«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 вОСНОВЫ
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.