Meteorologia - Meteorology

A meteorologia é um ramo das ciências atmosféricas (que inclui química e física atmosférica ), com foco principal na previsão do tempo . O estudo da meteorologia remonta a milênios , embora um progresso significativo na meteorologia não tenha começado até o século 18. O século 19 viu um progresso modesto no campo depois que as redes de observação do tempo foram formadas em amplas regiões. As tentativas anteriores de previsão do tempo dependiam de dados históricos. Somente após a elucidação das leis da física e, mais particularmente, o desenvolvimento do computador, permitindo a solução automatizada de muitas equações que modelam o clima, na segunda metade do século 20 que avanços significativos no clima previsão foram alcançados. Um ramo importante da previsão do tempo é a previsão do tempo marinho no que se refere à segurança marítima e costeira, na qual os efeitos do tempo também incluem interações atmosféricas com grandes corpos d'água.

Os fenômenos meteorológicos são eventos climáticos observáveis ​​que são explicados pela ciência da meteorologia. Os fenômenos meteorológicos são descritos e quantificados pelas variáveis ​​da atmosfera terrestre : temperatura , pressão do ar , vapor d'água , fluxo de massa e as variações e interações dessas variáveis, e como elas mudam ao longo do tempo. Diferentes escalas espaciais são usadas para descrever e prever o clima em níveis local, regional e global.

Meteorologia, climatologia , física atmosférica e química atmosférica são subdisciplinas das ciências atmosféricas . A meteorologia e a hidrologia compõem o campo interdisciplinar da hidrometeorologia . As interações entre a atmosfera da Terra e seus oceanos são parte de um sistema acoplado oceano-atmosfera. A meteorologia tem aplicação em diversos campos, como militar , produção de energia , transporte , agricultura e construção .

A palavra meteorologia vem do grego antigo μετέωρος metéōros ( meteoro ) e -λογία -logia ( - (o) logia ), que significa "o estudo das coisas que estão no ar".

História

A capacidade de prever chuvas e inundações com base em ciclos anuais foi evidentemente usada pelos humanos, pelo menos desde a época do assentamento agrícola, se não antes. As primeiras abordagens para a previsão do tempo baseavam-se na astrologia e eram praticadas por padres. Inscrições cuneiformes em tabuinhas babilônicas incluíam associações entre trovão e chuva. Os caldeus diferenciavam os halos 22 ° e 46 ° .

Antigos Upanishads indianos contêm menções de nuvens e estações . O Samaveda menciona sacrifícios a serem realizados quando certos fenômenos são notados. Varahamihira obra clássica 's Brihatsamhita , escrito cerca de 500 AD, fornece evidências de observação do tempo.

Em 350 AC, Aristóteles escreveu Meteorologia . Aristóteles é considerado o fundador da meteorologia. Uma das conquistas mais impressionantes descritas na Meteorologia é a descrição do que hoje é conhecido como ciclo hidrológico .

O livro De Mundo (composto antes de 250 aC ou entre 350 e 200 aC) observou:

Se o corpo que pisca é incendiado e se precipita violentamente para a Terra, é chamado de raio; se for apenas metade do fogo, mas também violento e maciço, é chamado de meteoro ; se estiver totalmente livre de fogo, é chamado de parafuso fumegante. Todos eles são chamados de 'raios que voam' porque caem sobre a Terra. O relâmpago às vezes é esfumaçado e é chamado de "relâmpago latente"; às vezes ele se lança rapidamente e é considerado vívido . Outras vezes, viaja em linhas tortas e é chamado de relâmpago bifurcado . Quando desce sobre alguns objeto é chamado de 'relâmpago descendente'.

O cientista grego Teofrasto compilou um livro sobre previsão do tempo, chamado Livro dos Sinais . O trabalho de Teofrasto permaneceu uma influência dominante no estudo do tempo e na previsão do tempo por quase 2.000 anos. Em 25 DC, Pomponius Mela , um geógrafo do Império Romano , formalizou o sistema de zonas climáticas. Segundo Toufic Fahd, por volta do século IX, Al-Dinawari escreveu o Kitab al-Nabat ( Livro das Plantas ), no qual trata da aplicação da meteorologia à agricultura durante a Revolução Agrícola Árabe . Ele descreve o caráter meteorológico do céu, os planetas e constelações , o sol e a lua , as fases lunares indicando estações e chuva, o anwa ( corpos celestes da chuva) e fenômenos atmosféricos como ventos, trovões, relâmpagos, neve, inundações , vales, rios, lagos.

As primeiras tentativas de prever o tempo eram freqüentemente relacionadas a profecias e adivinhações, e às vezes eram baseadas em idéias astrológicas. O almirante FitzRoy tentou separar as abordagens científicas das proféticas.

Pesquisa de fenômenos visuais atmosféricos

Crepúsculo em Baker Beach

Ptolomeu escreveu sobre a refração atmosférica da luz no contexto de observações astronômicas. Em 1021, Alhazen mostrou que a refração atmosférica também é responsável pelo crepúsculo ; ele estimou que o crepúsculo começa quando o sol está 19 graus abaixo do horizonte e também usou uma determinação geométrica baseada nisso para estimar a altura máxima possível da atmosfera da Terra como 52.000 passim (cerca de 49 milhas, ou 79 km).

Santo Alberto Magno foi o primeiro a propor que cada gota de chuva tivesse a forma de uma pequena esfera, e que essa forma significava que o arco-íris era produzido pela luz interagindo com cada gota de chuva. Roger Bacon foi o primeiro a calcular o tamanho angular do arco-íris. Ele afirmou que um cume do arco-íris não pode aparecer mais alto do que 42 graus acima do horizonte. No final do século 13 e início do século 14, Kamāl al-Dīn al-Fārisī e Theodoric of Freiberg foram os primeiros a dar as explicações corretas para o fenômeno do arco-íris primário . Teodorico foi além e também explicou o arco-íris secundário. Em 1716, Edmund Halley sugeriu que as auroras são causadas por "eflúvios magnéticos" movendo-se ao longo das linhas do campo magnético da Terra .

Instrumentos e escalas de classificação

Um anemômetro de taça hemisférica

Em 1441, o filho do Rei Sejong , Príncipe Munjong da Coréia, inventou o primeiro pluviômetro padronizado . Eles foram enviados por toda a dinastia Joseon da Coréia como uma ferramenta oficial para avaliar os impostos sobre a terra com base na colheita potencial de um fazendeiro. Em 1450, Leone Battista Alberti desenvolveu um anemômetro de placa oscilante e ficou conhecido como o primeiro anemômetro . Em 1607, Galileo Galilei construiu um termoscópio . Em 1611, Johannes Kepler escreveu o primeiro tratado científico sobre cristais de neve: "Strena Seu de Nive Sexangula (Um presente de ano novo de neve hexagonal)." Em 1643, Evangelista Torricelli inventou o barômetro de mercúrio . Em 1662, Sir Christopher Wren inventou o pluviômetro mecânico, com esvaziamento automático e balde basculante. Em 1714, Gabriel Fahrenheit criou uma escala confiável para medir a temperatura com um termômetro do tipo mercúrio. Em 1742, Anders Celsius , um astrônomo sueco, propôs a escala de temperatura "centígrada", a predecessora da atual escala Celsius . Em 1783, o primeiro higrômetro de cabelo foi demonstrado por Horace-Bénédict de Saussure . Em 1802-1803, Luke Howard escreveu On the Modification of Clouds , no qual atribui nomes latinos aos tipos de nuvem . Em 1806, Francis Beaufort introduziu seu sistema de classificação da velocidade do vento . Perto do final do século 19, os primeiros atlas de nuvens foram publicados, incluindo o International Cloud Atlas , que permanece impresso desde então. O lançamento em abril de 1960 do primeiro satélite meteorológico de sucesso , o TIROS-1 , marcou o início da era em que as informações meteorológicas se tornaram disponíveis globalmente.

Pesquisa de composição atmosférica

Em 1648, Blaise Pascal redescobriu que a pressão atmosférica diminui com a altura e deduziu que há um vácuo acima da atmosfera. Em 1738, Daniel Bernoulli publicou Hydrodynamics , iniciando a teoria cinética dos gases e estabeleceu as leis básicas para a teoria dos gases. Em 1761, Joseph Black descobriu que o gelo absorve calor sem alterar sua temperatura ao derreter. Em 1772, o aluno de Black, Daniel Rutherford, descobriu o nitrogênio , que chamou de ar flogístico , e juntos desenvolveram a teoria do flogístico . Em 1777, Antoine Lavoisier descobriu o oxigênio e desenvolveu uma explicação para a combustão. Em 1783, no ensaio de Lavoisier "Reflexions sur le phlogistique", ele deprecia a teoria do flogisto e propõe uma teoria calórica . Em 1804, Sir John Leslie observou que uma superfície preta fosca irradia calor de forma mais eficaz do que uma superfície polida, sugerindo a importância da radiação de corpo negro . Em 1808, John Dalton defendeu a teoria calórica em A New System of Chemistry e descreveu como ela se combina com a matéria, especialmente os gases; ele propôs que a capacidade térmica dos gases varia inversamente com o peso atômico . Em 1824, Sadi Carnot analisou a eficiência das máquinas a vapor usando a teoria calórica; ele desenvolveu a noção de um processo reversível e, ao postular que tal coisa não existe na natureza, lançou as bases para a segunda lei da termodinâmica .

Pesquisa sobre ciclones e fluxo de ar

Circulação geral da atmosfera terrestre: Os ventos de oeste e os ventos alísios fazem parte da circulação atmosférica terrestre.

Em 1494, Cristóvão Colombo experimentou um ciclone tropical, que levou ao primeiro relato europeu escrito de um furacão. Em 1686, Edmund Halley apresentou um estudo sistemático dos ventos alísios e das monções e identificou o aquecimento solar como a causa dos movimentos atmosféricos. Em 1735, uma explicação ideal da circulação global por meio do estudo dos ventos alísios foi escrita por George Hadley . Em 1743, quando Benjamin Franklin foi impedido de ver um eclipse lunar por um furacão , ele decidiu que os ciclones se moviam de maneira contrária aos ventos em sua periferia. Compreender a cinemática de como exatamente a rotação da Terra afeta o fluxo de ar foi parcial no início. Gaspard-Gustave Coriolis publicou um artigo em 1835 sobre o rendimento energético de máquinas com peças giratórias, como rodas d'água. Em 1856, William Ferrel propôs a existência de uma célula de circulação nas latitudes médias, e o ar interno desviado pela força de Coriolis resultando nos ventos predominantes de oeste. No final do século 19, o movimento das massas de ar ao longo das isóbaras era entendido como o resultado da interação em grande escala da força do gradiente de pressão e da força de deflexão. Em 1912, essa força de deflexão foi chamada de efeito Coriolis. Logo após a Primeira Guerra Mundial, um grupo de meteorologistas da Noruega liderado por Vilhelm Bjerknes desenvolveu o modelo de ciclone norueguês que explica a geração, intensificação e decadência final (o ciclo de vida) dos ciclones de latitude média , e introduziu a ideia de frentes , isto é , limites nitidamente definidos entre as massas de ar . O grupo incluiu Carl-Gustaf Rossby (que foi o primeiro a explicar o fluxo atmosférico em grande escala em termos de dinâmica de fluidos ), Tor Bergeron (que primeiro determinou como a chuva se forma) e Jacob Bjerknes .

Redes de observação e previsão do tempo

Classificação da nuvem por altitude de ocorrência
Este "Mapa Mundial Hietográfico ou de Chuva" foi publicado pela primeira vez em 1848 por Alexander Keith Johnston .
Este "Hyetographic or Rain Map of Europe" também foi publicado em 1848 como parte de "The Physical Atlas".

No final do século 16 e na primeira metade do século 17, uma série de instrumentos meteorológicos foi inventada - o termômetro , o barômetro , o hidrômetro , assim como os medidores de vento e chuva. Na década de 1650, os filósofos naturais começaram a usar esses instrumentos para registrar sistematicamente as observações do tempo. Academias científicas estabeleceram diários meteorológicos e redes organizadas de observação. Em 1654, Ferdinando II de Medici estabeleceu a primeira rede de observação do tempo , que consistia em estações meteorológicas em Florença , Cutigliano , Vallombrosa , Bolonha , Parma , Milão , Innsbruck , Osnabrück , Paris e Varsóvia . Os dados coletados foram enviados a Florença em intervalos regulares de tempo. Na década de 1660, Robert Hooke, da Royal Society of London, patrocinou redes de observadores meteorológicos. O tratado de Hipócrates , Ares, Águas e Lugares , relacionava o clima com as doenças. Assim, os primeiros meteorologistas tentaram correlacionar os padrões climáticos com surtos epidêmicos e o clima com a saúde pública.

Durante a Idade do Iluminismo, a meteorologia tentou racionalizar as tradições meteorológicas tradicionais, incluindo a meteorologia astrológica. Mas também houve tentativas de estabelecer uma compreensão teórica dos fenômenos meteorológicos. Edmond Halley e George Hadley tentaram explicar os ventos alísios . Eles raciocinaram que a massa crescente de ar aquecido do equador é substituída por um influxo de ar mais frio de latitudes elevadas. Um fluxo de ar quente em grande altitude do equador para os pólos, por sua vez, estabeleceu um quadro inicial de circulação. A frustração com a falta de disciplina entre os observadores do tempo e a baixa qualidade dos instrumentos levaram os primeiros estados modernos a organizar grandes redes de observação. Assim, no final do século 18, os meteorologistas tiveram acesso a grandes quantidades de dados meteorológicos confiáveis. Em 1832, um telégrafo eletromagnético foi criado pelo Barão Schilling . A chegada do telégrafo elétrico em 1837 proporcionou, pela primeira vez, um método prático para reunir rapidamente observações meteorológicas de superfície de uma ampla área.

Esses dados poderiam ser usados ​​para produzir mapas do estado da atmosfera para uma região próxima à superfície da Terra e para estudar como esses estados evoluíram ao longo do tempo. Para fazer previsões meteorológicas frequentes com base nesses dados, era necessária uma rede confiável de observações, mas foi somente em 1849 que a Smithsonian Institution começou a estabelecer uma rede de observação nos Estados Unidos sob a liderança de Joseph Henry . Redes de observação semelhantes foram estabelecidas na Europa nessa época. O reverendo William Clement Ley foi fundamental para a compreensão das nuvens cirrus e dos primeiros entendimentos dos Jet Streams . Charles Kenneth Mackinnon Douglas , conhecido como 'CKM' Douglas leu os papéis de Ley após sua morte e continuou o estudo inicial dos sistemas meteorológicos. Os pesquisadores do século XIX em meteorologia foram retirados de origens militares ou médicas, em vez de serem treinados como cientistas dedicados. Em 1854, o governo do Reino Unido nomeou Robert FitzRoy para o novo cargo de Estatista Meteorológico da Junta Comercial com a tarefa de reunir observações meteorológicas no mar. O escritório de FitzRoy tornou-se o Escritório Meteorológico do Reino Unido em 1854, o segundo serviço meteorológico nacional mais antigo do mundo (a Instituição Central de Meteorologia e Geodinâmica (ZAMG) na Áustria foi fundada em 1851 e é o serviço meteorológico mais antigo do mundo). As primeiras previsões meteorológicas diárias feitas pelo escritório de FitzRoy foram publicadas no jornal The Times em 1860. No ano seguinte, um sistema foi introduzido para içar cones de alerta de tempestade nos principais portos quando um vendaval era esperado.

Nos 50 anos seguintes, muitos países estabeleceram serviços meteorológicos nacionais. O Departamento Meteorológico da Índia (1875) foi estabelecido para acompanhar o ciclone tropical e as monções . O Escritório Central Meteorológico Finlandês (1881) foi formado a partir do Observatório Magnético da Universidade de Helsinque . O Observatório Meteorológico de Tóquio, do Japão, precursor da Agência Meteorológica do Japão , começou a construir mapas meteorológicos de superfície em 1883. O United States Weather Bureau (1890) foi estabelecido pelo Departamento de Agricultura dos Estados Unidos . O Australian Bureau of Meteorology (1906) foi estabelecido por uma Lei de Meteorologia para unificar os serviços meteorológicos estaduais existentes.

Previsão numérica do tempo

Um meteorologista no console do IBM 7090 na Joint Numerical Weather Prediction Unit. c. 1965

Em 1904, o cientista norueguês Vilhelm Bjerknes argumentou pela primeira vez em seu artigo Previsão do tempo como um problema em mecânica e física que deveria ser possível prever o tempo a partir de cálculos baseados em leis naturais .

Foi só no final do século 20 que os avanços na compreensão da física atmosférica levaram à fundação da moderna previsão numérica do tempo . Em 1922, Lewis Fry Richardson publicou "Previsão do Tempo por Processo Numérico", depois de encontrar notas e derivações nas quais trabalhou como motorista de ambulância na Primeira Guerra Mundial. Ele descreveu como pequenos termos nas equações prognósticas de dinâmica de fluidos que governam o fluxo atmosférico poderiam ser negligenciados. , e um esquema de cálculo numérico que poderia ser criado para permitir previsões. Richardson imaginou um grande auditório com milhares de pessoas realizando os cálculos. No entanto, o grande número de cálculos necessários era muito grande para ser concluído sem computadores eletrônicos, e o tamanho da grade e os intervalos de tempo usados ​​nos cálculos levaram a resultados irreais. Embora a análise numérica tenha descoberto posteriormente que isso se devia à instabilidade numérica .

A partir da década de 1950, as previsões numéricas com computadores tornaram-se viáveis. As primeiras previsões meteorológicas derivadas desta forma usavam modelos barotrópicos (nível vertical único) e podiam prever com sucesso o movimento em grande escala das ondas de Rossby de latitude média , ou seja, o padrão de baixas e altas atmosféricas . Em 1959, o Escritório Meteorológico do Reino Unido recebeu seu primeiro computador, um Ferranti Mercury .

Na década de 1960, a natureza caótica da atmosfera foi observada e descrita matematicamente por Edward Lorenz , fundando o campo da teoria do caos . Esses avanços levaram ao uso atual da previsão por conjunto na maioria dos principais centros de previsão, para levar em conta a incerteza decorrente da natureza caótica da atmosfera. Modelos matemáticos usados ​​para prever o tempo de longo prazo da Terra ( modelos climáticos ), foram desenvolvidos com uma resolução hoje que é tão grosseira quanto os modelos de previsão do tempo mais antigos. Esses modelos climáticos são usados ​​para investigar mudanças climáticas de longo prazo , como os efeitos que podem ser causados ​​pela emissão humana de gases de efeito estufa .

Meteorologistas

Os meteorologistas são cientistas que estudam e trabalham no campo da meteorologia. A American Meteorological Society publica e atualiza continuamente um glossário eletrônico de meteorologia confiável . Os meteorologistas trabalham em agências governamentais , serviços privados de consultoria e pesquisa , empresas industriais, serviços públicos, estações de rádio e televisão e na educação . Nos Estados Unidos, os meteorologistas ocuparam cerca de 10.000 empregos em 2018.

Embora as previsões e avisos do tempo sejam os produtos mais conhecidos dos meteorologistas para o público, os apresentadores do tempo no rádio e na televisão não são necessariamente meteorologistas profissionais. Na maioria das vezes, são repórteres com pouco treinamento meteorológico formal, usando títulos não regulamentados, como especialista em clima ou meteorologista . A American Meteorological Society e a National Weather Association emitem "Selos de aprovação" para as emissoras meteorológicas que atendem a certos requisitos, mas isso não é obrigatório para ser contratado pela mídia.

Equipamento

Imagem de satélite do furacão Hugo com uma baixa polar visível no topo da imagem

Cada ciência tem seus próprios conjuntos exclusivos de equipamentos de laboratório. Na atmosfera, há muitas coisas ou qualidades da atmosfera que podem ser medidas. A chuva, que pode ser observada ou vista em qualquer lugar e a qualquer hora, foi uma das primeiras qualidades atmosféricas medidas historicamente. Além disso, duas outras qualidades medidas com precisão são o vento e a umidade. Nenhum deles pode ser visto, mas pode ser sentido. Os dispositivos para medir esses três surgiram em meados do século 15 e eram, respectivamente, o pluviômetro , o anemômetro e o higrômetro. Muitas tentativas foram feitas antes do século 15 para construir equipamentos adequados para medir as muitas variáveis ​​atmosféricas. Muitos eram defeituosos de alguma forma ou simplesmente não eram confiáveis. Até mesmo Aristóteles notou isso em algumas de suas obras como a dificuldade de medir o ar.

Conjuntos de medições de superfície são dados importantes para meteorologistas. Eles fornecem um instantâneo de uma variedade de condições climáticas em um único local e geralmente estão em uma estação meteorológica , um navio ou uma boia meteorológica . As medições feitas em uma estação meteorológica podem incluir qualquer número de observáveis ​​atmosféricos. Normalmente, temperatura, pressão , medições de vento e umidade são as variáveis ​​que são medidas por um termômetro, barômetro, anemômetro e higrômetro, respectivamente. As estações profissionais também podem incluir sensores de qualidade do ar ( monóxido de carbono , dióxido de carbono , metano , ozônio , poeira e fumaça ), ceilômetro (teto de nuvem), sensor de precipitação em queda, sensor de inundação , sensor de relâmpago , microfone ( explosões , estrondos sônicos , trovão ) , piranômetro / pireliômetro / espectrorradiômetro ( fotodiodos IR / Vis / UV ), pluviômetro / medidor de neve , contador de cintilação ( radiação de fundo , precipitação radioativa , radônio ), sismômetro ( terremotos e tremores), transmissômetro (visibilidade) e um relógio GPS para dados registro . Os dados do ar superior são de importância crucial para a previsão do tempo. A técnica mais utilizada é o lançamento de radiossondas . Complementando as radiossondas, uma rede de coleta de aeronaves é organizada pela Organização Meteorológica Mundial .

O sensoriamento remoto , conforme usado em meteorologia, é o conceito de coleta de dados de eventos meteorológicos remotos e, subsequentemente, produção de informações meteorológicas. Os tipos comuns de sensoriamento remoto são Radar , Lidar e satélites (ou fotogrametria ). Cada um coleta dados sobre a atmosfera de um local remoto e, geralmente, armazena os dados onde o instrumento está localizado. Radar e Lidar não são passivos porque ambos usam radiação EM para iluminar uma parte específica da atmosfera. Os satélites meteorológicos, juntamente com os satélites de observação da Terra de propósito mais geral, circulando a Terra em várias altitudes, tornaram-se uma ferramenta indispensável para estudar uma ampla gama de fenômenos, desde incêndios florestais até El Niño .

Escalas espaciais

O estudo da atmosfera pode ser dividido em áreas distintas que dependem de escalas temporais e espaciais. Em um extremo dessa escala está a climatologia. Nas escalas de tempo de horas a dias, a meteorologia se divide em meteorologia em escala micro, meso e sinótica. Respectivamente, o tamanho geoespacial de cada uma dessas três escalas se relaciona diretamente com a escala de tempo apropriada.

Outras subclassificações são usadas para descrever os efeitos únicos, locais ou amplos dentro dessas subclasses.

Escalas Típicas de Sistemas de Movimento Atmosféricos
Tipo de movimento Escala horizontal (metro)
Caminho livre médio molecular 10 -7
Redemoinhos turbulentos de minuto 10 −2 - 10 −1
Pequenos redemoinhos 10 −1 - 1
Demônios de poeira 1-10
Rajadas 10 - 10 2
Tornados 10 2
Thunderclouds 10 3
Frentes, linhas de rajada 10 4 - 10 5
Furacões 10 5
Ciclones Sinópticos 10 6
Ondas planetárias 10 7
Marés atmosféricas 10 7
Vento zonal médio 10 7

Microescala

A meteorologia em microescala é o estudo de fenômenos atmosféricos em uma escala de cerca de 1 quilômetro (0,62 mi) ou menos. Tempestades individuais, nuvens e turbulência local causada por edifícios e outros obstáculos (como colinas individuais) são modelados nesta escala.

Mesoescala

A meteorologia de mesoescala é o estudo dos fenômenos atmosféricos que tem escalas horizontais que variam de 1 km a 1000 km e uma escala vertical que começa na superfície da Terra e inclui a camada limite atmosférica, troposfera, tropopausa e a seção inferior da estratosfera . As escalas de tempo de mesoescala duram de menos de um dia a várias semanas. Os eventos tipicamente de interesse são tempestades , linhas de rajada , frentes , bandas de precipitação em ciclones tropicais e extratropicais e sistemas meteorológicos gerados topograficamente, como ondas de montanha e brisas marítimas e terrestres .

Escala sinótica

NOAA : Análise do clima em escala sinótica.

A meteorologia em escala sinótica prevê mudanças atmosféricas em escalas de até 1000 km e 10 5 seg (28 dias), no tempo e no espaço. Na escala sinótica, a aceleração de Coriolis agindo sobre as massas de ar em movimento (fora dos trópicos) desempenha um papel dominante nas previsões. Os fenômenos tipicamente descritos pela meteorologia sinótica incluem eventos como ciclones extratropicais, depressões e cristas baroclínicas, zonas frontais e, até certo ponto , correntes de jato . Todos esses dados são normalmente fornecidos em mapas meteorológicos para um horário específico. A escala horizontal mínima dos fenômenos sinóticos é limitada ao espaçamento entre as estações de observação de superfície .

Escala global

Temperatura média anual da superfície do mar.

A meteorologia em escala global é o estudo dos padrões climáticos relacionados ao transporte de calor dos trópicos para os pólos . As oscilações de escala muito grande são importantes nesta escala. Essas oscilações têm períodos de tempo tipicamente da ordem de meses, como a oscilação Madden-Julian , ou anos, como o El Niño-Oscilação Sul e a oscilação decadal do Pacífico . A meteorologia em escala global leva ao alcance da climatologia. A definição tradicional de clima é empurrada para escalas de tempo maiores e com a compreensão das oscilações globais da escala de tempo mais longa, seus efeitos sobre o clima e as perturbações do tempo podem ser incluídos nas previsões das escalas de tempo sinópticas e de mesoescala.

A previsão numérica do tempo é o foco principal na compreensão da interação ar-mar, meteorologia tropical, previsibilidade atmosférica e processos troposféricos / estratosféricos. O Naval Research Laboratory em Monterey, Califórnia, desenvolveu um modelo atmosférico global denominado Navy Operational Global Atmospheric Prediction System (NOGAPS). O NOGAPS é executado operacionalmente no Fleet Numerical Meteorology and Oceanography Center para as Forças Armadas dos Estados Unidos. Muitos outros modelos atmosféricos globais são executados por agências meteorológicas nacionais.

Alguns princípios meteorológicos

Meteorologia da camada limite

A meteorologia da camada limite é o estudo de processos na camada de ar diretamente acima da superfície da Terra, conhecida como camada limite atmosférica (ABL). Os efeitos da superfície - aquecimento, resfriamento e fricção  - causam mistura turbulenta na camada de ar. Movimentos significativos de calor , matéria ou momentum em escalas de tempo de menos de um dia são causados ​​por movimentos turbulentos. A meteorologia da camada limite inclui o estudo de todos os tipos de limite superfície-atmosfera, incluindo oceano, lago, terreno urbano e terreno não urbano para o estudo da meteorologia.

Meteorologia dinâmica

A meteorologia dinâmica geralmente se concentra na dinâmica dos fluidos da atmosfera. A ideia de parcela de ar é usada para definir o menor elemento da atmosfera, enquanto ignora a natureza molecular e química discreta da atmosfera. Uma parcela de ar é definida como um ponto no continuum de fluido da atmosfera. As leis fundamentais da dinâmica dos fluidos, termodinâmica e movimento são usadas para estudar a atmosfera. As grandezas físicas que caracterizam o estado da atmosfera são temperatura, densidade, pressão, etc. Essas variáveis ​​têm valores únicos no contínuo.

Formulários

Previsão do tempo

Previsão de pressões de superfície em cinco dias no futuro para o Pacífico Norte, América do Norte e Oceano Atlântico Norte

A previsão do tempo é a aplicação da ciência e da tecnologia para prever o estado da atmosfera em um momento futuro e em um determinado local. Os humanos tentaram prever o clima informalmente por milênios e formalmente desde pelo menos o século XIX. As previsões do tempo são feitas coletando dados quantitativos sobre o estado atual da atmosfera e usando a compreensão científica dos processos atmosféricos para projetar como a atmosfera irá evoluir.

Outrora um empreendimento totalmente humano baseado principalmente em mudanças na pressão barométrica , condições climáticas atuais e condições do céu, os modelos de previsão agora são usados ​​para determinar as condições futuras. A entrada humana ainda é necessária para escolher o melhor modelo de previsão possível para basear a previsão, o que envolve habilidades de reconhecimento de padrões, teleconexões , conhecimento do desempenho do modelo e conhecimento dos vieses do modelo. A natureza caótica da atmosfera, o enorme poder computacional necessário para resolver as equações que descrevem a atmosfera, o erro envolvido na medição das condições iniciais e uma compreensão incompleta dos processos atmosféricos significam que as previsões se tornam menos precisas conforme a diferença no tempo atual e o o tempo para o qual a previsão está sendo feita (o intervalo da previsão) aumenta. O uso de conjuntos e consenso de modelo ajuda a reduzir o erro e escolher o resultado mais provável.

Há uma variedade de usos finais para as previsões do tempo. Os alertas meteorológicos são previsões importantes porque são usados ​​para proteger vidas e propriedades. As previsões baseadas na temperatura e na precipitação são importantes para a agricultura e, portanto, para os comerciantes de commodities nos mercados de ações. As previsões de temperatura são usadas por empresas de serviços públicos para estimar a demanda nos próximos dias. No dia a dia, as pessoas usam as previsões do tempo para determinar o que vestir. Como as atividades ao ar livre são severamente restringidas por fortes chuvas, neve e vento frio , as previsões podem ser usadas para planejar atividades em torno desses eventos e para planejar com antecedência e sobreviver a eles.

Meteorologia da aviação

A meteorologia da aviação lida com o impacto do clima na gestão do tráfego aéreo . É importante para as tripulações aéreas compreender as implicações do clima em seus planos de vôo, bem como em suas aeronaves, conforme observado no Manual de Informação Aeronáutica :

Os efeitos do gelo nas aeronaves são cumulativos - o empuxo é reduzido, o arrasto aumenta, a sustentação diminui e o peso aumenta. Os resultados são um aumento na velocidade de estol e uma deterioração do desempenho da aeronave. Em casos extremos, 2 a 3 polegadas de gelo podem se formar na borda de ataque do aerofólio em menos de 5 minutos. Leva apenas 1/2 polegada de gelo para reduzir o poder de levantamento de algumas aeronaves em 50 por cento e aumenta o arrasto de atrito em uma porcentagem igual.

Meteorologia agrícola

Meteorologistas, cientistas do solo , hidrólogos agrícolas e agrônomos são pessoas preocupadas em estudar os efeitos do tempo e do clima na distribuição das plantas, na produção agrícola , na eficiência do uso da água, na fenologia do desenvolvimento vegetal e animal e no balanço de energia dos ecossistemas naturais e gerenciados. Por outro lado, eles estão interessados ​​no papel da vegetação no clima e nas condições meteorológicas.

Hidrometeorologia

A hidrometeorologia é o ramo da meteorologia que trata do ciclo hidrológico , do balanço hídrico e das estatísticas pluviométricas das tempestades . Um hidrometeorologista prepara e emite previsões de precipitação acumulada (quantitativa), chuva forte, neve pesada e destaca áreas com potencial para inundações repentinas. Normalmente, a faixa de conhecimento necessária se sobrepõe à climatologia, meteorologia de mesoescala e sinóptica e outras geociências.

A natureza multidisciplinar do ramo pode resultar em desafios técnicos, uma vez que as ferramentas e soluções de cada uma das disciplinas individuais envolvidas podem se comportar de forma ligeiramente diferente, ser otimizadas para diferentes plataformas de hardware e software e usar diferentes formatos de dados. Existem algumas iniciativas - como o projeto DRIHM - que estão tentando resolver esse problema.

Meteorologia nuclear

A meteorologia nuclear investiga a distribuição de aerossóis e gases radioativos na atmosfera.

Meteorologia marítima

A meteorologia marítima trata das previsões do ar e das ondas para os navios que operam no mar. Organizações como o Ocean Prediction Center , o escritório de previsão do Honolulu National Weather Service , o United Kingdom Met Office e o JMA preparam previsões de alto mar para os oceanos do mundo.

Meteorologia militar

Meteorologia militar é a pesquisa e aplicação da meteorologia para fins militares . Nos Estados Unidos, a Marinha dos Estados Unidos 's Commander, Naval de Meteorologia e Oceanografia comando supervisiona os esforços meteorológicos para a Marinha e Corpo de Fuzileiros Navais , enquanto a Força Aérea dos EUA ' s Agência Tempo Força Aérea é responsável pela Força Aérea e Exército .

Meteorologia ambiental

A meteorologia ambiental analisa principalmente a dispersão da poluição industrial física e quimicamente com base em parâmetros meteorológicos como temperatura, umidade, vento e várias condições climáticas.

Energia renovável

As aplicações da meteorologia em energia renovável incluem pesquisa básica, "exploração" e mapeamento potencial de energia eólica e radiação solar para energia eólica e solar.

Veja também

Referências

Leitura adicional

Dicionários e enciclopédias

links externos

Por favor, consulte a previsão do tempo para sites de previsão do tempo.