К.п.н. Хлонь Н.В.

Маг. Журавська В.Ю.

Глухівський національний педагогічний університет імені Олександра Довженка

ПРОГНОЗУВАННЯ ПОГОДИ НА МЕТЕОРОЛОГІЧНИХ СТАНЦІЯХ І ЗА СТАНОМ РОСЛИН ТА ПОВЕДІНКОЮ ТВАРИН

Наша планета вкрита газовою «ковдрою» - атмосферою. У нижній частині цієї оболонки – тропосфері – відбуваються найрізноманітніші явища і процеси: утворюються хмари, з яких випадає дощ, сніг, град, дмуть вітри, змінюється температура повітря, тобто формується погода. Важливою проблемою ще з давніх часів було передбачення, або прогноз, погоди. У нинішній час прогнозами погоди люди користуються в усіх сферах свого життя.

Мета даного дослідження полягала у з’ясуванні особливостей прогнозування погоди різними методами.

Зміни погоди та різноманітні процеси, які відбуваються в атмосфері нашої планети, цікавили людей і викликали інтерес учених ще в античні часи. Але наука про погоду – метеорологія - з’явилася тільки в епоху Відродження, коли в Італії були винайдені прилади для вимірювання температури, тиску і вологості повітря. Так, у 1593 році видатний астроном і математик Галілео Галілей сконструював термоскоп – прообраз сучасного термометра. У 1644 році учень Галілея Еванджеліста Торрічеллі створив перший барометр і довів існування атмосферного тиску. У ХVІІ і ХVІІІ століттях були винайдені різні типи гігрометрів – приладів для вимірювання вологості повітря. У середині ХVІІ століття при сприянні великого герцога Фердинанда ІІ у Флоренції була організована Академія дель Чименто (академія експерименту), де збиралися талановиті вчені. Там було створено багато різноманітних метеорологічних інструментів і покладено початок метеорології і сучасним науковим прогнозам погоди [5].

Сучасний прогноз погоди базується на зібранні і обробці багаточисельних вимірів стану атмосфери, які постійно здійснюються по всій земній кулі в один і той же час. Ніяка окрема система спостережень не може дати метеорологам повної картини, тому вони збирають інформацію з різних джерел. Найбільш важливі з них – це численні наземні метеостанції, розташовані і у великих містах, і на маленьких островах. Кораблі і метеорологічні буї надсилають по радіо дані про погоду на морі. Повітряні кулі і спеціальні літаки здійснюють виміри високо в атмосфері, а метеосупутники з космосу передають відомості про хмарність і температуру.

Метеорологічні дані забезпечує єдина мережа Всесвітньої метеорологічної організації (ВМО), яка нараховує близько 10000 стаціонарних метеостанцій. Кожні три години (так звані синоптичні години) дані вимірів з цих станцій передаються у 13 центрів, розташованих по всьому світу від Вашингтону до Мельбурна. Звідти вони безперервно передаються у всі країни світу, де на їхній основі складаються прогнози погоди.

Одна з метеорологічних станцій України розташована у м. Глухів Сумської області. Вона є однією з п’яти метеостанцій області (рис.1).

Рис.1. Метеостанція м. Глухова

Глухівська метеостанція почала функціонувати ще у далекому 1932 році. Розташована вона на одній з найвіддаленіших вулиць міста – вулиці Хреннікова, фактично за містом. На її території знаходиться великий відкритий майданчик, на якому розташовані різні метеорологічні прилади: флюгери (механічний і автоматичний) (рис.2), строковий, максимальний і мінімальний термометри, гігрометр, які розміщені у психрометричній (жалюзевій) будці (рис.3), спеціальний пристрій для визначення ступеня ожеледі (рис.4), а також ґрунтові термометри для визначення температури ґрунту на його поверхні (рис.5) і витяжні термометри, що фіксують температуру ґрунту на різній

глибині (від 5 до 100 см).

Рис.2. Автоматичний флюгер

Рис.3. Психометрична будка

Рис.4. Пристрій для визначення ожеледі

Рис.5. Ґрунтові термометри

Опади у рідкому стані вимірюються опадоміром, або дощоміром (рис.6).

Рис. 6. Опадомір

У зимовий час на площадці ще встановлюється снігомірна рейка для вимірювання висоти снігового покриву. Атмосферний тиск визначають двома приладами – ртутним барометром і барографом (прилад, який графічно відображає показники тиску протягом тижня) (рис.7).

Рис.7. Барограф

Ступінь хмарності метеорологи оцінюють за 10-ти бальною шкалою. Також дають характеристику хмарам, спеціальними приладами визначають висоту хмар і видимість у тумані.

Крім того, на метеостанції працює технік-агрометеоролог, який проводить спостереження за фазами розвитку сільськогосподарських культур, плином їх вегетаційних періодів, температурою і вологістю ґрунту тощо. Також здійснюється і вимірювання рівня радіації. Це є обов’язковим показником метеозведення.

Кожні три години на метеостанції проводяться виміри і отримуються дані різних показників погоди. Усі результати фіксуються і передаються до обласного метеорологічного центру. Таким чином, Глухівська метеостанція є маленькою складовою глобальної системи спостережень за погодою і робить свій посильний внесок у прогнозування погоди [2].

У нинішній час для прогнозу погоди застосовуються різні моделі прогнозування. Участь людини необхідна для вибору найбільш зручної моделі прогнозування, на основі якої надалі буде ґрунтуватися прогноз погоди. Ця робота включає в себе вміння вибрати шаблон моделі, облік взаємозв’язку віддалених подій, знання принципів роботи та особливостей обраної моделі. Складна природа атмосфери, необхідність використання потужної обчислювальної техніки для розв’язання рівнянь, що описують атмосферу, наявність похибок при вимірюванні початкових умов і неповне розуміння атмосферних процесів означають, що точність прогнозів знижується. Чим більша різниця між нинішнім часом і часом, на який розробляється прогноз (діапазон прогнозу), тим менша точність. Використання декількох моделей і приведення їх до єдиного результату допомагає знизити похибку і отримати найбільш ймовірний результат [1].

Як же складають прогноз погоди? Відносно неважко передбачити наближення циклону. Якщо подивитися на небо, затягнуте пір’їстими хмарами, і на барометр, що показує зниження атмосферного тиску, можна з впевненістю говорити про наближення циклону, але коли саме почнеться дощ – сказати важко.

На синоптичній карті, яку складають у гідрометеорологічних центрах двічі на день, відзначають шлях усіх циклонів і антициклонів з моменту їх зародження. Там оцінюють їхнє положення, фіксують основні елементи погоди, які змінюються в теплих і холодних фронтах, у передній частині і тилу цих вихорів. Дані такої оглядової карти отримують з десятків тисяч метеорологічних станцій і метеорологічних супутників, які постійно передають зйомки хмарного покриву над поверхнею Землі. Дані про погоду дають також геофізичні ракети, що запускаються у верхні шари атмосфери, кораблі погоди в морях і океанах. Величезна інформація про стан погоди опрацьовується за допомогою електронних обчислювальних машин. Тільки з їхньою допомогою можна проаналізувати всі дані про погоду.

Прогнози погоди бувають короткостроковими (на один-два дні) і довгостроковими (на місяць, сезон, рік). Звичайно, вірогідність перших значно вища – справджується в середньому 9 прогнозів із 10. Люди навчилися впливати на погоду, змінювати хід процесів погоди. Проводяться досліди з розсіювання хмарності і штучного викликання дощу за допомогою розпилювання з літаків або ракет спеціальних хімічних речовин. Можливі впливи і на процеси великого масштабу – зміна напряму руху повітряних мас, атмосферних фронтів тощо.

Прогноз складається з трьох нерозривно пов’язаних між собою етапів:

І. Збір даних спостережень за погодою. Необхідно зібрати в одне місце дані про стан атмосфери від наземних і радіозондуючих станцій, пунктів штормооповіщень, які оснащені радіолокаторами, метеорологічних супутників, літаків тощо. Основні вихідні дані, які використовуються для складання прогнозу, - різноманітні характеристики тиску, температури, вологості, вітру, хмарності та їх змін за певний проміжок часу.

ІІ. Обробка і аналіз отриманих даних, тобто складання і аналіз карт погоди: виявлення областей низького та високого тиску (циклонів і антициклонів), проведення ліній атмосферних фронтів, визначення районів дощів, туманів, гроз, сильних вітрів тощо.

ІІІ. Складання прогнозу погоди. Якість і повнота спостережень за погодою залежать від техніки спостережних станцій, від розробки нових і удосконалення діючих приладів, від методики спостережень [7].

У далекі часи, коли ще не існувало метеорологічних станцій, люди також займались прогнозуванням погоди. Вони помічали зміни у стані рослин і поведінці тварин перед зміною тих чи інших погодних умов і на основі цих спостережень могли складати власні прогнози. Саме завдяки таким спостереженням і з’явилося багато народних прикмет, які пов’язані зі змінами погоди.

І тому, не дивлячись на те, що сьогодні прогнози погоди складають на метеостанціях, люди намагаються передбачити погоду і за станом рослин і поведінкою тварин. Вчені називають зараз близько 600 видів тварин і 400 видів рослин, які можуть виступати як барометри, індикатори вологості і температури, провісники штормів, бур або хорошої безхмарної погоди.

Серед тварин є гарні передвісники погоди як серед безхребетних, так і хребетних тварин. Це бджоли, бабки, мурашки, риби. Чудовими синоптиками є птахи. Існує кілька пояснень такої особливості пернатих. На думку вчених, такі здібності птахів розвинуті завдяки пневматичним кісткам. Кістки у тварин за формою поділяються на довгі трубчасті, довгі дугоподібні, короткі, плоскі і змішані. Довгі трубчасті кістки кінцівок є важелями руху і одночасно виконують опорну функцію. В середині цих кісток важелями руху є порожнини, заповнені кістковим мозком. Лише у птахів в деяких трубчастих кістках знаходяться відростки особливих повітряних мішків, що пов’язано з їхнім пристосуванням до польоту. Є припущення, що зміни атмосферного тиску впливають на трубчасті кістки птахів, і вони завчасно реагують на зміни своєю поведінкою. Можливо, що зміни барометричного тиску викликають своєрідне подразнення барорецепторів, закладених у трубчастих кістках, які пов’язані з повітряними мішками. Можливо, є й інші механізми, які пояснюють високу чутливість птахів до зміни атмосферного тиску, температуру і вологості. Але факт залишається фактом – птахи реагують на зміни в атмосфері.

Прогнозують погоду і рослини. Люди давно помітили, що деякі рослини напередодні погоди змінюють свій стан. Така здатність «зелених дітей Сонця» пояснюється залежністю їх життя від умов середовища: температури, вологості, атмосферного тиску, а також від інтенсивності сонячного випромінювання. На відміну від тварин у боротьбі за життя і збереження потомства вони не можуть сховатися від негоди, знайти захищене місце. Одні рослини перед дощем закривають квіти, щоб захистити від пошкодження пилок і зменшити тепловіддачу; другі – при низькій відносній вологості повітря зменшують випаровування, надмірно виділяючи багато запашного нектару; треті – «плачуть» липкими краплинами соку; четверті – змінюють форму і положення листків [4].

Подібних прикладів взаємозв’язків між рослинами, тваринами і погодними умовами можна навести багато.

Одне із завдань дослідження полягало у порівнянні стану рослин і тварин щодо можливості прогнозувати погоду у реальному житті з поведінкою та станом, описаними у різноманітній літературі.

Для дослідження були визначені певні рослини і тварини, які у літературних джерелах описуються як гарні передвісники погоди (кінь свійський, кіт свійський, коза домашня, курка домашня, гуси і качки домашні, дятел звичайний, соловей звичайний, жаба ставкова, мураха лісова, бджола медоносна, черв’як дощовий; ялина європейська, каштан кінський, липа серцелиста, верба плакуча, черемха звичайна, бузок звичайний, кульбаба лікарська, орляк звичайний, фіалка трикольорова, чистотіл звичайний, троянда кімнатна) [3, 6, 8].

У дослідженні було задіяно 28 об’єктів (15 тварин і 13 рослин).

Результати роботи показали, що поведінка відповідно до зміни погодних умов у реальному житті не співпала з поведінкою, описаною у літературних джерелах, у 8 представників (28,6%).

Отримані дані засвідчують, що поведінка тварин і стан рослин у реальному житті не завжди відповідають тим, які подані у літературних джерелах. Але відсоток неспівпадінь не занадто високий, тому можна зробити висновок, що «живі барометри» є гарними прогнозистами погоди (71,4%).

Наступним завданням дослідження було вирішення питання: хто є кращим прогнозистом погоди – рослини чи тварини?

Поведінка тварин-барометрів у реальному житті не співпала з поведінкою, описаною в літературі, у 6 представників з 15 (40%). Неспівпадіння щодо рослин-барометрів були виявлені тільки в одного представника (7,7%). Проведені дослідження засвідчили, що рослини є більш точними прогнозистами погоди, ніж тварини. Але, при цьому, роль тварин у прогнозуваннях погоди не варто недооцінювати.

Таким чином, спостереження дають можливість зробити висновок, що вірогідність прогнозів погоди за станом рослин складає 92,3%, а за поведінкою тварин – 60%.

Проведене дослідження підтвердило літературні дані про те, що природні прогнозисти є ефективними та достовірними джерелами передбачення погодних умов і їх можна частково використовувати для складання прогнозів.

Література

1.Баклі Брюс. Погода: енциклопедичний путівник / Брюс Баклі, Едвард Дж. Хопкінс. – К. : Махаон, 2007. – 304 с.

2.Волкова К. Ми служба погоди: про метеорологічну службу м. Глухова / К. Волкова // Народна трибуна, 2008. - №22. – С.3.

3.Заянчковський І. П. Живі барометри, компаси, сейсмографи / І. П. Заянчковський. – К. : Веселка, 1986. – 191 с.

4.Заянчковский И.Ф. Живые барометры / И.Ф. Заянчковский. – М. : Издательство «Лесн. пром-сть», 1987. – 137 с.

5.Козгроув Брайан. Погода / Брайан Козгроув. – Лондон, Нью-Йорк, Штутгарт, Москва: Дорлинг Киндерсли, 1997. – 68 с.

6.Литинецкий И. Б. Бионика / И. Б. Литинецкий. – М. : Просвещение, 1976. – 321 с.

7.Проценко Г. Д. Метеорологія та кліматологія / Г. Д. Проценко. – К : Національний педагогічний університет імені М. П. Драгоманова, 2007. – 264 с.

8.Сергеев А. Н. Живые барометры рядом с нами / А. Н. Сергеев. – М. : Издательство «АСТ», 2004. – 142 с.