Развитие метеорологии и климатологии как науки

Первые метеорологические наблюдения во многих различных п порой глухих уголках Европейской России, проведенные в 1731 - 1780 гг., связаны с именем военного врача Иоганна Лерхе.

Первые инструментальные наблюдения в Москве были сделаны также Лерхе 13/IX 1731 г. по 15/II 1732 г. Но первая длительная серия наблюдений с 1/X 1779 г. до конца 1784 г. была проведена там членом корреспондентом Академии наук Энгелем.

Этот ряд наблюдений был продолжен Штритнером, работавшим до 1797 . На крайнем востоке России первые инструментальные наблюдения были сделаны в Охотске.

Инструментальные наблюдения в Америке впервые были начаты в марте 1730 г. при помощи термометра, а с 1738 г. также и при помощи барометра доктором Джоном Линингом в г.Чатльстоне. Несколько позднее Лининга, с 1742 г. математик Уинтроп начал наблюдения в Гарвардском колледже и продолжил их до 1763г. Первая попытка сравнить параллельные сравнимые инструментальные наблюдения на сети станций была сделана в Италии. На средства Фердинанда Тосканского под руководством его секретаря иезуита Антинори с 1654 г. были организованы регулярные метеорологические наблюдения. Станции этой сети были расположены во Флоренции, Валломброзо, Кутильяно, Болонье, Парме, Милане, Варшаве, Инсбруке, Оснабрюке и Париже. Однако, эта метеорологическая сеть, тесно связанная с Академией Опыта, распалась с закрытием последней в 1767г.

Для науки приобрела значение та система наблюдений, которую удалось в 1724 - 1735 гг. организовать английскому Лондонскому Королевскому обществу.

Большую сеть метеорологических станций создала в России Великая северная экспедиция. Инструкция для этих станций была составлена в 1732 г. Д. Бернулли. Она говорила о наблюдениях «барометрных», «термометрных», «гигрометрных», наблюдениях иглы магнитной, …об экспериментах, которые надобно делать с привесами и часами, висячий маятник имеющими» и «…о других вещах, которые на земле примечать надлежит». Наблюдения на сети, устроенной Великой Северной экспедицией, длились довольно долго.

Попытку собирать и публиковать метеорологические наблюдения двух континентов - Европы и Америки - сделал Луи Котт, метеоролог и священник из Монморанси близ Парижа (1740 - 1815 гг.). по его настоянию Французское Королевское медицинское общество разослало циркуляр о присылке ему наблюдений за погодой и распространением болезней. Сводки Котта обладали большим недостатком: в них входили данные случайных станций со случайными наблюдателями, пестрыми строками наблюдений и разнообразными приборами. Методы наблюдений не были унифицированы, и результаты их поэтому едва ли были сравнимы между собой.

Впервые метеорологическая сеть станций в современном понимании этого слова была организована так называемым Мангеймским метеорологическим палатинским обществом, основанным в 1763г. меценатом Карлом-Теодором Пфальцским.

19/II 1781г. общество обратилось с циркулярным письмом к тридцати академиям, научным обществам и обсерваториям с просьбой принять участие в организации наблюдений. Предложение общества нашло отклик почти везде.

В предложенных обществом наблюдениях приняли участие многие обсерватории, число которых возросло постепенно с 14 в 1781г. до 39. Таким образом, общество положило начало широкому международному сотрудничеству ученых. Общество составило для наблюдений специальную инструкцию под названием «Указания наблюдателям». Была установлена единая форма записи, для обозначения различный явлений погоды были введены специальные символы. Вся система получила вполне заслуженное ею название «гармонических наблюдений».

Мангеймское метеорологическое общество просуществовало недолго, но его деятельность имела громадное значение. Она пробила путь для развития современной метеорологии, немыслимого без хорошо организованной сети наблюдений. Наблюдения, собранные Обществом, дали материал для целого ряда позднейших важных исследований.

Деятельность Мангеймского общества завершила второй период развития метеорологии, начавшийся в эпоху возрождения наук и искусств и закончившийся в период большого промышленного переворота в конце XVIII в. Этот переворот дал невиданный толчок развитию физики и математики в начале XIX в. и стимулировал возникновение новых идей метеорологии.

1.6 Возникновение метеорологических институтов

Россия. После того как необходимость организации международной сети одновременных и однородных наблюдений была осознана в конце XVIII в., в XIX в. встал вопрос о создании метеорологической сети в различных государствах. В начале XIX в. метеорологические наблюдения велись систематически уже во многих местах.

Известный русский ученый В.Н. Каразин (1773 - 1842 гг.) выступил с проектом создания метеорологической службы при содействии учебных заведений России. Проект здания, составленный архитектором Гельшером, был утвержден в 1846 г., и постройка была окончена в декабре 1848 г.

Обсерватория открылась только 1/IV 1849 г. она была одним из первых центральных метеорологических учреждений Европы и Америки. Главная физическая обсерватория в своей работе могла опираться примерно на 50 обсерваторий и станций, разбросанных по всем обширным пространствам России. В 1872 г. при Главной физической обсерватории была создана служба погоды под руководством Рыкачева. Эта служба открыла путь важным практическим приложениям метеорологических наблюдений. 1869 - 1872 гг. были отмечены важными реформами, оказавшими большое влияние на всю развитие русской метеорологии.

Англия. В противоположность русской, английская метеорологическая служба с самого начала носила отпечаток пестроты породивших ее интересов. Еще в XVIII в. в Англии появились первые метеорологические обсерватории, государственные и частные, но лишь в XIX в. разрозненные усилия отдельных любителей науки были объединены в стройную систему. Первую попытку такого объединения сделал Глэшер в магнитно-метеорологическом отделении Гринвичской обсерватории.

Первым официальным метеорологическим центром Англии, возникшим в 1855 г. под руководством адмирала Фиц-Роя, был открыт так называемый Метеорологический департамент Бюро торговли. Он имел главной целью сбор, проверку и разработку метеорологических наблюдений на морях и побережьях. Это направление работ было логично для морской и торговой державы.

Из важнейших метеорологических обсерваторий Англии, кроме магнитно-метеорологического отделения Гринвичской обсерватории. Следует отметить известную обсерваторию Кью. Построенная в пригороде Лондона в качестве астрономической обсерватории в 1769 г., она с 1772 г. служила и местом метеорологических наблюдений; последние тогда были довольно несистематичные и поэтому лишены научного интереса. В 1842 г. обсерватория была передана Британской ассоциации. До 1852 г. Ее директором был Рональдс, а с 1852 по 1859 г. - известный физик и аэронавт Уэлш. С 1871 г. она была подчинена метеорологической службе.

Франция. Метеорологическая организация в точном смысле этого слова возникла во Франции поздно. С начала XIX в. довольно многочисленные метеорологические станции и обсерватории создавались учеными обществами, университетами, школами и пр. и работали совершенно разрозненно. Это было крайне неудобно для службы погоды, организованной в 1855 - 1856 гг. при Парижской (впоследствии национальной ) астрономической обсерватории. В 1864 г. Министерством просвещения были приняты меры к организации метеорологических наблюдений при нормальных школах; к 1877 г. Число станций при этих школах достигло 58.

В 1878 г. было создано Центральное метеорологическое бюро Франции директором которого был назначен известный физик и метеоролог Э. Маскар (1837 - 1908 гг.). К 1903 г. число станций достигло 160. Франции принадлежит инициатива создания особой сети наблюдений за грозами. ряд научных достижений имела парижская обсерватория в Монсури основанная в 1868 г. Кроме очень подробных метеорологических и агрометеорологических наблюдений, в этой обсерватории проводились еще исследования состава атмосферы, ее запыленности и характера пыли.

Бельгия. Как и во Франции, центральным метеорологическим учреждением Бельгии явилась астрономическая обсерватория - Королевская Брюссельская обсерватория, которой руководил А. Кетлэ (1796 - 1874 гг.). Регулярные метеорологические наблюдения начались с 1/I 1833 г., фенологические - в 1839 г. Основатель статистического метода вообще, Кетлэ широко применил его в климатологии. Кетлэ снабжал отдельные станции приборами, но регулярный сбор наблюдений, инспекция станций, обработка и публикация данных очень долгое время не были организованы. Настоящая сеть была основана лишь преемником Кетлэ Хузо: на 1/I 1878 г. она насчитывала, кроме Брюсселя, еще три международные метеорологические станции и 30 климатологических станций. В 1898 г. метеорологическая служба выделилась в отдельное учреждение под руководством Ланкастера.

Голландия. Нидерландский метеорологический институт в Утрехте начал свое существование в 1854 г. За 5 лет до этого Бейс-Балло (1817 - 1890 гг.), доцент минералогии и геологии, позднее профессор математики, создал в Зонненберге небольшую магнитную обсерваторию. С 1/ІІ 1854 г. на основе этой скромной обсерватории был создан Королевский Нидерландский метеорологический институт. Тогда же Бейс-Балло занялся созданием небольшой сети станций. В 1905 г. этих станций стало 15, а станций, ведущих дождемерные, фенологические и прочие наблюдения, 200.

Италия. В XIX в. многочисленные ученые, научные деятели и любители науки вели метеорологические наблюдения и исследования. Наблюдения вели почти все астрономические обсерватории страны. Первые попытки устройства метеорологической сети были сделаны Фердинандом Тосканским в 1654 г. Спустя 100 лет директор астрономической обсерватории в Падуе Тоальдо, известный в то время своими исследованиями о влиянии луны на погоду, предпринял новую попытку создания такой сети. Настоящая сеть метеорологических наблюдений была создана в 1860-х гг. профессором физики и математики в «Колледже Карло Альберто» в Монкальери Франческо Денца.

Большой интерес представляет сделанная и Италии раньше многих других стран попытка организовать сельскохозяйственные метеорологические наблюдения.

Соединенные Штаты Америки. Возникновение метеорологической системы в США история связывает с именем Джозефа Ловелла, с 1818 г. главного хирурга армии. С 1819 г. наблюдения организовывались при многих военных частях; они включали записи показаний барометра и термометра, заметки о виде неба и о ветре.

В 1825 г. Нью-Йоркский университет организовал в некоторых подчиненных ему учебных заведениях наблюдения за температурой и осадками. В 1837 - 1845 гг. Франклиновский институт и штат Пенсильвания начали организацию ряда станций.

Германия. Метеорологическая служба германии очень долгое время носила отпечаток той политической разрозненности, которая характеризовала эту страну до 70-х годов XIXв. Небольшие германские государства не могли создать достаточно авторитетную и сильную организацию, которая могла бы наладить и объединить работу сети. Прусский метеорологический институт был создан в октябре 1847 г. Как научное отделение прусского статистического бюро. В 1848 г. Институту были подчинены всего 35 станций, к 1882 г. количество станций достигло 133. В Баварии центральная метеорологическая станция была организована в Мюнхене в 1878 г. под руководством Бецольда. В 1882 г. ей было подчинено 45 станций и довольно большая сеть грозовых станций. Небольшие организации и сети станций были к тому времени в Бадене (16), Вюртемберге (24) и Саксонии.

Румыния. Некоторые результаты метеорологических наблюдений в Румынии были известны уже в XVIII в. Первые систематические инструментальные наблюдения в Румынии сделали Панграти и Стамати, преподаватели лицея в Яссах, в 1839 - 1840 гг. Законом 1883 г. об организации в Румынии Министерства земледелия и промышленности уже предусматривалось создание ряда метеорологических станций. В 1884 г. был организован в Бухаресте румынский метеорологический институт, которому подчинялись три метеорологических и десять дождемерных станций. Институту удалось быстро создать сеть станций, число которых дошло в 1899 г. до 51 и в 1907 г. до 66.

Болгария. Первые более или менее разрозненные наблюдения в Болгарии - в Софии и в Русе - были сделаны довольно давно, но систематически их начал вести в Софии профессор университета М. Бачеваров (1859 - 1926 гг.) с 1887 г. - уже после освобождения от турецкого ига. Метеорологическая служба была основана в Болгарии в 1890 г. Под руководством Спаса Вацова (1856 - 1928 гг.), известного болгарского деятеля в области просвещения. В 1893 г. под руководством Болгарского метеорологического института находилось уже 8 станций и 55 дождемерных станций, к 1926 г. число станций достигло 55 и дождемерных - 125.

Норвегия. Толчком для развития метеорологической службы в Норвегии послужила потребность в сообщениях о погоде, в которых был заинтересован огромный рыболовецкий и торговый флот этой приморской страны. Указ о создании специального Метеорологического института был утвержден 28/VII 1866 г. Директором был назначен Мон. Работа института началась в декабре 1866 г., в его ведении было семь станций. К 1900 г. Число станций II разряда выросло до 80, число дождемерных станций до 450. Научная деятельность института была продуктивна во многих областях метеорологии.

Швеция. Первая метеорологическая сеть в Швеции была организована Шведской Академией наук в 1856 - 1858 гг. по почину физика Эдлунда. В 1873 г. при академии наук в Стокгольме был создан особый Центральный метеорологический институт со штатом всего два человека. В 1879 г. Число станций II разряда равнялось 32, а в 1906 г. - 38.

Испания. В Испании еще в 1737 г. Франсиско Фернандес Наварете составил для Мадридской королевской медицинской академии план создания сети метеорологических наблюдений. Метеорологическим центром Испании стала Мадридская метеорологическая обсерватория, построенная в 1847 г. и получившая необходимый штат только в 1847 г. Королевский дерет от 8/X 1850 г. предписывал создание 23 метеорологических станций при университетах и некоторых школах. Число станций возрастало весьма медленно: в 1879 г. их было 22, в 1900 г. - 42.

Португалия. Развитие метеорологии в Португалии началось значительно позднее, чем в других странах. Центральная метеорологическая обсерватория инфанта Дон-Луиса в Лиссабоне обязана своим возникновением некоему Г. Пегадо. Пегадо составил план устройства метеорологической обсерватории в Лиссабоне и сети метеорологических постов, число их к 1905 г. возросло до 13.

Китай. Уже в период Цинской династии, начиная со второго года правления императора Юн Чэна, в четырех пунктах Китая - Пекине, Нанкине, Сучжоу и Ханьчжоу - велись записи о ясных и пасмурных днях. В 1873 г. иезуиты основали метеорологическую обсерваторию в Ци-Ка-Вее, близ Шанхая. Организации сети станций вдоль побережья и в долине Янцзы содействовало Таможенное управление Китая, и число станций к началу XX в. дошло до 30. Обсерватория в Ци-Ка-Вее занималась также предсказанием тайфунов и сейсмическими наблюдениями.

Япония. Япония, много веков жившая замкнутой политической и научной жизнью, лишь в середине XIX в. вступила в соприкосновение с европейской культурой. Первые метеорологические наблюдения были организованы в Иокагаме в 1862 г., в Хакодате в 1872 г. и в Токио в 1875 г. Метеорологическая служба Японии была создана декретом 3/VIII 1887 г., т.е. сравнительно поздно. Развитие службы шло быстро. К 1900 г. Имелось уже 80 станций.

2. Климатическая система, глобальный и локальный климат

Климатическая система - атмосфера, гидросфера, литосфера, криосфера и биосфера. Глобальный климат - статистическая совокупность состояний, проходимых климатической системой за периоды времени в несколько десятилетий. Компоненты климатической системы и различные процессы, влияющие на формирование и изменения климата, делят на внешние и внутренние. К внешним процессам относят:

· приток солнечной радиации

· изменения состава атмосферы, вызванные процессами в литосфере и притоком аэрозолей и газов из космоса

· изменения очертаний океанов, суши, орографии, растительности

К внутренним процессам относят:

· взаимодействия атмосферы с океаном, с поверхностью суши и льдом (теплообмен, испарение, осадки)

· взаимодействие лед-океан

· изменение газового и аэрозольного состава атмосферы

· облачность

· снежный и растительный покров

· рельеф и очертания материков

Распределение метеорологических величин в пространстве и во времени определяет распределение локальных климатов на земном шаре. Локальный климат - совокупность атмосферных условий за многолетний период, характерный для данной местности в зависимости от ее географического положения.

3. Комплексная климатология

В настоящее время сильно продвинулась вперед физика облаков и осадков. Уже решается практически проблема искусственного осаждения облаков и рассеяния туманов. В СССР инициатором работ в этом направлении был В. Н. Оболенский. Выдающиеся успехи достигнуты в исследовании ионосферы и еще более высоких внешних слоев атмосферы. Особенно быстрый прогресс в этом отношении связан с применением ракет и спутников. Новые, углубленные подходы к климатологическим исследованиям были намечены в нашем веке в Норвегии, СССР, США, Германии и других странах (динамическая, или синоптическая, климатология, изучение теплового баланса Земли). Детально исследованы климаты различных областей Земли, сильно продвинулось изучение климата Арктики и Антарктики, развивается учение о микроклимате. В СССР особенно выдвинулись своими климатологическими трудами А. А. Каминский и Л. С. Берг. В развитии сельскохозяйственной метеорологии и климатологии большую роль сыграли в начале XX века работы П. И. Броунова, позднее - ряда.

Комплексная климатология.

Метод климатологической обработки материала метеорологических наблюдений, состоящий в том, что отдельные метеорологические элементы в определенных градациях объединяются в комплексы, называемые типами погоды; повторяемость и последовательная смена таких типов погоды характеризует климат местности. Климат при этом понимается как совокупность и последовательность типов погоды. Метод предложен Е. Е. Федоровым. Синоним: комплексный метод.

Комплексные климатические показатели

1. Климатические показатели определенных сочетаний значений или градаций значений метеорологических элементов.

2. Климатические показатели функций от нескольких метеорологических элементов (напр., коэффициента увлажнения, эффективной температуры).

Синоним: комплексные характеристики климата.

В Климатология комплексная рассматривается влияние погоды на человека, на многие объекты его деятельности, а также на животный мир.

В Климатология комплексная рассматривается влияние погоды на человека, на многие объекты его деятельности, а также на животный мир. Поскольку климат понимается как многолетний режим погоды, его воздействие на человека проявляется через конкретную погоду.

Климат в Климатология комплексная анализируется с помощью каталогов или перфокарт погоды, причем в качестве единицы счета используются понятия «погода конкретных суток» и погода конкретного момента». При сравнительном изучении климата все многообразие погоды суток анализируется с помощью классификации, построенной на морфологической основе. Она включает ряд классов погоды. Несколько классов образуют группу безморозной погоды, часть -- погоды с переходом температуры воздуха через 0°С и часть -- морозные погоды. Каждый класс характеризуется определёнными числовыми показателями. Особенности климата какой-либо местности оцениваются расчётом повторяемости классов погоды по месяцам года с построением графиков структуры климатов, причём привлекаются сведения о режиме отд. метеорологических элементов. Закономерности географического распределения погоды на равнинах анализируются с помощью составления карт повторяемости того или иного класса погоды. В горных районах, где использование такого приема затруднительно, применяют графики структуры климата вдоль речных долин и по высотным профилям. При анализе многолетнего режима погоды в Климатология комплексная выясняется устойчивость во времени того или иного класса погоды, степень контрастности погоды смежных дней, характер сопряженности погоды, одновременно возникающей в разных пунктах, и др. Климатология комплексная получила развитие в СССР с 1927 (работы Е.Е.Федорова и его последователей -- Я.И. Фельдмана, Л.А.Чубукова).

Заключение

Мы рассмотрели зарождение климатологии, и ее развитие вплоть до XIX в. В это время, когда были сделаны первые длительные ряды метеорологических инструментальных наблюдений и зародились некоторые основные понятия климатологии. Ее практическое значение было ясно лишь немногим наиболее просвещенным умам. Так Ломоносов с редкой проницательностью увидел в климатологии науку, важную для практики, и поэтому не раз обращался к исследованию климатов. Быстрыми шагами климатология стала развиваться в XIX в. в это время стало ясным, говоря словами Веселовского, «…неотразимое и многостороннее влияние климата на человека и на целые общества и народы» и особенно на земледельческие работы.

В последующие годы развитие климатологии шло вперед: сеть климатологических станций росла очень быстро, охватив весь земной шар, в том числе и Арктику; на этой сети получили развитие стандартные методы наблюдений, основы которых были заложены в конце XIX и в начале XX в.; методы математической (статистической) обработки данных стали более совершенными. Многочисленные исследования о климатах отдельных стран, вековых колебаниях климатов, классификациях климатов, наилучших методах систематизации климатологических данных приобрели большой размах. Получили развитие новые разделы науки, например микроклиматология, которая внесла большой вклад в общую теорию климатов.

Литература

1.Аскинази В.О. Главная геофизическая обсерватория, ее задачи и деятельность. Л., 1927.

2.Кароль Б.П. Д.И.Менделеев и метеорология. Гидрометеоиздат, 1950.

3.Клоссовский А.В. Новейшие успехи метеорологии. Зап. Новоросс. ун-та, XXXV, 1882.

4.Ковалевский Г.М. Климатология в России в XVIII веке. Метеорология и гидрология, №2, 1937.

5.Тверской П.Н. Развитие метеорологии в СССР. Л., 1949.

6.Тихомиров Е.И. Одна из первых метеорологических инструкций. Климат и погода, 1929.

7.Тихомиров Е.И. Инструкция русским метеорологическим станциям XVIII в. Изв. ГГО, 1931.

8.Тихомиров Е.И. Фиц-Рой и современная метеорология. Метеор. вестн., 1932.

9.Хргиан А.Х. История метеорологии в России. Труды Института истории естествознания. Т. II, м., 1948.

Размещено на Allbest.ru