A METEOROLÓGIA RÖVID TÖRTÉNETE Ókor Legkorábbi megfigyelések (Kína, India, sumérok) A görög örökség (a XVI. századig elsodleges forrás volt) Arisztotelész a meteorológia kifejezés használata. Könyvének címe volt, amely az ég és a Föld között lejátszódó események megfigyeléseirol szól, Ptolemaiosz Középkor, újkor - a fejlodés alapjai Nagy földrajzi felfedezések (Kolumbusz, B. Diaz, V. da Gama, Magellán) Kopernikusz Galilei kutatásai: légkör összetétele, mozgásai, fényjelenségei, termoszkóp az elso homéro gázhoméro (1592) A XVII. századtól természettudományos forradalom Gáztörvények (Dalton, Gay Lussac, stb.), Boyle-törvény, Newton klasszikus elméleti fizikája, Watt-Stephenson és mások gozgép, Gray - elektromosság, Joule energiamegmaradás törvénye, csillagászok (Laplace, Halley, stb.) Santorio Santorio: skálával látta el a homérot Jean Rey (1632) folyadékhoméro E. Torricelli kísérlete (1643), higannyal töltött barométer (Viviani) II. Ferdinánd (1644) mai értelemben vett folyadékhoméro Nagyobb területre kiterjedo méroállomás, természettudományos társaság létrehozása (II. Ferdinánd) A Medici-család kihalása (1737) után páratlan mezogazdasági fejlodés A légnyomás rendszeres mérésének kezdete (1664 Párizs) Párhuzamos mérések (Oxford és London 1666-1692; Berlin 1701; Bécs 1709; Sopron 1711; Szentpétervár 1726) G. Hadley (1735) általános légkörzés modellje A XVIII. századtól egyre több helyen végeznek méréseket Európában, a különbözo muszereket, skálákat (közel 60 féle) egységesíteni kellett Lambert: világméretu hálózat, szimbólumrendszer Boeckmann, Hemmer (1780 Pflazi Met. Társaság) Megindul a nemzetközi met. megfigyelohálózat kiépítése, egységes muszerekkel Changeux-féle higanyos barográf, higanyhoméro, tollcsévés higrométer, hietométer, anemométer, atmidométer, vizuális megfigyelések Szabályozták ezek elhelyezését Szabályozták a leolvasásokat (7, 14 és 21 órakor) Egységes szimbólumrendszer (Lambert) 1
A hálózat 1781-tol 1792-ig muködött (8 állomás végig üzemelt, 40 vett benne részt legalább 1 évig) Elkészültek az elso szinoptikus térképek (1820 Brandes) 1853 az elso Meteorológiai Konferencia W. Ferrel (1856) (ill. H.W. Dove 1837) Hadley modelljének továbbfejlesztése) Buys Ballot (1857) bárikus széltörvény 1873 Nemzetközi Meteorológiai Szervezet (IMO) Országos idojárási szolgálatok létrehozása, egységesítése Elso magaslégköri obszervatóriumok A XX. század Ekkorra vált igazán önálló tudománnyá De Bort (1902) sztratoszféra felfedezése Elorejelzések elotérbe kerülése (korábban különbözo iskolák: Lavoisier, Lomonoszov, Franklin, stb.) a szinoptikus meteorológia fejlodésével (Bjerknes, Solberg, Kibel, Tabrovszkij, stb.) Numerikus prognosztika (matematikai, fizikai módszerek, modellek segítségével) 1941 radaros megfigyelések kezdete 1950. március 23. a WMO Konvenció elfogadása 1951 a WMO az ENSZ szervezetévé válik 1960. április 1. az elso met. muhold fellövése 1967 az Idojárási Világszolgálat (WWW) létrejötte 1979 Elso Klíma Világkonferencia 1985 Az Ózonréteg Védelmérol szóló Keretegyezmény (Bécs) 1990 Második Klíma Világkonferencia 1992 Rio de Janeiro Környezet és Fejlodés Világkonferencia 1997 Kiotói Szerzodés 2002 Johannesburg Fenntartható Fejlodés Konferencia 2
A METEOROLÓGIAI VILÁGSZERVEZET (WMO) Fontosabb események 1873 megalakul az IMO, a WMO elodje (az Osztrák-Magyar Monarchia is a 21 alapító ország között volt) 1950. március 23. elfogadják a WMO Konvencióját 1951 az ENSZ szervezetévé válik 1957 Globális Ózonfigyelo Állomás felállítása 1963 Idojárás Figyelo Világprogram 1964 Hidrológiai és Trópusi Ciklon Program 2000 megalakulásának 50. évfordulóját ünnepli a szervezet A Nemzetközi Meteorológiai Szervezet (IMO) Célja: a meteorológiai adatok és információk gyujtésének és cseréjének koordinálása A II. világháború végéig kutatási és szolgáltatási feladatokat is ellátott Az Északi-sark megfigyelésére létrehozott 14 állomás, illetve a más állomások (összesen 40 db) felállításában volt jelentosége Programjai révén vált lehetové: A jobb idojárás-elorejelzés Légi és tengeri közlekedés biztonságosabbá válása Az egyenlítoi térség jobb megismerése Muszerek és módszerek rohamos fejlodése Kevés hatalommal bírt, megindult a folyamat a WMO létrehozására A Meteorológiai Világszervezet Az ENSZ létrehozását követoen az elsok között alapították meg a WMO-t, mint az ENSZ szakosított nemzetközi szervezetét, az IMO jogutódját. A WMO jogállása szerint független, kormányközi szervezet, tevékenységét önállóan, önálló költségvetéssel végzi. Önálló döntéshozói joggal rendelkezik, legfobb irányító és döntéshozó szervezete a Kongresszus. Muködésének alapja a Konvenció, mely az alapítás (1950) óta változatlan. Magyarország a Konvenciót az elsok között ratifikálta. A WMO-nak jelenleg 179 ország és 6 territórium a tagja. Székhelye: Genf Feladatai 1. Segítse elo az egységes, földi méretu és teljes köru meteorológiai és kapcsolódó szakterületekre kiterjedo méro és megfigyelo rendszer kialakítását és fenntartását. 2. Muködjön közre a globális meteorológiai távközlési rendszer létrehozásában és annak muködtetésében. 3. Segítse elo a mérések és azok feldolgozásának általánosan elfogadott módszertanát (szabványosítását). 4. Támogassa az alkalmazott meteorológiai tevékenységeket. 5. Muködjön együtt az operatív hidrológia szakterületével. 6. Segítse elo a kutatást és képzést a fenti szakterületeken. A WMO feladatai végrehajtása során a jelenlegi vezetése szerint együttmuködik a nemzeti meteorológiai szolgálatokkal, az akadémiai és egyetemi intézményekkel, továbbá a 3
meteorológiai vállalkozásokkal. Egyes vélemények szerint el kell látnia e szervezetek tevékenységének összehangolását és érdekképviseletét is. Szervezeti felépítése A WMO vezeto testülete a Kongresszus, mely négyévente ülésezik, és választja meg a WMO vezérkarát és a Végrehajtó Bizottság tagjait. A Kongresszus delegátusai a tagországok állandó képviseloi a WMO-nál. A Kongresszus három heti tevékenysége alatt áttekinti a szakbizottságok és regionális asszociációk munkáját is, továbbá jóváhagyja a közép- és hosszú távú terveket. Informális vezeto testület (mintegy tíz fo) a Bureau. A Bureauban az elnök által felkért személyek tevékenykednek. Bár e szervezet hivatalos jogosítványokkal nem rendelkezik, befolyása mégis nagy. A WMO legfobb választott testülete a Végrehajtó Bizottság, amely ügyvezetoi funkciót tölt be a két Kongresszus közötti idoszakban. 32 tagja közül 22 személy választott, míg 10 fo ex-officio tag. A Végrehajtó Bizottság évente ülésezik, melyek során határozatokat hoz, ellenoriz. A nyolc Technikai Bizottság vezetoit a bizottságok választják. Szakmai súlyuk meghatározó, ajánlásaik a nemzetek meteorológiai együttmuködésének alapjai. Négyévente üléseznek, amikor a szakterület teljes tevékenységét áttekintik, továbbá munkacsoportokat, projekteket hoznak létre. A hat Regionális Asszociáció is négyévente ülésezik. Szintén áttekinti a tevékenységeket, de regionális alapon. A régió választott testületeinek függetlensége és súlya kisebb, mint kívánatos lenne. E két struktúra horizontálisan és vertikálisan fedi le a WMO tevékenységét. Létjogosultságuk egyértelmuen elismert és támogatott. A Titkárság a WMO egyetlen hivatásos (professzionális) szervezete. Élén a Kongresszus által választott fotitkár áll. (A fotitkár legfeljebb kétszer választható újra) A testület többi tagja lényegében az o kinevezettje. A Titkárság 264 fos engedélyezett létszámmal dolgozik Genfben. Évek óta nincs magyar munkatársa. A WMO jelentosége magyar szempontból Az általános felfogás szerint ez az egyetlen meteorológiai tárgyú nemzetközi szervezet. Jogállása lehetové teszi a nemzetközi fellépést, a feladatok globális léptéku összehangolását. Minden ország által elfogadott nemzetközi kapcsolattartási fórum, a meteorológiával kapcsolatos nemzetközi információk gyujtoje és szétosztója, szakmai együttmuködési fórum. A WMO programjai Klíma Világprogram Hidrológia és Vízkészletek Program Légköri Kutatások és Környezetvédelem Program Oktatási és Képzési Program Technikai Együttmuködési Program Éghajlati Adatok és Monitoring Világprogram Idojárási Közszolgálatok Program Agrometeorológiai Program Antarktisz Program Trópusi Ciklon Program Tengeri és Óceonográfiai Program Megfigyelési Eszközök és Módszerek Program 4
WMO a XXI. században A szervezet személyi és szakmai-szakmapolitikai problémákkal küzd, sokan úgy ítélik meg, hogy jelentosége csökken. Muködésének alapelveit a Genfi Nyilatkozat (1999) fogalmazza meg: A természeti katasztrófák által, az emberi életben és vagyontárgyakban okozott károk csökkentése A globális éghajlat és a környezet védelme a következo generáció számára A már meglévo eszközök, szolgáltatások, stb. fenntartásához szükséges anyagi feltételek teljesítését a nemzeti kormányzatok részérol A fo cél: minden állam számára hasznos, jobb meteorológiai és hidrológiai szolgáltatások Ennek érdekében: Globális és regionális megfigyelések integrációja, zökkenomentes adat- és információcsere Megfelelo (idojárás, árvíz, stb.) elorejelzés Katasztrófák megelozése (elorejelzo és riasztórendszerek segítségével) Minden ágazati igényt kielégíto specializált meteorológiai és hidrológiai szolgálatok létrehozása Az éghajlat megfigyelésében és kutatásában betöltött vezeto szerep megtartása Környezeti minoség Fenntartható fejlodés Kereskedelmi tevékenységek A fejlodo és fejlett országok szervezetei közötti szakadék csökkentése 5
Az OMSZ alapveto feladatai AZ ORSZÁGOS METEOROLÓGIAI SZOLGÁLAT (OMSZ) A meteorológiai és levegokörnyezeti méro- és megfigyelorendszer muködtetése; A meteorológiai és levegokörnyezeti adatok gyujtése, rendszerezése, elemzése; Idojárás-elorejelzés készítése. A meteorológiai és levegokörnyezeti méro- és megfigyelorendszer A meteorológiai és levegokörnyezeti méro- és megfigyelorendszer A földfelszín-közeli meteorológiai adatokat 29 automatizált szinoptikus foállomás óránként továbbítja az informatikai központba. Ezeken kívül mintegy 70 klímaállomás szolgáltat napi bontású adatokat, amelyek közül 52 ugyancsak automata állomás. A hagyományos csapadékméro állomások száma 590, ezek havonta egyszer napi adatokat küldenek a központnak. A magaslégkör meteorológiai viszonyainak mérése rádiószondákkal történik, amelyeket hidrogénnel töltött léggömbök emelnek mintegy 30 km-es magasságig a magasba. Budapestrol naponta kétszer, Szegedrol naponta egy alkalommal történik szonda felbocsátás. 3 radarállomás az ország teljes területét lefedoen szolgáltat adatokat a felhozetrol és a csapadéktevékenységrol, ezek közül a budapesti úgynevezett Doppler radar, amely nemcsak a csapadék elemekrol, hanem az állomás környezetére jellemzo szélviszonyokról is folyamatosan szolgáltat adatokat. A SAFIR elnevezésu villámlás lokalizációs rendszer a zivatartevékenységet követi nyomon, a félóránként rendelkezésre álló digitális muholdképek pedig biztosítják az idojárás alakulásának folyamatos nyomon követését. Természetesen nagy hangsúlyt fektetve az adatok minoségére. A több száz méromuszer folyamatos ellenorzése, kalibrálása is a Szolgálat munkatársainak feladata. Ehhez ma már korszeru kalibráló laboratórium áll rendelkezésre, mely fel van szerelve a szükséges etalon muszerekkel. A levego minoségének elemzése 4 regionális háttérállomáson történik. Itt bizonyos nyomgázok és aeroszolok koncentrációjának meghatározása folyik. Ezen kívül 6 állomáson történik a csapadék savasságának mérése. A radioaktivitás jellemzésére 19 helyen folyik gamma- dózis automatikus mérése, 11 helyen pedig béta-aktivitásmérés. A globálsugárzás folyamatos mérése 14 állomáson történik, melyek közül a Budapest- Lorincen lévo Marczell György foobszervatóriumban a napsugárzás összetevoit, direkt és diffúz komponenseit valamint a sugárzás spektrális eloszlását is mérjük. A légkör sugárzási karakterisztikáinak mérése útján történik az összózon tartalom meghatározása. Az UV-B sugárzás mérése speciális eszközökkel az országban 4 helyen folyik. Adatgyujtés, rendszerezés, elemzés A nagyszámú adat nemcsak a pillanatnyi információigényeket elégíti ki, hanem archiválásra is kerül. Így lehetové teszi a gazdaság különbözo ágazatai számára a speciális meteorológiai hatástanulmányok elkészítését, és az ország területének klimatikus feltérképezését. A térképek készítésénél a pontszeruen mért adatokból, korszeru interpolációs technikát alkalmazva járnak el, amely figyelembe veszi a meteorológiai elemek tengerszint feletti magasságtól való függését. A meteorológiai elemek statisztikai mutatóinak meghatározása az ORACLE alapú meteorológiai adatbázis felhasználásával igény szerint történhet. Az éghajlati adatok elemzése folyamatos. A nagyközönség számára az aktuális éghajlati anomáliákról, mint aszály, árvíz, belvíz, rendszeresen készülnek jelentések. 6
Az éghajlattal kapcsolatos kutatások terén folyamatos a szakirodalom nyomon követése a globális éghajlatváltozásról. A Meteorológiai Világszervezet évenként kiadott állásfoglalását a Föld éghajlatának állapotáról rendszeresen magyar nyelven kerül közzétételre. Hazai viszonylatban statisztikai módszerekkel megtörtént a vizsgálat a regionális éghajlatváltozás és a globális változás közötti kapcsolatra vonatkozóan. A homérséklet és bizonyos mértékben a csapadék vonatkozásában is történtek vizsgálatok a hosszú 100 éves adatsorokat illetoen. Idojárás-elorejelzések A meteorológia szerteágazó szolgáltatási körében az idojárás elorejelzése a legközismertebb. Az idojárás-elorejelzések numerikus prognosztikai modellek alapján készülnek. Az Országos Meteorológiai Szolgálatnál az ügyeletes idojárás-elorejelzo szakember számára rendelkezésre áll a rövid távú (12-48 óra) elorejelzéshez az ALADIN/HU modell eredménye, kiegészíto információt szolgáltatnak az Európai Közép távú Elorejelzo Központ (ECMWF), a Német Meteorológiai Szolgálat (DWD) és az Egyesült Királyság Meteorológiai Szolgálata (UKMO) által futtatott modellek eredményei. A középtávú elorejelzésben (3-10 nap) az ECMWF modell alkalmazása elsodleges, kiegészíto információt szolgáltat a DWD és az UKMO modell. Levegominoségi általános elorejelzések készülnek. Speciális igények szerint készülnek az alábbi elorejelzések: - Csapadék-elorejelzés: a hidrometeorológiai tájékoztatások és elorejelzések árvízvédelmi és általános vízgazdálkodási célból. - Repülésmeteorológiai-elorejelzés: a nemzetközi és hazai polgári repülés biztonságát szolgáló elorejelzések, tájékoztatások és veszélyjelzések. - A balatoni és velencei-tavi viharjelzések. - Esetenkénti analízisek készülnek a levegokörnyezet állapotát károsan befolyásoló idojárási helyzetekre vonatkozóan. A troposzferikus ózon elorejelzési modell fejlesztése befejezodött. - Környezeti katasztrófák és ipari balesetek esetén az érintett polgári védelmi szervek meteorológiai kiszolgálása válik szükségessé. Levegominoségi modell jelenleg az NO2, SO2 és CO vonatkozásában operatívan fut. A trajektória számítási modellek Európa bármely pontjáról indítva futtathatók. - Az idojárás-elorejelzési szolgáltatások leglátványosabb része a média ágazathoz (televízió, rádió, újságok) kapcsolódik. Az OMSZ saját televíziós stúdióval rendelkezik, amely lehetové teszi, hogy az azt igénylo TV-társaságok, és általuk a nagyközönség a legfrissebb információhoz a leginkább autentikus forrásból jussanak hozzá. - Jelentos a közlekedés és az energiaszektor felol felmerülo igények kielégítése is, de vannak megrendelok az építoipar, az ipar, a mezogazdaság, a vízgazdálkodás és a környezetvédelem területérol is. 7
Szervezeti felépítés Kutatási és Fejlesztési Foosztály Alapveto feladatai: Alkalmazott és alapkutatások elvégzése, a meteorológiai kutatások elsoszámú hazai központja Az OMSZ operatív tevékenységekhez szükséges fejlesztések elvégzése Részvétel a nemzetközi kutatási és fejlesztési együttmuködésekben A Szolgálatnál folyó regionális háttér-légszennyezettség monitoring tevékenység ellátása, és az ezzel kapcsolatos levegokémiai laboratórium üzemeltetése, az ország regionális levegoszennyezettségi viszonyairól rendszeres tájékoztatás adása az államigazgatásnak és a lakosságnak, valamint az e célra nemzetközi egyezmények keretében létrehozott szervezeteknek Szervezeti egységei: Levegokörnyezet-elemzo Osztály Numerikus Elorejelzo Osztály, azon belül Muholdmeteorológiai Kutató Laboratórium Levegokörnyezet-elemzo Osztály Feladatai: A hazai regionális háttér-levegoszennyezettség megfigyelése, adatszolgáltatás. regionális levegoszennyezettség-méro állomás muködtetése K-pusztán; a levegoszennyezettség-méro és csapadékkémiai állomások munkájának szakmai irányítása; laboratórium fenntartása, fejlesztése; a mérési eljárások és a mérohálózat, a mérési program folyamatos fejlesztése, adatszolgáltatás a nemzetközi szervezetek és a hazai államigazgatási szervezetek részére, stb. A légkör troposzférikus nyomanyag-tartalmának és változásainak elemzése, a légszennyezo anyagok transzportjának vizsgálata különbözo idobeli és térbeli léptékben, a szakterülethez tartozó egyéb kutatások és fejlesztések végzése: 8
a légköri szennyezoanyag koncentráció, a száraz és nedves ülepedés tendenciáinak elemzése, értékelése; a légköri aeroszolban lévo nyomelemek és transzportjuk vizsgálata; a légszennyezo anyagok nagytávolságú transzportjának vizsgálata, különös tekintettel a már megkötött, illetve elokészítés alatt lévo nemzetközi egyezményekre; különbözo léptéku légköri transzport-folyamatok leírására szolgáló matematikai modellek fejlesztése, operatív használatra való elokészítése, a vonatkozó szabványok karbantartása; városklimatológiai kutatások és fejlesztések.a globális éghajlatváltozással és elsosorban annak regionális hatásaival kapcsolatos kutatások és hatásvizsgálatok. A globális éghajlatváltozással és elsosorban annak regionális hatásaival kapcsolatos kutatások és hatásvizsgálatok. A kutatási eredmények nyilvánosságra hozatala, publikálása, az államigazgatási szervek szakértoi támogatása Fobb tevékenységi köre: Háttérszennyezettség-mérés*, adatértékelés, minoségbiztosítás, elemzés és adattovábbítás, Légköri szén-dioxidmérleg becslése (folyamatos mérések Hegyhátsálon), Balatoni tápanyagmérleg becslése (nedves ülepedés + száraz ülepedés). A siófoki mérési adatok alapján történik a teljes nitrogénülepedés (nitrát + ammónium) és a tápanyag-fluxus becslése. Transzmissziós szabványok továbbfejlesztése, adatbázis kialakítása és feltöltése, Ipari szennyezok légköri terjedésével kapcsolatos kutatások, Éghajlati modellek leskálázása, szcenáriók készítése. A meglévo hazai éghajlati forgatókönyvek hasznosítása újabb alkalmazásokban, és új, objektív cirkulációs tipizálás a globális változások hatékony leskálázása érdekében. Városi szmogképzodés feltételeinek vizsgálata modellszámítások alapján. *Háttérszennyezettség-mérés Négy állomásból álló hálózat üzemel, továbbra is mértékadó az EMEP (European Monitoring and Evaluation Program) ajánlásainak és minoségi eloírásainak betartása. K-pusztát üzemeltetjük teljes programmal (ld. lent), a további állomásokon (Farkasfa és Nyírjes, Hortobágy) csak az automaták üzemelnek. K-puszta: gázok : SO 2, NO 2, O 3, CO 2, NH 3, HNO 3 -goz aeroszol: szulfát, nitrát, ammónium, nátrium, kálium, kalcium csapadékvíz: ph, vezetoképesség, szulfát, nitrát, ammónium, klorid, nátrium, kálium, kalcium Numerikus Elorejelzési Osztály Az alábbiakkal kapcsolatos kutatások és fejlesztések végzése az operatív elorejelzo gyakorlatban használt megjeleníto rendszerek kidolgozása és fenntartása, ultrarövidtávú elorejelzések pontosítása, egységes rendszerbe foglalása, rövidtávú numerikus elorejelzo modellek (elsosorban az ALADIN modell) fenntartása, fejlesztése és alkalmazása, középtávú elorejelzési modell-produktumok feldolgozása és hazai optimális alkalmazása, az elorejelzések idotartamának hosszabb idoskálákra történo kiter-jesztése, a havi és évszakos elorejelzések megalapozása, az általános és speciális idojárás-elorejelzések automatizálásának lehetoségei, 9
az idojárás-elorejelzések tér- és idobeli felbontásának javítása, valamint regionális célokra történo interpretációjának megalapozása, muholdas információk alapján az operatív meteorológiai tevékenységet segíto produktumok real-time eloállítása és az OMSZ számitógéphálózatba továbbítása, az elozo pontban jelzett szolgáltatások folyamatos fejlesztése, valamint minden egyéb távérzékelt információ OMSZ-beli hasznosításának elosegítése. Muholdmeteorológiai Kutató Laboratórium Az EUMETSAT Meteosat muholdja és a NOAA mu-holdak által készített képek vétele, archiválása és feldolgozása, Légköri paraméterek (borultság, felhoteto homérséklet és - magasság, felho optikai vastagság, átlagos cseppméret, folyékony és fagyott víztartalom, ózontartalom, homérséklet- és nedvesség nyomásprofil és magasság szerint változó vízgoztartalom) számítása, valamint felho- és köddetektálás, felhoosztályozás és a programok fejlesztése, Felszíni paraméterek (reflektivitás, albedó, vegetációs index, szárazföldi felszínhomérséklet, párolgás, sugárzási komponensek) számítása, hódetektálás, valamint programok fejlesztése. 10
A FELHOK FAJTÁI A felhok alakjuk szerint különböztethetok meg; ennek alapján két csoportba sorolhatók: - réteges felhok, melyeknek vízszintes kiterjedésükhöz képest vastagságuk kicsiny, - gomolyos felhok, amelyeknek vízszintes méretükhöz viszonyítva vastagságuk is jelentos. A réteges felhok a téli hónapok jellegzetes felhofajtái, míg a nyári idoszakra a gomolyos felhok a jellemzoek. A felhok alakja azoktól a fizikai folyamatoktól függ, amelyek létrehozzák oket. Lassú lehulés rétegfelhoket képez, gyors homérsékletcsökkenés gomolyfelhoket hoz létre. A kétféle folyamatnak nemcsak a látható külso jelei, vagyis a felhok mutatnak eltérést, hanem belso tulajdonságaik is különböznek. Lassú lehulésnél csupán kevés nagyméretu felhocsepp keletkezik, gyors hocsökkenés nagyszámú apró cseppek kialakulására vezet. A felhok alakjának, anyagának, magasságának együttes figyelembevételével a Meteoro1ógiai Világszervezet elkészítette a felhok összesített rendszerezését. A Nemzetközi Felhoatlaszban szereplo felhoosztályozás 10 alaptípusból indul ki; az alaptípusokat fajoknak nevezik. A felhofajok kölcsönösen kizárják egymást, tehát egy adott felho nem tartozhat egyszerre fobb fajhoz. A felhofajok a következok: Alacsony szintu felhok: Stratus (St): rétegfelho; általában szürkés színu, egyenletes felhoalappal. Ha a Nap átsüt rajta, körvonalai fölismerhetok. Stratocumulus (Sc): gomolyos rétegfelho; szürke vagy fehéres árnyalatú, mozaikszeruen összetett párnákból, hengerekbol áll. Elemei összeolvadhatnak, vagy elkülönülhetnek, sorokba rendezodhetnek. Önárnyéka általában éros. Középmagas szintu felhok: Altostratus (As): rétegfelho; szürkés-kékes színu, csíkos, rostos vagy sima felholepel. Egészen, vagy részben boríthatja az eget. Egyes részein olyan vastagi, hogy a Napot elhomályosítja, de halojelenséget (fénygyurut a Nap v. Hold körül) nem mutat. Altocumulus (Ac): gomolyos rétegfelho; fehér, szürke vagy fehéres-szürkés árnyalatú felhopadok vagy felhotakarók, esetleg egyedülálló képzodmények, általában önárnyékkal. Elemei lehetnek lemezek, párnák, hengerek; elrendezodésük szabálytalan vagy soros, egymással összeolvadhatnak, de el is különülhetnek. Magas szintu felhok: Cirrus (Ci): pehelyfelho; széttagolt, finom rostokból vagy fonalakból álló selyemfényu finom felhok. A jövo idojárását illetoen két nagy csoportjukat különböztetjük meg: - szaporodó vagy felvonuló cirrusok, amelyek legtöbbször közeledo front és idoromlás elojelei, és - nem szaporodó cirrusok, amelyeket általában derült, száraz idojárás követ. 11
Cirrocumulus (Cc): gomolyos rétegfelho, vékony, fehér, önárnyék nélküli képzodmény, amely kis szemcsés fodorszeru elemekbol áll. Ezek egybeolvadhatnak, vagy elkülönülhetnek egymástól és többé-kevésbé szabályos elrendezodést vehetnek föl. Cirrosratus (Cs): rétegfelho; áttetszo, fehéres felhofátyol, szerkezete rostos, fonalas vagy sima. Részben vagy egészben eltakarhatja az eget és általában halojelenséget mutat. Függoleges felépítésu felhok: Cumulus (Cu): gomolyfelho; különálló, általában suru és éles körvonalú felhok. Tömb, kupola vagy torony alakúak, felso részük ragyogóan fehér, míg alakjuk viszonylag sötét és vízszintes. Cumulonimbus (Cb): zivatarfelho; a betörési frontok és helyi zivatarok jellegzetes felhozete. Vastag, suru, nagy vertikális kiterjedésu képzodmény, alakja oldalról toronyra, hegységre hasonlít. Felso része sima, gomolyos vagy rostos szerkezetu. Gyakran üllore vagy hatalmas tollpehelyre emlékezteto formában terül szét. A rendszerint igen sötét felhoalapból sokszor jól megfigyelheto csapadékszálak (virga) ereszkednek alá. Nimbostratus (Ns): esorétegfelho; a felsiklási front csapadékot hozó felhozete. Szürke, gyakran igen sötét, vastat felhoréteg, a folyamatosan hulló csapadék miatt erosen elmosódott alakkal. A Napot teljesen eltakarja. 12
FÉNYJELENSÉGEK A felhozet jelenléte igen sokszor érdekes fényjelenségeket hoz létre. Szivárvány: A leggyakoribb meteorológiai fényjelenség, amelyet esocseppeken történo fénytörés és -visszaverodés hoz létre. Szivárványt láthat az észlelo, ha látóhatárán belül hulló esocseppeket 42 -nál alacsonyabb állásból süti a Nap. Halo: A Nap vagy a Hold fényének a cirrusfelhok jégkristályain való törése, illetoleg visszaverodése révén keletkezik. E jelenség leggyakoribb megjelenési formája a napgyuru. Ezeket az égitesteket ilyenkor fehér vagy enyhe árnyalatú színes fénysáv veszi körül. Tükrözés: gyakran fellépo légköri jelenség, az Alföldön közismert neve délibáb. Sarki fény: Nálunk ritkán látható (foleg osszel és tavasszal); az 1000 km magasság fölötti van Allen-övekbol származó elektronoknak a naptevékenység hatására történo idonkénti leáramlása váltja ki. Megjelenési formája változatos. Bíborfény: alkonyatkor, illetve hajnalban figyelheto meg. Állatövi fény: az ekliptika mentén húzódó, derengo fény. 13
METEOROLÓGIAI MUHOLDAK Jelentoségük A földbázisú alrendszer (földi mérohálózat) kiegészítoi, nehezen megközelítheto területek, óceáni térségek légtereinek adatait mérik a Föld felszínének legalább 80%-a ide sorolható. Jelentosége egyre no. Szegmensei: - Ur-szegmens meteorológiai muholdak - Földi szegmens vevo- és feldolgozó-állomások Ur-szegmens (meteorológiai muholdak) Típusai: - Kvázipoláris pályán keringo (napszinkron) muholdak, - geoszinkron pályán keringo muholdak (egyenlítoi pályán keringo geoszinkron muholdak) Mindketto feladata: adatgyujtés, -feldolgozás és továbbítás; a két típus egymást kiegészíti. A muholdak pályája: Akkor tudnak pályán maradni, ha a keringési sebességbol származó centrifugális ero éppen egyensúlyt tart a Föld tömegvonzásával. Tehát, a keringési ido és a keringési magasság kölcsönösen meghatározzák egymást (pl. minél alacsonyabb a pálya, annál nagyobb keringési sebességre rövidebb keringési idore van szükség. (Túl alacsony a súrlódási ho miatt nem lehet a pálya.) A muhold pályasíkja és az Egyenlíto síkja által bezárt szög az inklináció. (Keleti irány felol mérjük.) Speciális esetben: 1. a muhold pályasíkja mindkét póluson áthalad (inklináció=90 ) poláris pálya 2. a muhold pályasíkja az Egyenlíto síkjában fekszik (inklináció=0 ) egyenlítoi pálya. A két típus miatt fontosak. A pályasík, amennyiben külso ero nem hat rá, állandó marad. Kvázipoláris pályán keringo (napszinkron) muholdak Mi a valódi poláris pálya? A pályasík magában foglalja a Föld forgástengelyét, így ezek a muholdak minden keringés alkalmával áthaladnak a Föld mindkét pólusa fölött. A pályasík (abszolút koordináta-rendszerhez viszonyított állása) megadható: - a földi egyenlíto síkjához, - egy távoli csillag iránya alapján. 14
Mivel a Föld forog, a földi koordináta-rendszerhez képest a muhold pályasíkja fokozatosan elfordul, és csillagnaponként (23h 56m) egy teljes körülfordulást végez. Ez azt jelenti, hogy az Egyenlíto közelében levo ponton megfigyelt, helyi idoben regisztrált poláris muhold áthaladásai naponta 4 perccel korábban következnek be. Oka: a Föld Nap körüli keringése miatt a Nap delelései a csillagidohöz képest naponta 4 percet késnek. Ha azt akarjuk, hogy a muholdpálya áthaladásai helyi idoben mindig ugyanakkor történjenek, akkor a muholdpálya látszólagos elfordulását 4 perccel késleltetnünk kell (pl. az inklináció szögének napi 1 -kal, a Föld forgásával ellentétes irányban történo elforgatásával -> ez már nem valódi poláris pálya lesz = kvázipoláris pálya) 800-1500 km-es magasságban 100 -os inklinációval érheto ez el meteorológiai szempontból a legelonyösebb; retrográd napszinkron pálya. Példa: TIROS-N muhold keringési magasság: kb. 858 km Inklináció: 99 Keringési ido: 102 perc A pályasíkok eltolódása a Föld felszínén nyugati irányú, pl. a TIROS-N esetén 25 -kal (hosszúság; 2775 km). A TIROS I-et 1960. április 1-én lotték fel elso meteorológiai célú. (Elobb kvázipoláris, késobb geoszinkron muholdak) A kvázipoláris muholdakat globális megfigyelésekre használták. Ezek a muholdak nemcsak közvetlenül maguk alatt képesek mérni, hanem szélesebb sávban pl. 1500 km magasságú pályán keringo muhold horizonttól horizontig terjedo sávot tud letapogatni radiométerei segítségével. Így az egymást követo pályák sávjai a pólusok felé haladva egyre növekvo mértékben átfedik egymást. Alacsonyabb szélességeken rések is elofordulhatnak. Pl. NOAA-12, NOAA-14 üzemelnek jelenleg is, 100 perc alatt kerülik meg a Földet, naponta kétszer haladnak el (mindegyik) ugyanazon pont fölött, egy területrol 4 képet készítenek. Ezeken a NOAA-muholdakon két fo méroberendezés üzemel: - Advanced Very High Resolution Radiometer (AVHRR) nagy felbontású sugárzásméro egység, 5 hullámhossz-tartományban készít képeket: látható tartomány (0,58-0,68µm) közeli infravörös tartomány (0,725-1,1µm) közeli infravörös tartomány (3,55-3,93µm) távoli infravörös tartomány (10,3-11,3µm) távoli infravörös tartomány (11,5-12,5µm) Képfelbontás: 1,1 1,1 km a muhold alatti pontban (jobb, mint a METEOSAT-képeké, viszont ritkábban állnak rendelkezésre - TIROS-N Operational Vertical Sounder (TOVS) vertikális szondázó egység, 3 muszerbol áll: High Resolution Infrared Radiation Sounder (HRIRS): 17,4 km vízszintes felbontású, 20 csatornás, 15
Microwave Sounding Unit (MSU): 109,3 km felbontású, 4 csatornás Stratospheric Sounding Unit (SSU): 147,3 km felbontású, 3 csatornás Mérési programjuk: - felhoképek felvétele: a felhozetrol, illetve a földfelszínrol visszaverodo és kiinduló sugárzások különbségének érzékelésével történhet; a látható fény sávjában (napsugárzás visszaverodése albedó), ill. az infravörös sugárzások sávjában. Korábban TV-kamerát használtak, olyan felvételsuruséggel, hogy legyen átfedés. Ma letapogatásos (scanning) technika használatos: sugárzásméro teleszkóppal (távcsovel), mely a muholdpályára merolegesen forogva-ingázva széles tartományt lát. A képfelvevo egységének felbontó képessége: a két tartományban közepes (4 km) és nagy felbontású (1 km) képeket állítanak elo nagytérségi felhorendszerek áttekintésére, tengeri jég, gleccserek mozgásainak, hótakaró és belvizek kiterjedésének megfigyelésére. - Vertikális szondázás: a homérséklet vertikális profilját lehet meghatározni; a széndioxid és a vízgoz néhány infravörös elnyelési sávjában, ill. az oxigén és a vízgoz néhány mikrohullámú elnyelési sávjában dolgoznak, ún. inverziós eljárással (sugárzásmérésen alapuló módszer, ill. azon, hogy a szén-dioxid vertikális csökkenése a légsuruség változásával arányos adott elnyelési csatornákban mért intenzitások eloszlása jellemzo az adott réteg léghomérsékletére; szét kell választani a légkör különbözo rétegeinek összintenzitását spektrumokra bontva; a földi mérések alapján ismernünk kell a szondázás helyén a felszíni légnyomást, így a homérsékleti profilból vertikális légnyomási profil is megadható) - Közvetlen real-time adatszolgáltatás a földi állomások számára: folyamatos sugárzás 136-137MHz-es sávban, ill. 1691-1695 MHz-en (S-sáv). A képek továbbítása: közepes felbontású: APT (Automatic Picture Transmission) technológia nagyfelbontású: HRPT (High Resolution Picture Transmission) technológia a vertikális szondázás adatainak továbbítása: DSB (Direct Sounding Broadcast) rendszerben - Adatgyujtés: olyan méroplatformokról, melyek nem képesek saját pozíciójukat érzékelni (pl. sodródó bóják) Geoszinkron (geostacionárius) muholdak Használatuk: - geoszinkron: az idojárás idoben történo folytonos követésére, Mindig ugyanazon helyrol gyujtenek adatokat, 30 percenként szolgáltatnak adatokat. Az Egyenlíto feletti 5 muhold 70 hosszúsági fokra van egymástól, a pólusok és környékük kivételével lefedik az egész Földet. Kb. 35800 km-es magasságban keringenek itt az egyensúlyi szögsebesség megegyezik a Föld forgásának szögsebességével. Az ilyen magasságú stabil pályán, az Egyenlíto síkjában keringo muhold azon sugár mentén helyezkedik el, mely a Föld középpontjából kiindulva halad át az Egyenlíto adott pontján (állandóan egy pont felett látszik lebegni). 16
Fontosságuk: nagy távolságuk miatt nagy területeket fednek le. Pl. METEOSAT (Guineai-öböl fölött). Ezek kb. 50 földrajzi foknak megfelelo sugarú körön belül szolgáltatnak jó minoségu képet. Elvileg 4, a gyakorlatban 5 ilyen muhold lefedi a teljes forró övezetet és a mérsékelt öv jelentos részét is. Atlanti-európai térségrol a METEOSAT készíti a képeket. Az Egyenlíto és a 0hosszúsági kör metszéspontja fölött helyezkedik el. 1995 óta az EUMETSAT-nak fizetni kell az adatokért (digitális képek), Magyarország 3 óránként jut hozzájuk. Az analóg képek félóránként elérhetok, ezekbol kvázidigitális képeket készítenek. METEOSAT 3 hullámhosszban készít képeket: - látható tartományban (0,4-1,1µm) - infravörös tartomány (10,5-12,5µm) - a vízgoz elnyelési tartományában (5,7-7,1µm). A felbontás a látható fény tartományában a legjobb (2,5 2,5 km a muhold alatt, hazánk térségében 3 3,75 km; másutt 5 5 km, ill. 6 7,5km). Az infravörös tartományban derült idoben mért adatokból a talajfelszín sugárzási homérsékle származtatható (fagy-elorejelzés miatt fontos), zárt felhozetnél a felhoteto homérséklete mérheto. Mérési programjaik: - képek felvétele: spin/scan radiométerekkel vannak felszerelve a szerkezet a radiométer távcsövével együtt körben forog a Föld tengelyével párhuzamos tengely körül, a távcso szögállása az Egyenlíto síkjához képest minden körülfordulásnál lépésszeruen változik. A képek felbontása a látható fény tartományában 1-2,5 km, az infravörös sávban 5-7 km. - Adattovábbítás: nagykiépítésu, speciálisan felszerelt földi vevoállomásokra van szükség, nagyteljesítményu számítógépekkel. Az adatok elofeldolgozása fedélzeti számítógépekkel történik. APT technológiával. Szokás, hogy a nagyobb nemzetközi központokban kidolgozott analíziseket és elorejelzési térképeket a geoszinkron muholdak veszik és APT-formátumban kisugározzák a kisebb felhasználók számára. - Adatgyujtés: különbözo földfelszíni méro- és adatgyujto platformok (automata állomások, bóják, úszó ballonok, hajók, repülok) adatait veszik és továbbítják a kijelölt adatfeldolgozó központok számára. Adatszolgáltatás: - digitális számformátum - analóg kép (foleg felhomozgás) OMSZ-nál METEOSAT (geoszinkron) analóg és digitális, és NOAA (kvázipoláris) digitális adásainak vétele, 1992-tol rendszeresen veszik, feldolgozzák. Ezeken kívül számos más meteorológiai muhold kering, kvázipolárisok TEOR, DMSP, ERS), geoszinkron (GOES, GMS). Ezekkel lehetoség van a csapadék mennyiségének becslésére, a hó és jég detektálására, talajnedvesség becslésére, a tengerfelszín közelében fújó szél meghatározására, stb. 17
A földi szegmens: Sokféle létesítmény (felbocsátó és irányító állomások, központi adatfeldolgozó állomások, felhasználó állomások. Stb.) rendszere. - A muholdakat üzemelteto országok központi állomásai Az az ország, amely muholdat tart fenn, központi állomást is fenntart, ez ellenorzi a muhold muködését, beméri annak pályáját, veszi (lehívja) és feldolgozza a muhold összes adatát, a vertikális szondázás kiértékelése is itt történik, a tengerfelszín homérsékleti adatainak részletes kiértékelése, sugárzási egyensúly méréseinek elemzése, stb. A vertikális szondázás surusége miatt napi két alkalommal végezheto 30-60 km-kénti profilmérés. A kvázipoláris muholdak szomszédos mérései nem egyidejuek, hanem egymáshoz képest a muhold mozgásának megfeleloen idoben eltolódnak. Ezek tehát nem-szinoptikus (nemegyideju) adatokat szolgáltatnak, emiatt az elorejelzések készítése elott használt adatasszimilációs technikák továbbfejlesztése vált szükségessé (négydimenziós asszimiláció: az elorejelzo modell programjával párhuzamosan táplálják be a megelozo 12 óra adatait, amikor a megfelelo idolépcsobe ér felgöngyölítés ). A geoszinkron muholdak felvételeibol széladatok vezethetok le, a különbözo magassági szinteken szélmezok határozhatók meg. - A felhasználók vevo állomásai Olyan országok is rendelkeznek ilyen berendezésekkel, melyek nem lonek fel muholdat. Típusaik: - VHF-vevoállomások 136-138 MHz közötti frekvencián dolgoznak; csak kvázipoláris muholdak adatainak vételére alkalmasak (pl. APT-képek, szondázási adatok fázismodulációval) - S-sávban muködo vevoállomások: kvázipoláris muholdak HRPT-képeinek, vertikális szondázási adatok, geoszinkron muholdak által sugárzott analóg és digitális információk vételére képes speciális vevoállomások. - Muholdaknak jelento földi méroplatformok: automatikus vagy félautomatikus, in situ mérésre alkalmas eszközök, melyek adataikat muholdak útján továbbítják a megfelelo központok számára. Lehet saját méroprogram alapján, meghatározott idoközönként sugárzó, ill. lehívható méroplatform. 401 MHz körüli sávban mérnek. Ellátnak riasztó szolgálatot is 18