Meteorología
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Meteorología (del griego: μετέωρον, Meteoron, "alto en el cielo", y λόγος, logos, "conocimiento") es la estudio científico interdisciplinario de la atmósfera que se centra en tiempo los procesos y el pronóstico (en contraste con climatología). Fenómenos meteorológicos son fenómenos meteorológicos observables que iluminan y se explican por la ciencia de la meteorología. Estos eventos están sujetos a las variables que existen en la Tierra la atmósfera 's. Son temperatura , la presión, el vapor de agua , y los gradientes y las interacciones de cada variable, y cómo cambian en el tiempo. La mayor parte de tiempo observado de la Tierra se encuentra en el troposfera.
Meteorología, climatología, física atmosférica , y química atmosférica son subdisciplinas de la las ciencias atmosféricas. Meteorología e hidrología componen el campo interdisciplinario de hidrometeorología.
Las interacciones entre la atmósfera terrestre y de los océanos son parte de acoplados estudios océano-atmósfera. Meteorología tiene aplicación en diversos campos como el ejército, la producción de energía, el transporte, la agricultura y la construcción.
Subclasificaciones
En el estudio de la atmósfera, la meteorología puede ser dividida en distintas áreas de énfasis en función del ámbito temporal y el alcance espacial de interés. En un extremo de esta escala es la climatología. En las escalas de tiempo de horas o días, la meteorología se separa en micro, meso y meteorología sinóptica escala. Respectivamente, el tamaño geoespacial de cada una de estas tres escalas se relaciona directamente con los plazos adecuados.
Otros subclasificaciones están disponibles basados en la necesidad de los seres humanos, o por los efectos únicos, locales o generales que se estudian dentro de ese sub-clase.
- Meteorología de la capa límite
Meteorología de la capa límite es el estudio de los procesos en el aire capa directamente sobre la Tierra superficie 's, conocido como el capa atmosférica límite (ABL) o peplosphere. Los efectos de la superficie - calefacción, refrigeración, y fricción - causa la mezcla turbulenta dentro de la capa de aire. Significativo flujos de calor, materia , o el impulso en escalas de tiempo de menos de un día se advección por movimientos turbulentos. Meteorología capa límite incluye el estudio de todos los tipos de superficie-atmósfera frontera, incluyendo océano, lago, suelo urbano y suelo no urbanizable.
- Meteorología de mesoescala
Meteorología de mesoescala es el estudio de los fenómenos atmosféricos que tiene escalas horizontales que van desde los límites de la microescala a los límites de escala sinóptica y una escala vertical que se inicia en la superficie de la Tierra, e incluye la capa límite atmosférica, troposfera, tropopausa, y la sección inferior de la estratosfera. Escalas de tiempo de mesoescala duran desde menos de un día a toda la vida del evento, que en algunos casos puede ser semanas. Los acontecimientos de interés son normalmente tormentas eléctricas , líneas de turbonada, frentes, bandas de precipitación en tropical y ciclones extratropicales y sistemas meteorológicos topográficamente generados como ondas de montaña y mar y tierra brisas.
- Escala sinóptica
Escala sinóptica es generalmente grandes dinámicas de la zona a que se refiere en coordenadas horizontales y con respecto al tiempo. Los fenómenos descritos por lo general meteorología sinóptica incluye eventos como ciclones extratropicales, bebederos baroclínicas y crestas, zonas frontales, y en cierta medida chorros. Todos ellos se dan típicamente en los mapas del tiempo para una hora específica. La escala horizontal mínimo de fenómenos sinóptica se limitan a la separación entre estaciones de observación de superficie.
- Escala global
Meteorología Global escala es el estudio de los patrones climáticos relacionados con el transporte de calor desde los trópicos a la polos. Además, las oscilaciones muy gran escala son de importancia. Esas oscilaciones tienen períodos de tiempo más largos que normalmente un ciclo estacional anual completo, como ENSO , DOP, MJO, etc. escala global empuja los límites de la percepción de la meteorología en la climatología. La definición tradicional de clima se empuja a escalas temporales más grandes con la mayor comprensión de cómo las oscilaciones globales causan tanto del clima y tiempo perturbaciones en el sinóptico y plazos de mesoescala.
Predicción numérica del tiempo es un foco principal en la comprensión de la interacción aire-mar, meteorología tropical, la predictibilidad atmosférica, y troposférico / procesos estratosféricos .. En la actualidad (2007) Laboratorio de Investigación Naval en Monterey produce el modelo atmosférico llamado NOGAPS, un modelo atmosférico escala global, esta modelo se ejecuta operacionalmente en Fleet Numerical Meteorología y Oceanografía Centro. Hay varios otros modelos atmosféricos globales.
- Meteorología dinámica
Meteorología dinámica general se centra en las de la física de la atmósfera. La idea de parcela de aire se utiliza para definir el elemento más pequeño de la atmósfera, haciendo caso omiso de la naturaleza molecular y química discreta de la atmósfera. Un paquete de aire se define como un punto en el continuo de fluido de la atmósfera. Las leyes fundamentales de la dinámica de fluidos, termodinámica, y el movimiento se utilizan para estudiar la atmósfera. Las cantidades físicas que caracterizan el estado de la atmósfera son la temperatura, densidad, presión, etc. Estas variables tienen valores únicos en el continuo.
- Meteorología aeronáutica
Ofertas de meteorología de la aviación con el impacto del clima en gestión del tráfico aéreo. Es importante para las tripulaciones aéreas para entender las implicaciones de tiempo en su plan de vuelo, así como sus aviones, como lo señaló el Aeronáutica Manual de información:
Los efectos del hielo en los aviones son acumulativos empuje se reduce, la resistencia aumenta, ascensor disminuye, y aumenta el peso. Los resultados son una disminución de la velocidad de pérdida y el deterioro de rendimiento de la aeronave. En casos extremos, de 2 a 3 pulgadas de hielo se pueden formar en el borde de ataque de la superficie aerodinámica en menos de 5 minutos. Tarda pero media pulgada de hielo para reducir la potencia de elevación de algunos aviones en un 50 por ciento y aumenta la resistencia de fricción en el mismo porcentaje.
- Meteorología Agrícola
Los meteorólogos, científicos del suelo , hidrólogos agrícolas, y agrónomos son personas interesadas en el estudio de los efectos del tiempo y el clima en la distribución de la planta, rendimiento de los cultivos, la eficiencia del uso del agua, fenología de desarrollo de las plantas y de los animales, y el balance de energía de los ecosistemas manejados y naturales. Por el contrario, están interesados en el papel de la vegetación en el clima y el tiempo.
- Hidrometeorología
Hidrometeorología es la rama de la meteorología que se ocupa del ciclo hidrológico , el balance de agua, y las estadísticas de las precipitaciones de tormentas. Un hydrometeorologist prepara y emite previsiones de acumular precipitaciones (cuantitativo), lluvia intensa, nieve pesada, y destaca las áreas con potencial de inundaciones repentinas. Normalmente, el rango de conocimiento que se requiere se superpone con la climatología, meteorología sinóptica y de mesoescala, y otras ciencias de la tierra.
Historia
Las redes de observación y predicción meteorológica
La llegada de la telégrafo eléctrico en 1837 que ofrece, por primera vez, un método práctico para reunir rápidamente observaciones meteorológicas de superficie de un área amplia. Estos datos podrían usarse para producir mapas de la estado de la atmósfera para una región cerca de la superficie de la Tierra y para estudiar cómo estos estados evolucionaron a través del tiempo. Para hacer previsiones meteorológicas frecuentes sobre la base de estos datos requiere una red confiable de observaciones, pero no fue hasta 1849 que el Institución Smithsonian comenzó a establecer una red de observación en todo el Estados Unidos bajo la dirección de Joseph Henry. Redes de observación similares se establecieron en Europa en este momento. En 1854, el Reino Unido gobierno nombró Robert FitzRoy a la nueva oficina de Meteorología estatista a la Junta de Comercio con el papel de la recopilación de observaciones meteorológicas en el mar. La oficina del FitzRoy se convirtió en el Oficina Meteorológica de Reino Unido en 1854, el primer servicio meteorológico nacional en el mundo. Las primeras previsiones meteorológicas diarias realizadas por la oficina del FitzRoy se publicaron en El diario The Times en 1860. Al año siguiente se introdujo un sistema de conos de advertencia de tormenta de elevación en los puertos principales en que se esperaba un vendaval.
Durante los próximos 50 años, muchos países establecieron los servicios meteorológicos nacionales: Finlandés de Meteorología Oficina Central (1881) fue formada de la parte de Observatorio Magnético de Universidad de Helsinki; India Departamento (1889) Meteorológico estableció tras los ciclones tropicales y monzón relacionados hambrunas en las décadas anteriores; Estados Unidos Weather Bureau (1890) se estableció en el marco del Departamento de Agricultura de los Estados Unidos; Oficina de Meteorología de Australia (1905), creada por una Ley de Meteorología de unificar los servicios meteorológicos estatales existentes.
Efecto Coriolis
La comprensión de la cinemática de cómo exactamente la rotación de la Tierra afecta el flujo de aire fue parcial al principio. A finales del siglo 19 la magnitud de la interacción a gran escala de fuerza del gradiente de presión y fuerza de desviación que al final hace que las masas de aire que se mueven a lo largo de isobaras se entendía. A principios del siglo 20 esta fuerza de desviación fue nombrado el Efecto Coriolis después Gaspard-Gustave Coriolis, que había publicado en 1835 sobre el rendimiento energético de las máquinas con las piezas giratorias, como norias. En 1856, William Ferrel propuso la existencia de una célula de circulación en las latitudes medias con aire que es desviado por La fuerza de Coriolis para crear los vientos predominantes del oeste.
Predicción numérica del tiempo
En 1904, el científico noruego Vilhelm Bjerknes primera postula que el pronóstico del tiempo es posible a partir de cálculos basados en leyes naturales.
A principios del siglo 20, los avances en la comprensión de la física atmosférica llevaron a la fundación de la moderna predicción numérica del tiempo. En 1922, Lewis Fry Richardson publicó "La predicción del tiempo por el proceso numérico", que describen cómo las pequeñas términos en las ecuaciones de la dinámica de fluidos que rigen el flujo atmosférico podrían descuidarse para permitir soluciones numéricas que se encuentran. Sin embargo, el gran número de cálculos necesarios era demasiado grande para ser completado sin el uso de las computadoras.
En este momento en Noruega un grupo de meteorólogos dirigido por Vilhelm Bjerknes desarrolló el modelo que explica la generación, la intensificación y la decadencia final (ciclo de vida) de los ciclones de latitudes medias, la introducción de la idea de frentes, fronteras, es decir, claramente definidas entre las masas de aire. El grupo incluido Carl-Gustaf Rossby (quien fue el primero en explicar el flujo atmosférico a gran escala en términos de dinámica de fluidos), Tor Bergeron (que primero determina el mecanismo por el que se forma la lluvia) y Jacob Bjerknes.
A partir de la década de 1950, numéricos experimentos con las computadoras se volvieron factibles. Las primeras previsiones meteorológicas derivan de esta manera se utiliza barotrópico (que significa,-nivel vertical individual) modelos, y podría predecir con éxito el movimiento a gran escala de latitudes medias Ondas de Rossby, es decir, el patrón de mínimos atmosféricas y máximos.
En la década de 1960, la naturaleza caótica de la atmósfera se observó y comprendido por primera Edward Lorenz, fundando el campo de la teoría del caos . Estos avances han llevado al uso actual de predicción por conjuntos en la mayoría de los principales centros de predicción, para tomar en cuenta la incertidumbre derivada de la naturaleza caótica de la atmósfera.
Equipo
En términos generales, cada ciencia tiene sus propios conjuntos únicos de equipos de laboratorio. Sin embargo, la meteorología es una ciencia que no utiliza el equipo de laboratorio mucho, pero se basa más en el equipo de observación en modo campo. En algunos aspectos esto puede hacer observaciones simples deslizan en el lado erróneo.
En la ciencia, una observación, o observable, es una idea abstracta que puede ser medido y los datos se pueden tomar. En la atmósfera, hay muchas cosas o cualidades de la atmósfera que se puede medir. La lluvia, que se puede observar, o visto en cualquier lugar y en cualquier momento fue uno de los primeros en ser medidos históricamente. Además, otras dos cualidades medidos con precisión son el viento y la humedad. Ninguno de ellos se puede ver pero se puede sentir. Los dispositivos para medir estos tres surgieron en la segunda mitad del siglo 15 y fueron, respectivamente, el pluviómetro, el anemómetro, y la higrómetro.
Los conjuntos de mediciones de la superficie son datos importantes a los meteorólogos. Ellos dan una instantánea de una variedad de condiciones climáticas en un solo lugar y son por lo general a una estación meteorológica, un barco o una boya meteorológica. Las mediciones realizadas en una estación meteorológica puede incluir cualquier número de observables atmosféricos. Por lo general, la temperatura , presión, viento medidas, y humedad son las variables que se miden por un termómetro, barómetro, anemómetro, y higrómetro, respectivamente.
Datos en altura son de crucial importancia para la predicción del tiempo. La técnica más utilizada es el lanzamiento de radiosondas. Que complementa la radiosondas un la red de recogida de los aviones está organizado por la Organización Meteorológica Mundial.
Teledetección, tal como se utiliza en meteorología, es el concepto de recogida de datos de los fenómenos meteorológicos remotas y, posteriormente, la producción de la información meteorológica. Los tipos comunes de teledetección son Radar , Lidar, y satélites (o fotogrametría). Cada recoge datos sobre la atmósfera desde una ubicación remota y, por lo general, almacena los datos de donde se encuentra el instrumento. RADAR y LIDAR no son pasivos porque tanto el uso de radiación EM para iluminar una parte específica de la atmósfera.
El 1960 lanzamiento del primer éxito satélite meteorológico, TIROS-1, marcó el inicio de la edad que se haya obtenido información sobre el clima a nivel mundial. Los satélites meteorológicos, junto con los satélites más de uso general de observación terrestre que rodea la Tierra a distintas alturas se han convertido en una herramienta indispensable para el estudio de una amplia gama de fenómenos de incendios forestales a El Niño .
En los últimos años, los modelos climáticos han sido desarrollados que cuentan con una resolución comparable a los modelos de predicción del tiempo mayores. Estos modelos se utilizan para investigar el clima a largo plazo del clima turnos, como los efectos que podrían ser causados por la emisión humana de gases de efecto invernadero .
El pronóstico del tiempo
El pronóstico del tiempo es la aplicación de la ciencia y la tecnología para predecir el estado de la atmósfera para un tiempo futuro y un lugar determinado. Los seres humanos han tratado de predecir el tiempo de manera informal durante milenios, y formalmente, al menos desde el siglo XIX. Los pronósticos del tiempo se hacen mediante la recopilación cuantitativa datos sobre el estado actual de la atmósfera y el uso de la comprensión científica de los procesos atmosféricos para proyectar cómo la atmósfera va a evolucionar.
Una vez que un esfuerzo de todo humano basado principalmente en los cambios en presión barométrica, condiciones meteorológicas actuales, y el estado del cielo, modelos de predicción ahora se utilizan para determinar las condiciones futuras. Intervención humana sigue siendo necesaria para elegir el mejor modelo de pronóstico posible basar el pronóstico sobre, que implica habilidades de reconocimiento de patrones, teleconexiones, conocimiento del funcionamiento del modelo, y el conocimiento de tendencias de los modelos. La caótica naturaleza de la atmósfera, la enorme potencia computacional requerido para resolver las ecuaciones que describen la atmósfera, error involucrados en la medición de las condiciones iniciales, y una comprensión incompleta de los procesos atmosféricos significa que los pronósticos se vuelven menos precisos como la diferencia en el tiempo actual y el tiempo durante el cual se está realizando el pronóstico (el rango de la previsión) aumenta. El uso de conjuntos y modelo de consenso ayudar a reducir el error y recoger el resultado más probable.
Hay una gran variedad de usuarios finales a las previsiones meteorológicas. Advertencias meteorológicas son predicciones importantes porque se utilizan para proteger la vida y la propiedad. Los pronósticos sobre la base de la temperatura y precipitación son importantes para la agricultura , y por lo tanto a los comerciantes de productos básicos dentro de los mercados de valores. Pronósticos de temperatura son utilizados por empresas de servicios públicos para estimar la demanda en los próximos días. Sobre una base diaria, la gente utiliza las previsiones del tiempo para determinar qué ponerse en un día determinado. Dado que las actividades al aire libre una importante restricción de pesada lluvia , la nieve y el factor del viento, las previsiones se pueden utilizar para planificar las actividades en torno a estos eventos, y para planificar el futuro y sobrevivir a ellas.
