Развитие синоптической метеорологии

Наблюдения за погодой можно встретить у многих древних авторов. Летописи, исторические свидетельства, саги, легенды помогают восстанавливать климат прошлого. Например, в "Одиссее" Гомера встречается наблюдение, что Причерноморье – страна, "окутанная мглою и тучами", по которому позднее профессор Мультановский Б.П. пришел к выводу, позже подтвержденному многими исследователями о похолодании около 1000 лет до нашей эры в этом районе. В книгах Борисенкова Е.П. и Пасецкого собраны имеющиеся с древних времен сведения о погоде и связанных с ней событиях на территории нашего государства.

Весь прошедший период развития науки подготовил почву для научного развития научной метеорологии и синоптической метеорологии. Самое важное для этого периода – это изобретение метеорологических приборов, которые позволили наладить систематические наблюдения над погодой. Этот период синоптики обычно называют “досиноптическим”.

Первая сеть метеорологических станций была создана в Италии сразу после изобретения ртутного барометра (1654 г.). В России первые регулярные инструментальные метеорологические наблюдения были начаты в Петербурге в 1725 г. по инициативе учрежденной указом Петром I “Академии наук и всяческих искусств”. Первые наблюдения вел академик Майер. В 1725 г. Великая Северная экспедиция, под руководством Витуса Беринга, снаряженная по указу Петра I, организовала около 20 метеорологических станций по пути следования.

Первая метеорологическая сеть в России из 24 метеорологических станций возникла в 1733-1744 гг. также благодаря деятельности Великой Северной экспедиции, но обмен информацией осуществился только через 100 лет. В 1835 г. выпущена первая (в 1837 г. – вторая) инструкция “Руководство к деланию метеорологических и магнитных наблюдений”.

Метеорологические наблюдения являлись и являются наиболее важным звеном гидрометеорологической службы всех стран. Первыми сподвижниками метеорологической службы были в основном энтузиасты, которые проводили наблюдения на добровольных началах.

В 20-х годах 19 века произошло важное для развития новой науки событие. В Германии Брандес составил первые синоптические карты для Европы. Укажем, что еще в 1686 г. английский астроном Эдмунд Галлей по имеющимся сведениям сделал первую карту, где указал средние ветровые условия за большой период времени в зоне между 30°с.ш. и 30 °ю.ш. Но в распоряжении Брандеса был исторический метеорологический материал по 36 станциям в Европе, в т.ч., 3 – в России. Брандес увидел, что области пониженного и повышенного давления простираются на большие районы земной поверхности и перемещаются из одних районов в другие, и в области пониженного давления со всех сторон втекает воздух. Вток воздуха в области пониженного давления происходит не по нормали к изобарам, а под углом к ним так, что если стать спиной к ветру, то низкое давление остается слева, высокое – справа. Тем самым Брандес открыл барический закон ветра, известный в метеорологии как закон Бейс-Бало (в честь норвежского ученого, который установил его позднее эмпирически).

Выдающийся метеоролог прошлого столетия Генрих Вильгельм Дове, внимательно изучив материалы Брандеса, пришел к выводу, что все атмосферные движения умеренных широт имеют вихревой характер.

Очень важным периодом в развитии синоптической метеорологии была организация служб погоды в разных странах.

Первые официальные службы погоды были созданы, начиная с 1854 г. Поводом для этого послужила катастрофа во время Крымской войны. Англичане и французы, осаждая русский порт Севастополь, надеялись захватить город после обстрела. Но 14 ноября 1854 г. на Черном море разразилась жестокая буря, разгромившая англо-французский флот.

Изрядно потрепанная потерпевшая сторона, возмущенная такими действиями Природы, запросила директора Парижской астрономической обсерватории Леверье, можно ли было заблаговременно предсказать приближение и развитие этой бури. Господин Леверье по тем временам проделал большую работу и пришел в выводу, что траектория бури хорошо прослеживалась с помощью синоптических карт и могла быть предсказана заранее.

Это открытие привело к зарождению службы погоды в Европе. На первых порах основной задачей такой службы являлись штормовые оповещения. В Англии в 1854 г. был создан метеорологический департамент, главой которого был назначен адмирал Роберт Фицрой.

Одними из первых организовала службу оповещений Франция (1857 г.), затем США (1858 г.), Голландия (1860 г.), Италия (1865 г.), Норвегия (1866 г.), Дания (1872 г.), Россия (1872 г.) и Германия (1876 г.).

В России в середине прошлого века насчитывалось 50 метеорологических станций. Уже в конце 19 в. это была лучшая сеть в мире. В 1856 г. был организован телеграфный сбор данных. Но официальной датой начала службы в России следует считать 1 января 1872 г., когда в Главной Геофизической Обсерватории Санкт-Петербурга (ныне – ГГО им. А.И. Воейкова), основанной в 1849 г., начался регулярный выпуск ежедневных бюллетеней погоды.

С этого времени были разработаны многие до настоящего времени не потерявшие актуальности положения синоптической метеорологии.

Таким образом, строился фундамент будущей науки – синоптической метеорологии. Термин ΣΥΝΟΠΤΙΚΟΣ означает по-гречески "способный все обозреть".

Появился новый метод изучения погоды – синоптический метод.

Синоптический метод – метод анализа и прогноза атмосферных процессов и условий погоды на больших пространствах с помощью синоптических карт и вспомогательных к ним средств (аэрологических диаграмм, вертикальных разрезов атмосферы и пр.).

Значительным событием в истории науки о погоде было изобретение телеграфа в середине 19 в. Появилась возможность не только измерять и собирать данные, но и обмениваться ими, что позволило осуществить одновременный обзор погоды над большими территориями.

До введения синоптического метода погода для некоторого пункта прогнозировалась на основании наблюдений за ходом метеорологических величин и явлений погоды в одном пункте. Например, влиятельный немецкий метеоролог Генрих Вильгельм Дове занял отрицательную позицию по отношению к синоптическому методу, и разработал свою систему изучения погоды и прогноза ее на основе локального метода. И поскольку Дове был директором Прусского метеорологического институт вплоть до своей смерти в 1879 г., развитие службы погоды в Германии было задержано.

Говоря о сложности проблемы научного предсказания погоды, еще в 1875г. Великий Гельмгольц произнес четверостишие Гете, затрагивающее больное место в работе и современного синоптика:

“Дождь идет, когда захочет, у него ведь свой закон.

А как только землю смочит, тотчас прекратится он”.

Далее Гельмгольц продолжил: “На том самом небосводе, на котором как символ неизменной закономерности природы странствуют вечные звезды, словно представители противоположной крайности, появляются облака, льет дождь, сменяются ветры; среди всех явлений природы именно те, которые наиболее капризно меняются, быстро и неуловимо ускользают от всякой попытки поместить их за ограду закона”.

Прогнозы погоды, особенно на длительные сроки, не имеют пока желаемой для многочисленных потребителей оправдываемости. С тех пор как два китайских астронома древности Хи и Хо были повешены за ошибку в предсказании затмения, астрономия достигла огромных успехов. В наше время предсказанием астрономических явлений занимаются не любители, а специалисты. К сожалению, в метеорологии это далеко не так. Прогноз погоды до сих пор является все еще не решенной задачей, поставленной в 18 в. Лапласом.

Целью Лапласа было сведение всех известных явлений мира к закону тяготения при помощи точных математических правил (“Небесная механика”, 1799). “Мы должны рассматривать настоящее состояние Вселенной как результат ее предыдущего состояния и как причину последующего. Разум, который в данный момент знал бы все силы, действующие в природе, и взаимное расположение тел в природе, мог бы обобщить в единой формуле движения самых больших тел Вселенной и легчайших атомов: ничто не осталось бы для него неопределенным, и будущее, как и прошедшее, предстало бы перед его взором” (“Опыт философии теории вероятностей”, 1904).

В. Бьеркнесс в 1904 г. передает это изречение Лапласа так: “Любая чисто механическая задача может быть сведена к определению положения всех входящих в данную массу частиц в настоящий момент, а предсказание будущего положения этих частиц и их перемещения за данный отрезок времени, согласно законам механики, есть задача, которая в принципе может быть решена”.

Английский метеоролог Сеттон, затронувший эту проблему, излагает свою точку зрения на практическую неопределенность и невозможность предсказания погоды. Согласно его общему взгляду, проблема погоды может быть существенно неразрешимой из-за того, что в неустойчивых системах в атмосфере весьма малые случайные взаимодействия дают значительный эффект (1951).

По мнению Ретьена (1953), “Атмосфера почти всегда находится в состоянии “Геркулеса на распутье”. В любой момент достаточно какого-либо воздействия на атмосферу, чтобы перевести ее из устойчивого состояния в неустойчивое, как только параметры ее состояния достигнут критических значений; тогда решение с фундаментальными выводами может, в свою очередь, оказаться совершенно непреодолимым препятствием для физически обоснованного и точного предсказания погоды”.

Несмотря на постоянное развитие синоптической метеорологии, в ней остается много нерешенных проблем. В некоторой степени, как отмечал еще Тур Бержерон, прогрессу в синоптической метеорологии в известной степени препятствует недостаточное знание метеорологии у части теоретиков и, может быть, слабая подготовка в области математики у синоптиков.

В 1878 г. германские ученые Ли и Кеппен практически открыли важный синоптический объект – "Линию шквалов", который мы называем теперь, благодаря последующим работам Дюрана-Гревиля (1892), холодным фронтом. Что касается теплого фронта, то он долгое время ускользал от обнаружения, и только в 1918-1920 гг. группой ученых Бергенской школы были заложены основы новой фронтологической синоптики.

В 1875 г. Хильдебрандсон предлагает статическую модель циклона, в 1878 г. Ли рассматривает трехмерную структуру фронтального циклона так как мы представляем ее сегодня. Открытие Бержероном 18 ноября 1919 г. процесса окклюзии привело к тому, что модель циклона перестала быть статичной.

Русские ученые внесли большой вклад в развитие Мировой Метеорологии. М.В. Ломоносов написал множество статей по метеорологии и геофизике, сконструировал ряд метеорологических приборов.

Броунов (1882 г.) сформулировал основные правила движения циклонов и антициклонов. Срезневский изучил волны холода, с которыми связаны возникновения бурь, метелей и гроз. С именем Рыкачева связана организация службы погоды в России.

Блестящий ученый-климатолог А.И. Воейков (1842) путешествовал по всем континентам и первым обратил внимание на проблему воздействия человека на Природу. Из Среды его учеников вышло немало талантливых ученых, работавших впоследствии в различных отраслях метеорологии – Б.П. Мультановский, А.В. Вознесенский, Б.И. Срезневский и другие. Широко известны работы А.В. Клоссовского (1846-1917), который имел тесные научные контакты с Воейковым, по изучению атмосферных процессов с физической точки зрения.

Вильд создал в России четко и хорошо действующую сеть метеорологических станций, лучшую в Мире для конца 19 и начала 20 века. Он был автором целого ряда метеорологических приборов.

Широко известны дальние плавания русских военных моряков, позволившие собрать богатый научный материал. Лазарев и Беллинсгаузен на кораблях "Восток" и "Мирный" первыми увидели берега Антарктиды. Опытный флотоводец и ученый, адмирал С.О. Макаров первый начал океанографические исследования в Тихом океане на корвете "Витязь". Георгий Седов, русский моряк, был последним из смельчаков, уходивших на полюс пешком.

Вскоре после 1910 г. в синоптическую практику вошли метеорологические зондирующие самолеты. C мая 1919 г., например, Датский Королевский Метеорологический институт стал проводить их ежедневно. Уже в 1920 г. средняя высота подъемы составляла 4,4 км. С 30-х годов получают дальнейшее развитие теории атмосферных фронтов, циклонов, разработано учение о трансформации воздушных масс. В 1930 г. в нашей стране была организована единая гидрометеорологическая служба.

Изобретение Молчановым радиозонда в 1930 г. реализовало возможность изучения вертикального строения атмосферы уже не по косвенным методам. Была создана сеть аэрологических станций, и началось составление первых аэрологических карт, которые с 1937 г. составлялись уже ежедневно.

В 1930 г. в Москве открылось Бюро погоды СССР, преобразованное позднее в Центральный институт прогнозов. Ныне – это Гидрометеорологический научно-исследовательский центр Российской Федерации. Возникла острая проблема кадров, которую нельзя было уже решить путем организации курсов. В 1930 г. создается Московский гидрометеорологический институт (ныне Российский государственный гидрометеорологический университет в Санкт-Петербурге). Это был первый в мире специализированный вуз по подготовке специалистов высшей квалификации. В 1930 г. Тур Бержерон читал лекции на курсах работников службы погоды в России.

Успехи синоптической метеорологии в России с начала 30-х годов связаны с деятельностью А.И. Аскназия (1887-1937) и его учеников, том числе, С.П. Хромова – автора учебников по синоптической метеорологии (1934, 1937, 1940, 1948), метеорологического словаря (совместно с Л.И. Мамонтовой) и многих научных статей.

К 40-м годам была заложена прочная теоретическая основа синоптической метеорологии. Установлены ряд эмпирических критериев для прогноза развития циклонов и антициклонов, детально изучены их стадии развития, вошли в синоптическую практику понятия струйных течений и высотных фронтальных зон.

Большой вклад в этот период вносят отечественные ученые – С.И. Троицкий, В.М. Михель, А.Ф. Дюбюк, Х.П. Погосян, Н.Л. Таборовский, С.П. Хромов, А.С. Зверев, Б.Л. Дзержзеевский, В.А. Джорджио, В.А. Бугаев, Б.Д. Успенский и др. В 40-х годах начались и продолжились после Великой Отечественной Войны исследования по численным методам анализа и прогноза погоды в трудах Н.Е. Кочина, А.М. Обухова, И.А. Кибеля, А.С. Монина и др.

Развивалась метеорология и во время Великой Отечественной Войны. Стране необходимы были военные специалисты-метеорологи, и приказу ВВК на базе Гидрометеорологической службы страны была создана Высшая военная гидрометеорологическая академия Красной Армии (ВВГМА КА), куда даже с фронта направляли тех, кто имел незаконченное высшее образование. В ВВГМА учились будущие всемирно известные ученые Д.А. Педь, А.Л. Кац, Л.Т. Матвеев.

Сначала в Москве, а с декабря 1941 часть академий и институтов (в том числе, ВВГМА КА) по приказу Сталина были направлены в тыл. С декабря 1941 по лето 1943 г. курсанты Академии обучались в Ленинабаде, заканчивали в 1944 г снова в Москве.

Лекции читали известные ученые-метеорологи Л.И. Мамонтова (Общая метеорология), С.П. Хромов, Г.М. Таубер и А.Х. Хргиан (Синоптическая метеорология), В.А. Бугаев (Анализ карт барической топографии), академик Белорусской Академии Наук А.И. Кайгородский (Климатология), А.Б. Калиновский и И.В. Ханевская (Аэрология), В.А. Белинский (Динамическая метеорология) и другие. Затем по заданию Правительства была образована группа наиболее способных студентов (15 чел.) для дальнейших научно-исследовательских работ в области гидрометеорологии. В нее, кроме Д.А. Педя и А.Л. Каца, вошли Л.Т. Матвеев, Г.И. Морской и др. Этой группе молодых специалистов читал лекции ученый с мировым именем – И.А. Кибель.

1957 год ознаменовался подлинной революцией в службе погоды – 4 октября 1957 г. на околоземную орбиту впервые в мире выведен искусственный спутник, а уже с 1958 г. на ИСЗ устанавливается метеорологическая аппаратура. Спутники, с точки зрения возможностей наблюдения за погодой, можно сравнить с первыми термометрами и барометрами Эпохи Возрождения. Аппаратура, установленная на спутниках, позволяет получать информацию о состоянии погоды на всем Земном шаре, со спутников видны суша и океаны, промышленные районы и шапки полярных льдов. Спутниковая информация позволила более объективно проводить синоптический анализ, своевременно выявлять возникновение опасных и стихийных явлений погоды, в частности, там, где полностью отсутствует обычная метеорологическая информация.

Н.А. Дашко Курс лекций по синоптической метеорологии


Карта погоды в Европе

Карта погоды в Европе

Карта гроз сегодня

Карта гроз сейчас

Погода в Европе на завтра

Атмосферное давление и фронты

Снимок облачности со спутника

Карта снежного покрова

в этот день 17 января
Москва

Самая жаркая погода +2 была в 1952г.

Самая холодная погода -27 была в 1963г.