Prognozowanie pogody

Cele:
Uczeń:

- zna pełną nazwę instytucji zajmującej się sporządzaniem prognoz pogody na podstawie pomiarów dokonywanych w stacjach meteorologicznych;
- jest przekonany o dużym znaczeniu prognozowania pogody dla społeczeństwa;
- potrafi wymienić kilka cech ogródka meteorologicznego;
- zna terminy międzynarodowych obserwacji meteorologicznych;
- wymienia elementy meteorologiczne i nazywa urządzenia służące do ich pomiaru.

Treści przedstawiane na lekcji:
We wszystkich krajach działają specjalne instytucje służby meteorologicznej, współdziałające ze sobą na zasadach określonych w międzynarodowych umowach. Ich zadaniem jest dokonywanie systematycznych obserwacji pogody, zbieranie materiałów meteorologiczno-klimatycznych, udostępnianie ich całemu społeczeństwu oraz sporządzanie prognoz pogody, czyli przewidywań dotyczących przyszłych zmian pogody. W Polsce funkcję tę pełni Instytut Meteorologii i Gospodarki Wodnej.
Podstawową jednostką organizacyjną służby meteorologicznej jest stacja meteorologiczna (np. na Kasprowym Wierchu). Badane są w niej poszczególne składniki pogody.
Oprócz stacji meteorologicznych w kraju działają także biura pogody. Otrzymują one systematyczne raporty z krajowych, a także z zagranicznych stacji meteorologicznych wzajemnie przekazując podobne za granicę. Na podstawie meldunków sporządza się aktualne mapy synoptyczne, które przedstawiają warunki atmosferyczne z ostatniej chwili. Porównując kilka ostatnich map synoptycznych można dostrzec pewne tendencje zmian pogody, np. kierunek przesuwania się ośrodków ciśnienia, frontów itd.
Zbieranie informacji o pogodzie i w następstwie przewidywanie pogody ma znaczenie dla:
- rolników, którzy mogą w przybliżeniu określić początek okresu wegetacyjnego,
- turystów, którzy mogą dostosować terminy swoich wyjazdów na wczasy do jakości pogody,
- obsługi transportu, by np. bezpiecznie wystartować i wylądować na lotnisku albo nie wypływać z portu, jeśli jest zagrożenie sztormem,
- wszystkich ludzi dla ostrzeżenia przed ekstremalnymi zjawiskami pogodowymi, takimi jak cyklony, huragany, intensywne deszcze itd.
Przy prowadzeniu obserwacji meteorologicznych jest bardzo ważne, aby przestrzegać ustalonych terminów dokonywania obserwacji, przekazywania depesz i wysyłki materiałów obserwacyjnych.
Obserwacje meteorologiczne prowadzi się w specjalnie do tego celu wyznaczonym ogródku.
Ogródek meteorologiczny powinien być urządzony w terenie otwartym, z dala od budynków, drzew, wysokich i gęstych krzewów, zbiorników wodnych, i ogólnie przedmiotów, które utrudniają wymianę powietrza lub wywierają bezpośredni wpływ na wskazania przyrządów. Warto jednak zaznaczyć, że zupełnie otwarte, rozległe tereny (łąka lub pola) nie są doskonałym miejscem na urządzenie ogródka meteorologicznego, gdyż wiatr mógłby tam bardzo zakłócić pomiary wysokości opadu, „nawiać” śnieg do ogródka, tworzyć zaspy śnieżne itp.
Dla zapewnienia właściwych wyników obserwacji, ustalono strefy ochronne wokół ogródków, licząc od najbliższego boku ogródka:
- w odległości do 30 m. nie może być żadnej budowli, drzew, krzewów oraz upraw sztucznie zraszanych;
- powyżej 30 m. mogą znajdować się jedynie małe pojedyncze obiekty, jak budynki parterowe, drzewa lub krzewy, jednak ta odległość nie może być mniejsza od 10-krotnej ich wysokości;
- w odległości nie mniejszej od 100 m może znajdować się luźna zabudowa i grupy drzew;
- 300 m dalej mogą znajdować się zwarte zespoły drzew (parki, sady, zagajniki);
- powyżej 500 m odległości może występować zwarta, wielopiętrowa zabudowa miejska, np. bloki mieszkalne.
Ogródek meteorologiczny powinien mieć kształt kwadratu o bokach skierowanych wzdłuż linii północ – południe oraz wschód- zachód, o wymiarach 15 x 15 m.
Teren ogródka powinien być wyrównany, tj. wolny od zagłębień i wyniosłości – dołów, rowów, kopców kretowisk, drzew, pni, krzewów itp. Ogródek powinien być porośnięty trawą.
Liczbę ścieżek ogranicza się do istotnie potrzebnej, wytyczając je w taki sposób, aby podczas wykonywania obserwacji dojścia do przyrządów były jak najkrótsze, przy czym do klatek meteorologicznych i poletka z termometrami gruntowymi należy wytyczyć dojście od strony północnej.

Plan ogródka meteorologicznego.
1. Klatka meteorologiczna z psychrometrem i termometrami skrajnymi,
2. Klatka meteorologiczna z samopisami,
3. Wiatromierz elektryczny,
4. Anemograf,
5. Wiatromierz Wilda,
6. Ewaporometr (lub ewaporograf) Wilda,
7. Mostek,
8. Zmarzlinomierz,
9. Termometry gruntowe,
10.Termometr minimalny przy powierzchni gruntu,
11. Pluwiograf,
12. Heliograf,
P. Deszczomierz , do podstawowych pomiarów wysokości opadu,
S. Deszczomierz do specjalnych pomiarów wysokości opadu.

W ciągu doby wykonuje się pomiary, które następnie nanosi się na tzw. dziennik meteorologiczny.
Dla danego południka dobą prawdziwą jest przedział czasu upływającego od momentu jednej północy do następnej, czyli od jednego dołowania Słońca do następnego.
W ciągu doby stacje meteorologiczne dokonują 24 obserwacje terminowe w pełnych godzinach GMT, poczynając od 00 do 23. Spośród nich następujące są międzynarodowymi terminami synoptycznymi: 00, 03, 06, 09, 12, 15, 18, 21.
Godziny: 00, 06, 12, 18 są terminami głównymi.

Pomiary obejmują elementy meteorologiczne:
- temperatura powietrza
Temperatura ciała jest wielkością charakteryzującą stopień jego ogrzania. Temperaturę mierzy się termometrem.
- ciśnienie atmosferyczne
Na danym poziomie ciśnienie atmosferyczne równa się ciężarowi pionowego słupa powietrza o podstawie jednostkowej i wysokości liczonej od tego poziomu do górnej granicy atmosfery. Ciśnienie atmosferyczne mierzy się barometrem.
Jednostki ciśnienia atmosferycznego
W służbie meteorologicznej ciśnienie wyraża się w hektopaskalach (hPa). Dodatkowo stosuje się milibar (mb, mbar) i milimetry słupa rtęci (mm Hg).
Relacje między tymi jednostkami są następujące:
1hPa = 1mb =0,750062 (w przybliżeniu ¾) mm Hg.
1mm Hg = 1,333224 (w przybliżeniu 4/3) hPa lub mb.
- wilgotność powietrza
Wilgotność powietrza jest to określenie wielkości charakteryzujących zawartość pary wodnej w powietrzu. Wigotność powietrza mierzy się psychrometrem lub higrometrem.
Wielkości charakteryzujące zawartość pary wodnej w powietrzu:
- ciśnienie pary wodnej – jest to ciśnienie wywierane przez parę wodną znajdującą się w powietrzu. Wyraża się je w tych samych jednostkach, co ciśnienie atmosferyczne, tj. w hektopaskalach (hPa).
- wilgotność względna – jest to procentowy stosunek rzeczywistego ciśnienia pary wodnej nad wodą w danej temperaturze powietrza.
- niedosyt wilgotności – jest to różnica między maksymalnym ciśnieniem pary wodnej nad wodą w danej temperaturze powietrza i rzeczywistym ciśnieniem pary wodnej znajdującej się w powietrzu.
- punkt rosy – jest to temperatura, jaką powietrze powinno osiągnąć, aby znajdująca się w nim para wodna nasyciła je.
- wiatr
Wiatrem nazywa się poziomy ruch powietrza względem powierzchni Ziemi.
Obserwacje wiatru polegają na pomiarze jego prędkości i kierunków. Do pomiarów służą zdalne wiatromierze elektryczne i wiatromierze Wilda.
- opad atmosferyczny
Wysokością opadu nazywa się grubość warstwy wody (w milimetrach) pochodzącej z opadów lub osadów – zarówno ciekłych, jak zestalonych i stopniałych, która by powstała na poziomej powierzchni gruntu, gdyby woda nie odpływała, nie wsiąkała w grunt i parowała. Wysokość opadu mierzy się deszczomierzami. Ponadto przebieg opadów ciekłych rejestruje się za pomocą pluwiografów.
- pokrywa śnieżna
W zakres obserwacji pokrywy śnieżnej wchodzą następujące spostrzeżenia i pomiary:
- ocena wielkości pokrycia śniegiem terenu widocznego w otoczeniu ogródka meteorologicznego w promieniu kilkuset metrów (w praktyce oceny tej dokonujemy podczas obserwacji stanu powierzchni gruntu),
- pomiar grubości pokrywy śnieżnej,
- pomiar grubości warstwy śniegu świeżo spadłego,
- określenie gatunku śniegu,
- określenie ukształtowania pokrywy śnieżnej,
- pomiar zawartości wody w śniegu.
- stan powierzchni gruntu
Określenie stanu powierzchni gruntu odnosi się do widocznej suchości, uwilgotnienia, zamarznięcia tej powierzchni oraz pokrycia jej lodem, śniegiem, suchym piaskiem lub pyłem.
- widzialność
Największą odległość, z której dany przedmiot terenowy jest jeszcze rozpoznawalny na pewnym tle, nazywa się widzialnością rzeczywistą.
Widzialność ta zależy od wielu czynników, takich jak: przezroczystość atmosfery, barwa, rozmiar i kształt przedmiotu, jego odległość od obserwatora, oświetlenie ogólne, tło i odległość między nim a przedmiotem.
- zachmurzenie
Jest to stopień pokrycia nieba chmurami.
Mierzy się, jaka część nieba jest w danej chwili zachmurzona i określa się rodzaj widocznych chmur.
- nasłonecznienie
Jest to moc promieniowania przypadająca na jednostkę powierzchni. Urządzenie służące do pomiaru nasłonecznienia nazywa się heliografem.
 

POGODA W CHWILI OBSERWACJI

Zadania i polecenia:
Minimum:
1. Wymień podstawowe elementy ogródka meteorologicznego.
2. Wymień po kilka przyrządów do pomiarów hydrologicznych i meteorologicznych. Krótko je scharakteryzuj.
3. Które elementy pogody są poddawane codziennej obserwacji w stacjach meteorologicznych?
4. Które godziny są typowe dla wykonywania pomiarów meteorologicznych?
Na lepszą ocenę:
1. Obserwuj przez tydzień o wybranych porach temperaturę pogody w miejscu swojego zamieszkania, a następnie wykonaj wykres jej przebiegu. Z czym związane są różnice jej przebiegu?
2. Sporządź zestawienie przewidywanych danych pogodowych z prognozy pogody, w szczególności: ciśnienia atmosferycznego, temperatury nocą i w ciągu dnia w twoim regionie, stopnia zachmurzenia. Jaki wpływ ma wartość ciśnienia atmosferycznego na pozostałe składniki pogody?

Zapis lekcji:
1. Prognozowanie pogody i jego znaczenie dla ludzi.
2. Cechy ogródka meteorologicznego.
3. Terminy międzynarodowych obserwacji meteorologicznych.
4. Elementy meteorologiczne i urządzenia służące do ich pomiaru.