Radar dopplerowski

    Od wielu stuleci ludzie starali się przewidzieć pogodę. Obserwowali kolor nieba, zachowanie zwierząt, reakcje roślin na zmianę aury. Istnieje wiele przysłów i powiedzeń, wiążących lokalne zjawiska ze zmianami pogody. Mówi się na przykład, że nisko przelatujące jaskółki to oznaka zbliżającego się deszczu, czerwone niebo o zachodzie słońca zwiastuje silny wiatr następnego dnia. Wiele roślin i zwierząt w charakterystyczny sposób reaguje na zmiany pogody, np. szyszki sosnowe otwierają się w suche dni, natomiast gdy ma przyjść deszcz - zamykają się. Dziś znamy o wiele pewniejsze metody przewidywania pogody, ale mimo to wciąż polegamy na prognozach ludowych, np. góralskich, które, choć nie powstają na podstawie rzetelnych badań atmosfery, to jednak stoją za nimi doświadczenia wielu pokoleń "obserwatorów" pogody.

PRZEWIDYWANIE POGODY NA PODSTAWIE WŁASNYCH OBSERWACJI

   Najdokładniejsza i najbardziej szczegółowa prognoza pogody jest zbyt ogólna, aby przewidzieć stan aury w danej chwili i miejscu, w którym się znajdujemy. Prognoza obejmująca dość duży obszar, nie uwzględnia zjawisk lokalnych, jest mocno przybliżona, a w konsekwencji może być mylna. Dlatego trafna w danym terenie prognoza pogody, uwzględniająca specyfikację niewielkiego obszaru, musi zawierać element obserwacji zjawisk pogodowych w tym właśnie obszarze. Na podstawie ich wyników doświadczony obserwator może w dużym stopniu przewidzieć stan pogody na swoim terenie nawet na kilka dni naprzód. Istnieje wiele oznak przepowiadających takie a nie inne zachowanie się aury:

 

Ciśnienie powietrza.

   Każda zmiana wskazania barometru jest istotną wskazówką, dotyczącą nadchodzącej pogody. W umiarkowanych szerokościach geograficznych powolne obniżanie ciśnienia oznacza zbliżanie się niżu, czyli chmur, opadów, w lecie - ochłodzenia, w zimie - ocieplenia i być może odwilży. Wzrost ciśnienia łączy się z poprawą pogody, ustąpieniem mgły, osłabieniem wiatru. Ciśnienie wyższe o kilka hPa od średniego ciśnienia w danym rejonie wróży utrwalenie się ładnej pogody, jednak szybki wzrost ciśnienia może też zwiastować burzę. Od ciśnienia, a właściwie jego gradientu (wielkości zmiany na danym odcinku) zależy siła wiatru. Jeżeli zna się wartość gradientu ciśnienia, można oszacować w przybliżeniu spodziewana prędkość wiatru. Korzystamy ze wzoru v=240*P , gdzie v - prędkość wiatru w m/s, P - gradient ciśnienia w hPa/Mm.

POWRÓT

 

 

Słońce i Księżyc.

   Niski wschód lub zachód Słońca tj. zachód za czysty widnokrąg lub poniżej ławicy chmur wróży ładną pogodę. Wysoki wschód lub zachód Słońca, tj. zachód za ławicą chmur (nie za pojedynczą chmurę), wróży deszcz. Im barwy nieba przy wschodzie i zachodzie są bledsze i delikatniejsze, tym pogoda powinna być ładniejsza. Barwy te wskazują na brak wilgoci w atmosferze. 

"Czysty", żółty zachód Słońca zwiastuje kolejny pogodny dzień.

Purpurowoczerwone wschody i zachody świadczą o dużej wilgotności powietrza i zwiastują zwiększenie zachmurzenia, deszcz oraz wiatry. Halo wokół Słońca lub Księżyca (patrz dział "chmury"), wywołane obecnością chmur cirrus i cirrostratus, zapowiada zbliżanie się frontu ciepłego i niżu - jest zatem zwiastunem złej pogody. Pełni Księżyca towarzyszy na ogół ładna pogoda, czerwony Księżyc przepowiada wiatr, a bladożółty wschód Księżyca oznacza deszcz.

Krwistoczerwony zachód Słońca wróży pogorszenie pogody.

POWRÓT

 

 

Tęcza.

   Istnieje powszechne mniemanie, że pojawienie się tęczy jest zapowiedzią końca opadów. Jest ono prawdziwe tylko w niektórych przypadkach, zwykle tęcza zapowiada złą i deszczową pogodę. Wystąpienie tęczy jest bezsprzecznie oznaką występowania dużej ilości wilgoci w powietrzu (patrz dział "chmury"). Tęcza zawsze jest obserwowana po stronie przeciwnej niż Słońce, dlatego w naszych szerokościach geograficznych, gdzie niże wędrują jeden po drugim z zachodu na wschód, poranna tęcza na zachodzie zapowiada kontynuację opadów. Jeśli natomiast obserwujemy tęczę wieczorem na wschodzie - można mieć nadzieję, że opady już się zakończyły, chyba że od zachodu nadciąga nowy niż i znów będzie padało:) Tęcza jest więc bardzo niepewnym wskaźnikiem zmian pogodowych.

POWRÓT

 

 

Wiatr.

    W naszych szerokościach geograficznych niże wędrują z zachodu na wschód, a ponieważ powietrze w niżu obraca się w kierunku przeciwnym do ruchu wskazówek zegara, toteż z obserwacji kierunku wiatru można wywnioskować o położeniu niżu i spodziewanych zmianach pogody. Nie zmieniający się wiatr zachodni podczas niepogody wróży jej utrzymanie się. Gwałtowna zmiana kierunku wiatru, który wiał kilka dni niezmiennie zapowiada pogorszenie się pogody. Silny wiatr w czasie opadu jest zapowiedzią jego końca, natomiast zanik wiatru wieczorem i budzenie się go po wschodzie Słońca oraz regularność bryz (tylko na wybrzeżu) są znamionami dobrej pogody.

    Można w przybliżeniu określić ogólny kierunek zmian pogodowych na podstawie kierunku wiejącego wiatru:

    Jeśli barometr "spada" - idzie niż:

kierunek wiatru jaką wróży pogodę?
E lekki wzrost temperatury, nadal jednak chłodno i wilgotno
SE, S wzrost temperatury, wietrznie
SW, W stosunkowo ciepło, pochmurno, opady, wietrznie
NW mroźniej, pogoda niestała - przejaśnienia na zmianę z opadami (zwykle śnieg, silne wiatry)
N bardzo mroźno, opady śniegu
NE bardzo mroźno, opady śniegu, czasem przejaśnienia

    Jeśli barometr "idzie w górę" - nadchodzi wyż:

kierunek wiatru jaką wróży pogodę?
E mróz, sucho, często przejaśnienia
SE, S chłodno (a nawet mroźno), sucho, pochmurno
SW, W stosunkowo ciepło, bez opadów albo małe opady
NW chłodno i wilgotno, opady deszczu lub śniegu, nierzadko silny wiatr
N, NE bardzo mroźno, sucho, częściowo przejaśnienia

POWRÓT

 

 

Chmury.

    Chmury cirrus nadciągające od zachodu i gęstniejące w chmury typu cirrostratus i altostratus oznaczają zbliżanie się frontu ciepłego i związanych z nim zmian pogody. Cirrusy rzadko rozrzucone po niebie lub nadciągające ze wschodu wróżą utrzymanie się dobrej pogody.

"Haczykowate" cirrusy bezbłędnie zapowiadają nadejście frontu ciepłego, a więc popsucie się pogody

    Cirrocumulusy stopniowo gęstniejące lub pokrywające całe niebo, są zapowiedzią przelotnych opadów, silnych wiatrów i ochłodzenia.

    Chmury altocumulus castelanus (z "wieżyczkami") wróżą silny wiatr i sztorm na morzu.

    Altocumulusy szybko gęstniejące, nadciągające z północnego zachodu są w lecie zapowiedzią niżu i frontu chłodnego. Front ciepły wówczas na ogół nie występuje. Jeśli jednak chmury te są rzadkie (nie tworzą ławic), rozrzucone po niebie i poruszają się z małymi prędkościami - wówczas zapowiadają dobrą pogodę.

    Cumulusy, pojawiające się koło południa i znikające wieczorem są zapowiedzią dobrej pogody.

    Chmura cumulonibus widoczna na widnokręgu ze szczytem w kształcie kowadła przynosi burzę i silne opady.

    Ruch chmur, przeciwny do kierunku wiatru, zapowiada zbliżanie się frontu chłodnego ze wszystkimi tego konsekwencjami dla pogody (patrz dział "fronty atmosferyczne").

    Kilka różnych rodzajów chmur poruszających się w różnych kierunkach, zapowiada silne wiatry i opady.

Cumulusy pięknej pogody.

    Poszczególne rodzaje chmur pojawiające się przy określonych warunkach, również często oznaczają konkretną zmianę pogody:

Cirrus - chmura ta jest pierwszą widoczną oznaką zbliżania się frontu ciepłego - ładna pogoda zbliża się ku końcowi

Cirrostratus - jeśli pojawieniu się tych chmur towarzyszy spadek ciśnienia - pogorszenie pogody nastąpi w ciągu najbliższej doby.

Cirrocumulus - reprezentuje układ frontu ciepłego związanego z niżem barycznym; gdy chmury te nadchodzą z zachodu - pogoda szybko się pogorszy.

Altostratus - należy do chmur układu frontu ciepłego, chmury tego rodzaju prowadzą do długotrwałych opadów.

Altocumulus - jeśli towarzyszy im obniżanie się ciśnienia, nastąpi pogorszenie pogody; ich pojawienie się przy złej pogodzie oznacza jej poprawę jednak ze znacznym oziębieniem.

Stratocumulus - czasami, na ogół rzadko, powoduje przelotne opady.

Stratus - chmura spokojnej pogody, powoduje czasami mżawkę.

Nimbostratus - jest ostatnią fazą przechodzenia frontu ciepłego, zwiastuje poprawę pogody, lecz czasami dopiero za parę dni.

Nimbostratus zamyka pochód chmur frontu ciepłego - jest szansa na koniec deszczów.

Cumulus - chmury pięknej pogody, lecz gdy pojawią się wcześnie przed południem, są wypiętrzone i zajmują znaczne połacie nieba, może popołudniu przejść krótkotrwała burza termiczna.

Cumulonibus - jak to chmura burzowa, zwiastuje burzę:)

Uwaga - prognoza pogody na podstawie samej tylko obserwacji chmur może być mylna, należy wspomóc ją obserwacją innych składników pogody - głównie ciśnienia i temperatury.

POWRÓT

 

 

PIGUŁKA, CZYLI BĘDZIE CZY NIE BĘDZIE PADAŁO?

    Oznaki ustalania się dobrej pogody:

    Oznaki ustalania się złej pogody:

    Oznaki polepszania się pogody:

    Oznaki pogarszania się pogody:

Poranna mgła podnosząca się w ciągu dnia to oznaka kontynuacji pięknej pogody.

 

 

NUMERYCZNE PROGNOZY POGODY.

    Badania nad numerycznymi prognozami pogody zainicjował Lewis Fry Richardson (1881-1953). Polega ona, na sporządzeniu matematycznego modelu danego zjawiska pogodowego, a następnie korzystając z narzędzi analizy matematycznej , odpowiedniemu rozwiązaniu otrzymanych równań. Aby wprowadzić swoje pomysły w życie Richardson potrzebował danych z około 2000 stacji meteorologicznych. 

    Prognozując pogodę trzeba zmierzyć się na bieżąco z olbrzymią liczbą zdarzeń, które w każdej sekundzie zachodzą w atmosferze ziemskiej.  W 1947 roku John von Neumann , amerykański matematyk, wpadł na pomysł, aby włączyć do służby prognozowania pogody komputery. Szybko liczące komputery, z coraz większą pamięcią, sporządzały teraz w ciągu niewielu sekund szczegółowe mapy z prognozą pogody. Obecnie z dużą dozą pewności można przewidzieć pogodę na 6 dni naprzód, planuje się wydłużenie tego okresu do 10 dni, ale to wymaga zastosowania jeszcze doskonalszych maszyn liczących. Modele matematyczne obrazujące zjawiska zachodzące w atmosferze były z biegiem lat udoskonalane, w miarę rozwoju techniki komputerowej jak i samej wiedzy o tych zjawiskach.

    Matematyczny model zjawisk atmosferycznych zachodzących nad danym obszarem kuli ziemskiej stanowi siatkę punktów, w których są określane wszystkie składniki pogody takie jak ciśnienie czy temperatura. Punkty takie leżące na jednakowej wysokości nad poziomem morza tworzą tzw. powierzchnie liczące. W ten sposób uzyskujemy model trójwymiarowy, jednak do trzech wymiarów przestrzennych dochodzi jeszcze wymiar czasowy, wszak pogoda nie pozostaje w bezruchu:) Dokładność prognozy pogody zależna jest od gęstości punktów w siatce. W czasach "pionierskich" pozioma odległość między punktami powierzchni liczącej wynosiła 381km, obecnie to zaledwie 14km. Podobnie wzrosła liczba samych powierzchni liczących - z 5 do 20. Przy zastosowaniu metody cyfrowej skróceniu mogły ulec także odcinki czasowe w modelu. Do początkowych równań modelowych włączono również procesy, które kiedyś uznano za pomijalne, takie jak : turbulencja, konwekcja, promieniowanie, zachmurzenie, wpływ powierzchni ziemi na atmosferę i wiele in. 

    Dla opracowywania średnioterminowych prognoz pogody używa się GM, czyli modelu globalnego. W modelu tym punkty siatki obejmują całą kulę ziemską, odległości poziome między punktami w siatce wynoszą 198km, pionowo występuje 19 powierzchni liczących, przy czym im wyżej, tym są one od siebie bardziej oddalone. W każdym punkcie siatki obliczany jest przewidywany rozwój poszczególnych elementów meteorologicznych w odstępach 15-minutowych na najbliższe 7 dni. Jako wynik uzyskuje się dla każdego elementu wartość średnią przypadającą na kwadrat siatki, tzn. cztery sąsiadujące punkty.

    Używana w modelu GM rozdzielczość siatki jest niewystarczająca dla uzyskiwania bardziej szczegółowych danych dla mniejszego obszaru, np. samej tylko Europy. Dlatego wprowadzono dodatkowy model EM, który ma większą rozdzielczość siatki i jest ograniczony do obszaru Europy. Odległość między punktami siatki (rozdzielczość modelu) wynosi tu 50km, a w pionie wyróżniamy 20 powierzchni liczących. W porównaniu z modelem GM, który ma w warstwie przyziemnej atmosfery o grubości 2km zaledwie 5 płaszczyzn, model EM ma ich 8, co pozwala lepiej uwzględnić oddziaływanie powierzchni ziemi na pogodę.  Obszar obejmowany przez ten model rozciąga się od północnego Atlantyku, obejmuje Grenlandię, zachodnią część Oceanu Arktycznego, całą Europę razem z Morzem Śródziemnym oraz zachodnią część Bliskiego Wschodu.

    Jednak dla jeszcze lepszego modelowania atmosfery stworzono, jeszcze "ciaśniejszy" model, tzw. Deutschland-Modell (DM, nie mylić z marką niemiecką:), który oprócz Niemiec obejmuje też wiele sąsiednich krajów, w tym Polskę. Rozdzielczość siatki tego modelu wynosi 14km, układ pionowy płaszczyzn jest taki sam jak w modelu EM. Ogółem model ten ma 237.620 punktów siatki. Obliczenia dotyczą okresu przyszłej pogody z wyprzedzeniem do 48 godzin w odstępach 4 minutowych.

 

SATELITY METEOROLOGICZNE

    Używanie satelitów rozpoczęło się w latach sześćdziesiątych. W kwietniu 1960 roku Amerykanie wysłali na orbitę pierwszego satelitę meteorologicznego Tiros I. Meteorolodzy szybko poznali się na olbrzymim znaczeniu tej nowej pomocy technicznej do przewidywania pogody. Dzięki satelitom wypełniono luki w globalnej sieci obserwacyjnej, zwłaszcza nad obszarami równikowymi i biegunowymi - ważnymi miejscami kształtowania się pogody. Większość satelitów od 1960 roku wysłały USA i ZSRR. Duża ich część ma orbity biegunowe, tzn. takie, których płaszczyzna nachylona jest do płaszczyzny równika pod kątem 80 i 100 stopni. Satelity poruszają się na wysokościach od 800 do 1500km, a czas ich obiegu dookoła Ziemi wynosi od 90 do 120 minut. Satelita przelatuje nad danym obszarem powierzchni Ziemi dwukrotnie w ciągu doby - raz w dzień, raz w nocy, o tej samej godzinie. Od 1966 roku zaczęto umieszczać satelity meteorologiczne na orbitach geostacjonarnych. Umieszczony na takiej orbicie satelita znajduje się na wysokości 36000 km, płaszczyzna jego orbity pokrywa się z płaszczyzną równika, a okres jego obiegu wokół Ziemi równy jest jednej dobie. Skutkiem tego jest przebywanie satelity ciągle nad jednym i tym samym obszarem kuli ziemskiej. Satelity obracają się również same wokół siebie, przy czym oś tego obrotu musi być prostopadła do linii orbity, dzięki czemu przyrządy miernicze mogą być na stałe zwrócone w stronę Ziemi.

Program METEOSAT.

    W 1972 roku 8 państw członkowskich Europejskiej Agencji Kosmicznej (ESA) ratyfikowała postanowienia dotyczące utworzenia METEOSAT-u czyli europejskiego programu budowy i użytkowania satelitów meteorologicznych. Meteosat 1, pierwszy europejski satelita geostacjonarny, umieszczony został w 1977 roku nad równikiem dokładnie w miejscu jego przecięcia z południkiem zerowym. Dzięki takiemu położeniu mógł on rejestrować procesy pogodowe zachodzące na niemal 1/3 powierzchni planety. Drugi satelita, Meteosat 2, wystartował w 1981 roku. Wkrótce potem oba satelity utworzyły zgrany "tandem" - Meteosat 1 zajął się zbieraniem danych (jego układ przekazywania obrazu na Ziemię przestał działać w 1979), a Meteosat 2 przekazywał obraz na Ziemię (tu z kolei układ zbierający dane nie był zdolny do pracy). W 1988 wystartował Meteosat 3, a rok później Meteosat 4, który po raz pierwszy służył do przekazywania map pogody do krajów Afryki i Środkowego Wschodu. Wreszcie w 1991 wystartował piąty, a w 1993 szósty satelita programu.  Wszystkie one zajmowały pozycje nad Zatoką Gwinejską u zachodnich wybrzeży Afryki.

    Pracuje tylko jeden z satelitów, pozostałe są w rezerwie, jednak w razie potrzeby mogą one zmienić swe położenie nad dowolne miejsce nad równikiem. Przydało się to Amerykanom w 1991 roku, kiedy to na ich prośbę Meteosat 3 został przesunięty na zachód, gdy amerykański satelita działający nad Brazylią wypadł z obiegu.

Europejski satelita meteorologiczny serii Meteosat

    Meteorologiczny program operacyjny (MOP) został zakończony w 1995 roku wystrzeleniem Meteosat-u 6. Do tego momentu nie były jeszcze gotowe satelity drugiego programu METEOSAT (MSG). Ponieważ jednak meteorolodzy nie mogli już obejść się bez satelitów, stworzono program przejściowy. W jego ramach w 1997 roku wystrzelono Meteosat 7 i w ten sposób zagwarantowano, aż do momentu startu satelitów drugiej generacji, że meteorologom zapewniony będzie stały dopływ informacji z satelitów. 

    Obecnie satelita MSG dostarcza zdjęcia Ziemi i atmosfery co 15 minut. W 11 zakresach widma przekazywane są na Ziemie obrazy składające się z 3750 linii, jeden z kanałów służy do przekazywania szczególnie dokładnych obrazów o rozdzielczości nawet do 1 km. Satelita ten służy również jako telekomunikacyjny, dlatego wyposażono go w 3 kanały przekaźnikowe.

Wymiary i ciężary satelity serii Meteosat.

Ciężar przy starcie (razem z silnikiem startowym) 699,7 kg
Ciężar satelity na orbicie 312,5 kg
Wysokość 3,20 m
Średnica 2,10 m
Średnia trwałość 3 lata

 

Zdjęcia satelitarne w podczerwieni.

    Satelity meteorologiczne wyposażone są w radiometry, które mierzą w różnych zakresach widma promieniowanie wysyłane przez Ziemię i atmosferę. Podczas gdy w świetle widzialnym obserwujemy tylko promieniowanie odbite od powierzchni Ziemi, w podczerwieni uzyskujemy obraz promieniowania wysyłanego przez samą powierzchnię Ziemi, chmury i atmosferę. Stopniowanie jasności kolorów oznacza stopniowanie temperatury na danym obszarze - miejsca ciemniejsze są cieplejsze, a jaśniejsze - chłodniejsze. W obrazie podczerwonym chmur widać niewiele, gdyż tylko te najwyższe są na tyle zimne aby wyróżniać się jaskrawą barwą. Za pomocą badań w podczerwieni można określić temperaturę powierzchni mórz z dokładnością do 1-2 stopni. Możliwe jest również dokonanie pomiaru długości fali promieniowania wysyłanego przez parę wodną w górnej atmosferze , dzięki temu można ustalić rozkład wilgotności na wysokości od 5 do 10km. Z pomiarów dokonywanych w podczerwieni i w zakresie fal radiowych ultrakrótkich meteorolog uzyskuje informację o profilach temperatury, pionowym i poziomym rozkładzie wilgotności, jak również o temperaturze powierzchni mórz.

Zdjęcie wschodniego Pacyfiku w zakresie podczerwonym widma wykonane przez amerykańskiego satelitę serii NOAA 

 

 

ZOBACZ AKTUALNE ZDJĘCIA SATELITARNE

    Sporą ilość zdjęć satelitarnych z ostatniej doby możesz obejrzeć pod adresem:

 

 

http://fafnoscie.terramail.pl/