Лекция №1.

Задача исследования атмосферы – это установить закономерности, происходящие в природе, чтобы установить те или иные явления. Развитие науки и техники дало возможность охватить измерениями практически всю атмосферу, применяя новейшие приборы и методы измерений. Методы зондирования атмосферы имеют ключевое положение в получении объективной гидрометеорологической информации.

Развитие авиации, энергетики, атомной и энергетической промышленности, ракетостроения, потребность детальных знаний пространственных и временных полей физических параметров атмосферы, что послужило развитию дистанционных средств измерений и вычислительной техники. Использование вычислительной техники позволило автоматизировать все виды измерений с выдачей информации в реальном масштабе времени. Кроме того, развитие новых научных направлений позволило решать ряд задач в рамках сверхкроткосрочных прогнозов метеорологических параметров при решении экологических задач.

Наука, занимающаяся изучением физических явлений и процессов, происходящих в свободной атмосфере, называется аэрология. Необходимые знания в свободной атмосфере (P, t, S, направление и скорость ветра, и другие параметры) получают с помощью технических средств с использованием соответствующей обработки данных. При наблюдениях в свободной атмосфере может меняться как объект исследования, так и технические средства, с помощью которых получают информацию. Основное внимание при исследовании уделяют слою свободной атмосферы от поверхности Земли до 100 км. При этом используются, как прямые методы получения информации, так и косвенные, а также используются параметры электромагнитного излучения.

H, км	P, гПа	T, К	ρ, кг/м3	μ (молекулярный вес)	Длина свободного пробега, м
0	1013,8	288,16	1,225	28,96	6,68*10-8
11	226,9	216,66	1,03*10-3	28,96	7,0*10-7
50	0,87	282,66	≈10-6	28,96	7,5*10-5
100	2,14*10-4	199,0	≈10-8	28,90	2,71*10-1
400	5,66*10-8	148,0	9*10-12 (космический корабль летит без воздушного пространства)	19,56	6,10*103

Начинаю со 100 км, свойства атмосферы начинают меняться. Изменяется газовый состав, молекулярный вес и для свободного пробега молекулы. На больших высотах мы начинаем измерять характеристики (параметры) свойственные самим молекулам. Для получения данных в свободной атмосфере необходимо использовать приборы, позволяющие перекрывать весь диапазон измеряемые величин. Иногда для измерения одного параметра необходимо несколько приборов, чтобы получить необходимую информацию от Земли до 100 км. При исследовании атмосферы существуют различные летно-подъемные средства.

Скорость движения измерительной платформы, а также взаимно датчика со средой оказывает существенное влияние на процесс измерения метеорологической величины.

Требования, предъявляемы к точности измерений метеорологических величин:

Метеовеличина	Требуемая точность
1. Высота изобарической поверхности	5 м
2. Температура воздуха	0,5 К
3. Скорость ветра	1 м/с
4. Направление ветра	5о
5. Относительная влажность	2%
6. Давление	0,5 гПа

Для получения различных характеристик в свободной атмосфере и подстилающей поверхности измеряют P, T, u, d, v, облачность и т.д. Совокупность сведений о состоянии атмосферы и подстилающей поверхности получают с помощью значений отдельных метеовеличин, которые называются метеорологической информацией. Метеорологическая информация подразделяется на первичную (получаемую в результате гидрометеорологических измерений) и вторичную (в результате обработки первичной гидрометеорологической информации). От объема и качества метеорологической информации зависит правильность анализа и достоверность прогнозирования погодных процессов. Для современного прогноза погоды необходимо метеорологическая информация со всего земного шара. Важнейшей характеристикой первичной информации является ее точность. Большое значение имеют такие метеорологические характеристики, как разрешение в пространстве и времени, а также периодичность поступающей информации. К общим характеристикам метеорологической информации относятся: глобальность, трехмерность, комплексность, регулярность и синхронность. Неотъемлемым требованием к метеорологической информации является оперативность ее поступления. Синхронность проведения наблюдений в единые моменты времени неотъемлемое требование для всего земного шара. Передача информации осуществляется с помощью автоматизированных систем сбора и обработки, анализа атмосферных процессов, что позволяет объективно давать оценку прогноза погоды. Метеорологическая информация, полученная различными методами, позволяет решать ряд задач практической метеорологии, физики атмосферы, климатологии. Ввиду разнообразия явлений, как по физической природе, так и по пространственным и временным масштабам явлений, для получении первичной информации используются различные методики измерений и используются при этом различные технические средства.