Метады даследаванняў у метэаралогіі і кліматалогіі

Існуюць разнастайныя прыёмы вывучэння навук аб прыродзе. Фізічныя навукі вывучаюцца пры дапамозе эксперыменту. Метэаралогія вывучаецца шляхам назіранняў, а не эксперыменту. Гэта тлумачыцца тым, што працэсы, якія адбываюцца ў атмасферы, патрабуюць вялікай колькасці энергіі. З гэтай колькасцю не можа параўнацца тая энергія, якую выпрацоўвае чалавек, нават тэрмаядзерная энергія. Напрыклад, для ўтварэння невялічкага воблачка патрабуецца столькі энергіі, колькі выпрацоўвае самая магутная ГЭС на працягу 3 гадзін. Немагчыма паставіць эксперымент з такімі атмасфернымі працэсамі, як агульная цыркуляцыя атмасферы, цепла- і вільгацезварот, развіццё цыклонаў і антыцыклонаў. Пагэтаму ў метэаралогіі не можа шырока ўжывацца эксперымент.

Галоўным метадам вывучэння атмасферных працэсаў і з’яў сталі кантактныя назіранні і вымярэнні на станцыях і пастах пры дапамозе разнастайных прыбораў і прылад. Дадзеныя назіранняў і вымярэнняў абагульняюцца і аналізуюцца. Гэтым самым устанаўліваюцца заканамернасці, характэрныя для атмасферных працэсаў. Вывучэнне заканамернасцяў выкарыстоўваецца для вырашэння практычных задач, сярод якіх важнейшай з’яўляецца прадказанне надвор’я.

Побач з назіраннямі пры дапамозе прыбораў, якія даюць колькасныя значэнні метэаэлементаў, на станцыях і пастах вядуцца візуальныя (вокамерныя) назіранні, што дазваляе адзначаць наяўнасць атмасферных з’яў і іх якасныя характарыстыкі.

Метад дыстанцыйнага (некантактнага ) вызначэння фізічных характарыстык атмасферы, акіяну і сушы. Гэты метад прадугледжвае выкарыстанне спецыяльнай апаратуры, устаноўленай на лятальных апаратах (на шарах, самалётах, ракетах, а таксама на штучных спадарожніках Зямлі). Вынікі вымярэнняў, атрыманыя гэтым метадам, ахопліваюць вялікую плошчу і перадаюцца пры дапамозе электрамагнітных выпраменьванняў.

Метад эксперымента у метэаралогіі мае абмежаванае значэнне. Выкарыстоўваецца натурны (у прыродзе) і лабараторны эксперымент. Натурны эксперымент заключаецца ў актыўным уздзеянні на воблакі і туманы і праводзіцца з наступнай мэтай:

1) захаванне сельскагаспадарчых культур ад градабоя;

2) штучнае павелічэнне ападкаў;

3) барацьба з туманамі, нізкай воблачнасцю, навальніцамі і замаразкамі.

На воблакі і туманы ўздзейнічаюць шляхам іх засеву рознымі фізіка-хімічнымі рэчывамі, якія актывізуюць працэсы кандэнсацыі і ападкаўтварэння.

Лабараторны эксперымент (мадэліраванне) праводзіцца з шэрагам атмасферных працэсаў, якія рэпрадуцыруюцца ў лабараторных устаноўках (кліматронах). У такіх устаноўках мадэліруюцца агульная цыркуляцыя атмасферы, працэсы кандэнсацыі і воблакаўтварэння, паветраныя патокі і іх уздзеянне на падсцілаючую паверхню і інш.

Адным з метадаў апрацоўкі сабранага матэрыяла метэаралагічных назіранняў з’яўляецца яго статыстычны аналіз. Асабліва вялікае значэнне мае выкарыстанне тэорыі карэляцыі, пры дапамозе якой вывучаюцца фізічныя сувязі паміж атмасфернымі з’явамі, якія развіваюцца ў кліматычнай сістэме

Статыстычныя метады шырока ўжываюцца ў метэаралогіі для аналіза дадзеных назіранняў за пройдзены перыяд і атрымання вывадаў аб рэжыме надвор’я ў будучыні. Асабліва вялікае значэнне статыстычныя метады маюць у кліматалогіі. Звычайна першым шагам кліматычнай апрацоўкі дадзеных назіранняў з’яўляецца вывядзенне сярэдніх шматгадовых значэнняў. Сярэднія шматгадовыя характарыстыкі дазваляюць выявіць кліматычныя адрозненні тэрыторыі, абумоўленыя геаграфічнымі фактарамі, а таксама ўстанавіць асаблівасці сезоннага рэжыма, гадавога і сутачнага ходу кліматычных элементаў.

Другім шагам кліматычнай апрацоўкі дадзеных назіранняў з’яўляецца расшыфроўка сярэдняй кліматычнай велічыні. Расшыфроўка заключаецца ў вызначэнні паўтаральнасці, верагоднасці і забяспечанасці метэаралагічных элементаў, што характарызуе іх зменлівасць ў часе і прасторы.

Вялікае значэнне ў метэаралогіі і кліматалогіі мае картаграфічны метад, пры дапамозе якога параўноўваюцца назіранні, зробленыя ў розных пунктах і выяўляюцца геаграфічныя заканамернасці метэаэлементаў. Напрыклад, сінаптычны метад прагнозу надвор’я базіруецца на аналізе сінаптычных карт і карт барычнай тапаграфіі. Такія карты дазваляюць выяўляць носьбіты надвор’я – цыклоны і антыцыклоны, тыпы паветраных мас і атмасферных франтоў, адсочваць развіццё атмасферных працэсаў і прагназаваць надвор’е.

Разнастайныя кліматычныя карты, як правіла, уваходзяць у склад геаграфічных атласаў. Напрыклад, у Нацыянальным атласе Беларусі (2002) ўтрымліваецца 100 кліматычных і агракліматычных карт, якія шматбакова характаразуюць кліматычную сістэму і яе рэсурсны патэнцыял рэспублікі.

Атмасферныя працэсы апісваюцца дыферынцыяльнымі ўраўненнямі, пагэтаму ў метэаралогіі шырока ўжываецца метад матэматычнага медэліравання. Гэты метад заснаваны на выкарыстанні ўраўненняў тэрма- і гідрадынамікі, якія з пэўным набліжэннем да дакладнасці апісваюць развіццё надвор’я. Дыферэнцыяльныя ўраўненні працуюць на вялікім статыстычным матэрыяле метэаралагічных назіранняў. Гэтыя ўраўненні звычайна вырашаюцца вылічальнымі метадамі з выкарыстаннем хуткадзейных ЭВМ.