Konzepte der Wettervorhersage

Nachdem Sie diesen Artikel gelesen haben, erfahren Sie mehr über: 1. Altes Konzept der Wettervorhersage 2. Modernes Konzept der Wettervorhersage.

1. Altes Konzept der Wettervorhersage

In der Antike pflegte der Mensch das Wetter aufgrund der physikalischen Vorgänge der Natur vorherzusagen. Diese Vorhersagen basierten auf dem Verhalten von Vögeln und dem physischen Erscheinungsbild der Himmelskörper. Im 16. Jahrhundert bereitete Stoffler einen astrologischen Kalender vor, der auf der physischen Erscheinung der Himmelskörper basierte.

Er sagte voraus, dass es 1524 eine weltweite Sintflut (schwere Flut) geben würde. Solche Erscheinungen traten jedoch überhaupt nicht auf. Selbst solche Ausfälle konnten den Mann nicht davon abhalten, die Naturereignisse vorherzusagen.

In vielen alten Gesellschaften wurde das Wetter durch die Handlungen oder Stimmungen einer fabelhaften Familie von Himmelsgöttern erklärt, die das Wetter verwendeten, um diese Gesellschaft zu belohnen oder zu bestrafen. Wenn die Götter zufrieden waren, herrscht gutes Wetter, was für das normale Wachstum der Ernte günstig ist. Wenn die Götter nicht glücklich waren, wurde die Gesellschaft mit Überschwemmungen, Stürmen oder Krankheiten usw. bestraft.

Zwei Ansätze wurden verwendet, um Wetterphänomene zu verstehen. Zum einen sollten Wetterphänomene mit den physikalischen Faktoren in Verbindung gebracht werden. Die antiken Denker erkannten, dass die Sonne die Hauptenergiequelle für die Erde und ihre Atmosphäre ist.

Sie versuchten, eine Sonnen-Wetter-Beziehung herzustellen, die zur Klassifizierung der Jahreszeiten usw. führt. Die frühe Entwicklung in Mathematik und Astronomie führt auch dazu, dass Wetter mit der Planetenposition in Verbindung gebracht wird.

Der andere Ansatz wurde verwendet, um Wetteränderungen mit dem Verhalten von Tieren, Vögeln und Insekten, Aussehen und Wachstum bestimmter Pflanzenarten usw. in Verbindung zu bringen. Einige der Insekten waren sehr empfindlich gegenüber kleinen Temperatur-, Feuchtigkeits- und Sonnenschwankungen. Dieser Ansatz war jedoch nicht in die richtige Richtung.

Trotz dieser Mängel wurden empirische Richtlinien für die Vorhersage des Wetters in einem bestimmten Gebiet aufgestellt. Einige Erfolge in der lokalen Prognose veranlassten sie dazu, die Wettervorhersage auf ausgedehnte Gebiete auszuweiten, die für längere Zeiträume gültig waren. Diese Vorhersagen waren jedoch vage und oft irreführend.

Aristoteles (384-322 v.Chr.) War der erste Wissenschaftler der Antike, der die Wissenschaft zur Vorbereitung der Wettervorhersage verwendete. Er schrieb ein Buch mit dem Titel "Meteorological", in dem er erwähnte, dass das Wetter durch das Zusammenwirken der vier Elemente Erde, Feuer, Luft und Wasser verursacht wird. Der Begriff "Meteorologie" wurde von Aristoteles Titel abgeleitet.

Wetterbeobachtungen wurden seit Beginn der Zivilisation beobachtet. Um verschiedene Wetterphänomene zu beobachten, wurden visuelle und sinnliche Beobachtungen bis zum 18. Jahrhundert aufgezeichnet. Diese Art von Beobachtungen dauerte lange Zeit bis zur Erfindung verschiedener meteorologischer Instrumente.

Daher musste der moderne Ansatz für die Wettervorhersage auf die Erfindungen meteorologischer Instrumente warten, um genaue und genaue Messungen durchführen zu können. Die Erfindung von Thermometer und Barometer führt zu einer genaueren und präziseren Wettervorhersage. Eine Periode großer Fortschritte in der Wissenschaft begann im frühen 15. Jahrhundert. Es hat ungefähr 300 Jahre gedauert, um einen enormen Fortschritt auf dem Gebiet der Meteorologie zu erleben.

2. Modernes Konzept der Wettervorhersage

Die modernen wissenschaftlichen Methoden der Wettervorhersage werden verwendet, um die Wettersysteme zu verstehen. Um die Wettervorhersage vorzubereiten, muss der Anfangszustand der Atmosphäre bekannt sein. Um den Anfangszustand der Atmosphäre zu beschreiben, benötigen wir meteorologische Observatorien.

Um den zukünftigen Zustand der Atmosphäre vorherzusagen, sollten wir die physikalischen Prozesse in der Atmosphäre verstehen. Die physikalischen Prozesse können unter Verwendung grundlegender Mathematik und physikalischer Gesetze (Charles und Boyles) verstanden werden.

Der moderne Ansatz der Wettervorhersage wurde im 17. Jahrhundert mit der Erfindung des Barometers durch Torricelli im Jahre 1643 begonnen. Das Thermometer wurde 1737 von Anders Celcius und Horace das Hygrometer im Jahr 1783 erfunden. Mit der Erfindung dieser Instrumente galten physikalische Gesetze für die Atmosphäre Prozesse wurden von verschiedenen Wissenschaftlern formuliert.

Zu Beginn wurden Temperatur, Luftfeuchtigkeit und Druck in der Nähe der Erdoberfläche gemessen. Später wurde auf die obere Atmosphäre geachtet, indem bemannte Ballonflüge mit Aufzeichnungsinstrumenten (Meteorograph) verwendet wurden. Nachdem der Ballon auf eine Höhe gestiegen war, platzte er und fiel auf die Erde.

Später konnte der Meteorograph zum Abrufen der oberen Luftdaten geborgen werden. Diese wurden durch unbemannte Ballons ersetzt. Marconi hat die drahtlose Kommunikation Anfang des 19. Jahrhunderts erfunden. 1844 wurde ein Kommunikationssystem ins Leben gerufen, das den Meteorologen dabei half, höhere Daten zu erhalten.

Meteorologen erkennen, dass es wichtig ist, die Atmosphäre als Ganzes zu betrachten, wenn wir ihr zukünftiges Verhalten vorhersagen sollen. Heute werden Satelliten, Raketen und elektronische Computer zur Untersuchung der oberen Atmosphäre eingesetzt. Gleichzeitig wurde das meteorologische Netz an Oberflächen auf der ganzen Welt erweitert.

Die meteorologischen Beobachtungen werden bei 0000 GMT, 0530, 0830 und 1200 GMT aufgezeichnet. Es ist jetzt bequem, bestimmte Regionen der Atmosphäre zu untersuchen. Es ist jedoch zu beachten, dass Ereignisse in einer Region die Ereignisse in anderen Teilen der Atmosphäre beeinflussen.

US-Präsident John F. Kennedy lud 1961 mehrere andere Länder ein, an einem Projekt zur Beobachtung der Wetterwelt teilzunehmen. Ziel war es, die Wettervorhersage für alle Nationen zu verbessern. In allen 150 Ländern war die Teilnahme daran beteiligt und die globale Zusammenarbeit bei der Wettervorhersage wurde diskutiert. Als Ergebnis wurde die World Weather Watch (WWW) geboren.

Dies war einer der wichtigsten Fortschritte in der internationalen Zusammenarbeit bei der Wettervorhersage. Mittlerweile haben sich die Wettervorhersagen seit 1960 stark verbessert. In naher Zukunft würden die Fortschritte bei der Wettervorhersage ein derartiges Stadium erreichen, dass die früheren Wetterbeobachter niemals davon geträumt hätten.

Es gibt verschiedene Techniken, um den zukünftigen Zustand der Atmosphäre vorherzusagen.

Die grundlegenden Techniken der Wettervorhersage werden allgemein in folgende Kategorien eingeteilt:

ich. Synoptische Techniken.

ii. Statistische Methoden.

iii. Numerische Wettervorhersagen (NWP).

ich. Synoptische Techniken:

Synoptische Wettervorhersagen sind auf der ganzen Welt beliebt, da komplexe atmosphärische Gleichungen durch synoptische Diagramme verstanden werden können. Die Analyse und Untersuchung simultaner Wetterbeobachtungen über verschiedene Weltraumskalen, die von der nationalen, regionalen bis zur globalen Flächendeckung reichen, wird als synoptische Meteorologie bezeichnet.

Anfangs waren die an verschiedenen isolierten Orten aufgezeichneten Daten verschiedener meteorologischer Parameter nicht hilfreich, um die Änderungen der kommenden Wetterbedingungen zu verstehen.

Ein Durchbruch in der Meteorologie gelang jedoch mit der Erfindung des Telegraphen von 1835 und der automatischen Radiosonde Anfang des 20. Jahrhunderts, der Erfindung des Radars von 1940 und der Dopplernavigation von 1950. Die Revolution kam jedoch mit dem Start des Meteorologischen Satelliten in den sechziger Jahren .

Die synoptische Meteorologie ermöglicht es den Wissenschaftlern, das Phänomen der oberen Troposphäre wie Wellen der Planeten- und synoptischen Skala und Jetstreams zu verstehen. Die Untersuchung und Interpretation der von meteorologischen Satelliten erhaltenen Wolkenbilder erhöhte den Nutzen der synoptischen Meteorologie zusätzlich.

In einem synoptischen Ansatz versucht ein Vorhersager, die zukünftigen Änderungen des Zustands der Atmosphäre aus dem Anfangszustand anhand seines theoretischen Wissens und seiner Erfahrung vorherzusagen.

Der Vorhersager analysiert die aktuellen Daten, die auf verschiedenen Atmosphärenhöhen verfügbar sind, und versucht, diese mit den ähnlichen Situationen der Vergangenheit abzugleichen. Der Erfolg der Prognose hängt von den Fähigkeiten und der Erfahrung des Prognostikers ab. Daher ist das Verfahren subjektiv und sehr nützlich für die Nahbereichsvorhersage.

ii. Statistische Methoden:

Bei einem statistischen Ansatz versucht ein Prognostiker, ein Wetterelement mit einem anderen zu korrelieren. Durch das Studium der vergangenen Wetteraufzeichnungen können nützliche Beziehungen hergestellt werden, die das Auftreten eines Wetterereignisses mit einem anderen oder einer Reihe anderer Wetterelemente in Beziehung setzen. Diese Methode ist sehr nützlich bei der Langzeitwettervorhersage.

iii. Numerische Wettervorhersagen:

Wetterprognosen mit synoptischen Methoden sind etwas objektiv, da die Erfahrung des Vorläufers bei der Anwendung eine wichtige Rolle spielt. Das Hauptziel dieser Technik besteht darin, verschiedene Gleichungen zu lösen, die Atmosphärenbewegungen und die in der Atmosphäre kontinuierlich stattfindenden physikalischen Vorgänge bestimmen.

Die dynamische Meteorologie befasst sich mit den atmosphärischen Bewegungen und die physikalische Meteorologie mit physikalischen Prozessen. Ziel dieser Zweige ist es, eine vollständige objektive Methode der Wettervorhersage zu entwickeln, dh den zukünftigen Zustand der Atmosphäre vorauszusagen, wenn ihre Anfangsbedingungen bekannt sind.

Die Gleichungen der atmosphärischen Bewegung sind so komplex, dass sie keine exakte mathematische Lösung haben. Ihre Lösung kann jedoch durch eine Reihe von arithmetischen Berechnungen oder durch numerische Berechnungen erhalten werden. Die auf Grundlage dieser Berechnungen erstellte Wettervorhersage wird als numerische Wettervorhersage bezeichnet.

Die hydrodynamischen Gleichungen, die die Atmosphärenbewegung steuern, sind ein Satz komplizierter Gleichungen.

Diese Gleichungen behandeln die folgenden Kräfte:

(i) Turbulenzen und Reibungskräfte, die aus Winden entstehen, die gegen Objekte wie Topographie blasen.

(ii) Interner Widerstand zwischen verschiedenen Schichten der Atmosphäre, die sich mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten und Richtungen bewegen

Abgesehen von diesen Kräften wird auch die diabatische Erwärmung berücksichtigt, die insbesondere mit starken konvektiven Phänomenen wie Leitungsstürmen und Wirbelstürmen verbunden ist. In ähnlicher Weise ist die Änderung der Windströmung durch riesige Gebirgsbarrieren eine der wichtigsten Komponenten der Gleichungen.

Darüber hinaus sollte die Verteilung von Wärmequellen und -senken vollständig bekannt sein. Diese entstehen aus den Änderungen der Luftmasse, die durch den Wärmeaustausch zwischen Meer und Atmosphäre und dem darunter liegenden Land und der Atmosphäre hervorgerufen werden.

Im Jahr 1920 versuchte Richardson, die Bewegungsgleichungen für eine Modellatmosphäre zu lösen. Er schlug vor, dass der Austausch des Oberflächendrucks mit der Massenkonvergenz oder Massendivergenz in der darüberliegenden Luftsäule zusammenhängt. Zur Lösung der Prognoseprobleme wurden numerische Methoden verwendet. Es gelang ihm jedoch nicht, diese Gleichungen zu lösen.

Charney nahm 1950 an, dass die atmosphärische Bewegung eine geostrophische Strömung ist. Basierend auf dieser Annahme wurde ein neues atmosphärisches Modell entwickelt, in dem ein Prognosendiagramm von 500 mb erstellt wurde. Die numerische Vorhersage umfasst jetzt prognostische Konturdiagramme verschiedener isobarer Ebenen, Prognosendiagramme des Windfeldes, Diagramme der Vorticity, Divergenz und vertikalen Bewegung.

Moderne elektronische Computer können sehr schnell eine große Datenmenge analysieren. Der Computer kann Linien auf den Oberflächen- und oberen Luftkarten zeichnen und zeichnen. In den letzten Jahren mit dem Aufkommen von Supercomputern sind sehr effiziente numerische Wettervorhersagen (NWP) zu einer vielversprechenderen Methode für die Wettervorhersage geworden, insbesondere bei der Wettervorhersage für kurze und mittlere Entfernungen.

Bei dieser Methode werden die hydrodynamischen Gleichungen, die die Atmosphärenbewegungen bestimmen, numerisch mit Hilfe von Hochgeschwindigkeitsrechnern gelöst.

Von diesen unterschiedlichen Wettervorhersagemethoden ist die statistische Methode für die Wettervorhersage auf kurze Sicht nicht zuverlässig. Die numerische Wettervorhersage (NWP) ist in mittleren Breiten beliebt, aber Wettervorhersagen mit numerischen Methoden waren in den tropischen Regionen aufgrund schwacher meteorologischer Gradienten nicht erfolgreich.

Synoptische Meteorologie ist auf der ganzen Welt populär, da komplexe atmosphärische Gleichungen durch synoptische Diagramme verstanden werden können. Die Langzeitprognose des Monsuns wird durch statistische Techniken durchgeführt.