«Министерство образования и науки Российской Фе де ра ци и _Фе д е р а л ь н о е агентство п о о б р а з о в а н и ю ГО СУ Д А РСТВЕН Н О Е О БРА ЗОВА ТЕЛ ЬН ОЕ УЧРЕЖ ...»

Ч'/'.

(

Министерство образования и науки Российской Фе де ра ци и

_Фе д е р а л ь н о е агентство п о о б р а з о в а н и ю

ГО СУ Д А РСТВЕН Н О Е О БРА ЗОВА ТЕЛ ЬН ОЕ УЧРЕЖ ДЕНИЕ

В Ы СШ ЕГО П РО Ф ЕС СИ О Н А Л ЬН О ГО О БРА ЗОВА Н И Я

РО ССИ Й СК И Й ГОСУД А РСТВЕН Н Ы Й ГИДРОМ ЕТЕОРОЛОГИЧЕСК ИЙ УНИВЕРСИТЕТ

И.Н. Русин, П.П. А р а п о в

ОСНОВЫ

М Е Т Е О Р О Л О Г И И

И К Л И М А Т О Л О Г И И

К урс лекций П ечатается по решению Ученого совет а факультета географии и геологии Санкт-Петербургского государственного университета РГГМУ Санкт-Петербург s s i. S ' g ( b 5 rc ' S j У Д К 551.5 H 551.58[(075/85)] Р у с и н И.Н., А р а п о в П.П.. О с н о в ы метеорологии и климатологии.

К у р с ле кц ий - СПб.: изд. Р Г Г М У, 2008. - 199 с.

IS B N 978-5-86813-208- Рецензенты : д-р геогр. наук, проф. В.И. Воробьев, Р Г Г М У д-р геогр. наук, проф. А.И. У г р ю м о в, Р Г Г М У ио а§ ат с л |г ф а • % гча -яо и о ^ * ^ ае к -и ^ ;

К урс лекций предназначен для ознакомления студентов с основны ­ м и полож ениями метеорологии и климатологии. В нем при минимальном объеме содержится то т материал, которы й должен знать кажды й студент, получаю щ ий образование по направлениям: гидрометеорология, геогра­ фия, экология и природопользование.

В конце пособия приведены словарь-указатель н у ж н ы х терминов, список формул, назначение и смысл которы х необходимо уметь объяс­ нить. Представлены важнейшие карты, вертикальные распределения, граф ики и схемы, интерпретация которы х должна быть известна студен­ там. Для контроля знаний по всему курсу помещен тест.

Курс лекций может послуж ить методическим пособием для препода­ вателей при отборе материала для лекций и проведении контроля знаний.

O c & jj? (c e * * Rusin I.N., Arapov P.P. Fundamentals ot meteorology and climatology.

A course of lectures. - St. Petersburg, R S H U Publishers, 2008. - 199 pp.

an ' /C A.U M.e t, Г The course o f lectures is intended fo r students to get acquainted w ith general provisions o f m eteorology and clim atology. T hough in the m in im a l size, the boo k contains that m aterial to be mastered b y any student specializing in hydrom eteorology, geography, ecology and nature management. The book includes the Glossary o f the terms used in the text, as w e ll as the m ost useful maps, vertical distributions, plots and charts whose interpretation is to be know n to students. To co n tro l the know ledge acquired, the bo o k has testing sections throughout the course.

The book can serve as a teaching aid fo r teachers in selecting the m aterial fo r lectures and in testing students’ progress.

IS B N 978-5-86813-208- © И.Н. Русин, П.П. Арапов, © Российский государственный гидрометеорологический - шверситет (РГГМУ), BeoMcRKg государственный гвдршещршюгичвекий университет

БИБЛИОТЕКА

1951Й CBS, Малоохтинскии кр., 6,

ПРЕДИСЛОВИЕ

Д о с т и ж е н и я метеорологии сегодня до ст уп ны к а ж д о м у человеку.

До с т о в е р н ы й прогноз по г о д ы д а ж е на три-пять суток стал повсе­ дневной реальностью, а ведь в ы д а ю щ и е с я уч е н ы е е щ е в середине X X в. относили пр об ле му предсказания п о го ды к числу труднейших.

Д л я р е ш е н и я этой п р о б л е м ы создана высокотехнологичная отрасль хозяйственной деятельности человека - с л уж ба погоды. Запускаются искусственные спутники, создаются специальные радиолокационные системы, постоянно проводятся различные метеорологические на­ б л ю д е н и я - все это элементы уникальной системы непрерывного сбора, обработки и использования д а н н ы х о состоянии одной из гео­ графических оболочек - атмосферы. Глобальная система метеороло­ гических наблюдений, безусловно, является прототипом б у д у щ е й единой с л у ж б ы географического мониторинга.

Н а пороге X X I в. человечество осознало, что из ме не ни я к л и ­ ни е задач контроля, прогноза и управления геосферой и, в п е р в у ю очередь, к л и м а т о м - вот что будет ос но вн ой заботой б у д у щ и х гидрометеорологов, географов, экологов и природопользователей.

в течение м н о г и х лет в с ем студентам первого курса географиче­ ского факультета С П б Г У, не зависимо от направления и х обуче­ ни я и б у д у щ е й специальности. О б ы ч н о удается прочесть не более семнадцати ле к ц и й за семестр. Ко н т и н г е н т слушателей и с ж а т ы е сроки жестко о г р а н и ч и в а ю т о б ъ е м излагаемого материала и у р о ­ вень использования физико-математического аппарата, так как студенты е щ е только начали изучение этих дисциплин.

ш е н и е к дисциплине, а значит, и восприятие ее в зависимости от того, собирается л и студент специально изучать м е т е о р о л о г и ю и л и эта д и с ц и п л и н а является для него о д н о й из общеобразовательных.

О с о б е н н о это заметно в последние годы, когда на лекциях стало зволило ряд м н о г о с л о в н ы х объяснений заменять схемами, р и с у н ­ ками, картами и диаграммами, к о т о р ы м и изобилует Интернет.

Б у д у щ и е метеорологи, гидрологи и океанологи с б о л ь ш и м вни­ м а н и е м изучают понятия, законы и карты, а значит, и за по ми на ют больше, ч е м остальной поток. Н о студенты, ор и е н т и р у ю щ и е с я на другие специализации, о б р а щ а ю т вн им ан ие только на заинтересо­ ва в ш и е их факты, особенно если их изложение сопровождается де­ монстрацией э ф ф е к т н ы х рисунков ил и фотографий. Д а ж е карты, о п и с ы в а ю щ и е, как на Земле располагаются те и л и и н ы е метеороло­ гические характеристики, не в ы з ы в а ю т большого интереса.

П е р е д экзаменом оказывается, что конспекты составлены плохо:

вместо тезисов лекций - рисунки и ф о р м у л ы с о ш и б к а м и и без необ­ х о д и м ы х с м ы с л о в ы х комментариев. П о п ы т к и использовать и м е ю ­ в учебниках материала гораздо больше, он и иначе структуированы и акценты расставлены в н и х иначе, ч е м в лекциях.

Д л я того чт о б ы у л у ч ш и т ь условия подготовки к экзамену и об­ легчить усвоение студентами всех направлений обучения необходи­ мого м и н и м у м а знаний об ос но вн ых понятиях, законах и фактах из метеорологии и климатологии, м ы сочли н е о б х о д и м ы м составить текст лекций так, чт о б ы в н е м б ы л отражен им е н н о этот необходи­ м ы й м и н и м у м. П р и сдаче экзамена студент, п о м и м о ответа на основ­ н ы е во просы билета, д о л ж е н отвечать на дополнительные вопросы.

Во-первых, это во просы типа «что такое?», к а са ющ ие ся ос но вн ых терминов, пр им ен яв ши ес я в курсе. Перечень таких терминов приве­ ден в конце пособия. Во-вторых, он д о л ж е н знать в а ж н е й ш и е ф о р м у ­ лы, п р и м е н я е м ы е в метеорологии и климатологии. П о н а ш е м у м н е ­ нию, не следует требовать, ч т о б ы эти ф о р м у л ы студент записывал по памяти. Гораздо полезнее требовать, чт о б ы он правильно выбрал ф о р м у л у из списка, объяснил ее назначение и смысл, раскрыл пр ин я­ ты е обозначения. С п и с о к ф о р м у л также приводится. Наконец, требу­ ется узнавать в а ж н е й ш и е карты, вертикальные распределения, гра­ ф и к и и схемы, называть и х особенности и уметь сделать основные в ы в о д ы из графического материала. Графические материалы приве­ д е н ы в тексте и сопровождаются краткими резюме.

интересной науки. В о з м о ж н о, что н а ш методический п о д х о д и м а ­ т е ри ал ы окажутся п о л е з н ы м и и для преподавателей метеорологии.

В В Е Д ЕН И Е

газов, образовавшаяся в ходе э в о л ю ц и и н а ш е й планеты. К а к о в со­ став воздуха? Ка к и е в е л и ч и н ы о п и с ы в а ю т его физические свойст­ ва? К а к и з м е н я ю т с я значения этих ве ли чи н по вертикали, горизон­ каждому. О н и б ы л и п о л у ч е н ы ц е н о й самоотверженного труда уче­ X V I век. Г.Галилей в п е р в ы е заявил, что воздух имеет вес. О н ж е сконструировал п е р в ы й термометр. Э. То рр ич ел ли изобрел ба­ рометр, взвесил ат мо сф ер у и и н и ц и и р о в а л систематическую реги­ с т р а ц и ю ат мосферного давления.

ровали д о ж д е м е р ы. Р.Декарт пр ид ал барометру б у м а ж н у ю шкалу, ра зд ел ен ну ю линиями. Б.Паскаль показал, что давление различно в р а з н ы х местах и на р а з н ы х высотах, указал на связь давления с погодой и на не об хо ди мо ст ь регистрации всех метеорологических характеристик од н о в р е м е н н о и в о д н о м месте. Т а к возникла идея создания метеорологических станций. Э.Галлей о б н а р у ж и л влия­ ние те м п е р а т у р ы на показания барометра. В Л о н д о н с к о м королев­ с к о м об ще ст ве Р.Гук и Р.Бойль п р е д п р и н я л и п о п ы т к у создать еди­ н у ю систему регистрации метеорологических н а б л ю д е н и й в раз­ н ы х местах страны. О д н и м из п е р в ы х систематически стал запи­ л о с о ф и естествоиспытатель Дж.Локк.

X V I I I век. А.Лавуазье доказал, что воздух - это смесь двух газов, о д и н из которых, н е о б х о д и м ы й для дыхания, о н назвал к и ­ слородом. О. С о с с ю р сконструировал волосяной гигрометр, начал изучение зависимости метеорологических характеристик от в ы с о ­ т ы и указал, что температура воздуха уб ыв ае т с в ы с о т о й на 0,65 °С/км. В 1780 г. к у р ф ю р с т п ф а л ь ц с к и й К а р л Теодор, меценат и ценитель на ук и и искусства, уч редил в М а н г е й м е М е т е о р о л о г и ­ ческое об ще с т в о и фи на н с и р о в а л его деятельность по со зд а н и ю т ы пр иб о р о в и п у б л и к о в а в ш е й результаты метеорологических на ­ блюдений. В п е р в ы е на в о з д у ш н о м шаре, взяв с собой метеороло­ гические приборы, Ж. Ш а р л ь провел исследование а т м о с ф е р ы до в ы с о т ы 3500 м.

ме т о д измерения влажности. Н о только в 1880 г. Р. А с с м а н создал Р.Робинсон разработал ч а ш е ч н ы й анемометр, до настоящего вре­ метеоролог-любитель Л. Го ва рд разработал п е р в у ю классифика­ (Англия - 1840, С Ш А - 1842, И с п а н и я - 1847, П р у с с и я - 1847, Россия - 1849, Го лл ан ди я - 1854, Ф р а н ц и я - 1856, И т а л и я - 1860).

В 1873 г. состоялся п е р в ы й М е ж д у н а р о д н ы й метеорологический с и с т е м ы метеорологических наблюдений. В 1882-1883 гг. б ы л проведен п е р в ы й м е ж г о с у д а р с т в е н н ы й метеорологический экспе­ за несколько д н е й февраля 1842 г., на ко т о р ы е б ы л и на не с е н ы л и ­ н и и р а в н ы х значений (изолинии) - отклонения давления и т е м п е ­ р а т у р ы от но р м ы, направление ветра и области ясной и п а с м у р н о й погоды, а также дождя. В 1849 г. Д ж. Г е н р и в С Ш А организовал сбор в В а ш и н г т о н е по телеграфу у п р о щ е н н ы х сведений о состоя­ н и и п о г о д ы (ясно/пасмурно). П о эт им д а н н ы м составлялась карта, которая еж ед не вн о выставлялась для всеобщего обозрения.