Meteorologia- jest nauką, która bada i wyjaśnia zjawiska i procesy fizyczne, zachodzące w atmosferze ziemskiej, uwzględniając ich współdziałanie z podłożem atmosfery (gleby, wody, roślinność) głównie w celu prognozy pogody. Obserwacje atmosfery prowadzone są w placówkach pomiarowych (stacje meteorologiczne), za pomocą standaryzowanych przyrządów w ogródku meteorologicznym. Do zbierania danych wykorzystuje się też samoloty, rakiety, balony meteorologiczne, satelity meteorologiczne i radary meteorologiczne.
Klimatologia - dział geografii fizycznej, nauka o klimacie. Zajmuje się następującymi zagadnieniami: procesy klimatotwórcze, wpływ czynników geograficznych na przebieg tych procesów, opisywanie i klasyfikacja klimatów kuli ziemskiej, zmiany klimatyczne w dziejach ziemi.
Klimat - ogół zjawisk pogodowych na danym obszarze w okresie wieloletnim. Ustalany jest na podstawie wieloletnich obserwacji różnorodnych składników, najczęściej pomiarów temperatury, opadów atmosferycznych i wiatru. Standardowy okres to około 30 lat. Klimat na Ziemi kształtują trzy podstawowe procesy klimatotwórcze: obieg ciepła, obieg wody i krążenie powietrza oraz czynniki geograficzne: układ lądów i oceanów, wysokość n.p.m. Klimat jest jednym z czynników ekologicznych wpływających na występowanie i życie organizmów. Klimat może podlegać zmianom. Jednym z przykładów zmiany klimatu jest globalne ocieplenie. Badaniem klimatu zajmuje się klimatologia.
Pogoda - to zmienne warunki meteorologiczne na danym obszarze kuli ziemskiej. Ogół zjawisk pogodowych na danym obszarze w okresie wieloletnim (przynajmniej 30 lat) określany jest jako klimat. Jej stan określają składniki pogody (czyli fizyczne właściwości troposfery): temperatura powietrza, ciśnienie atmosferyczne, wilgotność, natężenie promieniowania słonecznego, prędkość i kierunek wiatru, zachmurzenie i rodzaj chmur, opady i osady atmosferyczne - ich rodzaj i wielkość, zjawiska atmosferyczne.
Podział meteorologii: 1) teoretyczna (aerologia, meteorologia dynamiczna i synoptyczna). Aerologia - zajmuje się badaniem wyższych warstw atmosfery, tzw. wolnej atmosfery, w której powietrze będące w ruchu nie podlega już wpływowi tarcia o powierzchnię ziemi. M. dynamiczna - zajmuje się poznawaniem i teoretycznym określaniem zjawisk ruchu. M. synoptyczna - nauka o wielkoskalowych zjawiskach pogodowych w atmosferze. Synoptyka zwana wzorem pogodoznawstwa, zajmuje się prognozowaniem pogody w oparciu o naukowe podstawy. 2)Stosowana (biometeorologia, agrometeorologia, meteorologia lotna). Biometeorologia - zajmuje się wpływem pogody i jej elementów na organizmy żywe, a przede wszystkim na człowieka (samopoczucie i zdrowie). Agrometeorologia - bada wpływ pogody i jej elementów na rośliny uprawne i zwierzęta. Jego zakres obejmują: pomiary warunków fizycznych pomiarowych w gruncie (temp, wilgotność, zmarzlina), spostrzeżenia dotyczące zmian w świecie roślinnym i zwierzęcym.
Służba meteorologiczna - dostarczanie gałęziom gospodarki danych dotyczących stanu pogody bierzącej, prognozowanie, badania nad zjawiskami i procesami atmosferycznymi.
Osłona meteorologiczna - polega na systematycznym przekazywaniu wszelkich meldunków dotyczących ostrzeżeń o możliwości wystąpienia groźnych zjawisk pogody, które mogłyby przynieść straty w danej dziedzinie gospodarki. Służby osłony meteo. mają za zadanie: zabezpieczyć wszelkiego rodzaju przekazów, ostrzegać o mających wystąpić groźnych zjawisk meteo.
Sieć meteo. - I rząd sieci meteo (stacje synoptyczne), II rząd sieci meteo (automatyczne stacje synoptyczne), III rząd sieci meteo (stacja klimatologiczna), IV rząd sieci meteo ( posterunki meteorologiczne) V rząd sieci meteo (posterunki opadowe).
Historia meteo: opisuje odkrycia i zmiany technologiczne, które przyczyniły się do rozwoju meteorologii i fizyki atmosfery. Ok. 340 p.n.e. Arystoteles opisał zjawiska pogodowe w pracy Meteorologica. W Chinach prognoza pogody była praktykowana od 300 p.n.e. Starożytne prognozy polegały na lokalnych obserwacjach. Lokalna wiedza o pogodzie tworzona była przez stulecia. Dopiero wynalazek telegrafu zapoczątkował nowoczesny rozwój prognoz pogody głównie ze względu na możliwość zebrania danych. F. Beaufort i R. Fitzroy uznawani są za pionierów prognoz pogody. Ich idee zostały zaakceptowane przez środowisko naukowe i stanowią podstawę współ. prognoz pogody. W XX w nastąpił rozwój meteo. jako dziedziny wiedzy. Idee numerycznej prognozy pogody zapoczątkował L. Richardson. Dopiero komputery i rozwój metody numerycznej umożliwiły gwałtowny rozwój numerycznych prognoz pogody.
Skład atmosfery i zmiana składu z wysokością. Atmosfera to powłoka gazowa otaczająca ciało niebieskie. Jest chemicznie obojętna. N-78,08%, O-20, 95% -charakt. stały skład chemiczny. Azot nie rozpuszcza się w wodzie, nie kondensuje, źródło- burze. Tlen odbiera elektrony innym cząsteczkom. Argon CO2 -im wyższa temperatura tym mniej CO2. Para wodna 0.01-0.4%. Atmosfera powietrze suche, para wodna, zanieczyszczenia. Wraz z wysokością maleje udział tlenu i azotu a przeważają gazy lżejsze - hel, wodór.
Ozon i jego rola w atmosferze. Ozon jest gazem, jeden ze składników atmosfery. Stanowi niewielki % jej objętości, ale ma duże znaczenie. Większość ozonu występuje w stratosferze, tworząc tzw. warstwę ozonową (ozonosferę). Reszta znajduje się w troposferze nad powierzchnią ziemi. Ozon w górnej warstwie jest odpowiedzialny za pochłanianie nadfioletowego promieniowania słońca, dzięki czemu zapobiega jego szkodliwemu wpływowi na życie biologiczne, które może powodować poparzenia słoneczne u ludzi, a w konsekwencji może zakończyć się to rakiem skóry. Jest ono niebezpieczne dla oczu, jego zbyt silna dawka może prowadzić do zaćmy. Powoduje również uszkodzenia łańcucha DNA u wszystkich organizmów, a w komórkach prowadzi do mutacji. Ozon w troposferze występujący w dużym stęż. jest groźny dla ludzi, zwierząt i roślin. Jest gazem trującym i powoduje uszkodzenia układu oddechowego oraz uszkodzenia tkanek u roślin.
Domieszki w powietrzu atmosferycznym. Domieszki stanowią substancje ciekłe i stałe, tzw. aerozole. Są nimi: pyłki roślin, bakterie, popioły, czy cząstki soli. Występują one wyłącznie w przypowierzchniowej warstwie ziemi.
Elektryczność w atmosferze ziemskiej, ogół zjawisk elektrycznych zachodzących w atmosferze ziemskiej, która posiada z natury określone własności elektryczne. Powietrze w troposferze jest dobrym izolatorem, jego przewodność wzrasta jednak z wysokości i w górnej stratosferze staje się ono dobrym przewodnikiem (jonosfera), atmosfera ładuje się dodatnio względem powierzchni Ziemi (potencjał na wysokości 50 km jest rzędu 400 kV względem gruntu) i cały czas pionowo z góry na dół płynie nieznaczny prąd. W atmosferze w warunkach dobrej pogody największe natężenie pola elektrycznego przy gruncie jest rzędu 100 V/m i szybko maleje z wysokości. Kluczowe znaczenie dla zjawisk elektrycznych w atmosferze mają burze (kilkadziesiąt tys. dziennie na całej kuli ziemskiej) - w chmurach burzowych następuje separacja przestrzenna ładunku, powstają potencjały do 100 MV transportujące w wyładowaniach ładunek dodatni do górnych warstw atmosfery, a ujemny do gruntu (piorun).
Warstwy atmosfery. TROPOSFERA - To najniższa i jednocześnie najcieńsza warstwa atmosfery. Jej górna granica zmienia się w zależności od szerokości geograficznej i pory roku. Nad biegunami zimą-7km, latem-9km; przy szerokościach umiarkowanych zimą-10km, latem-13km; nad równikiem przez cały rok 15-18km. Temperatura spada wraz ze wzrostem wysokości. Ciśnienie atmosferyczne, podobnie jak temperatura, spada wraz ze wzrostem wysokości. W tej warstwie prowadzone są badania meteorologiczne i klimatologiczne. TROPOPAUZA - Strefa przejściowa między TROPOSFERĄ, a STRATOSFERĄ o grubości 0,5-2km. Temperatura w przekroju pionowym jest taka sama, a jej różnice uzależnione są od pory roku. STRATOSFERA - Warstwa ta sięga 50-55km nad powierzchnią ziemi. Temperatura do 25km wynosi ok. -55st.C, a powyżej wzrasta do 0st.C. Ciśnienie maleje wraz ze wzrostem wysokości od kilkudziesięciu hPa do 1hPa. W STRATOSFERZE występuje prawie cały ozon występujący w atmosferze, a jego największa koncentracja znajduję się w OZONOSFERZE (20-35km nad powierzchnią ziemi). STRATOPAUZA Jest to cienka strefa przejściowa między STRATOSFERĄ, a MEZOSFERĄ, w której występuje stała temp. 0st.C i stałe ciśnienie 1hPa. MEZOSFERA Sięga do 80-85km nad powierzchnią ziemi. W warstwie tej zachodzi gwałtowny spadek temperatury wraz ze wzrostem wysokości z 0st.C do -80st.C. Ciśnienie jest stałe (1hPa). W strefie występują bardzo silne turbulencje powietrza.
MEZOPAUZA - Strefa przejściowa pomiędzy MEZOSFERĄ, a TERMOSFERĄ na wysokości 85km nad powierzchnią ziemi, o stałej temperaturze -90st.C i ciśnieniu 1hPa.
TERMOSFERA Sięga do 800km nad powierzchnią ziemi. Temperatura rośnie wraz ze wzrostem wysokości do 1000st.C. Ciśnienie maleje i przykładowo na wysokości 200km wynosi 0,0001hPa, a na wysokości 500km 0,000001hPa. W dolnej części TERMOSFERY znajduje się JONOSFERA. Występują tu warstwy, od których odbijają się fale radiowe, oraz powstają zorze polarne. EGZOSFERA stanowi zewnętrzną warstwę atmosfery ziemskiej, powyżej 800km. Temperatura w egzosferze spada do -273st.C, a ciśnienie przyjmuje wartości mniejsze niż 0,000001hPa.