Метеорология, как одна из древнейших наук, началась с визуальных наблюдений за погодой. С появлением письменности человек стал отмечать наиболее важные явления погоды. До нас дошли записи о погоде, произведенные за многие сотни лет до нашей эры.
Весь период наблюдений за метеорологическими элементами можно разделить на две неравные части: неинструментальные, визуальные наблюдения и инструментальные.
Неинструментальные наблюдения за многими элементами с записью их велись в России с середины XVII века, когда по приказу царя Алексея Михайловича были начаты ежедневные записи погоды в Москве.
Инструментальные наблюдения проводятся в России с конца XVII века с появлением термометра и барометра. Однако сроки наблюдений тогда не совпадали, а шкалы приборов были самыми разнообразными.
Инструментальные наблюдения в России берут свое начало во времена организации Петром I морского флота.
В 1696 году выстроенный в Воронеже флот получил приказ царя спуститься по Дону к Азовскому морю. Но корабли вынуждены были задержаться из-за обмеления донских гирл, вызванного сильными восточными ветрами. Разобравши обстоятельно с задержкой флота, Петр I приказал вести наблюдения за погодой. В этом же году в судовые журналы всей эскадры вносятся записи о погоде.
Моряки, часто имеющие дело с суровыми погодными условиями и тропическими ураганами, первыми начали регулярно вести наблюдения по барометру. Они нередко убеждались в том, что надежнее всего можно предсказать по барометру сильные ветры и бури. Они же одними из первых начали использовать метеорологические наблюдения для прогнозов погоды.
Одним из первых метеорологических приборов был термометр, изобретенный Галилеем в 1597 году.
Около 1641 года во Флоренции изготовлялись довольно совершенные термометры, наполненные спиртом и снабженные шкалой. Примерно в 1715 году уроженец Данцига физик Фаренгейт стал изготавливать ртутные термометры, которые давали согласные показатели со спиртовыми термометрами. Он впервые установил необходимость определения основных точек шкалы.
Фаренгейт, описывая свой способ изготовления термометров, указал, что для градуировки их он взял интервал между таянием льда и кипением воды. Интервал быв разделен на 180 градусов. В известной шкале Реомюра (1732г) промежуток между температурой таяния льда и кипением воды был разделен на 80 частей.
Одним из первых термометров, используемых в России, был термометр конструкции академика Л. Делиля, шкала которого была разделена от точки кипения воды до точки ее замерзания на 150 частей.
Шкала Реомюра была отменена в России при переходе на метрическую систему с 1 января 1870 года, когда Россия перешла на 100-градусную шкалу Цельсия.
Профессор А.Цельсий предложил свой способ градуировки – деление шкалы между двумя хорошо известными нам постоянными точками на 100 градусов. При градуировки термометра он уже учитывал влияние давления воздуха на температуру кипения.
Наряду с термометром стали использовать прибор для измерения атмосферного давления – барометр, для наблюдения за влажностью воздуха использовались различные типы гигрометров.
История простейшего из всех метеорологических приборов – дождемера – начинается гораздо раньше, чем история создания барометра и термометра. Здесь не потребовалось ни открытия сложнейших законов, ни разработки теории. Первые точные измерения были сделаны в странах Востока. Уже в XVI веке конструкция дождемеров приблизилась к современной. Совершенствование прибора шло по пути борьбы с выдуванием или надуванием осадков, в России, главным образом, твердых.
Кapдинaл Никoлac дa Кузa (1401-1464) был пepвым, ктo paзpaбoтaл пpибop для измepeния влaжнocти. Он вcтpeтилcя c этoй пpoблeмoй в тopгoвлe шepcтью, пocкoльку cтo¬имocть шepcти зaвиceлa oт ee вeca. Пoкупaтeли шepcти быcтpo cooбpaзили, чтo oднo и тo жe кoличecтвo мoжнo пpoдaть пo бoльшeй цeнe вo вpeмя дoждливыx днeй. Пoэ¬тoму, пpoдaвцы ждaли дoждeй, a пoкупaтeли cуxиx днeй. Для oпpeдeлeния cпpa¬вeдливoй cтoимocти, кapдинaл Никoлac дe Кузa изoбpeл пepвый инcтpумeнт для oпpeдeлeния coдepжaния влaги. Он иcпoльзoвaл вecы, пoлoжив бoльшee кoличecтвo шep¬cти нa oдну чaшу, a нa дpугую кaмни, paвныe шepcти пo вe¬cу. Пpи кaждoй пpoдaжe, oн клaл тaкoe кoличecтвo дoпoл¬нитeльныx кaмнeй нa чaшу вecoв, чтo paвнoвecиe coxpaня¬лocь. Зaтeм пo кoличecтву дoпoлнитeльныx кaмнeй oпpe¬дeлялocь кoличecтвo жидкocти в шepcти. Пocлe этoгo пoку¬пaтeли и пpoдaвцы мoгли нaчaть дoгoвapивaтьcя o цeнe нa шepcть. Нeмeцкий мaтeмaтик Иoгaнн Гeнpиx Лaмбepт (1728-1777) пpeдлoжил нaзывaть любoй пpибop, измepяющий влaжнocть гидpoмeтpoм (пoзднee oн был пe¬peимeнoвaн в гигpoмeтp). В 1774г. Лaмбepт изoбpeл мexa¬низм, в кoтopoм иcпoльзoвaл нaтуpaльную кoжу в кaчec¬твe измepяющeгo элeмeнтa. Тaкжe Иoгaнн Лaмбepт был пepвым, ктo вывeл зaвиcимocть мeжду тeмпepaтуpoй и влaжнocтью (oтнocитeльнaя влaжнocть). Дecaуccуp (1740-1799) изoбpeл вoлocянoй гигpoмeтp в 1783 г. В этиx измepитeльныx пpибopax иcпoльзуeтcя чeлo¬вeчecкий вoлoc, пpичeм cчитaлocь, чтo cвeтлый вoлoc бoль¬шe пoдxoдит для этoгo. Пpиpoдный cocтaв чeлoвeчecкoгo вoлoca вeдeт к oшибкe в измepeнии тoлькo нa 2.5%, тaким oбpaзoм, пpoмышлeнныe вoлocяныe гигpoмeтpы имeют пoгpeшнocть в +/- 2.5%.
Пpи измepeнии oтнocитeльнoй влaжнocти измepяeтcя кoли¬чecтвo пapa в вoздуxe, чтo выpaжaeтcя в пpoцeнтax мaкcиму¬мa пapa, кoтopый мoжeт coдepжaтьcя в вoздуxe пpи тeкущeй тeмпepaтуpe. Здecь тeмпepaтуpa имeeт бoльшую вaжнocть, нaпpимep, ecли гигpoмeтp пoкaзывaeт 50% влaжнocти пpи тeмпepaтуpe 30 °С , a пoтoм тeмпepaтуpa пoнижaeтcя, тo oтнo¬cитeльнaя влaжнocть будeт увeличивaтьcя, тaким oбpaзoм чeм xoлoднee вoздуx, тeм мeньшe влaги oн мoжeт удepживaть.
Скорость ветра долгое время определялась на глаз, а направление по компасу. В середине XIX века для определения ветра стали применятся флюгарки, а в начале 80-х годов XIX века для определения скорости ветра были введены анемометры; почти одновременно с этим на станциях стали появляться и анемографы.
Первыми наблюдателями за облаками были землепашцы и пастухи. Однако внимание этих наблюдателей привлекали лишь те облака, из которых шел дождь или снег.
Первая общепринятая классификация облаков была предложена английским метеорологом-любителем Л. Говардом. Классификация облаков в течение длительного времени развивалась и дополнялась.
Это лишь краткая история появления и развития первых основных метеорологических приборов. На смену старым приборам пришли новые, позволяющие измерять метеорологические параметры автоматически. Однако и приборы, созданные в прошлом до сих пор служат метеорологии.
-----------------
Среднегодовая температура подвержена значительным колебаниям. Если брать средние температуры за 5 или 10 лет, то температурный разброс уменьшается и можно анализировать долгосрочные тренды. Заметна тенденция к потеплению, с начала ХХ века среднегодовая температура в Москве выросла более чем на 3 градуса. Интересен пик 1938 года (6,2 ° С), когда серия теплых лет 30-х годов закончилась холодным 1941 годом (1,8° С).
Во время Крымской войны 14 ноября 1854 года буря разбила 60 британских и французских кораблей. После этого в конце ноября директор Парижской обсерватории Урбен Леверье обратился с просьбой к знакомым европейским учёным прислать ему сводки о состоянии погоды в период с 12 по 16 ноября. Когда сводки были получены и данные нанесли на карту, стало ясно, что ураган, потопивший корабли в Чёрном море, можно было предвидеть заранее. В феврале 1855 г. Леверье подготовил доклад Наполеону III о перспективах создания централизованной метеорологической сети наблюдений с передачей сведений по телеграфу.
Регулярный обмен телеграммами между Россией и Францией, содержащими метеорологические данные, начался в 1857 году.
Только с появлением телеграфа появилась возможность собирать в реальном времени метеоданные и предсказывать погоду, появился практический смысл в создании метеостанций по всему миру.
До этого информация о погоде (температуре, осадках, давлении, ветре) имела чисто познавательный интерес.
В середине 19 века в России в насчитывалось 50 метеорологических станций, а к концу столетия это была уже лучшая сеть в мире. Но официальной датой начала работы службы погоды в России считается 13 января 1872 года.
150 лет назад именно в этот день в Главной Геофизической Обсерватории Санкт-Петербурга начался регулярный выпуск ежедневных бюллетеней погоды.
На сайте "Погода и климат" имеется база данных по температуре и осадкам в разных городах мира, полученным по оперативным данным и литературным источникам. Воспользуемся архивом и построим графики.
Графики можно посмотреть на сайте.Летопись погоды даёт Олег Новосельцев
Даты начала измерений температуры
Начало измерений в XVIII веке имеются только в трех городах: Санкт-Петербурге, Москве и Риге. Регулярные измерения в основном начинаются с 1870-х годов.
Проследим за среднегодовой температурой, двигаясь на восток: Нижний Новгород, Казань, Пермь, Екатеринбург.
Наблюдается четкая корреляция графиков в ХХ веке, среднегодовая температура растет и падает синхронно. Пик 1938 года, чем далее на восток, тем меньше. До 1950-х годов в Перми было чуть теплее, чем в Екатеринбурге, теперь наоборот. Потепление за Уральским хребтом идет быстрее.
Те же графики, но усредненные по пятилеткам. Среднегодовая температура - колебания больше, но синхронность и пики те же. Пики видимо объясняются колебанием солнечной активности 11 лет.
Двинемся далее по Транссибу: Омск, Красноярск, Иркутск, Чита.
Среднегодовая температура с продвижением на восток падает, хотя широта городов примерно одна и та же. Синхронность графиков в Сибири нарушается, там свой микроклимат.
Дальний восток и приморье: Хабаровск, Владивосток, Петропавловск-Камчатский, Магадан.
Владивосток на широте Ялты и Сочи, а среднегодовая температура ниже, чем в Москве. Магадан южнее Петербурга на один градус, а средняя температура ниже на 9°С, хотя тоже на берегу моря.
Но если посмотреть на среднемесячные температуры, то все не так страшно. Летом в Москве, Иркутске и Владивостоке примерно одинаковая температура. Зимой в Иркутске и Магадане холодней.
Холод на востоке обусловлен наличием «вечной мерзлоты».
"Вечная" мерзлота
Самый глубокий предел вечной мерзлоты отмечается в верховьях реки Вилюй в Якутии. Рекордная глубина залегания вечной мерзлоты — 1370 метров.
Но в связи с таянием многолетней мерзлоты в Сибири и на севере и потепление идет быстрее. Максимальное потепление наблюдается на Таймыре, за десятилетие среднегодовая температура растет на 1°С.
Многолетняя мерзлота тает как сверху, так и снизу. Снизу со стороны магмы обеспечивается градиент температуры. Сверху за счет всеобщего потепления. Причем оттаявшая поверхность содержит органические остатки, которые разлагаясь, выделяют метан, создающий дополнительный парниковый эффект.
Борьба человечества с парниковым углекислым газом бесполезна. Мерзлота все равно растает, и мир станет теплее.
Прогуляемся вдоль побережья Северного Ледовитого океана по Северному морскому пути: Мурманск, Архангельск, Норильск, Тикси, Певек.
В Мурманске и Архангельске тепло как в Иркутске. Спасибо Гольфстриму.
Норильск находится как раз под Таймыром, где максимальное потепление. Но до 80-х годов там наблюдалось похолодание. Тикси в устье Лены, самый северный порт России - «Морские ворота Якутии», последние три десятилетия потепление, но ранее тоже небольшое похолодание. Певек (Чукотка), самый северный город России, за 30 лет потеплело на 3 градуса. Для сравнения Якутск и Оймякон (полюс холода). Графики обнадеживают, везде теплеет и навигация по СМП удлиняется.
Среднемесячная июльская температура в Якутске даже чуть выше, чем в Москве.
Путешествуем вверх по Волге и на север: Астрахань, Волгоград, Саратов, Казань, Вологда, Архангельск. Везде теплеет, на побережьях чуть поменьше, на суше чуть быстрее.
Погреемся на юге: Сочи, Ялта, Краснодар, Симферополь, Одесса, Ростов-на-Дону. Севернее: Киев, Харьков, Минск. Температура выросла на 1-2 градуса.
Посмотрим ситуацию в Европе: Рим, Мадрид, Париж, Лондон, Берлин, Варшава. Заметно потепление на 1- 2 градуса, но оно меньше чем на Восточно-Европейской равнине и в Сибири.
В ХХ веке наблюдается зависимость средней температуры от 11-летней солнечной активности, в XIX веке эта зависимость не очевидна, что опять же ставит вопрос о достоверности данных.
Интересен минимум 1891 года и сближение температур Берлина, Лондона, Парижа. Можно было бы попытаться это объяснить извержением вулкана Кракатау в 1883 году в Индонезии и в связи с этим похолоданием климата, но в других регионах похолодания не наблюдается.
Чем дальше на запад, тем климат мягче, зима теплее, лето жарче. Тепло с Атлантики приносит течение Гольфстрим.
На территориях Восточно-Европейской и Северо-Европейской равнин свободно циркулируют воздушные потоки, и среднегодовая температура растет и падает синхронно.
Особенно это видно, если взять города одного равнинного региона, например, Балтика: Копенгаген, Калининград, Стокгольм, Рига, Хельсинки, Таллин, Петербург.
Горные системы мешают циркуляции воздушных потоков и создают регионы с собственным микроклиматом. Например, Прага окружена со всех сторон горами.
Климатические пики города Праги не всегда совпадают с равнинными городами, максимум 1940-50х годов.
Берлин, Дрезден, Лейпциг находятся достаточно близко. Мюнхен находится в горах, на высоте 520 метров. Последние 30 лет ускоренное потепление. Возможно, где-то рядом растаял ледник.
Таким образом, наблюдается потепление климата на протяжении последнего столетия. Особенно оно ускорилось в последние 30-40 лет. ссылка: tart-aria.info
---------------- А вечной мерзлотою у России покрыто две трети территории: весь север и практически вся Сибирь.
И там к ней приноровились, поскольку в большом количестве случаев эта скованная вечным холодом почва служит вполне надёжным фундаментом. Забивай в него сваи, ставь дом, завод, путепровод – технологии давно известны, обсчитаны, освоены.
А теперь представим, что этот природный фундамент кончился. Точнее, пополз, как пластилин. Что со всем вышеперечисленным будет?
"Да, мерзлота привычно воспринималась всеми как готовый фундамент, – соглашается в разговоре с Царьградом научный руководитель Гидрометцентра России Роман Вильфанд. – Но я, бывая на севере, видел дома, ушедшие первым этажом в землю. Подвела их мерзлота. Мы видим, как на протяжении последних 50 лет она изменяется, тает и ужимается к северу. Поэтому само слово "вечная" в применении к мерзлоте – по определению неправильное!"
При этом исчезает вечная мерзлота не только в России. С аналогичной проблемой сталкиваются канадцы, у которых ею захвачена половина территории, американцы со своей Аляской. И везде учёные едины во мнении: ничего хорошего это никому не сулит.
Ведь что такое вечная – теперь, как видим, невечная – мерзлота? Это просто слой почвы, который не успевает оттаять от зимних стуж за короткое северное лето и остаётся замёрзшим круглый год. Сверху над ним – слой оттаивающей земли мощностью от 30 до 150 сантиметров. Так должно быть в норме.
И так было на протяжении тысячелетий, пока среднегодовая температура почв над мерзлотою сохранялась на отрицательном уровне. Но последние два десятилетия стали в целом самыми тёплыми на планете за полтораста лет инструментальных наблюдений за климатом. При этом из шести последних лет пять оказались самыми тёплыми с начала XX века. Нынешнее лето и вовсе било рекорды: в Канаде температура поднималась выше 50 градусов, как в какой-нибудь Экваториальной Гвинее, за полярным кругом горели пожары, в норвежской Лапландии северные олени задыхались от жары за 30 градусов!
При этом Арктика греется быстрее и сильнее других мест нашей планеты. Соответственно, нагревается и почва.
Американцы на Аляске подвели промежуточный итог: за последние 30 лет температура земли над вечной мерзлотой поднялась на 5,8 градуса Цельсия.
Так что вполне реальна перспектива, когда две трети России однажды окажутся не мёрзлой, но всё же землёю, а вязким грязным болотом.
Сначала давайте вообразим число: 14 миллионов. Именно столько квадратных километров занимает в Северном полушарии вечная мерзлота. Для сравнения: площадь России – 17 075 400 кв.км. Мы с вечной мерзлотою расходимся по площади всего лишь на территорию Индии.
И вот теперь представим, что на этой площади начинают рушиться дома и дороги, лопаются трубопроводы и топливохранилища, размягчается и оползает почва, разъедаются эрозией берега рек и морей.
Неслабая такая технологическая катастрофа надвигается, не правда ли?
Причём – не "угрожает", а именно надвигается. Ибо вечная мерзлота УЖЕ тает. Но не просто тает, а тает с положительной обратной связью. Вот как этот процесс описывает Роман Вильфанд:
Есть ряд исследований, которые говорят, что если начинает таять вечная мерзлота, то включается так называемый эффект положительной обратной связи. Когда начинается интенсивное оттаивание вечной мерзлоты, то в воздух выделяется связанный ею метан. А метан – это парниковый газ, гораздо более эффективный, чем двуокись углерода. Его концентрация в атмосфере мала, это да, но зато его эффективность по поглощению отражённой земной почвой солнечной энергии почти на два порядка выше эффективности СО2. И получается, что в приземном слое потепление происходит гораздо быстрее. А значит, и оттаивание ускоряется.
С научного на человеческий: потепление климата ведёт к оттаиванию почвы, высвобождается метан, из-за чего климат теплеет дальше. Порочный круг, разорвать который человек совершенно не в состоянии.
Так что, как видим, технологическая катастрофа (размыв тысяч фундаментов) – это ещё не всё. Угореть в облаках метана – тоже достаточно реальная перспектива. Без всяких космических кораблей перенесёмся на Венеру с её 400 градусами тепла.
Откуда метан? Да всё просто. Когда-то почва промерзала вместе со всем содержимым – остатками растений и животных, влажным перегноем, связанными в земле запасами углерода. А учёные подсчитали надёжно: всего в вечной мерзлоте содержится до 1600 метрических гигатонн углерода. Это почти в два раза больше, нежели во всей нынешней атмосфере!
И ещё одна плохая особенность этого процесса. Никто не ожидал, что вечная мерзлота будет таять так быстро. Даже та пресловутая международная группа экспертов МГЭИК, которая "радует" всех трагическими докладами о ходе всемирного потепления, только недавно начала учитывать в своих расчётах процессы, происходящие с вечной мерзлотой. Ряд наблюдений в США показывают, что уже сегодня количество углекислого газа, выделяемого над Аляской, выросло на 73% за 35 последних лет. Так что никаких 100 и даже 80 лет таяния вечной мерзлоты, как ожидалось ранее, у человечества впереди нет. Тем более что за нынешние тёплые зимы уже не замерзает всё то, что раскисло за лето.
Да, и это мы ещё не вспоминаем о вирусах и бактериях, замороженных в вечной мерзлоте. В том числе в тех захоронениях, куда отправляли трупы животных, погибших от сибирской язвы. А теперь они оттаивают и попадают в подземные воды. И уже была история со смертью от сибирской язвы двенадцатилетнего мальчика из семьи оленеводов.
На всё это накладывается ещё одна беда: на всей сравнимой с площадью России территории вечной мерзлоты живёт вдвое меньше населения, чем на "замочной скважине" Москвы. И это всё – труднодоступные места с ужасным климатом. Поэтому наблюдать за процессами, происходящими с вечной мерзлотою, почти что некому. Станций для исследований и наблюдений очень мало (об этом вынужден был говорить и Владимир Путин), а метеорологи этим вопросом практически не занимаются.
"Пока что у нас крайне мало станций, где ведётся постоянный контроль за состоянием вечной мерзлоты. Никаких однозначных результатов наблюдений сегодня просто не существует. Даже то, с какой скоростью происходит таяние, – вопрос неоднозначный. Теоретически просчитать можно – по теплоёмкости, теплопроводности различных сред, – но ведь даже сама вечная мерзлота неоднородна, у неё разная природа. И как она будет вести себя при потеплении на один, два, три градуса, сказать сложно – именно потому, что нет наблюдений. У науки недостаточно фактических данных, чтобы делать верные выводы. А на гениальные озарения тут очень сложно рассчитывать", – констатирует Роман Вильфанд.
Поэтому учёные, с которыми переговорил Царьград, весьма положительно оценили предложение руководителя Минприроды Александра Козлова принять закон о вечной мерзлоте, чтобы сократить ущерб от её деградации. С энтузиазмом восприняты были его слова о том, что в рамках создаваемой ныне комплексной государственной системы мониторинга на базе Росгидромета будет развёрнута сеть из 140 станций – скважин глубиной до 30 метров с датчиками. Сумма на это требуется небольшая в масштабах государства – 1,7 млрд рублей на три года. Если вновь вспомнить одну только норильскую катастрофу прошлого года с ущербом в десятки миллиардов – деньги ничтожные, а вот польза – огромная. Мы начнём хотя бы представлять, какие процессы происходят сегодня в вечной мерзлоте.
И получим шанс подготовиться к кризису заранее.
инет
Русский
English
Deutsch
Français
Español
Italiano
Nederlands
svenska
suomi
中文（简体）
العربية">العربية
日本語
