Meteorologie

 
Je věda studující povětrnostní vlivy, zabývající se tedy počasím, což je okamžitý stav povětrnostní situace v daném místě a v daný čas.

> Historie

Had přináší déšť - had podle dřívějších pořekadel ukončoval období sucha, přinesl déšť.

První pozorovatelé počasí - čínský pozorovatel vyvinul kalendář s rokem rozděleným na 24 festivalů, pro každý popsal charakteristické počasí.

Srážkoměr - první zmínka pochází z Indii cca v roce 300 př. n.l. a pozorování oblohy umožnilo pozorovatelům i první předpovědi počasí. A Syřané si spojovali halové jevy s příchodem deště.

Kniha "Meteorologica" - Aristoteles 384-322 př.n.l.: To byly počátky snah o pochopení počasí z hlediska vědeckého. A titul knihy poté umožnil vznik vědy, která e počasím zabývá a to - Meteorologie. Theophrastus poté pokračovat a vydal dílo "Znaky počasí", to popisovalo 50 příznaků bouřky, 80 deště a 45 větru. Správné závěry, ale i dezinformace - to vše dílo obsahovalo.

Galileo Galilei - vůdčí osobnost co se týče vědy počasí, výzkumu atmosféry a nejbližšího vesmíru.

Je vynálezcem teploměru a postavil také první optický dalekohled, díky němuž je možné pozorovat oblohu.

Objevování oblohy - Galileův teleskop, dnes je jeho rekonstrukce vystavena v Itálii, tímto odhalil, že Země obíhá kolem Slunce.

Leonadro Da Vinci byl umělec, vědec a technik. Zasloužil se o znovuobjevení zájmu porozumět přírodním jevům. Studoval optické jevy v atmosféře a sestavil mnoho měřících přístrojů.

Benjamin Franklin připravil v roce 1752 průlomový experiment. Připojil telegraf k létajícímu drakovi a pustil ho do bouřkové oblačnosti, experiment přežil a dokázal, že je blesk elektrický výboj. Již v roce 1743 publikoval analýzy bouřkových systémů. Vedle Prokopa Diviše je také vynálezce bleskosvodu.

Detailní denní povětrnostní mapy a statistiky začala tajná služba armády USA sestavovat již v roce 1870. Tím byla vytvořena předpověď počasí, která připravovala veřejnost na chování počasí do budoucna. Mapy byly postupně stále více podrobné.

Jedna z prvních meteostanic byla sestavena již v průběhu 18. století. Mladý vědec Newton pak položil základy dnešním PC modelům počasí. A.Celsius zkonstruoval Celsiův teploměr.

Prvním výpočetním strojem na světě byl číslicový počítač, postaven ve 40. letech 20. století v USA. Radarové snímky - přístroj byl vyvinut v 50.letech 20. století ve V.Británii a zobrazoval odrazy dešťové a bouřkové oblačnosti - další velký průlom meteorologie.

Ve 30.letech 20.století bylo provozováno letadlo, které bylo přizpůsobeno pro pozorování v troposféře. bylo schopno konstruovat povětrnostní mapy pro horní troposféru, další velký zlom v meteorologii. Počátek 20. století byl tedy počátkem moderní meteorologie, byly položeny základy předpovědi počasí.

V dubnu 1960 byla vypuštěna polární družice, poskytovala informace o počasí z velkých částí Země v krátkém čase. Byly ve srovnání s dnešními velice primitivní. Sledovaly ale pohyb oblačnosti v reálném čase. V 60. letech šel vývoj družic velmi rychle dopředu.

Meteorologie využívá vědecké poznatky při sledování vývoje počasí a také nejnovější technologie. Přesná předpověď počasí je založena na úzké spolupráci národních meteorologických služeb, jako je například Britský Metoffice, německé DWD.de apod. Odkazy na stránky většiny národních meteoslužeb.

Meteoslužby poskytují veřejnosti, státním orgánům a organizacím informace o počasí. A to, že vydávají předpovědi počasí, výstrahy, uchovávají záznamy a provozují či uchovávají klimatické záznamy a vedou národ k ochraně a péči o ŽP. Pozorování, předpovědi či výstrahy si mezi sebou organizace vyměňují - spolupracují. Spolupráce je podporována mezinárodními programy - znáte zřejmě WMO - Weather Meteorological Organization.

WMO byla založena v roce 1951 a naše republika (tenkrát samozřejmě ČSR) byla jedním ze zakládajících členů. Dnes má přes 190 čl. zemí a funguje na bázi společného vědeckého výzkumu stavu a chování atmosféry.

 

> Měření počasí

a) Profesionální měření počasí

Data z profesionálního měření se berou tedy jako data přesná, dostávají se na internet a k veřejnosti i jinými cestami jako je například rozhlas či televizní vysílání. (Př. Když mluvčí ČHMÚ prohlásí, že nejnižší teplota činila tolik a tolik °C a byla změřena na tom a tom místě - jedná se o relevantní profesionální měření počasí)

>> Profesionální meteostanice ČHMÚ

Meteorologické stanice neexistují ale jen u nás, ale ve všech zemích světa. Tisíce stanic poskytují data - zpravidla každé 3 hodiny pro v minulém tématu již zmíněné národní meteoslužby. Každá stanice měří teplotu, množství srážek a vlhkost vzduchu. To jsou jedny z nejdůležitějších meteorologických prvků, které se zjišťují a zaznamenávají na celém světě. Automatické stanice jsou pak v místech izolovaných těžko dostupných, jako například na Antarktidě.

Pravidelně se vypouštějí meteorologické balóny - například z Prahy-Libuše (tzv. aerologické měření) a ty měří tlak, teplotu, vlhkost, vítr, ozon, radioaktivitu. Jistě slýcháte v TV relaci o počasí stav ozonu vždy v určitou hodinu. Právě tento údaj pochází z meteorologické sondy - vyslané v balónu.

Přehled meteorologických prvků a jevů, které lze na našem území měřit:

  1. Teplota (ve °C, ve °F, v urč. čas třikrát denně = průměr, max., min., měří se v 10m nad zemí, poté přízemní teplota v 5cm nad zemí - standardně, existuje i teplota ve výšce)
  2. Vlhkost vzduchu (v %, relativní vlhkost)
  3. Tlak vzduchu (v hPa, mb... také třikrát denně = průměr, max., min.)
  4. Srážky (v mm či v inch - angl., za urč. dobu - většinou za 24h, uvádí se i 6h, 3h či 1h úhrny, které jsou důležité i pro varovný systém - reakce na extrémní počasí)
  5. Rosný bod (ve °C - teplota rosného bodu, závislá na vlhkost vzduchu a jedna z podmínek pro vznik konvekce a bouřek)
  6. Sluneční svit (v hodinách - kolik hodin svítí slunce v daný den)
  7. Vítr (v m/s běžně či v km/h, měří se standardně v 10m nad zemí průměrná rychlost či nárazy větru a směr větru)
  8. Množství oblačnosti (pokrytí oblohy oblačnosti 0/8 až 8/8 - viz témata o oblačnosti zde v teorii, dále se měří typ oblačnost př. Sc, Cu, Cs a spodní vrstva oblačnosti v metrech, například Ac 3000m)

> Automatické stanice (ČHMÚ - přehled)

> Dobrovolné stanice (ČHMÚ - přehled)

Měření teploty - teploměr

Klasické staré, ale přesné lihové či rtuťové teploměry jsou dnes již většinou minulostí. Nicméně stále se pro přesné profesionální měření používají. Měří se ve °C či ve °F. Kapalina, která je v těchto teploměrech se ohříváním rozpíná a tak kapalina stoupá trubicí, ve které je umístěna vzhůru. Při chladnu je tomu naopak.


°C= (°F-32)/1.8

-273°C (0K) je označováno absolutní nulou

-89°C (184K) byla nejnižší teplota na stanici Vostok - viz téma absolutní rekordy

0°C (273K) je teplota, kdy taje led, sníh

58°C (331K) je nejvyšší teplota vzduchu na Zemi v Libyi - viz téma absolutní rekordy

100°C (373K) je bod varu vody

327°C (600K) je teplota tání olova

1535°C (1808K) je teplota tání železa

6000°C (6000K) má povrch Slunce

30 000°C (30 000K) mají blesky

15 000 000°C (15 000 000K) má sluneční jádro


Měření srážek - srážkoměr, sněhometr

Srážkoměr - je to nádoba na měření tekutých srážek, jejíž výšku je nutno určit - stejně tak šířku pro přesně změřené hodnoty srážek. Standardně se srážky měří na metru krychlovém - slýcháme v TV "na návětří hor spadlo za 24h až 110mm srážek na metr krychlový".

Popis činnosti: Voda, která z oblohy (oblačnosti) padá k Zemi padá i do sběrné nálevky srážkoměru. Steče do odměrného válce, kde se nachází stupnice, podle níž se zjistí kolik mm popř. inch vody napršelo za daný časový úsek, nejčastěji za 24h či 6h. Srážkoměry automatické jsou napojeny na systém a vysílají údaje naměřené přímo do výpočetní techniky či nejprve na nějaký monitor meteostanice.

Sněhometr je velmi jednoduchá nádoba na měření pevných srážek - sněhu či sněhové krupice.

Popis činnosti: Napadaný sníh do sněhometru se rozpustí a poté se získá jeho vodní hodnota, tedy kapalná voda, která se změří v odměrném válci uvnitř přístroje.

Měření vlhkosti - psychometr, vlhkoměr

Psychometr je soubor dvou teploměrů a jeden je obalen vlhkým hadříkem. Voda se z hadříku vypařuje a dochází k ochlazování, měříme to tady tak porovnání hodnot na obou teploměrech, poté už jen vypočítat relativní vlhkost. Způsob poměrně složitý.

Vlhkoměr aneb hydrograf je přístroj, který používá k měření vlhkosti vlastnost lidských vlasů, které se vlhkem prodlužují. Zapisovač tedy stále značí změny vlhkosti na papír.

Měření tlaku - barometr, barograf

Klasický barometr, který jistě známe i z domácího měření - kdy nám ukazuje barometr jak se bude měnit počasí v závislosti na tlaku vzduchu. Na této bázi jsou uzpůsobeny i dnešní meteostanice, které předpovídají počasí na další den na základě změn tlaku vzduchu.

Jedná se o rtuťový přístroj (nově i ručičkový) a jeho činnost je poměrně jednoduchá narozdíl od níže uvedeného přístroje. Trubice je ponořena do nádoby, obě jsou naplněny rtutí a rtuť bude ve sloupci klesá nebo stoupá v závislosti na tom, jak se mění hmotnost vzduchu - atmosférický tlak.

Barograf, tedy tzv. aneroidový barograf je složitější než klasický baromětr. Ten zaznamenává proměnlivost tlaku, který působí silou na pouzdro, ze kterého je vyčerpán vzduch. Tím se tedy pouzdro stahuje či roztahuje a přenáší se pohyb na rameno zapisovače, který změny zaznamená na papír - barogram.

Měření větru - anemometr, větrná směrovka

Směr a rychlost větru, dva údaje, které lze u větru měřit. Směrová větrovka určuje směr větru, jednoduchý přístroj, znáte jistě i z amatérských meteostanic. Anemometr, tedy miskovité lopatky nabírají sílu vetru a rotují kolem pohyblivé osy, zaznamenávají rychlost větru a převádí ji do měřitelné podoby.

Měření slunečního svitu - solarimetr, heliograf

Měří se jeho množství a doba dopadu slunečních paprsků na zemský povrch.

Solarimetr zaznamenává rozptýlené záření pomocí termoelektrického článku je vybaven sluneční clonou, která zabrání dopadu přímých paprsků.

Heliograf - jednodušeji slunoměr se skládá ze skleněné koule, která soustředí paprsky podobně jako lupa. Délka vypálené stopy na papíře umožní určit čas a celkovou dobu slunečního svitu.


b) Domácí měření počasí

> Teplota vzduchu (ve °C nejčastěji nebo ve °F)

Měřit teplotu je vhodné pro věrohodné údaje ve 2m nad zemí, dostatečně daleko od vytápěných prostor tak, aby při sněžení se na čidle či na teploměru bez drátu nehromadil sníh. Čidlo nesmí být vystaveno vůbec slunečnímu svitu, jinak budou údaje značně zkresleny. Teplota je jedno ze základních meteorologických prvků, které se v domácím či amatérském měření objevují. Většinou se v dnešní době ale jedná o digitální meteostanice, které dokáží již zaznamenávat i údaje o maximální a minimální teplotě či vytvářet grafy.

> Vlhkost vzduchu (relativní v %)

Měřit vlhkost vzduchu co se týče amatérského pozorování počasí lze klasickým vlhkoměrem, ale i čidlem, které je spojeno většinou s čidlem na měření teploty vzduchu v základní výbavě i prosté základní meteostanice či teploměru. Umístění takového čidla, ať už drátového či bezdrátového by mělo být v místech, kam nedopadají srážky - tzn. někde pod střechou. Ani na čidlo vlhkosti vzduchu (bývá většinou s teplotním čidlem u digitálních teploměrů či stanice) nesmí svítit Slunce.

> Srážky (v mm nejčastěji nebo v inch a to na m3)

Srážky se měří srážkoměrem nebo sněhometrem. Přístroj musí být umístěn na volném místě, kde nemá déšť/sníh žádnou překážku. Musí dopadat do nádoby. Neměl by být tedy tento přístroj umístěn blízko zdí, střech a jiných objektů či překážek pro dopad vody či sněhu do nádoby. Srážkoměrem je dnes vybavena řada stanic na lepší alespoň poloprofesionální úrovni pro amatérské měření. Čidlo u nádobky měřící množství srážek vysílá stejně tak jako čidlo teplotní či vlhkostní údaje na nějaký panel - monitor, tedy meteostaniční monitor, kde se údaje zobrazují či shromažďují.

> Vítr (v m/s, km/h nejčastěji)

Směr a rychlost větru. Čidlo, tedy anemometr, má dnes každá lepší meteostanice. Směrová růžice ukazuje směr větru a lopatky měří rychlost větru. Tento přístroj by měl být také umístěn ve volném prostranství, kde nejsou zdi ani žádné jiné překážky jako třeba stromy. Ovlivnilo by to totiž měření rychlosti a velmi výrazně směru větru. Nejideálnější je připevnit tento přístroj nahoru na středu domu, relevantní údaje získáte, když se Vám podaří umístit tento přístroj mimo výše jmenované překážky a do přibližné výšky 10m na zemí.

> Tlak vzduchu (v hPa, mb nejčastěji)

Klasické barometry, různé komplety na kterých je vedle teploty a vlhkosti vzduchu i barometr pro venkovní i vnitřní použití a nebo meteostanice, které mají vždy měření tlaku zabudováno. Podle toho také většina z nich (pokud nemají připojení k internetu) vyhodnocuje údaje o tlaku a předpovídá dle nich počasí na nejbližší hodiny. Barometr na meteostanici musí být nastaven na nadmořskou výšku (přesně = větší přesnost měření tlaku pro danou lokalitu) a jinak může být umístěn kamkoliv, většinou ale do vnitřních prostor domu.

Domácí meteostanice jsou dnes již velmi vybavené a vymožené, dokáží tedy nejen měřit všechny výše uvedené prvky, ale také vytvářet grafy, přenášet data do PC programů a zobrazovat statistiky v PC, přenášet data na internet - nejnovější stanice a nebo z internetu zobrazovat předpověď počasí. Dnes si vyberete ze širokého výběru meteostanic určitě i Vy, pokud nějakou vyhlížíte nebo až vyhlížet budete. Pokud Vám stačí teploměr, vlhkoměr a barometr - základní stanice, nebo budete chtít měřit i srážky a vítr či budete chtít stanici propojit s PC a připojit na internet a tím pádem posílat data na internet - poohlédněte se po nejmodernějších stanicích, výběr není malý.

 

> Synoptické mapy

Synoptická mapa - zakreslení rozložení tlakových útvarů, tedy tlakových výší, níží, výběžků, hřebenů tlakové výše, dále typů a polohy front k danému termínu, popřípadě zakreslení oblačnosti a srážek do map. Tyto mapy se používají v aktuálním počasí a jsou důležitým podkladem pro předpověď počasí.
 
Synoptické mapy se objevují i v předpovědích počasí, například v TV relacích. Jsou to mapy zjednodušené pro lepší pochopení široké veřejnosti. Počasí z map se také převádí do řeči symbolů a jednoduchý map, které jsou pro veřejnost snadno pochopitelné, synoptické mapy zjednodušené již méně, ale díky komentáři meteorologa v TV relaci o počasí lze i tak situaci na mapách dobře porozumět.
 
Tyto mapy jsou velmi důležité, jak je již řečeno výše, tak poskytují přehled o chování počasí aktuálně a nebo jsou sestavovány jako předpovědní mapy. Jedná se o výsledky pozorování a měření počasí prováděné po celém světě ve stejném čase, tzv. celosvětovém čase UTC - převodní "vzorec" je jednoduchý. (Tento čas najdeme u všech synoptických map a výstupů z modelů)
Čas UTC=+1h SEČ a +2h SELČ
Mezinárodní symboly
Přehled mezinárodních symbolů - zdroj: VOP Počasí
 

A nyní, jak se znázorňují jednotlivé tavy počasí a veličiny:


Každý projev počasí má svůj mezinárodní znak - viz obrázek výše
> Druhy srážek a projevy počasí
Mají své znaky, které jsou na mapách ať už synoptických tak předpovědních či meteorologických převedených do řeči lépe pochopitelné pro veřejnost. Déšť se značí jinak (tečkou) jež mrholení (čárka) a kouřmo (dvě vodorovné čáry) se značí jinak než mlha. (tři vodorovné čáry) Poté závisí také na intenzitě a charakteru srážek. (Za připomenutí určitě bude stát teorie srážek, ve které je vysvětleno co je charakter srážky jaké jsou druhy srážek atd.)
 
> Pokrytí oblohy oblačností
Symboly kolečka s výplní (na osminy nebo desetiny) značí kolik je či bude oblačnosti. V přiloženém obrázku mezinárodních symbolů jsou všechny znaky se stupnicí na desetiny. V počasí existuje i osminová stupnice.
  • Jasno (značí 0/8 nebo jen 1/8 pokrytí oblohy)
  • Skoro jasno a malá oblačnost (značí jen 2/8 nebo 3/8 pokrytí oblohy)
  • Polojasno (značí 4/8 pokrytí, tedy polovinu)
  • Oblačno (značí 5 a 6/8 pokrytí)
  • Skoro zataženo (značí 7/8 pokrytí)
  • Zataženo (značí 8/8 pokrytí)
Desetinové stupnice je od jasna 0/8 přes 1/10 pokrytí, 2 a 3/10, 4/10 poté 5/10 polojasno, 6/10, dále 7 a 8/10, 9/10 pokrytí skoro zataženo a poté už zataženo, tedy úplné pokrytí oblohy.
 
Poučka - pokud je obloha celá pokrytá oblačností a prosvítá skrz ni Slunce (oblačnost vysoká, střední altostratovitá - viz teorie oblaků) tak není klasifikována obloha jako skoro zatažená , ale jako zcela zatažená, tedy např. 8/8 či 10/10 pokrytí oblačností, protože Slunce prosvítá skrz, tedy přes oblačnost nikoliv dírou v oblačnosti, to by bylo pak například 7/8 pokrytí, tedy skoro zataženo.
 
> Druhy oblačnosti
Každý oblak má také svou značku na synoptických mapách, viz přehled. Značky jsou rozděleny podle výšky oblačnosti a to na nízkou, střední a vysokou oblačnost.
 
> Vítr
Pokud je na mapě nakresleno v daném místě dvoudílné kolečko, značí to bezvětří. Čára pak značí více slabý či velmi slabý, čára s malou čárkou v levé části čáry značí slabý vítr, mírný pak delší čára v levé části vodorovné čáry, silnější pak velká a malá čára, dvě velké čáry silný vítr a vichřici značí vyplněný trojúhelník v levé části u konce vodorovné čáry atd.
 
> Druhy front, tlakové útvary
Teplá fronta se značí červenou barvou jako čára, tedy rozhraní. Na této čáře jsou půlkruhy. To je značka pro teplou frontu, vidět ji můžete na synoptických mapách. Studená fronta se značí tmavě modře a má špičky, tzv. trojúhelníčky vycházející z čáry fronty. Okluzní fronta je značena barvou růžovou, jako spojení teplé a studené fronty má půlkruhy i trojúhelníčky. Záleží ale na tom, zda máme ale synoptickou mapu barevnou či černobílou, kde se barevně nic nerozlišuje.
 
Tlaková níže se začíná českých mapách velkým písmenem "N" střed níže je popsán minimálním tlakem, např. 960hPa a okolo ní jsou izobary podle hodnot tlaku vzduchu - když jsou hustě kladeny, značí to vyrovnávání tlaku vzduchu mezi tlakovou výší a v ten okamžik se rozfoukává vítr na daném území. Tlaková výše se na českých mapách značí "V" a střed výše je popsán nejvyšším tlakem, např. 1030hPa.
 
Anglicky na mapách se značí níže písmenem "T" jako tief a výše "H" jako high.

Předpovědní modely různých mají různé synoptické mapy - najdete je zde: Předpovědní modely a nebo přímo zde: Meteomodely.cz - synoptické přízemní mapy.
 
Synomapa 1
Zdroj: Wetterpatte.de, archiv

Na této mapě vidíte níži "Emma" a rozhraní vyznačená frontami, tedy čárami
 

Krátký test

Zde si můžete vyzkoušet krátký test na téma Historie meteorologie a meteorologie jako věda. Jedná se o 9 otázek (pokračujete kliknutím na "continue") na téma, o němž je na této stránce zmínka. Zda si test vyzkoušíte nejprve a ověříte si tak znalosti a nebo absolvujete test až po přečtení samotného stručného přehledu teorie je jen na Vás. 
 
V případě většího zájmu budou přidány i další kvízy na téma METEOROLOGIE.
 
Přejeme příjemnou zábavu s poučením!