Витоки зародження метеорології та її розвиток
© arcfieldweather.com
З моменту винаходу перших метеорологічних приладів і до сучасного моделювання клімату та поведінки атмосфери було пройдено безліч етапів, кожен з яких відіграв ключову та найважливішу роль у становленні науки про погоду.
Інструментальна метеорологія є порівняно молодою наукою, яка виникла разом із винаходом термометра, барометра та анемометра у XVI - XVII століттях. Але ще задовго до того, в давніх цивілізаціях люди проводили спостереження за погодою і намагалися її передбачити. Стародавні народи спостерігали за погодними явищами, вітром, хмарами – тим, що не потребує інструментальних вимірювань, а також використовували астрономію, філософію і міфологію для спроб прогнозування погоди та розуміння її закономірностей.
Погода в ті далекі часи була для людини переважно ворожою та незрозумілою. Стихії ототожнювалися з богами: перші боги майже всіх народів були богами сонця, місяця, вітрів, морів, грому і блискавок. Ці боги були примхливими, непередбачуваними, гнівливими, а будь-які прояви погоди трактувалися як символи божественної волі.
Також читайте
Одним із перших відомих спостережень про погоду, свідчення яких дійшли до нас, відображені у парапегмах – календарях із записами про явища погоди, які виставлялися у громадських місцях міст Стародавньої Греції. Вони відзначали, зазвичай, виняткові погодні події – тумани, сильні вітри, дощі, шквали. Вони не були систематичними щоденниками погоди.
Середні віки також не зробили великого внеску у розвиток метеорології – у літописах та щоденниках істориків, мандрівників та інших осіб відображено переважно нерегулярні якісні спостереження за погодою.
Епоха великих відкриттів (період в історії людства, що розпочався в XV столітті і тривав до XVII століття, під час якого європейці відкривали нові землі та морські маршрути до Африки, Америки, Азії та Океанії у пошуках нових торгових партнерів і джерел товарів) стала моментом народження метеорології вже як науки. Важливим моментом виявився розвиток наукового методу Френсіса Бекона, родоначальника досвідченої науки – він обґрунтував необхідність наукової діяльності, в основі якої мають лежати індукція та експеримент. Бекон був не лише філософом, а й сам намагався проводити досліди у сфері метеорології – у його працях можна знайти опис термометра та міркування про загальну систему вітрів на земній кулі.
Але перші спроби створення метеорологічних інструментів належать Леону Баттісту Альберті (Leon Battista Alberti). Саме він у 1450 винайшов прототип механічного анемометра (вимірювача вітру) і описав його конструкцію у своїй праці «Математичні забави» (лат. Ludi rerum mathematicarum), приклавши схематичні креслення. Принцип його дії полягав у відхиленні вітром дошки, що вільно висить. Подібний за своєю конструкцією анемометр накреслив в «Атлантичному кодексі» легендарний Леонардо да Вінчі через три десятиліття. Наприкінці XVI століття, приблизно у 1597 році, італійський фізик і математик Галілео Галілей розробив термометр для визначення змін температури повітря. Цьому видатному вченому належить також ідея створення першого барометра та дощоміра трохи пізніше, у першій половині XVII століття. Таким чином, створення основних метеорологічних приладів стало фундаментом для метеорології як науки.
Після винаходу ряду метеорологічних приладів, які з кожним десятиліттям ставали все більш точними та різноманітними, наступним великим кроком стало створення спостережної мережі за погодою у XVII – XIX століттях. Перші систематичні спостереження за погодою проводились у 1644 – 1645 роках на території Вілмінгтона, штат Делавер (США). На той час такі спостереження в основному покладалися на те, що могла відчути людина на землі, оскільки будь-яке обладнання для спостереження за погодою все ще перебувало в зародковому стані. Пізніше, у другій половині XVIII століття систематичні спостереження вже з використанням інструментальних пристроїв здійснювалися в окремих районах східної частини США, на території Великобританії та Російської імперії.
У середині ХІХ століття на території Європи виникла перша офіційна спостережна мережа, що покриває значну територію. Приводом для створення такої мережі метеостанцій стала легендарна та руйнівна для флоту армій Балаклавська буря під час Кримської війни. Як виявилося, траєкторію бурі можна було простежити за допомогою синоптичних карт та передбачити заздалегідь. Це розуміння сприяло зародженню служби погоди в Європі, основним завданням якої спочатку були штормові оповіщення. Практична користь нової організації незабаром стала очевидною для всіх, і служба погоди була організована в багатьох країнах світу – спостереження за погодою стали регулярними і охопили в результаті більшу частину земної кулі.
Ще одним важливим кроком у становленні сучасної мережі спостережень став розвиток зондування атмосфери. Спроби вивчення високих шарів атмосфери почалися у другій половині ХІХ століття. Тоді були винайдені нефоскопи – пристрої, що показують приблизну швидкість та напрямок руху хмар. Це давало важливу інформацію про повітряні течії у вільній атмосфері. Пізніше, вже на початку XX століття розвиток отримали шари-пілоти та аерологічні радіозонди, перший з яких був успішно запущений 30 січня 1930 року. Важливість інформації про стан атмосфери на висотах призвела до розвитку в наступні роки радарної, лазерної та супутникової метеорології.
На сьогоднішній день дані про погоду отримують за допомогою зондування атмосфери, супутникового моніторингу, радіолокації, цивільної авіації, морських буїв тощо. У зборі та обробці даних бере участь навіть штучний інтелект та нейромережі. Сучасна система збору даних настільки розширилася, що спостереження на метеорологічних станціях вносять менше ніж 30% від загальної кількості даних.
До речі, сучасні глобальні чисельні моделі, на яких ґрунтується прогноз погоди, засвоюють переважно дані супутників, а також дані з кораблів, літаків та аерологічних зондів. Спостереження з наземних станцій продовжують залучатися, але поступаються за важливістю іншим типам даних: якщо виключити з моделей супутникову інформацію, то погіршення якості самого прогнозу буде значно помітнішим, ніж при виключенні спостережень з метеорологічних станцій.
Тим не менш, класичні спостереження, які сьогодні є в більшості випадків автоматичними, з використанням високоточних і складних комплексів, є важливими для різних завдань. Вони є неоціненними для спеціалізованого метеорологічного, кліматичного аналізу, а також для наукових досліджень. По суті, синергія різних методів спостережень, включаючи наземні станції, супутникові та інші способи вимірювання, забезпечує всеосяжну та надійну основу для метеорологічного моделювання і прогнозування. Кожен компонент відіграє свою важливу роль, разом підвищуючи точність і надійність прогнозів погоди в сучасну епоху.
Підготував Ігор Кібальчич, кандидат географічних наук, метеоролог.
