для чего изучают климат
От Аристотеля до наших дней: почему изучение климата так необходимо человечеству
По инициативе Всемирной метеорологической организации (ВМО) 23 марта проводится Всемирный день метеорологии, или Всемирный метеорологический день. В событии участвуют 192 государства и территории ВМО.
Каждый год мероприятие делает акцент на значимом явлении или проблеме. Темой Всемирного дня метеорологии 2019 года стал слоган «Солнце, Земля и погода», призванная подчеркнуть, что Солнце – источник жизни всего сущего на Земле.
В древние времена люди поклонялись солнечному шару как божеству, изображали его с человеческим лицом. Солярные знаки встречаются и в белорусском национальном орнаменте. Сейчас уже известно, что именно эта раскаленная звезда является движущей силой погоды, океанических течений и гидрологического цикла.
Солнечный свет влияет на здоровье и самочувствие человека, а его недостаток приводит к нехватке витамина D. При этом избыток солнечных лучей негативно сказывается на коже, глазах и иммунной системе, является причиной ожогов и даже может привести к раку кожу.
В Беларуси именно на 23 марта установлен День работников гидрометеорологической службы. Государственная сеть гидрометеорологических наблюдений служит основным источником информации для подготовки гидрометеорологических прогнозов и предупреждений об опасности. Такие данные используются для принятия необходимых управленческих решений, чтобы свести к минимуму негативные последствия природных явлений.
Метеорология — область знания о строении и свойствах земной атмосферы и совершающихся в ней физико-химических процессах. Большинство ее специалистов моделируют прогноз погоды, климата, исследуют атмосферу радарами, спутниками и другими устройствами. Также есть метеорологи, работающие на военный сектор и частные организации. Они делают прогнозы для воздушного и морского флота, сельского хозяйства, строительной отрасли. Однако так было не всегда. Науке об изучении погоды пришлось пройти длинный путь развития, чтобы научиться делать то, что она делает сейчас. Кратко с историей метеорологии можно ознакомиться в инфографике ниже.
В настоящее время метеорологи предупреждают нас о неблагоприятных погодных явлениях, делают прогнозы, дают консультации об ожидаемой и наблюдающейся погоде, предоставляют другую полезную информацию.
Относительно важности изучения климата начальник ООПГМИ ГУ «МогилевОблГидроМет» Елена Тюхай отметила: «Что такое климат? Это режим погоды, характерный для той или иной территории. Он проявляется в закономерной смене всех наблюдаемых в этой местности типов погоды. Климат оказывает существенное влияние на многие отрасли экономики, на деятельность людей, их самочувствие, культуру, привычки, образ жизни. Определенные климатические условия необходимы для осуществления своей деятельности строителям, работникам морского, воздушного и наземного транспорта и особенно работникам сельского хозяйства, так как эта отрасль наиболее погодозависима и несет убытки от неблагоприятных погодных условий».
Также Елена Тюхай подчеркнула: «В настоящее время проводятся регулярные наблюдения за состоянием окружающей среды, сбор информации, её анализ. Изучаются особенности климатических, метеорологических, агрометеорологических, гидрологических условий на территории Беларуси».
Климатическая модель прогноза погоды
Климатология это наука о совокупности погодных характеристик в течение длительного периода. Ее истоки были заложены в древнем мире при изучении естественных наук.
Что изучает наука климатология
Климатология изучает анализ причин климатических различий и изменений и их практические последствия. Наука рассматривает те же атмосферные явления, как и в метеорологии, но стремится также определить медленно действующие воздействия и долгосрочные внешние изменения, в том числе циркуляцию вод океанов и небольшие, но измеримые изменения в интенсивности солнечного излучения.
Погода представляет состояние атмосферы в течение короткого периода времени. Например, мы говорим о сегодняшней погоде или на этой неделе. Климат представляет собой композитную изо дня в день погоду в течение длительного периода времени.
Климатология это наука о обнаружении и объяснении последствий изменения климата таким образом, чтобы общество могло планировать свою деятельность, проектировать здания и объекты инфраструктуры и предвидеть последствия неблагоприятных условий. Хотя наука климатология не погода, она оперирует теми же терминами, как температура, осадки, ветер и солнечная радиация.
Для чего нужна строительная климатология
Строительная климатология важная часть для обоснования проектных строительных решений учитывая безопасность и энергоэффективность:
Что такое «нормальная» погода?
Климат обычно определяется тем, что является ожидаемой или «нормальной» погодой и традиционно интерпретируется в среднем периоде 30 лет. Неправильное представление, что погода становится серьезной проблемой. Чтобы обеспечить безопасность средств к существованию и жизни, важно, планировать и предвидеть изменения погоды. Иногда засуха и наводнения являются неизбежной частью нормального диапазона погоды для определенного района планеты.
Климатология это наука об анализе климатических моделей для обеспечения понимания условий конкретного района с целью адаптации к окружающей обстановке.
Эта наука больше, чем просто изучение погоды. Есть даже старая поговорка, что довольно понятно: «климат то, что вы ожидаете, погода то, что получается»
Наука климатология изучает множество факторов, которые влияют на на окружающую среду. К ним относятся воды, атмосферы и геология. Климатология наука изучающая все эти вещи в течение времени, обычно 30-летнего цикла.
На изменение климата влияют не только действия человека, но и другие факторы: сложная физика атмосферы, взаимодействие между воздухом и землей, а также между воздухом и водой, изменение количества льда, пустыни и леса, а также природные процессы, которые изменили климат за эти 4,5 миллиарда лет.
Ученые климатологи
Для того чтобы понять все это, ученые должны воссоздать модель, потому что есть только одна Земля — создается компьютерная модель. Климатологи используют мощные компьютеры для построения программы, основанные на физике климатической системы. Эти модели позволяют ученым делать прогнозы и проверить гипотезу о том, какие процессы влияют на климат.
При построении таких моделей, климатологи начинают с фундаментальной науки: термодинамических принципов, орбитальной динамики, взаимодействия между инфракрасным излучением и двуокисью углерода и других газов, а также других подобных факторов, влияющих на основной баланс тепла на входе и выходе в атмосферу. Они сочетают в себе реальные измерения данных, таких как текущая концентрация парниковых газов в атмосфере. Они проверяют гипотезы о том, какие процессы влияют на какие явления. Затем ученые могут увидеть, как полученные программы предсказывают климатическую систему. Когда предсказания совпадают с наблюдениями считается, что модель подтверждена и лежит в основе допущений. Когда прогнозы расходятся от того, что наблюдается, климатологи пересматривают свои гипотезы. С помощью такого процесса проб и ошибок, они способны обеспечить, что их гипотезы становятся все более и более точными и надежными.
Такие модели могут быть применены к Земле в целом или в различных регионах планеты. Чтобы увидеть, как изменение климата влияет на различные части Земли, ученые-климатологи разбивают изучение на более мелкие части, рассчитывая, как небольшие участки поверхности Земли реагируют на Солнце и парниковые газы, а затем соединяют эти мелкие детали вместе, основанные на измерениях как атмосфера и океан взаимодействуют между собой.
Для того чтобы обеспечить точность моделей при проектировании будущей тенденции изменения климата, программы часто работают в обратном направлении во времени, чтобы прошлые изменения климата сравнить с климатическими наблюдениями. Модели в рамках этого процесса стали удивительно точными и дают климатическим исследованиям уверенность, что будущие прогнозы являются надежными.
Ученые могут сделать эксперименты с этими программами, что они не могут сделать на планете. Они могут установить атмосферу соответствующую условиям век назад, и посмотреть, соответствуют ли предсказание модели. Они могут устанавливать модели в соответствии с условиями миллионы лет назад, чтобы лучше понять, как в прошлом климат изменился. Это позволяет убедиться в том, что модели являются точными, для точной настройки выходного сигнала. Они также могут устранить последствия человеческой деятельности и посмотреть, какие изменения климата они наблюдают по предсказанной гипотезе. Эти модели показывают, что человеческая деятельность, особенно сжигание ископаемого топлива и в результате выброс углекислого газа в атмосферу существенно изменили климат на планете. Во многих различных видах климатических исследований имеется последовательный результат в том, что люди производят большую часть изменения климата, которые мы наблюдали в прошлом веке.
Один недавний анализ: по оценкам, по меньшей мере, три четверти изменений климата с 1950 года связаны с деятельностью человека.
Как изучают климат: 10 фактов о климатологии
Чем занимается климатология, в чем разница между погодой и климатом и почему она так важна сегодня — все это в нашей подборке фактов о молодой науке.
Климат — это сложное, комплексное явление, поэтому для его изучения требуются знания из разных областей науки. Исследуя климат, ученые рассматривают разные взаимосвязанные системы: литосферу, гидросферу, криосферу (снега и льды, тоже одна из оболочек Земли) и биосферу. Чтобы грамотно анализировать взаимодействия всех сил, которые влияют на климат нашей планеты, специалисты в области климатологии должны быть сильны в физике, математике, химии, геологии, биологии и других научных дисциплинах. Чаще всего климатологи работают в междисциплинарных группах, где каждый отвечает за конкретную область, но при этом прекрасно ориентируется в специфике и тонкостях научного поля своих коллег. Еще 20 лет назад климатологией занимались ученые других областей науки: метеорологи, океанографы, экологи, геологи, биологи и химики. Но со временем стало понятно, что все это тесно связано. Процессы в океане не могут быть независимыми от того, что происходит с лесами и от того, как это все влияет на погоду.
Изменения климата. Климатическая система находится в состоянии непрерывного изменения — это нормально. Ледниковый период сменялся межледниковым, в течение которого Земля снова нагревалась на протяжении тысяч лет. Однако сегодня Земля переживает уникальный климатический этап. Усилиями человека уровень концентрации углекислого газа в атмосфере бьет все рекорды за последние 800 тысяч лет, а темпы потепления, начиная с прошлого века, в 10 раз выше, чем во всех предыдущие межледниковые периоды. Да, ученым известно: повышенный уровень концентрации парниковых газов приводит к глобальным изменениям. Но никто еще не сталкивался с такой беспрецедентной скоростью, с который сейчас парниковые газы выбрасываются в атмосферу. И главный вопрос на сегодняшний день: что и как быстро должно измениться на Земле?
Океаны CO2. Как минимум четверть углекислого газа, выделяющегося при сжигании ископаемого топлива, растворяется в океане. С одной стороны, это сглаживает колебания концентрации атмосферного CO2. С другой — приводит к закислению океана, что поражает его обитателей. Процесс закисления океана (опять же, из-за ненормально больших выбросов углекислого газа) влияет на экосистему подводного мира настолько стремительно, что многие живые организмы гибнут, не успевая эволюционировать.
Полевые работы: риск и романтика. Конечно, большинство рабочего времени ученые-климатологи проводят перед мониторами своих компьютеров, изучая данные, общаясь с коллегами и составляя очередные заявки на научные гранты. Но ситуация кардинально меняется, когда наступает пора полевых исследований. «Офис» климатолога переносится на борт крошечного судна, которое штурмует бурные моря и океаны, или в осажденную москитами палатку в знойном тропическом лесу. Командированный климатолог должен уметь обращаться со снегоходом, быть готовым к полетам на «кукурузнике» и поездке верхом на муле. Романтика полевых работ включает в себя белых медведей и ядовитых змей, песчаные бури и предательски тонкие льды. Говорят, среди ученых-климатологов рождаются прочные семейные союзы: конечно, пережив хотя бы одну совместную научно-исследовательскую командировку, можно с уверенностью положиться на человека и считать, что вы прошли вместе огонь, воды и медные трубы.
Моделирование климата — одно из важнейших направлений климатологии, в котором основную роль играют супер-компьютеры. Используя математические уравнения, учитывая законы физики и химии, ученые с помощью компьютерных технологий обрабатывают огромные массивы данных. В итоге рождается модель, которая проливает свет на взаимодействие земных систем и их влияние на климат. Скорее всего, вы недооцениваете масштабы информации, которая требуется для построения климатической модели. В этом вопросе важно абсолютно все: и то, как солнечный свет отражается ото льда, и с какой скоростью в определенных условиях образуется облако, и каким образом вода проходит сквозь листья. Климатическая модель может предсказать очень многое — как те или иные внешние силы повлияют на изменение температуры или другие природные явления. Но не стоит забывать: реальный мир все равно сложнее любой самой хитрой модели.
Парниковый эффект. Выбросы в атмосферу CO2 и других парниковых газов сильнейшим образом влияют на изменения климата, приводят к парниковому эффекту и в итоге к ледниковому периоду — об этом сегодня говорится так много, что кажется, это было известно всегда. Однако сам парниковый эффект был обнаружен в конце XIX века, а данные о том, что концентрация CO2 в атмосфере Земли постоянно растет, получены только во второй половине XX века. Выходит, парниковому эффекту как научному объекту всего лишь сто с небольшим лет.
Взгляд в прошлое: палеоклиматология. Высокотехнологичные инструменты, такие как спутники и датчики, отслеживают информацию о климате Земли всего лишь несколько десятилетий, тогда как климатологию как науку интересуют данные не сто- и даже не тысячелетней давности, а то, как менялся климат в течение миллионов лет. Этим вопросом занимается палеоклиматология, которая выведывает тайны прошлого у самой природы, изучая кораллы, кольца деревья, окаменелости. Основной инструмент палеоклиматолога — это донные отложения озер и океанов. Они содержат частицы, которые могут поведать о температуре воздуха, о ветрах и о химическом составе воды в разные моменты геологического времени. Таким же «архивом» для палеоклиматологов является лед.
Наука на краю света. Палеоклиматология сплошь состоит из полевых работ. Забавно, но ученые, исследующие климат, сами невероятно зависят от погодных условий — находясь за полярным кругом, в экстремальной обстановке, невозможно что-либо планировать. Изучая стихию, приходится находиться полностью в ее власти.
Время мыслится учеными-климатологами иначе: чтобы преуспеть в профессии, им необходимо оперировать не какими-то обозримыми отрезками времени, а десятками тысяч лет. Изучая глобальные явления, приходится выходить за рамки краткосрочного мышления. Хорошо, конечно, жить «здесь и сейчас», но ученый-климатолог должен рассматривать любую ситуацию в контексте сотен и сотен тысяч лет.
100 вопросов о климате – наука о климате
Дорогие читатели, мы запускаем рубрику “100 вопросов о климате”, чтобы каждый мог разобраться в таком непростом вопросе, как климат. Эта рубрика, мы надеемся, поможет нам всем понять, почему сейчас все говорят об изменении климата, и можно ли что-то сделать, чтобы снизить последствия глобального потепления.
Вопросы для удобства разделены на 7 тем. Первая тема – Наука о климате. Устраиваемся поудобнее и… поехали!
1. Чем климат отличается от погоды?
Погода – это то, что вы видите каждый день. Идёт ли дождь, пасмурно ли, солнечно ли, и какая температура сейчас за окном. В свою очередь климат – это более широкое понятие, которое включает в себя измерение температур и количества выпавших осадков за большой промежуток времени, например за 10 лет.
2. В чем состоит работа учёного-климатолога?
В первую очередь речь идёт об изучении климатической системы, которая состоит из множества элементов. Например, геохимические и биохимические экспериментальные исследования, включающие экспедиции во все уголки земного шара и даже на дно океанов, позволяют собирать данные об изменениях климата на протяжении всего существования планеты Земля. Учёные также анализируют источники поступления в атмосферу парниковых газов и их поглощение океаном и наземными экосистемами. На данный момент главный предмет исследований – это изменения, происходящие на планете прямо сейчас. В то же время, прогноз погоды – не тема климатологов, этим занимаются метеорологи, синоптики и модельеры, работающие в масштабе времени от часа до пары недель.
3. Глобальное потепление, изменения климата или климатический кризис – в чём разница?
Если вы хотите описать происходящее на планете в общем, то все три термина для этого подойдут. Однако, существуют некоторые различия в их употреблении в зависимости от контекста. Итак, под термином “глобальное потепление” подразумевается долгосрочное влияние человека на климатическую систему Земли. Глобальное потепление – это одновременное и длительное – десятки и даже сотни лет – повышение температуры всех океанов, ведь именно Мировой океан по энергетике процессов – главная составляющая климатической системы. Если говорить о месте, где вы живете, то лучше сказать «изменение климата». «Ваш» климат стал более неустойчивым. Вы замечаете, что весна наступает раньше или зима позже, а лето стало более жарким и сохраняется таким уже последние 5 лет. Тезис “климатический кризис” относится по большей части к отрасли экономики. Мы говорим “климатический кризис” тогда, когда хотим описать ситуацию, когда климатические процессы серьёзно влияют на положение того или иного региона. Например, Мальдивские острова. Повышение уровня океана постепенно затапливает архипелаг и местным жителям приходится мигрировать на другие острова или даже в другие страны.
4. Доказано ли научно влияние человека на климат?
Доказано. С помощью изотопного анализа было точно определено, что рост парниковых газов – углекислого газа (СО2) и метана (CH₄), происходит из-за человека. Кроме того, химическая промышленность способствовала появлению новых парниковых газов. Парниковый эффект атмосферы Земли – это хорошо изученное физическое явление. Сейчас человечество усиливает парниковый эффект примерно на 5%, что равно 1,5 градусам Цельсия.
5. Как мне пригодятся знания об изменении климата?
Изменения климата – это не про ту дальнюю страну, в которой я никогда не был и вряд ли окажусь. Нужно понимать, что главные проблемы будут связаны с более сильными и частыми опасными метеорологическими явлениями типичными для вашего региона. Например, наводнения или засухи, ураганные ветра или сильные снегопады станут более частыми и агрессивными. Глобальное потепление – это всерьез и надолго, необходимо адаптироваться к новым условиям и при этом ослаблять наше воздействие на окружающую среду – снижать выбросы парниковых газов.
Почему так важно знать прогноз погоды
Погода и климат играют в жизни человек крайне важную роль. Ежедневно мы сталкиваемся с тем, что на планете происходят стихийные бедствия и приносят более чем видимый ущерб. Именно поэтому так важно предупреждать их. Если постоянно контролировать прогноз погоды, то получится адекватно реагировать на пагубные изменения. Если говорить о меньшем масштабе воздействия, то зная наверняка, будет ли завтра идти дождь или снег, можно рационально распланировать свой день, либо отказаться от задуманного. Узнать погоду «из первых рук», можно на сайте www.the-weather.net. Здесь представлены только самые точные данные, риск ошибки минимален, поэтому можно уверенно строить планы на ближайшее будущее.
Кроме того, стоит отметить, что прогноз погоды имеет прямое воздействие на экономическую составляющую. Если не применять метеорологическую информацию в энергетике, строительстве, авиации, судоходстве, промышленности и сельском хозяйстве, то это может принести к значительным потерям.
Природные явления могут иметь различную степень воздействия. С одной стороны, гидрометеорологические бедствия могут нанести видимый ущерб экономике, а с другой стать неисчерпаемым ресурсом. Если использовать их эффективно, то можно максимизировать выгоду и минимизировать потери. Уровень взаимодействия прогноза погоды с субъектами, относящимися к той или иной отрасли, может кардинальным образом отличаться. В данном случае все будет зависеть от степени ее зависимости от климата и погоды, а также внутриотраслевых нормативных актов.
Погода может влиять и на самочувствие человека. Важно предугадать это и предпринять все необходимые меры безопасности.