1.2. Метеорологія і кліматологія як наука

Основним предметом дослідження метеорології є атмосфера, а кліматології – клімат. Оскільки предмети їх дослідження різні, то різними є й самі ці науки. Метеорологія належить до наук про Землю (геофізичних наук) й базується на загальних законах фізики, хімії та астрономії. Кліматологія виникла унаслідок узагальнення і систематизації результатів численних метеорологічних спостережень методами географії, а тому є невід’ємною частиною географічних наук. Однак сказане вказує і на значну спорідненість цих наук, що дозволяє розглядати загальні для обох дисциплін питання з єдиних позицій. Саме так, по можливості, буде викладатися навчальний матеріал у даному посібнику.

Метеорологія як наука. Метеорологія, за Л.Т. Матвєєвим (1984), – наука про фізичні процеси і явища в атмосфері Землі у їх взаємодії із земною поверхнею і космічним простором.

У процесі розвитку всередині метеорології виникли і виокремилися з неї такі спеціальні дисципліни: фізика атмосфери, синоптична метеорологія, динамічна метеорологія, аерологія, аерономія, актинометрія, атмосферна оптика, атмосферна електрика, атмосферна акустика та ін.

Фізика атмосфери вивчає фізичні закономірності атмосферних процесів та явищ, а тому є основним розділом метеорології. Динамічна метеорологія вивчає атмосферні рухи і пов’язані з ними перетворення енергії в атмосфері шляхом розв’язування математичних рівнянь гідро- і термодинаміки, застосування теорії турбулентності ² та ін. Основним практичним завданням цієї дисципліни є розроблення методів чисельного прогнозу атмосферних процесів. Синоптична метеорологія вивчає закономірності розвитку великомасштабних атмосферних процесів та пов’язаних з ними змін погоди, а також розробляє методики їхнього прогнозування. Передбачення атмосферних явищ, особливо стихійних, має велике практичне значення, що визначає особливе положення синоптичної метеорології в системі атмосферних наук.

Аерологія – вчення про методи дослідження атмосфери поза приземним її шаром (тобто вище 50–250 м) з допомогою підняття вгору спеціальних вимірювальних приладів. Наука про процеси у найвищих шарах атмосфери (починаючи з висот понад 50 км), де зростає дисоціація молекул та іонізація газів під впливом Сонця, називається аерономією. Аерономія вивчає будову і склад цих шарів, фізичні і динамічні процеси та хімічні реакції у них, включаючи полярні сяйва, світіння нічного неба, варіації геомагнітного поля, поширення радіохвиль, атмосферні припливи, сліди метеорів, пояси радіації та ін. Сьогодні її розглядають уже не як частину метеорології, а як самостійну наукову дисципліну. Водночас, як це справедливо зазначають С.П. Хромов і Л.І. Мамонтова (1974), області дослідження аерології та аерономії у шарах від 30–50 до 100 км перекриваються.

Актинометрія – вчення про сонячне, земне й атмосферне випромінювання в умовах атмосфери. Атмосферна оптика вивчає оптичні явища в атмосфері, зумовлені розсіюванням, поглинанням, заломленням і дифракцією світла в атмосфері. Атмосферна електрика вивчає атмосферно-електричні явища, а атмосферна акустика – звуки атмосферного походження та особливості поширення звуку в атмосфері.

Таким чином, у коло завдань метеорології входить вивчення будови і складу атмосфери; теплообміну і теплового режиму в атмосфері і на земній поверхні; вологообігу і фазових перетворень води в атмосфері у взаємодії її із земною поверхнею; рухів повітряних мас; електричних, оптичних та акустичних явищ в атмосфері. Важливу роль в усіх завданнях метеорології відіграє теорія і техніка метеорологічних спостережень. В останні десятиліття метеорологією розв’язується й завдання активного впливу на атмосферу з метою розсіювання туману, запобігання випадіння граду або ж активізації хмаро- та опадоутворення.

У процесі обслуговування різних галузей господарства виникли агрометеорологія (сільськогосподарська метеорологія), авіаційна метеорологія, будівельна метеорологія, військова метеорологія, космічна метеорологія, медична метеорологія, морська метеорологія та ін. прикладні дисципліни.

На основі метеорологічної інформації розробляється і коректується економічна стратегія багатьох організацій та підприємств, оптимізуються виробничі рішення, проводиться оцінка отримуваної вигоди тощо. Виробничі відносини між постачальником гідрометеорологічної продукції та її споживачем теж переходять на економічну основу. У зв’язку з цим з метеорології виділилася окрема галузь – економічна метеорологія. Вона вивчає закономірності впливу погоди і клімату на економіку і соціальну сферу, оптимальну адаптацію до них та економічну корисність метеорологічної інформації (Хандожко Л.А., 2005).

Кліматологія як наука. Процеси, які безперервно відбуваються в атмосфері, перебувають у тісній взаємодії з усім комплексом природних умов, а тому клімат є невід’ємним атрибутом географічного середовища.

Наука, що вивчає закономірності формування клімату і кліматичний режим різних регіонів Земної кулі, називається кліматологією. Важливим аспектом сучасної кліматології є також вивчення коливань і змін клімату.

Завданнями кліматології є з’ясування походження клімату, складання докладного опису кліматів різних регіонів Земної кулі, їх класифікація та географічний розподіл; вивчення кліматів історичного і геологічного минулого, а також прогноз змін клімату.

Ядро наук про клімат становлять загальна кліматологія, яка вивчає клімат і різні аспекти його утворення та прояву в цілому, а також кліматографія, яка вивчає кліматичні умови різних районів Земної кулі. Вивченням кліматів історичного і геологічного минулого займається палеокліматологія. Окремо стоїть вчення про методи кліматологічного опрацювання метеорологічних спостережень. З інших спеціальних розділів кліматології можна назвати мікрокліматологію, комплексну кліматологію та аерокліматологію.

Мікрокліматологія вивчає місцеві особливості клімату, які формуються під впливом неоднорідностей земної поверхні.

Комплексна кліматологія погоду розглядає як сукупність взаємопов’язаних і взаємозумовлених метеорологічних величин та явищ. При цьому окремі метеорологічні величини у певних градаціях об’єднуються у комплекси, які називаються типами погоди. Вважається, що повторюваність і послідовна зміна таких типів погоди характеризує клімат місцевості. Комплексна кліматологія велику увагу приділяє вивченню впливу погоди на людину і тваринний світ, а також на функціонування різних господарських об’єктів.

У зв’язку зі зростанням обсягу аерологічних спостережень та поширенням поняття клімату на верхні шари атмосфери, у середині XX ст. виникла аерокліматологія – наука про клімат шарів атмосфери поза безпосереднім впливом підстильної поверхні Землі, переважно до висоти 20–25 км. Основним завданням аерокліматології є емпіричне виявлення і теоретичне пояснення середнього тривимірного розподілу в атмосфері основних метеорологічних величин та їх типових розподілів на різних висотах. Дані аерокліматології дозволяють встановити тривимірну картину циркуляції атмосфери і пов’язаних з нею режимів температури, вологовмісту, хмарності та ін.

Проблемами використання кліматологічної інформації у різних сферах економіки займається прикладна кліматологія. Вона, як й прикладна метеорологія, утворює вельми розгалужену систему галузевих дисциплін. У багатьох випадках, як зазначає німецький кліматолог І. Блютген (1972), прикладна кліматологія уже виходить за межі географічного підходу.

Взаємозв’язок між метеорологією і кліматологією. Метеорологія і кліматологія тісно пов’язані між собою. Розуміння закономірностей клімату досягається тільки на основі загальних закономірностей атмосферних процесів. Розглядаючи причини виникнення різних типів клімату та їх розподіл на Землі, кліматологія опирається на поняття і закони метеорології.