Fyzika

Základná metóda pri predpovedi počasia je synoptická metóda. Slovo synoptika je gréckeho pôvodu. (syn - optein znamená súčasne vidieť, súčasne pozorovať). Nad veľkým územím, (nad celou Zemou) súčasne, v tom istom čase, sa robia meteorologické pozorovania. Namerané údaje sa zozberajú a dohodnutým spôsobom zakreslia na geografickú - meteorologickú mapu. Sledovaním vývoja meteorologickej situácie na mapách pri znalosti fyzikálnych zákonov, ktorými sa atmosférické procesy riadia, môžeme urobiť časovú extrapoláciu vývoja - predpoveď počasia.
Prízemné meteorologické mapy vznikajú z údajov staníc umiestnených na zemi alebo lodi. Zväčša sú obsluhované ľuďmi, ale sú aj automatické. Sieť staníc je pomerne hustá, avšak správy zo všetkých staníc sa dajú zakresliť len na špeciálne detailnejšie mapy, ktoré sa vyhotovujú v mierke 1:5 mil alebo 1:2,5 mil.
Pozorovania a mapy sa robia v trojhodinových intervaloch podľa svetového času. Správy sa zašifrujú do dohodnutého číslicového kódu - nazýva sa SYNOP. Sústreďujú sa do národných centier, medzi ktorými sa vymieňajú, takže každá národná poveternostná služba má možnosť získať správy z veľkej čiastky zemegule a nakresliť si z tejto časti mapy. V Európe sa používajú mapy v mierke 1:10 alebo 1:15 mil. na ktorých je územie od východného pobrežia Kanady po Ural a na severe skoro od pólu až po severné pobrežie Afriky. Územie je dostatočne veľké na to, aby sme na ňom zachytili meteorologické útvary, ktoré môžu v budúcich dňoch ovplyvňovať počasie v strednej Európe. Z toho hľadiska je najdôležitejší západný sektor - Atlantický oceán. Tam vzniká väčšina tlakových útvarov, ktoré v prevládajúcom západnom prúdení postupujú do Európy.
Mapy sa kreslia ručne, alebo pomocou automatických kresličov riadených počítačom. Keďže sa mi nepodarilo získať všetky symboly tak, aby sme sa mohli naučiť čítať meteorologické mapy, tak aspoň uvádzam vzorového "pavúčika - zákres jednej správy SYNOP".

Staničný krúžok, "pavúčik", z prízemnej poveternostnej mapy. Vo vlastnom krúžku je zaznamenané celkové pokrytie oblohy oblačnosťou. v našom prípade je to 7/8
1 - vietor 330° 10 m.s^-1; 2 - teplota 22°C; 3 - stav počasia - búrka s dažďom; 4 - dohľadnosť 5 km; 5 -rosný bod 16°C; 6 - nízka oblačnosť (cumulonimbus capitalus); 7 - nízka oblačnosť - výška základne - 6 = 1000 až 1500 m; 8 - nízka oblačnosť - množstvo - 6/8; 9 - priebeh počasia - búrka; 10 - tlaková tendencia - tlak spočiatku klesol a potom stúpal; 11 - hodnota tlakovej tendencie - celkove tlak stúpol o 0,25 kPa; 12 - tlak vzduchu 100,97 kPa; 13 - druh strednej oblačnosti, altocumulus v rôznych výškach, chaotický vzhľad oblohy

Nakreslenú poveternostnú mapu meteorológ analyzuje. Znázorní si na mape pomocou izobár tlakové pole, všíma si tendenciu vývoja tlakového poľa (spojnice miest s rovnakou zmenou tlaku vzduchu počas 3 hodín) a nájde hranice medzi vzduchovými hmotami - fronty
Na určenie polohy frontu používame všetky prvky: stav a priebeh počasia, charakter oblačnosti, teplotu, vietor atď.
Bolo by nedostačujúce, keby sme posudzovali stav atmosféry len z údajov pozemných staníc. Existujú ešte aerologické stanice, ale tých je podstatne menej. Na Slovensku je len jedna v Poprade. Ďalšia je v Prahe. V 6 hodinových intervaloch vypúšťajú na balónoch sondy, pomocou ktorých získavajú údaje o teplote, vlhkosti, tlaku a vetre až do výšok 25 - 30 km. Údaje z meraní sa môžu znázorniť na aerologickom diagrame, na základe ktorého sa z daného vertikálneho teplotného a vlhkostného zvrstvenia určuje - predpovedá vývoj konvektívnej oblačnosti, výskyt turbulencie alebo námrazy, maximálne a minimálne denné teploty.
Iný spôsob využitia údajov z aerologických staníc je taký, že z každej správy vyberieme len údaje z jednej zvolenej tlakovej hladiny a zakreslíme ich opäť na geografickú mapu. Takto vznikne výšková mapa zvolenej tlakovej hladiny. Okolo staničného krúžku výškovej mapy je menej údajov. Je tam výška - absolútna topografia danej hladiny nad hladinou mora, teplota, rosný bod a vietor. Pri analýze výškovej mapy si znázorňujeme reliéf tlakovej hladiny pospájaním miest s rovnakou výškou (izohypsami).

Rez atmosférou so znázornenými tlakovými hladinami
AS - aerosondážna stanica. Kóty nad AS sú nadmorské výšky jednotlivých tlakových hladín nad danou AS. Výšky nad strednou AS zodpovedajú priemerným - štandardným podmienkam

Vývoj prízemného barického poľa a postup frontov je závislý od procesov v celej hrúbke atmosféry, predpoveď počasia si v súčasnosti nevieme predstaviť bez využívania informácií z výškových máp. Výškové mapy majú dokonca prioritu, lebo zákonitosti vývoja situácie vo voľnej atmosfére sú jednoduchšie, nie sú natoľko ovplyvňované podložím (pevnina, more, hory). Na základe predpovede výškového barického poľa, čo je vlastne predpoveď cirkulačných pomerov vo voľnej atmosfére, usudzujeme, aké bude tlakové pole a poloha frontov na prízemnej mape, čo zase určuje charakter budúceho počasia.
Teraz je jednoduchšie vysvetliť, ako počítače predpovedajú počasie. Meteorológovia tomu hovoria objektívne predpovedné metódy. Časovú extrapoláciu stavu atmosféry (termobarického poľa) vyhodnotíme podľa fyzikálneho modelu, do ktorého dosadíme aktuálne hodnoty (z výškových máp), matematickým aparátom. Výsledným produktom sú predpovedné výškové mapy na 24 - 72 hodín. Ďalší postup k predpovedi počasia je už opäť subjektívny.
Objektívne predpovedné metódy nie sú novinkou, ale až súčasné výkonné počítače sú schopné vykonať zložité matematické operácie pre niekoľko vrstiev - hladín atmosféry v hustej sieti bodov v primerane krátkom čase. Prvé pokusy s objektívnymi predpovednými metódami sa robili v 20 - 30. rokoch. Výpočty však trvali skupine počtárov celé mesiace.

Meteorologické družice a radary sú pomocné diagnostické prístroje. Fotografia povrchu Zeme, alebo oblačnosti pomáha meteorológom spresniť frontálnu analýzu najmä nad oceánom. Prostredníctvom meteorologických družíc sme prvýkrát uvideli meteorologické objekty, ktorých horizontálna rozľahlosť pokrýva tisícky kilometrov (cyklóny, fronty). V začiatkoch družicového snímkovania Zeme sa ozývali hlasy, že tieto pozorovania nahradia aj finančne náročné pozorovania z lodí na oceánoch. Z viacerých dôvodov sa tak ale nestalo. Meteorologické družice sú však nenahraditeľné napríklad pre skorú identifikáciu tropických cyklónov.
Okrem snímok vo viditeľnej oblasti spektra sa robia aj snímky v infračervenej oblasti spektra - v noci. Tieto snímky nám poskytujú informácie o teplote vyžarujúceho povrchu Zeme alebo oblačnosti, a tým nepriamo aj o výške hornej časti oblačnosti.
Rádiolokátor pracujúci v oblasti centimetrových vĺn zachytáva odraz od drobných kvapôčiek a kryštálikov, z ktorých sa skladajú mraky. Táto skutočnosť sa používa na sledovanie vývoja a postupu význačnej - zrážkovej oblačnosti, najmä však búrkových oblakov - cumulonimbov. Nepriamou metódou môžeme radarom merať množstvo a intenzitu zrážok. A opäť je tu jedna oblasť, v ktorej sú nenahraditeľné. Je to krátkodobá predpoveď v búrkových situáciách.

• kondenzácia nezačína pri 100% relatívnej vlhkosti, ale pri 200 až 300%, ak vzduch neobsahuje kondenzačné alebo sublimačné jadrá
• voda nemrzne pri teplote 0°C, ale pri teplotách omnoho nižších (boli zaznamenané prípady hmly z vodných kvapôčiek pri teplote -40°C), ak sa nachádza vo forme veľmi malých kvapôčiek
• dážď, najrozšírenejšia forma zrážok, vzniká ako sneženie

Súčasná medzinárodná klasifikácia pozná 10 základných druhov oblakov, ďalej rozlišuje 14 tvarov, 9 odrôd a 3 zvláštnosti. Oblaky môžeme roztriediť do skupín podľa rôznych kritérií. Napr. podľa štruktúry na vodné, kryštalické a zmiešané. Najrozšírenejšie je triedenie podľa výšky, pri ktorom rozlišujeme oblaky nízke, stredné a vysoké a oblaky vertikálneho vývoja. Triedenie je zrejmé aj z obrázku, na ktorom sú schematicky znázornené najbežnejšie typy oblakov.

Vysoké oblaky majú kryštalickú štruktúru, nízke oblaky sú vodné i zmiešané a sú to predovšetkým zrážkové typy (Cumulonimbus (Cb), Nimbostratus (Ns), a Altostratus (As))
Prv než opíšeme jednotlivé typy oblakov, vysvetlíme si najfrekventovanejšie latinské slová, ktoré sa v názvosloví používajú: