Сеть наблюдений и обработка данных
Метеорологические и аэрологические станции образуют глобальную сеть наблюдений, охватывающую как густонаселенные регионы, так и труднодоступные территории: арктические пустыни, высокогорье, тайгу и жаркие пустыни. Собранные данные восемь раз в сутки передаются по радио и телеграфу в региональные и национальные метеорологические центры. Там информация обрабатывается, наносится на синоптические карты специальными символами и сравнивается с показателями предыдущих дней. Такой анализ позволяет синоптикам отслеживать движение воздушных масс, определять направление и скорость грозовых фронтов, а также прогнозировать области прояснения. На основе этих комплексных данных составляется прогноз погоды, который затем публикуется в СМИ и транслируется по радио.
Приборы наземных метеостанций
Каждая метеорологическая станция оснащена целым арсеналом специализированных приборов. Для измерения скорости и направления ветра используются флюгеры и анемометры. Температуру воздуха регистрируют термометры, а влажность и атмосферное давление определяют с помощью психрометров и барометров соответственно. Количество выпавших осадков измеряют специальными дождемерами. Однако для составления точного прогноза недостаточно данных только с поверхности Земли — необходима информация о состоянии атмосферы на разных высотах.
Изучение атмосферы по вертикали
Для получения вертикального «среза» атмосферы метеоприборы устанавливают на высоких башнях, телевизионных мачтах, а также запускают в небо с помощью шаров-зондов. Особую роль в этом играют радиозонды, изобретенные в 1930-х годах советским ученым П. А. Молчановым. Это устройство состоит из резиновой оболочки, наполненной водородом, к которой на длинном шнуре крепятся миниатюрная автоматическая метеостанция и радиопередатчик. Поднимаясь на высоту до 30–35 километров, радиозонд передает на землю данные о температуре, влажности и давлении в различных слоях атмосферы. Сегодня в мире действует около тысячи станций, регулярно запускающих такие зонды.
Радиолокация и лидары в метеорологии
Для отслеживания воздушных потоков на разных высотах за полетом радиозондов непрерывно следят с помощью радиолокаторов. На экранах радаров хорошо видно, с какой скоростью и в каком направлении движется зонд. Эта информация позволяет судить о скорости и направлении движения облачных фронтов в радиусе 150–200 километров от станции, что дает возможность своевременно предупреждать аэропорты, морские порты, сельскохозяйственные предприятия и железнодорожные узлы о приближении опасных явлений: гроз, ливней, метелей. В последние годы для зондирования атмосферы наряду с радиолокаторами начали применяться специальные метеорологические лазеры — лидары.
Автоматизация и дистанционные технологии
Развитие радиоэлектроники привело к широкому внедрению в метеорологию приборов с дистанционным управлением. Теперь метеорологу не нужно каждый раз выходить на площадку для снятия показаний — данные автоматически передаются на центральный пульт управления. В удаленных и необитаемых районах устанавливают полностью автоматические метеостанции. Они самостоятельно снимают показания и передают их по радио на центральные станции, работая без участия человека.
Космические технологии в службе погоды
Подлинную революцию в методах наблюдений совершили метеорологические спутники. Они выполняют несколько ключевых функций: поддерживают радиосвязь с автоматическими станциями, передают на Землю детальные фотографии облачного покрова, циклонов и атмосферных фронтов, что значительно расширяет возможности глобального мониторинга погоды.
Обработка данных и прогнозирование
Вся собранная информация обрабатывается в местных и региональных метеоцентрах с помощью мощных электронно-вычислительных машин. Затем обобщенные данные поступают в главный гидрометеорологический центр страны. Там синоптики с применением современной вычислительной техники рассчитывают прогнозы погоды на различные сроки. Результаты расчетов в виде синоптических карт и графиков распространяются по всей стране с помощью фототелеграфной аппаратуры, обеспечивая оперативное информирование всех заинтересованных служб и населения.