, un syst??me a ??t?? introduit de c??nes de signalisation levage de temp??te ?? principaux ports o?? l'on attendait un coup de vent.
Au cours des 50 prochaines ann??es, de nombreux pays ont ??tabli des services m??t??orologiques nationaux: m??t??orologique finlandais Bureau Central (1881) a ??t?? form?? ?? partir d'une partie de l'Observatoire magn??tique de Universit?? d'Helsinki; Service m??t??orologique indien (1889) ??tabli ?? la suite de cyclones tropicaux et mousson li??s famines dans les d??cennies pr??c??dentes; ??tats-Unis Weather Bureau (1890) a ??t?? cr???? en vertu de la D??partement de l'Agriculture des ??tats-Unis; Bureau australien de m??t??orologie (1905) ??tabli par une loi m??t??orologie d'unifier les services m??t??orologiques de l'??tat existants.
Effet de Coriolis
La compr??hension de la cin??matique de la fa??on pr??cise la rotation de la Terre affecte le d??bit d'air est dans un premier temps partiel. La fin du 19??me si??cle, la pleine mesure de la grande ??chelle de l'interaction force du gradient de pression et force de d??viation que dans la fin provoque masses d'air se d??placer le long isobares a ??t?? entendu. Au d??but du 20e si??cle, cette force de d??viation a ??t?? nomm?? Effet de Coriolis apr??s Gaspard-Gustave Coriolis, qui avait publi?? en 1835 sur le rendement ??nerg??tique des machines avec des pi??ces rotatives, telles que roues hydrauliques. En 1856, William Ferrel propos?? l'existence d'un cellule de circulation dans les latitudes moyennes avec l'air ??tant d??vi?? par les force de Coriolis pour cr??er les vents d'ouest dominants.
Pr??vision num??rique du temps
En 1904, le scientifique norv??gien Vilhelm Bjerknes premi??re postule que le pronostic de la m??t??o est possible ?? partir de calculs bas??s sur lois naturelles.
Au d??but du 20e si??cle, les progr??s dans la compr??hension de la physique atmosph??rique conduit ?? la fondation de moderne pr??vision num??rique du temps. En 1922, Lewis Fry Richardson a publi?? "Les pr??visions m??t??orologiques par un proc??d?? num??rique??, qui d??crit comment petits termes dans les ??quations qui r??gissent la dynamique des fluides flux atmosph??rique pourraient ??tre n??glig??s pour permettre des solutions num??riques pour ??tre trouv??. Cependant, le grand nombre de calculs requis ??tait trop grand pour ??tre achev?? sans l'utilisation d'ordinateurs.
A cette ??poque en Norv??ge un groupe de m??t??orologues dirig??e par Vilhelm Bjerknes a d??velopp?? le mod??le qui explique la g??n??ration, l'intensification et la d??cadence ultime (le cycle de vie) de cyclones des latitudes moyennes, en introduisant l'id??e de fronts, ce est-fronti??res, nettement d??finis entre les masses d'air. Le groupe inclus Carl-Gustaf Rossby (qui fut le premier ?? expliquer le grand flux atmosph??rique ?? grande ??chelle en termes de la dynamique des fluides), Tor Bergeron (qui a d'abord d??termin?? le m??canisme par lequel les formes de pluie) et Jacob Bjerknes.
?? partir des ann??es 1950, num??riques exp??riences avec les ordinateurs sont devenus r??alisables. Les premi??res pr??visions m??t??orologiques proviennent de cette fa??on utilis??e barotrope (ce qui signifie, de plain-vertical) mod??les, et pourrait pr??dire avec succ??s le mouvement ?? grande ??chelle des latitudes moyennes Ondes de Rossby, qui est, le motif de bas atmosph??riques et sommets.
Dans les ann??es 1960, le la nature chaotique de l'atmosph??re a ??t?? observ?? et compris par Edward Lorenz, fondateur du domaine de la th??orie du chaos . Ces progr??s ont conduit ?? l'utilisation actuelle de la pr??vision d'ensemble dans la plupart des grands centres de pr??vision, pour tenir compte de l'incertitude r??sultant de la nature chaotique de l'atmosph??re.
??quipement
De mani??re g??n??rale, chaque science a ses propres ensembles uniques de mat??riel de laboratoire. Toutefois, la m??t??orologie est une science qui ne utilise pas l'??quipement de laboratoire beaucoup, mais se appuie davantage sur le mat??riel d'observation mode champ. Dans certains aspects, cela peut faire des observations simples glissent sur le c??t?? erron??e.
En science, une observation, ou observable, est une id??e abstraite qui peuvent ??tre mesur??s et les donn??es peuvent ??tre prises. Dans l'atmosph??re, il ya beaucoup de choses ou les qualit??s de l'atmosph??re qui peut ??tre mesur??. Pluie, qui peut ??tre observ??, ou ne importe o?? et ?? tout moment consid??r?? ??tait l'un des premiers ?? ??tre mesur??es par le pass??. En outre, deux autres qualit??s sont mesur??es avec pr??cision vent et l'humidit??. Aucune de ces peut ??tre vu, mais peut ??tre ressenti. Les dispositifs de mesure de ces trois surgirent dans le milieu du 15e si??cle et ??taient respectivement pluviom??tre, le an??mom??tre, et de la hygrom??tre.
Des ensembles de mesures de surface sont donn??es importantes sur les m??t??orologues. Ils donnent un aper??u d'une vari??t?? de conditions m??t??orologiques ?? un seul endroit et sont g??n??ralement ?? un station m??t??o, un navire ou d'un bou??e m??t??orologique. Les mesures prises ?? une station m??t??o peuvent inclure ne importe quel nombre d'observables atmosph??riques. Habituellement, la temp??rature , pression, vent mesures, et humidit?? sont les variables qui sont mesur??es par un thermom??tre, barom??tre, an??mom??tre, et hygrom??tre, respectivement.
Donn??es a??rologiques sont d'une importance cruciale pour la pr??vision m??t??orologique. La technique la plus largement utilis??e est lancements de radiosondes. Compl??tant la radiosondes une r??seau de collection d'a??ronefs est organis?? par le Organisation m??t??orologique mondiale.
T??l??d??tection, tel qu'il est utilis?? en m??t??orologie, est le concept de la collecte de donn??es ?? des ??v??nements m??t??orologiques ??loign??es et produire ult??rieurement, des informations m??t??o. Les types communs de t??l??d??tection sont Radar , Lidar et satellites (ou photogramm??trie). Chaque recueille des donn??es sur l'atmosph??re ?? partir d'un emplacement distant et, g??n??ralement, stocke les donn??es lorsque l'instrument se trouve. RADAR et LIDAR ne sont pas passifs parce que les deux utilisation rayonnement EM pour ??clairer une partie sp??cifique de l'atmosph??re.
Le 1960 lancement de la premi??re r??ussie satellite m??t??orologique, TIROS-1, a marqu?? le d??but de l'??re o?? l'information de temps est devenu disponible au niveau mondial. Les satellites m??t??orologiques ainsi que plusieurs satellites ?? usage g??n??ral observation de la terre autour de la terre ?? diff??rentes altitudes sont devenus un outil indispensable pour ??tudier un large ??ventail de ph??nom??nes des feux de for??t ?? El Ni??o .
Au cours des derni??res ann??es, les mod??les climatiques ont ??t?? d??velopp??s qui disposent d'une r??solution comparable aux anciens mod??les de pr??vision m??t??orologique. Ces mod??les climatiques sont utilis??es pour ??tudier ?? long terme au climat , tels que les changements quels effets peuvent ??tre caus??s par l'??mission humaine de gaz ?? effet de serre .
Pr??vision m??t??o
Les pr??visions m??t??orologiques est l'application de la science et de la technologie pour pr??dire l'??tat de l' atmosph??re pour un temps futur et un endroit donn??. Les ??tres humains ont tent?? de pr??voir le temps de fa??on informelle depuis des mill??naires, et officiellement depuis au moins le XIXe si??cle. Les pr??visions m??t??orologiques sont faites par la collecte quantitative des donn??es sur l'??tat actuel de l'atmosph??re et en utilisant la compr??hension scientifique des processus atmosph??riques de projeter comment l'atmosph??re va ??voluer.
Une fois un effort tous humains bas??e principalement sur des changements dans pression barom??trique, les conditions m??t??orologiques actuelles et l'??tat du ciel, mod??les de pr??vision sont maintenant utilis??s pour d??terminer les conditions futures. Entr??e humaine est toujours n??cessaire de choisir le meilleur mod??le possible de pr??vision de fonder les pr??visions sur, ce qui implique des comp??tences de reconnaissance de formes, t??l??connexions, la connaissance de la performance du mod??le, et la connaissance de biais des mod??les. Le chaotique nature de l'atmosph??re, la puissance de calcul imposante requise pour r??soudre les ??quations qui d??crivent l'atmosph??re, l'erreur de mesure impliqu?? dans les conditions initiales, et une compr??hension incompl??te des processus atmosph??riques signifie que les pr??visions deviennent moins pr??cis que la diff??rence dans le temps actuel et le temps pendant lequel la pr??vision est en cours (le choix de la pr??vision) augmente. L'utilisation d'ensembles et mod??le consensus aider ?? r??duire l'erreur et choisir le r??sultat le plus probable.
Il existe une vari??t?? d'utilisateurs finaux les pr??visions m??t??orologiques. Les avertissements m??t??orologiques sont des pr??visions importantes car elles sont utilis??es pour prot??ger la vie et la propri??t??. Pr??visions fond??es sur la temp??rature et les pr??cipitations sont importantes pour l'agriculture , et donc ?? des n??gociants de produits de base dans les march??s boursiers. pr??visions de temp??rature sont utilis??s par les entreprises de services publics pour estimer la demande au cours des prochains jours. Sur une base quotidienne, les gens utilisent les pr??visions m??t??orologiques afin de d??terminer ce qu'il faut porter sur un jour donn??. Depuis activit??s de plein air sont fortement r??duites par de fortes pluies , de neige et de la le refroidissement ??olien, les pr??visions peuvent ??tre utilis??es pour planifier les activit??s autour de ces ??v??nements, et de planifier ?? l'avance et de survivre eux.
