которых происходят скачки температуры и солёности; турбулентность,которая является основным механизмом вертикального перемешивания в океане и, в частности, его обмена количеством движения и теплотой с атмосферой.

Крупнейшая проблема Физики моря – взаимодействие атмосферы и океана, которое определяет термодинамическое состояние океана и создаёт большинство видов движения воды в нём. Так, потоки количества движения из атмосферы в океан, как турбулентные, так и создаваемые колебаниями атмосферными давления, играют главную роль в возбуждении, например, течений, ветровых и внутренних волн. Взаимодействие атмосферы и океана является одним из главных факторов формирования климата и долгосрочных аномалий погоды. Физика моря имеет большое прикладное значение, прежде всего для безопасности мореплавания и для прогноза погоды

1.13 Какая связь метеорологии с океанологией?

Океанология, океанография, совокупность научных дисциплин о физических, химических, геологических и биологических процессах в Мировом океане. Целесообразность объединения физики, химии, геологии и биологии океана в единую науку определяется единством среды, в которой происходят разнородные процессы, многообразными взаимодействиями между ними, общей методологической основой их изучения — исследованием трансформации и обмена энергии и веществ в океане, единством основных технических средств исследования. Главные практические цели Океанологии — обеспечение безопасности и повышение эффективности надводного и подводного мореплавания, использование биологических минеральных и энергетических ресурсов вод и дна океана, усовершенствование методов прогноза погоды.

Океанология базируется главным образом на данных судовых измерений — эхолотного промера глубин с определением места судна методами астрономии, с помощью радио- и специальных навигационных спутников Земли; гидрологических станций, на которых на разных глубинах измеряется температура и берутся пробы воды для определения её солёности и др. химических, а также оптических характеристик; измерений поверхностных течений (по сносу судов и методом бутылочной почты) и течений на глубинах (вертушками, подвешиваемыми к заякоренным буям, и поплавками нейтральной плавучести с акустическим прослеживанием); визуальных оценок волнения и его измерений волнографами; специальных гидроакустических измерений; оценок цвета воды и измерений её прозрачности по глубине видимости погружаемого белого диска; характеристик льдов, проб грунтов, биологических образцов. Ряд измерений производится на береговых и островных станциях (уровень моря, приливы, волнение, температура и др.).

1.14 Какая связь метеорологии с гидрологией?

Гидрология - наука, изучающая воды Земли, их свойства, распространение и протекающие в них процессы. Людей давно занимал вопрос, почему океаны не выходят из берегов, хотя реки постоянно выносят в них огромные массы воды. Когда выяснилось, что вода при нагревании может переходить из жидкого состояния в газообразное, стало очевидно, что под воздействием солнечного тепла нагревается поверхность океана и вода постоянно превращается в пар. Между тем и метеорология постепенно раскрывала причины изменений погоды. Стало известно, что дождь выпадает из облаков, а облака состоят из крошечных капелек воды или кристаллов льда. Наконец, происхождение облаков было соотнесено со скоплениями водяного пара в атмосфере, а описание гидрологического цикла - круговорота воды в природе (рис. 1) - стало краеугольным камнем гидрологии.

22

спутника. Оно идет по нескольким направлениям. Это — устройство спутника: новые датчики и аппаратура, автоматизация средств приема, обработки и распространения информации, скорость ее передачи. Предполагается, что на специальном метеорологическом спутнике будет находиться метеоролог-бортнаблюдатель.

В то же время расширяется программа метеорологических наблюдений: вертикальное зондирование атмосферы, получение информации о вертикальном профиле атмосферного давления, влажности, количестве и интенсивности осадков, содержании озона, высоте снежного покрова и др. Спутник может собирать информацию от наземных станций, работающих в таких труднодоступных районах, как океаны, высокие горы, пустыни, быть и ретранслятором.

1.17 Что изучает аэрология?

Аэрология, раздел физики атмосферы, в котором изучаются физические явления и процессы, происходящие в свободной атмосфере, т. е. в удалении от подстилающей поверхности Земли, где не сказывается её непосредственное влияние. Аэрология изучает: состав и строение атмосферы Земли до больших высот, образование облаков и осадков и методы регулирования их развития, лучистый теплообмен в свободной атмосфере, воздушные течения на различных высотах, в том числе турбулентные (вихревые) движения в атмосфере, взаимодействие воздушных масс, и др. Получены многочисленные данные о микроструктуре облаков, процессах конденсации, о размерах облачных капель и их концентрации в облачных слоях, о размерах и формах ледяных частиц в облаках с температурами ниже 0°С и т. д., которые в сочетании с данными о температуре и парообразной влаге в облаках позволили подойти к решению вопроса об искусственном регулировании развития облаков и осадков. Особое внимание уделяется изучению общей циркуляции атмосферы до больших высот, в тропосфере и нижней стратосфере были открыты т. н. струйные течения.

Большое развитие получили исследования верхних слоев атмосферы. Накоплены новые данные о составе воздуха, температурном режиме, распределении воздушных течений до больших высот и о

Аэрологические исследования проводятся с помощью современной электронной аппаратуры, с применением средств радиолокации, различной авиационной, ракетной и метеорологической спутниковой техники, а также организацией аэрологических наблюдений на постоянно действующей сети аэрологических обсерваторий и аэрологических станций. Аэрология занимается также разработкой методов и приборов для исследования свободной атмосферы, т. н. аэрологических приборов.

1.18 Что относится к спутниковой метеорологии?

Спутниковая метеорология, раздел метеорологии, разрабатывающий методы получения и использования метеорологической информации с помощью аппаратуры, установленной на метеорологических спутниках. Телевизионная и инфракрасная аппаратура даёт возможность получать днём и ночью изображения Земли, позволяющие изучать особенности структуры и распределения её облачного покрова, а также определять температуру подстилающей поверхности или верхней границы облаков.Особенно важна роль спутниковой информации для своевременного распознавания, прослеживания и прогноза тропических штормов и ураганов; спутниковые изображения подстилающей поверхности позволяют получать и ценные сведения о ледяном и снежном покровах.

В комплекс аппаратуры метеорологических спутников входят также актинометрические приборы для измерений отражённой Землёй в космос солнечной

24

радиации и собственного теплового излучения Земли в космическое пространство; это даёт возможность изучать закономерности планетарного распределения прихода-расхода тепла, что имеет особенно важное значение для исследований изменчивости климата и для его прогноза. Решена задача термического зондирования атмосферы — восстановления вертикального профиля температуры воздуха по данным спектральных измерений уходящего излучения в области 15 мкм полосы углекислого газа; существенные успехи достигнуты в определении вертикальных профилей концентрации водяного пара и озона. Разработаны дистанционные методы определения таких параметров, как содержание в атмосфере малых газовых и аэрозольных (в т. ч. — загрязняющих) компонент, влажности грунта и др.

1.19Что изучается в метеорология аэрозолей?

Вметеорологии под аэрозолем понимают твердые и жидкие частицы, плавающие в атмосфере и выпадающие на Землю. Аэрозоли попадают в атмосферу от многих источников. По происхождению они подразделяется на аэрозоли естественного и антропогенного происхождения.

Источниками естественных аэрозолей являются океаны, космическая пыль, частицы почвы и горных пород, поднимаемых в воздух при ветровой эрозии, органические вещества — пыльца растений споры, бактерии и др., частицы дыма, возникающие при лесных и торфяных пожарах, продукты вулканических извержений.

Атмосферные аэрозоли над океаном образуются в результате разбрызгивания капель морской воды и их последующего испарения. Капли образуются при сдувании ветром брызг с гребней волн, при выпаде-нии на водную поверхность осадков, в прибойной зоне побережий. Основным компонентом морских аэрозолей является хлорид натрия, однако в них присутствуют карбонаты, сульфаты, калий, магний и кальций, ряд органических соединений. Взвешенные в воздухе солевые частицы в прибрежных районах наносят значительный ущерб сельскохозяйственным культурам и вызывают коррозию материалов.

Важным источником аэрозолей являются вулканы, но их вклад сильно варьирует во времени и пространстве. Это понятно, так как одно мощное извержение может многократно превысить выброс частиц в атмосферу, который происходит в периоды "спокойной" вулканической деятельности.

Вулканические аэрозоли представляют собой тонко измельченную лаву либо капли серной кислоты, содержащей растворы сульфатов, галогенидов, следы никеля и хрома.

Степные, кустарниковые и лесные пожары являются еще одним важным источником тропосферных аэрозолей. Зола, выбрасываемая при пожарах в атмосферу, состоит из неорганических веществ, минералов, первоначально присутствовавших в тканях растений. В золе имеются частицы углерода, не полностью сгоревшие смолистые вещества.Метеорная пыль может быть, по крайней мере, двух видов. Так, субмикронные частицы из межпланетного пространства могут достигать земной поверхности в неизменном виде. Более крупные частично сгорают или расплавляются. Это приводит к распылению капель или паров. Затвердевшие после сгорания метеора, капли или сконденсировавшиеся пары могут достигать тропосферы.

Аэрозоли антропогенного происхождения составляют примерно 20% от естественного содержания аэрозолей. Они образуются в основном при сжигании твердого и жидкого топлива. Кроме того, ряд производств, например, цементные заводы, выбрасывают в атмосферу большое количество пыли. Естественно, что пространственное распределение антропогенных аэрозолей неравномерно, и они являются загрязнителями атмосферы, играя пагубную роль как в отношении человека и животных, так и растительных сообществ.

Для изучения распределения аэрозольных частиц в верхних слоях атмосферы наиболее распространенными являются следующие методы: лазерное, или лидарное,

25