- •1. Предмет и метод метеорологии
- •2. Связь метеорологии с другими науками. Деление на научные дисциплины
- •3. Значение метеорологии для народного хозяйства и обороны страны
- •4. Особенности
- •6. Краткие сведения о достижениях метеорологической науки
- •7. Международное сотрудничество в области метеорологии
- •Глава 1
- •1.1. Состав воздуха вблизи земной поверхности
- •1.2. Состав воздуха
- •1.3. Уравнение состояния сухого воздуха
- •1.4. Уравнение состояния влажного воздуха
- •1.5. Характеристики влажности воздуха и связь между ними
- •2 Строение атмосферы
- •2.1. Основные сведения о Земле как планете
- •2.2. Принципы деления атмосферы на слои. Краткие сведения о методах исследования атмосферы
- •2.3. Тропосфера, стратосфера и мезосфера
- •2.4. Понятие о воздушных массах и фронтах
- •3 Статика атмосферы
- •3.1. Силы, действующие в атмосфере в состоянии равновесия
- •3.2. Уравнение статики атмосферы
- •3.3. Барометрические формулы
- •3.4. Барическая ступень
- •3.5. Вертикальный масштаб атмосферы
- •3.6. Геопотенциал. Абсолютная и относительная высота изобарических поверхностей
- •3.7. Стандартная атмосфера
- •Глава 4 Термодинамика атмосферы
- •4.1. Первое начало термодинамики применительно к атмосфере
- •4.2. Адиабатический процесс
- •4.3. Сухоадиабатический градиент
- •4.4. Потенциальная температура
- •4.5. Критерии устойчивости атмосферы по методу частицы
- •4.6. Изменение потенциальной температуры с высотой при различных видах стратификации атмосферы
- •4.7. Адиабатические процессы во влажном ненасыщенном воздухе
- •4.8. Влажноадиабатические процессы
- •4.9. Анализ состояния атмосферы с помощью термодинамических графиков
- •4.10. Стратификация атмосферы по отношению к влажноадиабатическому и сухоадиабатическому движению частицы
- •4.11. Метод слоя
- •Глава 5
- •5.2. Солнце и солнечная постоянная
- •Глава 6
- •6.1. Поглощение солнечной радиации в атмосфере Земли
- •6.2. Рассеяние солнечной радиации в атмосфере
- •6.3. Законы ослабления радиации в земной атмосфере
- •6.4. Прямая солнечная радиация
- •6.5. Рассеянная радиация
- •6.6. Суммарная радиация
- •6.7. Альбедо
- •Глава 7
- •7.1. Излучение земной поверхности
- •7.2. Излучение атмосферы
- •7.3. Полуэмпирические формулы для расчета излучения атмосферы и эффективного излучения земной поверхности
- •7.4. Влияние облачности на встречное и эффективное излучение
- •7.5. Суточный и годовой ход эффективного излучения
- •Глава 8
- •8.1. Радиационный баланс земной поверхности
- •Глава 9
- •9.1. Ламинарное и турбулентное состояние атмосферы
- •9.2. Простейшие характеристики турбулентности
- •9.3. Конвективный и турбулентный потоки тепла
- •Глава 11
- •11.1. Уравнение
- •Глава 12
- •12.1. Распределение температуры в тропосфере и нижней стратосфере
- •12.2. Инверсии температуры в атмосфере
- •Глава 14 Влажность воздуха
- •14.1. Уравнение переноса водяного пара в турбулентной атмосфере
- •14.2. Испарение
- •Глава 15
- •15.2. Зависимость теплоты фазового перехода и давления насыщенного водяного пара от температуры
- •Глава 16 Туманы
- •16.1. Физические условия образования и классификация туманов
- •Глава 17 Облака
- •Глава 18 Осадки
- •18.1. Классификация осадков
- •18.2. Процессы укрупнения облачных элементов и образования осадков
- •18.3. Наземная конденсация и осадки
- •Глава 19
- •19.1. Силы, действующие в атмосфере
- •19.2. Уравнения движения турбулентной атмосферы
- •Глава 21
- •21.1. Ветер в пограничном слое атмосферы
- •21.2. Местные ветры
- •Глава 22
- •22.1. Яркость небесного свода
- •22.3. Оптические явления в облаках, туманах и осадках
- •Глава 23
- •23.1. Ионизация атмосферы
- •23.3. Механизм образования электрических зарядов в грозовых облаках
- •23.4. Структура грозового облака. Рост града
- •23.5.. Полярные сияния
3. Значение метеорологии для народного хозяйства и обороны страны
Метеорологические и гидрологические условия оказывают огромное влияние на многие стороны человеческой деятельности. Всеобщее внимание привлекают такие стихийные бедствия, как засухи, катастрофические наводнения и лавины/ Порой они поражают хозяйство целых стран и областей и нередко сопровождаются многочисленными человеческими жертвами. Значительный урон различным отраслям народного хозяйства наносят менее грозные, но зато чаще встречающиеся явления — гололед, заморозки, туман, метели, снежные заносы, сильные ливни, пыльные бури.
Информация о текущем и будущем состоянии атмосферы, рек, метеорологическая служба, широко используется в различных отраслях народного хозяйства и в интересах обороны страны.
Первое место по количеству используемой метеорологической информации и уровню требований, предъявляемых к ней, занимает авиация. Низкая облачность, грозы, туман, шквалистые ветры, сильные осадки, метели, пыльные бури серьезно затрудняют или даже полностью исключают взлет и посадку самолетов и вертолетов. По мере увеличения дальности и скорости полета, а также размеров и массы самолетов метеорологическое обеспечение авиации усложняется. Необходимы сведения о ветре, обледенении, болтанке и облачности по маршруту полета. Развитие технических средств самолетовождения и усовершенствование оборудования аэродромов постепенно ослабляют зависимость авиации от погоды в смысле возможности полета, взлета и посадки. Однако резко возрастают требования к достоверности и точности наблюдения и прогноза таких величин, как высота облачности и дальность видимости, с целью обеспечения полной безопасности и экономической эффективности полетов. Климатические данные о преобладающем направлении ветра, частоте появления туманов, состоянии земной поверхности используются при проектировании и эксплуатации аэродромов. Обеспечение гражданской авиации осуществляют авиаметеорологические станции, имеющиеся во всех аэропортах.
Важная задача гидрометеорологической службы — обеспечение безопасности плавания кораблей и судов различного назначения, число которых резко увеличилось в нашей стране за последние десятилетия. Флот нуждается в сведениях о морских течениях, ветрах, о вероятности встречи со льдом, волнении моря и температуре воды, а главное — в прогнозах погоды и штормовых предупреждениях.
Состояние дорог, условия видимости, гололед оказывают влияние на другие виды транспорта, в частности на автомобильный. Сведения о метеорологическом и гидрологическом режиме необходимы и широко используются при проектировании и эксплуатации сооружений самого различного назначения — аэродромов, зданий, шоссейных дорог, железных дорог, газопроводов, линий электропередачи, портов, гидростанций и водохранилищ. Здесь неучет гидрометеорологических данных ведет либо к удорожанию строительства, либо к аварии в будущем. И, наоборот, более полный учет этих данных позволяет значительно снизить стоимость строительства.
Однако на первое место по зависимости от погоды и климата следует поставить сельское хозяйство. На продуктивность полей большое влияние оказывают влажность почвы и воздуха, количество осадков, света, тепла. Около 70 % площадей, занятых под сельскохозяйственные культуры в нашей стране, не имеют гарантированного увлажнения и оптимальных условий для произрастания тех или иных культур. Поэтому работники сельского хозяйства постоянно нуждаются в сведениях о предстоящих метеорологических условиях. Это особенно важно в районах с недостатком влаги и тепла.
Выбор наиболее подходящих сроков сева, целесообразность внесения удобрений (которые могут не дать желаемого эффекта или даже снизить урожай, если внести их не в те сроки, которые диктуются запасами влаги в почве), проведение оросительных и мелиоративных работ — все перечисленные мероприятия в значительной степени определяются метеорологическими условиями. Правильный и точный учет этих условий повышает урожай, согласно оценкам, на 15—25 %.
Для сельского хозяйства особенно важны долгосрочные прогнозы погоды — на декаду, месяц, сезон и более длительные сроки.
В последние десятилетия исключительную остроту приобрела проблема взаимодействия человеческого общества с природной (окружающей) средой, в частности проблема борьбы с загрязнением атмосферы и гидросферы отходами промышленного производства.
Загрязнение атмосферы, особенно сильное в больших городах, оказывает существенное отрицательное влияние на здоровье населения, вызывая специфические заболевания и отягощая течение многих других болезней, а также на животный и растительный мир.
Быстрый рост промышленного производства привел к тому, что загрязнение атмосферы и гидросферы приобрело глобальный характер: отходы многих предприятий, выбрасываемые в воздушную и водную среды, уже не рассеиваются до такой степени, чтобы стать безвредными для населения и природной среды даже на расстоянии в тысячи километров от источников.
Во многих районах мира создалась тяжелая обстановка с загрязнением окружающей среды отходами промышленности и сельского хозяйства (атмосферы больших городов, рек, озер, морей). Известный французский ученый Ф. Рамад был вынужден признать: „Сейчас никто не станет отрицать, что только радикальное изменение взаимоотношений между человеком и природой позволит нам избежать судьбы динозавров". Содержание загрязняющих веществ в атмосфере как естественного, так и искусственного (антропогенного) происхождения зависит не только от объема выбросов, но в большой степени и от метеорологических условий.
При всех усилиях, которые прилагаются как в нашей, так и в других странах с целью ограничения отрицательных воздействий хозяйственной деятельности на природную среду, проблему оптимального взаимодействия между обществом и природой, научно обоснованного рационального природопользования нельзя считать решенной.