МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

БЕЛГОРОДСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

ИМ. В.Г. ШУХОВА

ИНСТИТУТ СТРОИТЕЛЬНОГО МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЯ И ТЕХНОСФЕРНОЙ БЕЗОПАСТНОСТИ

КАФЕДРА ПРОМЫШЛЕНОЙ ЭКОЛОГИИ

Отчёт по летней практике

Выполнил : студент группы ПР 21

Лухтанов Андрей Сергеевич

Проверила : ст.пр. Черныш ЛИ

БЕЛГОРОД 2014

ВВЕДЕНИЕ

Метеорология - это наука об атмосфере: о ее строении, свойствах и протекающих в ней процессах. Метеорология входит в состав геофизических наук.

С момента своего зарождения человечество всегда под­вергалось благоприятным и неблагоприятным воздействи­ям атмосферы. И в настоящее время, несмотря на высокий уровень научно-технического прогресса и, как следствие, большую защищенность людей от природных катаклизмов, такие стихийные бедствия, как засуха, катастрофические наводнения, поражают хозяйственную деятельность целых государств. Значительный урон наносят различным отрас­лям народного хозяйства и более локальные, но зато более часто встречающиеся явления - пыльные бури, ливни, гра­добития, грозы, заморозки, метели, туманы, ураганы и др.

Ход метеорологических процессов оказывает влияние на все стороны жизни: определяет гидрологический режим водных объектов; без метеорологической информации не могут обойтись авиация, морской, железнодорожный и ав­томобильный транспорт; от погодных условий зависят коммунальные службы городов, сельскохозяйственное производство.

Погода влияет на самочувствие людей и их работоспо­собность. В последние десятилетия исключительное значе­ние приобрела проблема взаимодействия человека и при­родной среды. И прежде всего это относится к загрязнению атмосферы и вод промышленными выбросами.

В задачи современной метеорологии входят: повсемест­ные и непрерывные метеорологические наблюдения; обоб­щение и изучение материалов наблюдений с целью установления причин изменений метеорологических элементов и явлений погоды, установление законов, управляющих их развитием; разработка методов предсказания погоды; обес­печение отраслей народного хозяйства информацией о текущем состоянии погодных условий, их прогнозирование на будущее.

В последние годы в метеорологии решается задача ак­тивного воздействия на атмосферу с целью улучшения климата и управления погодой. Сложную проблему пред­ставляют долгосрочные прогнозы погоды. На метеороло­гию возложена также задача контроля загрязнения природ­ной среды.

Совершенствование методов прогнозирования погоды приносит большой экономический эффект. По подсчетам Всемирной метеорологической организации (ВМО), один доллар США, вложенный в метеорологическую службу, приносит десять долларов в виде экономического эффекта, в результате учета метеорологической информации при планировании хозяйственной деятельности, прежде всего в результате предупреждения о таких опасных явлениях, как наводнения, засуха, ураганы и др.

Процессы, происходящие в атмосфере, развиваются в основном в результате превращения энергии, поступающей от Солнца. При изучении этих процессов широко исполь­зуются законы различных областей физики (гидромехани­ки, термодинамики, учения о лучистой энергии и т.д.).

На современном этапе развития метеорологии из нее выделилось несколько частных дисциплин, изучающих различные стороны атмосферных процессов. К таким дис­циплинам относятся прежде всего физика атмосферы, изу­чающая физические закономерности атмосферных явлений; синоптическая метеорология, изучающая формирование погоды и разрабатывающая методы ее предсказания; дина­мическая метеорология, изучающая теоретические вопросы физики атмосферы на основе решения математических уравнений гидродинамики, термодинамики и др.

Большой раздел метеорологии, посвященный климату, обособился в дисциплину «Климатология», в которой изу­чаются закономерности формирования климатов, их рас­пределения по земному шару и изменения в прошлом и бу­дущем. Климатология, являясь разделом метеорологии, од­новременно входит в состав географических наук.

В процессе использования метеорологических сведений выделились прикладные разделы метеорологии. Важней­шие из них: сельскохозяйственная метеорология (агромете­орология), авиационная метеорология, морская метео­рология, космическая метеорология, военная метеорология, медицинская и биометеорология и др.

В метеорологии находят применение такие основные методы исследований, как метод наблюдений, метод экспе­римента, теоретический метод. До настоящего времени преобладающим является метод наблюдений: на наземных метеорологических, аэрологических станциях осуществля­ются регулярные наблюдения. Для этих же целей приме­няются самолеты, ракеты, космические аппараты и другие средства. Полученные данные о фактическом состоянии атмосферы используются в научных целях и для обеспече­ния народного хозяйства информацией о текущем состоя­нии погоды и для ее предсказания на будущее.

Экспериментальные исследования проводятся как в ла­бораторных, так и в природных условиях. Опыты в лабора­торных условиях позволяют детально изучить взаимосвязи между отдельными факторами, наблюдаемыми в каком- либо метеорологическом процессе. Например, в специаль­ных камерах можно имитировать процессы облакообразования при температурах и давлениях, соответствующих высотам 5-6 км. Также исследуются электрические, акусти­ческие и другие явления.

Экспериментальные исследования в натурных условиях по активному воздействию на метеорологические процессы выполняются с целью разработки практических методов создания и рассеяния облаков, туманов, стимулирования или предотвращения осадков, борьбы с градом и др.

Теоретические методы базируются на использовании математических моделей различных атмосферных процес­сов. Важнейшим направлением этого метода является со­вершенствование техники прогнозов погоды. Начало исто­рии развития метеорологии уходит в глубокую древность.

Упоминания о различных атмосферных явлениях встре­чаются у большинства народов древности. Из летописей

средневековья до нас дошли сведения о различных явлени­ях природы, в том числе: бурях, грозах, ранних снегопадах, сильных морозах, наводнениях и т.д. В эпоху великих гео­графических открытий (XV и XVI вв.) появились климати­ческие описания открываемых стран.

Научное изучение атмосферы началось с XVII в. и сов­падало с периодом бурного развития естественных наук. Были изобретены: термометр (Галилей, 1597 г.), барометр (Торичелли, 1643 г.), дождемер, флюгер. М.В.Ломоносов в середине XVIII в. изобрел анемометр для измерения скоро­сти ветра, разработал схему образования грозы.

Регулярные метеорологические наблюдения в России начали проводиться при Петре I. В 1849 г. в России было открыто первое в мире научное метеорологическое учреж­дение - Главная физическая (ныне Геофизическая) обсер­ватория им. А.И. Воейкова. В XIX в. начинает развиваться сеть метеорологических станций. В 50-е годы XIX в. полу­чила развитие синоптическая метеорология.

Основой для изучения атмосферных процессов и ис­пользования этих знаний для практических целей служат наблюдения за фактическим состоянием воздушной среды на сети метеорологических станций. В России во второй половине XIX в. стала создаваться сеть наземных станций, развитие которой связано с именами Г.И. Вильда и М.А. Рыкачева.

С появлением летательных аппаратов люди получили возможность изучения атмосферы в слоях, удаленных от земной поверхности. Позже такие наблюдения приобрели регулярный характер.

В 1930 г. советский ученый П.А. Молчанов изобрел ра­диозонд, что позволило дополнить наземные наблюдения на метеорологических станциях аэрологическими наблю­дениями.

С середины XX в. в практику метеорологических на­блюдений стали входить метеорологические радиолокато­ры, ракетное зондирование атмосферы. Современные про­гнозы погоды не обходятся без информации, получаемой с метеорологических искусственных спутников Земли.

Успехи изучения физических процессов в атмосфере тесно связаны с достижениями в таких разделах физики, как: учение о газах, учение об излучении, гидростатика, гидродинамика, термодинамика, на базе которых были за­ложены основы динамической метеорологии.

В 50-е годы XIX в. зародилось новое направление в ме­теорологии - синоптическая метеорология.

В 20-е годы XX столетия норвежскими учеными В. Бьеркнесом и Я. Бьеркнесом было создано учение о воз­душных массах и атмосферных фронтах, что продвинуло вперед синоптические методы прогнозов погоды.

Важнейшее значение для развития долгосрочных прогнозов погоды имел метод советского ученого Мульта- новского.

Важный этап в развитии климатологии - внедрение кар­тографического метода: с его помощью оказалось возмож­ным выявлять основные закономерности распределения метеорологических элементов на больших пространствах, соизмеримых с материками. Первая карта изотерм земного шара была составлена А. Гумбольтом (1817 г.), а карты изотерм января и июля - французскими учеными. Первые карты изобар, отображающие распределение атмосферного давления, были построены Буханом в 1869 г.

Одна из первых классификаций климатов, получившая широкое практическое применение, была предложена В.П. Кеппеном.

Основоположником климатологии в России был А.И. Воейков (1842-1916 гг.). Его работы «Ветры земного шара», «Климаты земного шара» и др. определили уровень не только российской, но и мировой науки о климате и не потеряли научного значения до настоящего времени. Име­нем А.И. Воейкова названа Главная геофизическая обсерва­тория (ГГО) в Санкт-Петербурге - научное учреждение ми­рового уровня.

Современный уровень метеорологической науки и тех­нические средства позволяют оказывать влияние на неко­торые атмосферные процессы, направляя их в нужную для человека сторону. В частности, используя достижения в области физики облаков, стало возможным осуществлять активные воздействия на облакообразование, туманообра- зование, стимулировать выпадение осадков или предот­вращать выпадение опасных ливневых дождей и града. Большой вклад в развитие современной климатологии внесли: Л.С. Берг, Б.П. Алисов, С.П. Хромов, М.И. Будыко, О.А. Дроздов и многие другие ученые.

Следующий этап развития метеорологической службы в нашей стране начался с принятия в 1921 г. декрета «Об ор­ганизации метеорологической службы в РСФСР». В 1929 г. Совет народных комиссаров принял решение об объедине­нии метеорологической и гидрологической служб и созда­нии Единой государственной гидрометеорологической службы.

В 1978 г. Главное управление гидрометеорологической службы было реорганизовано в Государственный комитет по гидрометеорологии и контролю природной среды.

В связи с нарастающими темпами загрязнения окру­жающей среды, особенно за последние 50-60 лет, в значи­тельной мере под воздействием хозяйственной деятельно­сти человека возникла необходимость контроля и управ­ления процессами антропогенного загрязнения. Для этого в нашей стране, как и в других развитых странах, была соз­дана специальная служба, занимающаяся контролем за­грязнения природной среды, включая атмосферный воздух.

В настоящее время на территории России органом госу­дарственного управления в области гидрометеорологии и контроля за загрязнением природной среды является Феде­ральная служба России по гидрометеорологии и монито­рингу окружающей среды.

Метеорологические станции

Метеорологическими станциями называются те учреждения, на которых путем наблюдения добывается материал для изучения погоды. По той полноте, с которой М. станции производят свои наблюдения, они делятся в русской М. сети на 3 разряда: а) Станции I разряда или М. обсерватории, кроме трех наблюдений в сутки (см. М. наблюдения) над основными М. элементами (давление воздуха, температура его, абсолютная и относительная влажность, направление и сила ветра, осадки, облачность, испарение), при посредстве самопишущих приборов непрерывно записывают, а затем по записям известным образом и вычисляют ход этих элементов (кроме облачности), причем дается значение каждого из них для каждого часа. Сверх того, в М. обсерваториях ведется обыкновенно ряд дополнительных наблюдений над многими явлениями, входящими в область метеорологии и более или менее тесно соприкасающимися с погодой. Сюда же нередко присоединяются еще и магнитные наблюдения; б) станции II разряда производят только три раза в сутки наблюдения над всеми перечисленными в I разряде М. элементами; в таком случае, по классификации Главной физической обсерватории, это будут станции II разряда 1 класса; если же, как это иногда делается, в случае близости одной станции II разряда к другой, наблюдений над давлением атмосферы не производится, то получается станция II разряда 2 класса. Нередко станции II разряда снабжаются и некоторыми самопишущими приборами, но записи этих приборов не обнимают всех главных М. элементов и обыкновенно не обрабатываются; в) на станциях III разряда наблюдают только отдельные М. явления: из М. элементов — по преимуществу осадки, из других явлений — грозы, снежный покров, вскрытие и замерзание рек, иногда температуру воздуха.

Для правильного суждения о климате местностей необходимо принимать во внимание, что большинство М. станций расположено в городах, а это неминуемо отзывается на величинах некоторых метеорологических элементов. Так, например, весьма интересные наблюдения 5 станций, расположенных в Берлине и его окрестностях, показали, что в городе вообще температура значительно выше, а влажность значительно меньше, нежели в окрестностях ("Das Wetter", 1890, № 5); на то же указывают и некоторые русские наблюдения (Воейков, "Климаты земного шара"). Особенно отличается температура и влажность воздуха вечером. Для некоторых специальных целей, например для изучения влияния леса на климат, пришлось выработать совершенно особенные типы станций. В то время как обычные М. станции могут работать совершенно независимо одна от другой, для изучения влияния леса на климат необходимы системы станций, наблюдающих, как меняются последовательно различные М. элементы под влиянием леса. М. практика выработала уже два типа таких станций: параллельные и радиальные. Параллельные станции располагаются обыкновенно попарно, причем одна ставится в самом центре леса, под влиянием всего его комплекса, другая располагается на совершенно открытой местности, на таком расстоянии от леса, чтобы быть совершенно вне его влияния, но не настолько далеко, чтобы одно только расстояние отозвалось на величинах М. элементов. Гораздо более полно изучается влияние леса на климат местности радиальной системой станций. В этом случае от центральной станции, расположенной в центре леса или по 4 радиусам, направленным параллельно господствующему в местности ветру и перпендикулярно к его направлению, идут группы станций, постепенно удаляющихся от центра леса к его опушке, а затем и совершенно выходящих из-под его влияния, или же вообще одна станция в центре леса и несколько по его окраинам и вне леса в разных направлениях. При таком расположении станций получается возможность действительно проследить, как изменяются все М. элементы в массе движущегося воздуха, по мере его проникновения в чащу леса.

Размеры территории метеоплощадки совсем невелики, но соответствуют стандарту (26 × 26 м). Метеоплощадка — это то место, где размещают постоянные рабочие приборы и оборудование, но часть приборов находится в помещении метеостанции. Метеоплощадка находится на отметке 110 м над уровнем моря, ее поверхность нами тщательно выровнена, очищена от техногенного мусора (так как в прежние годы это были площади аппаратного завода). На метеостанции студенты кафедры географии и регионоведения геолого-географического факультета ОГУ будут проходить учебную и летнюю практику по специальной программе дисциплины «Климатология и метеорология». На метеоплощадке в свободные от занятий и исследований часы сотрудники станции проводят экскурсии для студентов, школьников и всех желающих.

Начнем более подробный осмотр.  Психрометрическая будка сконструирована таким образом, чтобы резервуары термометров и других приборов находились на уровне двух метров — в приземном слое воздуха. Дверца будки всегда обращена на север. Будка служит для защиты приборов от осадков, сильного ветра и солнечной радиации. Она выкрашена в белый цвет и имеет специальные жалюзи. Стоит отметить, что как на обычной метеостанции, так и на нашей всегда имеются две будки. В одной находятся термометры, психрометр, гигрометр, а в другой — гигрограф и термограф, это приборы-самописцы (на лентах которых в течение суток в автоматическом режиме происходит запись изменения температуры и относительной влажности воздуха).