Hochdrucksysteme treten auf, wenn der atmosphärische Druck an der Erdoberfläche größer ist als seine Umgebung. Dieser Druck neigt zur vertikalen Bewegung nach unten, was trockene Luft und klaren Himmel ermöglicht.
Extrem kalte Temperaturen sind das Ergebnis von Hochdrucksystemen, die sich über der Arktis entwickeln und sich über die nördliche Hemisphäre bewegen. Die arktische Luft ist sehr kalt, weil sie sich über Eis und schneebedecktem Boden entwickelt., Diese kalte Luft ist so dicht, dass sie mit extremem Druck gegen die Erdoberfläche drückt und verhindert, dass Feuchtigkeit oder Wärme im System verbleibt.
Meteorologen haben viele semi-permanente Bereiche von Hochdruck identifiziert. Die Azoren hoch, zum Beispiel, ist eine relativ stabile Region mit hohem Druck um die Azoren, ein Archipel im mittleren Atlantik. Das Azoren-Hoch ist verantwortlich für trockene Temperaturen des Mittelmeerbeckens sowie Sommerhitzewellen in Westeuropa.,
Globale Skala Meteorologie
Globale Skala Phänomene sind Wettermuster im Zusammenhang mit dem Transport von Wärme, Wind und Feuchtigkeit aus den Tropen zu den Polen. Ein wichtiges Muster ist die globale atmosphärische Zirkulation, die großflächige Bewegung der Luft, die dazu beiträgt, Wärmeenergie (Wärme) über die Erdoberfläche zu verteilen.
Globale atmosphärische Zirkulation ist die ziemlich konstante Bewegung der Winde auf der ganzen Welt. Winde entwickeln sich, wenn sich Luftmassen von Bereichen mit hohem Druck in Bereiche mit niedrigem Druck bewegen. Die globale atmosphärische Zirkulation wird weitgehend von Hadley-Zellen angetrieben., Hadley-Zellen sind tropische und äquatoriale Konvektionsmuster. Konvektion treibt warme Luft hoch in die Atmosphäre, während kühle, dichte Luft in einer konstanten Schleife nach unten drückt. Jede Schleife ist eine Hadley-Zelle.
Hadley Zellen bestimmen den Fluss der Passatwinde, die Meteorologen prognostizieren. Unternehmen, insbesondere diejenigen, die Produkte über die Ozeane exportieren, achten genau auf die Stärke der Passatwinde, da sie Schiffen helfen, schneller zu reisen. Westerlies sind Winde, die aus dem Westen in den mittleren Breiten wehen., Näher am Äquator wehen Passatwinde aus Nordosten (nördlich des Äquators) und Südosten (südlich des Äquators).
Meteorologen untersuchen langfristige Klimamuster, die die globale atmosphärische Zirkulation stören. Meteorologen entdeckten zum Beispiel das Muster von El Nino. El Niño beinhaltet Meeresströmungen und Passatwinde über den Pazifischen Ozean. El Niño tritt ungefähr alle fünf Jahre auf, stört die globale atmosphärische Zirkulation und beeinflusst das lokale Wetter und die Volkswirtschaften von Australien bis Peru.,
El Niño ist mit Veränderungen des Luftdrucks im Pazifischen Ozean verbunden, die als südliche Schwingung bekannt sind. Der Luftdruck sinkt über dem östlichen Pazifik in der Nähe der Küste Amerikas, während der Luftdruck über dem westlichen Pazifik in der Nähe der Küsten Australiens und Indonesiens ansteigt. Passatwinde schwächen. Ostpazifik Nationen erleben extreme Niederschläge. Warme Meeresströmungen reduzieren die Fischbestände, die auf nährstoffreiches Auftauchen von kaltem Wasser angewiesen sind, um zu gedeihen. Westpazifik Nationen erleben Dürre, verheerende landwirtschaftliche Produktion.,
Das Verständnis der meteorologischen Prozesse von El Niño hilft Landwirten, Fischern und Küstenbewohnern, sich auf das Klimamuster vorzubereiten.
Geschichte der Meteorologie
Die Entwicklung der Meteorologie ist eng mit den Entwicklungen in Wissenschaft, Mathematik und Technologie verbunden. Der griechische Philosoph Aristoteles schrieb die erste große Studie der Atmosphäre um 340 v. Chr. Viele von Aristoteles ‚ Ideen waren jedoch falsch, weil er nicht glaubte, dass es notwendig war, wissenschaftliche Beobachtungen zu machen.,
Ein wachsender Glaube an die wissenschaftliche Methode tiefgreifend verändert das Studium der Meteorologie im 17.und 18. Evangelista Torricelli, ein italienischer Physiker, beobachtete, dass Änderungen des Luftdrucks mit Wetteränderungen zusammenhängen. Im Jahr 1643 erfand Torricelli das Barometer, um den Luftdruck genau zu messen. Das Barometer ist nach wie vor ein Schlüsselinstrument für das Verständnis und die Vorhersage von Wettersystemen. Im Jahr 1714 entwickelte Daniel Fahrenheit, ein deutscher Physiker, das Quecksilberthermometer. Diese Instrumente ermöglichten es, zwei wichtige atmosphärische Variablen genau zu messen.,Bis zur Erfindung des Telegraphen durch den amerikanischen Erfinder Samuel Morse Mitte des 19. Jahrhunderts gab es keine Möglichkeit, Wetterdaten schnell zu übertragen.Mit dieser neuen Technologie konnten meteorologische Ämter Informationen austauschen und die ersten modernen Wetterkarten erstellen. Diese Karten kombinierten und zeigten komplexere Informationssätze wie Isobaren (Linien mit gleichem Luftdruck) und Isothermen (Linien mit gleicher Temperatur). Mit diesen groß angelegten Wetterkarten könnten Meteorologen ein breiteres geografisches Bild des Wetters untersuchen und genauere Vorhersagen treffen.,
In den 1920er Jahren entwickelte eine Gruppe norwegischer Meteorologen die Konzepte von Luftmassen und Fronten, die die Bausteine der modernen Wettervorhersage sind. Anhand der Grundgesetze der Physik entdeckten diese Meteorologen, dass sich riesige kalte und warme Luftmassen in Mustern bewegen und treffen, die die Wurzel vieler Wettersysteme sind.
Militärische Operationen während des Ersten und Zweiten Weltkriegs brachten große Fortschritte in der Meteorologie. Der Erfolg dieser Operationen war stark vom Wetter in weiten Regionen der Welt abhängig., Das Militär investierte stark in Ausbildung, Forschung und neue Technologien, um sein Wetterverständnis zu verbessern. Die wichtigste dieser neuen Technologien war Radar, das entwickelt wurde, um das Vorhandensein, die Richtung und die Geschwindigkeit von Flugzeugen und Schiffen zu erkennen. Seit dem Ende des Zweiten Weltkriegs wurde Radar verwendet und verbessert, um das Vorhandensein, die Richtung und die Geschwindigkeit von Niederschlägen und Windmustern zu erkennen.
Die technologischen Entwicklungen der 1950er und 1960er Jahre machten es Meteorologen einfacher und schneller, Wettersysteme in großem Maßstab zu beobachten und vorherzusagen., In den 1950er Jahren erstellten Computer die ersten Modelle atmosphärischer Bedingungen, indem sie Hunderte von Datenpunkten durch komplexe Gleichungen führten. Diese Modelle konnten großflächiges Wetter vorhersagen, wie die Reihe von Hoch – und Niederdrucksystemen, die unseren Planeten umkreisen.
TIROS I, der erste meteorologische Satellit, lieferte 1962 die erste genaue Wettervorhersage aus dem Weltraum. Der Erfolg von TIROS I veranlasste die Schaffung anspruchsvollerer Satelliten. Ihre Fähigkeit, Daten mit extremer Genauigkeit und Geschwindigkeit zu sammeln und zu übertragen, hat sie für Meteorologen unverzichtbar gemacht., Fortschrittliche Satelliten und die Computer, die ihre Daten verarbeiten, sind die wichtigsten Werkzeuge, die heute in der Meteorologie verwendet werden.
Meteorologie Heute
Die heutigen Meteorologen verfügen über eine Vielzahl von Tools, mit denen sie Wettersysteme untersuchen, beschreiben, modellieren und vorhersagen können. Diese Technologien werden auf verschiedenen meteorologischen Skalen angewendet, um die Prognosegenauigkeit und-effizienz zu verbessern.
Radar ist eine wichtige Fernerkundungstechnologie in der Prognose verwendet. Eine Radarschale ist ein aktiver Sensor, da sie Radiowellen aussendet, die Partikel in der Atmosphäre abprallen und zur Schale zurückkehren., Ein Computer verarbeitet diese Impulse und bestimmt die horizontale Dimension von Wolken und Niederschlag sowie die Geschwindigkeit und Richtung, in der sich diese Wolken bewegen.
Eine neue Technologie, bekannt als Dual-Polarisation Radar, überträgt sowohl horizontale als auch vertikale Radiowellenimpulse. Mit diesem zusätzlichen Impuls kann das Dual-Polarisationsradar den Niederschlag besser abschätzen. Es ist auch besser in der Lage, Niederschlagsarten zu unterscheiden—Regen, Schnee, Schneeregen oder Hagel. Dual-polarisation radar wird erheblich verbessern flash-flut und winter-wetter prognosen.,
Tornado-Forschung ist ein weiterer wichtiger Bestandteil der Meteorologie. Ab 2009 führten die National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) und die National Science Foundation das größte Tornado-Forschungsprojekt der Geschichte durch, das als VORTEX2 bekannt ist. Das VORTEX2-Team, bestehend aus etwa 200 Personen und mehr als 80 Wetterinstrumenten, reiste mehr als 16.000 Kilometer durch die Great Plains der Vereinigten Staaten, um Daten darüber zu sammeln, wie, wann und warum sich Tornados bilden. Das Team machte Geschichte, indem es extrem detaillierte Daten vor, während und nach einem bestimmten Tornado sammelte., Dieser Tornado ist der am intensivsten untersuchte in der Geschichte und wird wichtige Einblicke in die Tornado-Dynamik geben.
Satelliten sind extrem wichtig für unser Verständnis der globalen Skala Wetterphänomene. Die National Aeronautics and Space Administration (NASA) und NOAA betreiben drei geostationäre operationelle Umweltsatelliten (GOES), die Wetterbeobachtungen für mehr als 50 Prozent der Erdoberfläche liefern.
GOES-15, im Jahr 2010 ins Leben gerufen, enthält eine Solar-Röntgen-Imager, die Röntgenstrahlen der Sonne für die Früherkennung von Sonnenphänomenen wie Sonneneruptionen überwacht., Sonneneruptionen können die militärische und kommerzielle Satellitenkommunikation rund um den Globus beeinträchtigen. Ein hochpräziser Imager erzeugt sichtbare und Infrarotbilder der Erdoberfläche, der Ozeane, der Wolkendecke und schwerer Sturmentwicklungen. Infrarotbilder erkennen die Bewegung und Übertragung von Wärme und verbessern so unser Verständnis der globalen Energiebilanz und Prozesse wie globale Erwärmung, Konvektion und Unwetter.