기상학

Meteorology
이 기사는 날씨 연구에 관한 것이다.아리스토텔레스의 논문은 기상학(아리스토틀)을 참조한다.측정 과학은 도량형을 참조하십시오.운석에 대한 연구는 기상학을 참조하십시오.
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대기과학
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기상학은 기상예보에 주로 초점을 맞춘 대기과학(대기화학 및 대기물리학 포함)의 한 분야이다.기상학의 연구는 수천 년 전으로 거슬러 올라가지만, 기상학의 중요한 진보는 18세기까지 시작되지 않았다.19세기는 넓은 지역에 걸쳐 기상관측망이 형성된 후 이 분야에서 약간의 발전을 보였다.일기예보를 위한 이전의 시도는 과거 데이터에 의존했다.20세기 후반에 날씨를 모델링하는 수많은 방정식의 자동 해답을 가능하게 하는 물리 법칙, 특히 컴퓨터의 발달이 있은 후에야 기상 예측의 중요한 돌파구가 이루어졌다.기상예보의 중요한 부문은 해양 및 해안의 안전과 관련된 해양 기상 예보이며, 기상 영향에는 큰 수역과의 대기 상호작용도 포함된다.

기상 현상은 기상학의 과학으로 설명되는 관측 가능한 기상 현상이다.기상 현상은 기온, 기압, 수증기, 질량 흐름, 그리고 이러한 변수들의 변화와 상호작용, 그리고 시간이 지남에 따라 어떻게 변화하는지 등 지구 대기의 변수에 의해 설명되고 수량화된다.지역, 지역 및 지구 수준의 날씨를 설명하고 예측하는 데 다양한 공간 척도가 사용됩니다.

기상학, 기후학, 대기 물리학, 대기 화학은 대기 과학의 하위 분야이다.기상학과 수문학은 수문기상학의 여러 분야를 구성한다.지구의 대기와 해양 사이의 상호작용은 결합된 해양 대기 시스템의 일부이다.기상학은 군사, 에너지 생산, 운송, 농업, 건설 등 다양한 분야에서 응용되고 있다.

기상학이라는 단어는 고대 그리스어 μμα μα μα metéoros (meteor)와 -α -logia (-o)logy)에서 온 것으로, "공중에 떠 있는 것에 대한 연구"라는 의미이다.

역사

주요 기사:기상 연표
사보이에의 팔헬리온(선독)

연간 주기에 따라 비와 홍수를 예측하는 능력은 인간이 적어도 농업 정착 시기부터, 아니 더 일찍부터 사용되었음이 분명하다.날씨를 예측하는 초기 접근법은 점성술에 기초했고 성직자들에 의해 실행되었다.바빌로니아 판에 새겨진 쐐기형 비문은 천둥과 비의 연관성을 포함하고 있다.칼데아인들은 22°와 46°의 [1]할로를 구별했다.

고대 인디언 우파니샤드에는 구름과 [2]계절에 대한 언급이 있다.사마베다는 어떤 현상이 [1]발견되었을 때 행해지는 희생에 대해 언급하고 있다.서기 [2]500년경에 쓰여진 바라하미히라의 고전 작품 브리하삼히타는 기상 관측의 증거를 제공합니다.

기원전 350년에 아리스토텔레스는 기상학을 [3]썼다.아리스토텔레스는 기상학의 [4]창시자로 여겨진다.기상학에서 묘사된 가장 인상적인 업적 중 하나는 현재 수문학적 [5]순환으로 알려진 것에 대한 기술이다.

De Mundo(기원전 250년 이전 또는 기원전 350년에서 200년 사이에 작곡됨)는 다음과 같이 언급했다.[6]

번쩍이는 물체가 불을 지르고 지구로 격렬하게 돌진하는 것을 번개라고 한다. 만약 그것이 반만 불이라면 그것은 유성이라고 불린다. 만약 그것이 완전히 불에서 자유롭다면, 그것은 연기 볼트라고 불린다.그것들은 모두 지구를 급습하기 때문에 '스푸핑 볼트'라고 불린다.번개는 때로 연기가 자욱하고, 그 다음에는 '연기 번개'라고 불린다.때로는 빠르게 번개가 치고, 그 다음에는 선명하다고 한다.다른 때, 그것은 비뚤어진 선으로 이동하며, 분기 번개라고 불립니다.그것이 어떤 물체에 덮치는 것을 '번개 치는 것'이라고 한다.

그리스 과학자 테오프라스토스는 징조서라고 불리는 일기예보에 관한 책을 만들었다.Theophrastus의 연구는 [7]거의 2,000년 동안 날씨 연구와 일기 예보에 지배적인 영향을 끼쳤다.서기 25년, 로마 제국의 지리학자 퐁포니우스 멜라(Pomponius Mela)는 기후대 [8]체계를 공식화했다.Toufic Fahd에 따르면, 약 9세기경, 알-디나와리는 아랍 농업 혁명 동안 농업에 기상학을 적용하는 것을 다룬 키타브 알-나바트를 썼다.그는 하늘과 행성, 별자리, 해와 달, 계절과 비를 나타내는 달의 위상, 안와(하늘의 비), 바람, 천둥, 번개, 눈, 홍수, 계곡, 강,[9][10][verification needed] 호수 등의 대기 현상을 묘사한다.

날씨를 예측하는 초기의 시도들은 종종 예언과 점괘와 관련이 있었고, 때때로 점성술적 생각에 근거했다.피츠로이 제독은 과학적 접근과 예언적 [11]접근을 분리하려고 노력했다.

시각 대기 현상 연구

베이커 비치의 트와일라잇
참고 항목: 레인보우와 트와일라잇

프톨레마이오스는 천체 [12]관측의 맥락에서 빛의 대기 굴절에 대해 썼다.1021년, Alhazen은 대기 굴절도 황혼의 원인이라는 것을 보여주었다; 그는 태양이 지평선 19도 아래에 있을 때 황혼이 시작된다고 추정했고, 또한 이것을 바탕으로 한 기하학적 결정을 사용하여 지구 대기의 가능한 최대 높이를 52,000 패스심(약 49마일, 79km)[13]으로 추정했다.

성 알버트 대제는 떨어지는 빗방울이 작은 구형의 형태이며, 이 형태가 각각의 [14]빗방울과 상호작용하는 빛에 의해 무지개가 생성된다는 것을 의미한다고 제안한 최초의 인물이다.Roger Bacon은 무지개의 각진 크기를 최초로 계산했다.그는 무지개 정상은 [15]지평선 42도 이상에서 나타날 수 없다고 말했다.13세기 후반과 14세기 초에 카말 알-던 알-파리스와 프라이베르크의 테오도릭이 1차 무지개 현상에 대해 올바른 설명을 한 첫 번째 사람이었다.테오데릭은 더 나아가 보조 [16]무지개를 설명했다.1716년, 에드먼드 핼리는 오로라가 지구의 자기장 선을 따라 이동하는 "자기 유출"에 의해 발생한다고 제안했다.

기구 및 분류 척도

다음 항목도 참조하십시오.보퍼트 눈금, 섭씨 및 화씨
반구형 컵 풍속계

1441년, 세종대왕의 아들인 한국의 문종이 처음으로 표준화된 [17]측우기를 발명했다.이것들은 농부의 잠재적 수확량을 바탕으로 토지세를 산정하는 공식 도구로 조선 왕조 전역에 보내졌다.1450년, 리온 바티스타 알베르티는 흔들림판 풍속계를 개발했고, 최초의 [18]풍속계로 알려져 있었다.1607년 갈릴레오 갈릴레이는 온도계를 만들었다.1611년, 요하네스 케플러는 눈의 결정에 대한 첫 번째 과학 논문을 썼습니다: "Strena Seu de Nive Sexangula (육각형 눈의 새해 선물)"[19]1643년 에반젤리스타 토리첼리는 수은 [18]기압계를 발명했다.1662년, 크리스토퍼 렌 경은 기계적이고, 자멸적이며, 기울어진 양동이의 우량계를 발명했다.1714년, 가브리엘 화씨(Gabriel Fahrenheit)는 수은형 [20]온도계로 온도를 측정할 수 있는 믿을 만한 눈금을 만들었다.1742년 스웨덴의 천문학자 안데르스 셀시우스는 현재의 [21]셀시우스 척도의 전신인 섭씨 온도를 제안했다.1783년, 최초의 모발 습도계는 호레이스-베네딕트 드 소쇠르에 의해 증명되었다.1802–1803년, 루크 하워드는 구름의 수정에 대해 집필했으며, 구름 유형 라틴어 [22]이름을 할당했습니다.1806년, 프란시스 뷰포트는 풍속을 [23]분류하는 그의 시스템을 도입했다.19세기 말 무렵, 최초의 구름 지도책이 출판되었는데, 그 중에는 국제 구름 지도책도 포함되어 있으며, 이 책은 그 이후로 계속 인쇄되고 있습니다.1960년 4월 최초의 기상 위성인 TIROS-1의 발사는 기상 정보가 세계적으로 이용 가능하게 된 시대의 시작을 알렸다.

대기 조성 연구

1648년에서, 블레즈 파스칼은 기압 높이에 따라 감소하고 분위기는 진공 위에 있다고 추론했다 재발견했다.[24]1738년에서 다니엘 베르누이, 가스의 기체 분자 운동론을 시작하고 가스의 이론의 기본 법을 설립했다 Hydrodynamics을 발표했다.[25]1761년, 조지프 블랙 때 녹고 그것의 온도를 변화시키지 않고 얼음이 흡수하는 태양광 열을 발견했다.1772년에는 블랙의 학생 다니엘 러더퍼드, 모여서 phlogiston 이론을 개발했다 그는phlogisticated 공기로 불리는 질소,을 발견했다.[26]1777년에서, 앙투안 라부아지에와 연소에 대한 해명을 개발했다 산소를 발견했다.[27]1783년 라부아지에의 에세이에서"Reflexions le phlogistique 불구하고,"[28]그와 칼로리 이론을 제안하는 플로지스톤 이론을 배척한다..[29][30]1804년, 존 레슬리는 무광 검고 더 효과적으로 매끄러운 표면보다 열을 방사한다., 흑체 복사의 중요성을 제안하는 것을 관찰했다.1808년 돌턴 A 새로운 제도의 화학과 그것이 어떻게 문제, 특히 가스를 결합하여 묘사했다;그는 원자 무게로 기체의 열 용량 따라 역으로 제안했다 칼로리 이론을 옹호했다.1824년에서는 사디 카르노, 그와, 자연에서 그런 것이 존재하 가정에서, 열역학의 두번째의 법칙의 기초가 된 가역 과정을 개발했습니다 증기 엔진은 칼로리 이론을 이용한의 효율성을 분석했다.

사이클론 및 기류 연구

지구 대기 대순환:.지구의 대기 순환의 편서풍과 무역풍 일부이다.
주요 기사:코리올리 효과와 탁월풍.

1494년에, ChristopherColumbus는 허리케인의 첫번째 쓰여진 유럽 계정에 준 열대 저기압을 경험했다.[31일]1686년에, 에드먼드 핼리와 대기의 운동의 원인으로 태양 난방 확인된 무역 바람과 장맛비의 체계적인 연구 제시했다.[32]1735년에, 지구적 순환의 무역풍의 공부를 통해 이상적인 설명 해들리에 의해 쓰여졌다.[33]1743년, 벤자민 프랭클린은 태풍에 의한 월식을 보는 것에서 예방하던 때, 그는 사이클론 반대 태도의 바람에 그들의 주위에서 움직인다로 결정했다.[34]지구의 자전이 공기 흐름에 정확히 어떻게 영향을 미치는지에 대한 운동학을 이해하는 것은 처음에는 부분적이었다.가스파드 구스타브 코리올리는 1835년에 물레방아 [35]같은 회전 부품을 가진 기계의 에너지 산출량에 관한 논문을 발표했다.1856년, 윌리엄 페렐은 중위도에 순환 셀이 존재한다고 제안했고, 내부의 공기는 코리올리의 힘에 의해 편향되어 지배적인 편서풍을 일으켰다.[36]19세기 후반, 이소바를 따라 기단의 움직임은 압력 경사력과 편향력의 대규모 상호작용의 결과로 이해되었다.1912년까지, 이 편향력은 코리올리 [37]효과라고 불렸다.제1차 세계대전 직후 빌헬름 비에르네스가 이끄는 노르웨이 기상학자들은 중위도 사이클론의 생성, 심화, 최종 붕괴(라이프 사이클)를 설명하는 노르웨이 사이클론 모델을 개발하고 기단 [38]사이의 경계인 전선의 개념을 도입했다.이 그룹에는 칼-구스타프 로스비(유체역학 측면에서 대규모 대기의 흐름을 최초로 설명한 사람), 토르 베르제론(비가 어떻게 형성되는지를 최초로 결정한 사람)과 제이콥 비어크네스가 포함되었다.

관측망 및 일기예보

발생 고도별 구름 분류
이 "세계의 지형도"는 1848년 알렉산더 키스 존스턴에 의해 처음 출판되었다.
이 "유럽의 지형도"는 또한 "물리 지도"의 일부로 1848년에 출판되었습니다.
다음 항목도 참조하십시오.지표면 기상 분석 이력

16세기 후반과 17세기 전반에는 온도계, 기압계, 비중계, 풍우계 등 다양한 기상 기구가 발명되었다.1650년대에 자연 철학자들은 기상 관측을 체계적으로 기록하기 위해 이 기구들을 사용하기 시작했다.과학 아카데미는 일기장을 만들고 관측 네트워크를 [39]조직했다.1654년 페르디난도 2세 데 메디치는 플로렌스, 큐틸리아노, 발롬브로사, 볼로냐, 파르마, 밀라노, 인스브루크, 오스나브뤼크, 파리, 바르샤바에 기상 관측소를 설치했다.수집된 데이터는 일정한 시간 [40]간격으로 플로렌스로 전송되었다.1660년대에 런던 왕립 협회의 로버트 후크는 기상 관측자 네트워크를 후원했다.히포크라테스의 논문 Airs, Waters, and Places는 날씨를 질병과 연관시켰다.따라서 초기 기상학자들은 날씨 패턴과 전염병 발생, 기후와 공중 [39]보건의 상관관계를 시도했다.

계몽주의 시대에 기상학은 점성술 기상학을 포함한 전통적인 기상 지식을 합리화하려고 노력했다.그러나 기상 현상에 대한 이론적 이해를 확립하려는 시도도 있었다.에드몬드 핼리와 조지 해들리는 무역 바람을 설명하려고 했다.그들은 뜨거워진 적도 공기의 질량이 고위도에서 유입된 차가운 공기로 대체된다고 추론했다.적도로부터 극지방으로 고도가 높은 따뜻한 공기의 흐름은 순환의 초기상을 확립했다.기상 관측소들 사이의 규율 부족과 악기의 낮은 품질에 대한 좌절은 초기 근대 국가들로 하여금 대규모 관측 네트워크를 구성하게 만들었다.따라서 18세기 말까지, 기상학자들은 신뢰할 수 있는 많은 양의 날씨 [39]데이터에 접근할 수 있었다.1832년 실링 [41]남작에 의해 전자전신이 만들어졌다.1837년에 전신이 도착하면서 처음으로 넓은 [42]지역에서 빠르게 지표면 기상 관측을 수집할 수 있는 실용적인 방법이 제공되었습니다.

이 데이터는 지구 표면 근처의 지역에 대한 대기 상태의 지도를 만들고 이러한 상태가 시간을 통해 어떻게 진화했는지 연구하는 데 사용될 수 있다.이러한 데이터를 바탕으로 자주 일기예보를 하는 것은 신뢰할 수 있는 관측망을 필요로 했지만, 스미소니언 연구소가 조셉 [43]헨리의 지도 하에 미국 전역에 관측망을 구축하기 시작한 것은 1849년이 되어서였다.비슷한 관측망이 이 시기에 유럽에도 구축되었다.William Clement Ley 목사는 권운과 제트기류에 [44]대한 초기 이해에 핵심적이었다.'CKM'으로 알려진 찰스 케네스 맥키넌 더글라스는 레이의 사망 후 신문을 읽고 기상 시스템에 [45]대한 초기 연구를 계속했다.19세기 기상학자들은 헌신적인 [46]과학자로 훈련되기 보다는 군대나 의학적 배경에서 왔다.1854년, 영국 정부는 로버트 피츠로이를 무역부의 새로운 기상 통계 사무소에 임명하여 해상 기상 관측을 수집하였다.피츠로이의 사무실은 1854년 영국 기상청이 되었고, 이는 세계에서 두 번째로 오래된 국가 기상 서비스입니다(오스트리아의 중앙 기상 및 지질역학 연구소(ZAMG)는 1851년에 설립되었으며 세계에서 가장 오래된 기상 서비스입니다).피츠로이 사무실에 의해 만들어진 최초의 일일 일기예보는 1860년 타임즈 신문에 실렸다.그 다음 해에 강풍이 예상될 때 주요 항구에 폭풍 경보 원뿔을 들어올리는 시스템이 도입되었습니다.

그 후 50년 동안, 많은 나라들이 국가 기상 서비스를 설립했습니다.인도 기상청(1875년)은 열대 저기압과 [47]몬순을 따라가기 위해 설립되었다.핀란드 기상 중앙 사무소(1881)는 헬싱키 대학의 [48]자기 관측소의 일부에서 형성되었다.일본 기상청의 전신인 도쿄 기상대는 [49]1883년에 지표면 기상도를 구축하기 시작했다.미국 기상국은 미국 농무부 산하에 설치되었다.호주 기상국(1906)은 기존 주 기상 [50][51]서비스를 통합하기 위해 기상법에 의해 설립되었다.

수치예측

주요 기사:수치예측
IBM 7090 콘솔의 기상학자(Joint Numerical Weather Predicture Unit). c. 1965년.

1904년 노르웨이 과학자 빌헬름 비에르네스는 그의 논문에서 자연 [52][53]법칙에 기초한 계산으로 날씨를 예측하는 것이 가능해야 한다고 처음으로 주장했다.

대기 물리학에 대한 이해의 진보는 20세기 후반이 되어서야 현대 기상 수치 예측의 기초가 되었다.1922년에, 루이스 리처드슨 그는 구급차 기사로 세계 1차 대전에서 그는 대기 흐름을 지배하는 전조가 되는 유체 역학 방정식에 작은 용어 및이 될 수 있는 devis 수치 계산 법 계획을 소홀히 할 수 있을 것을 묘사한 게임 노트와 파생 클래스를 발견한 후"날씨 예측 수치 프로세스까지,"[54]을 발표했다.교육예측이 가능합니다.리처드슨은 계산을 수행하는 수천 명의 거대한 강당을 상상했다.그러나, 필요한 계산의 수는 전자 컴퓨터 없이는 완료하기에는 너무 많았고, 계산에 사용된 그리드 크기와 시간 단계는 비현실적인 결과로 이어졌다.수치 분석은 나중에 수치 불안정에 의한 것임을 밝혀냈다.

1950년대부터 컴퓨터를 이용한 수치 예측이 [55]가능해졌다.이러한 방식으로 도출된 첫 번째 일기 예보는 기압(단일 수직 수준) 모델을 사용했으며 중위도 로스비 파형의 대규모 이동, 즉 대기 저온과 [56]최고고 패턴을 성공적으로 예측할 수 있었다.1959년, 영국 기상청은 첫 컴퓨터인 페란티 [57]머큐리를 받았다.

1960년대에 대기의 혼돈된 성질은 에드워드 로렌츠에 의해 처음 관찰되고 수학적으로 묘사되어 혼돈 [58]이론의 장을 만들었다.이러한 발전은 대기의 [59]혼돈한 특성에서 발생하는 불확실성을 고려하기 위해 대부분의 주요 예측 센터에서 앙상블 예측을 현재 사용하는 것으로 이어졌다.지구의 장기적인 날씨를 예측하는 데 사용되는 수학적 모델(기후 모델)은 오래된 날씨 예측 모델만큼 거친 해상도를 가진 오늘날 개발되었습니다.이러한 기후 모델은 인간의 온실 가스 배출에 의해 야기될 수 있는 영향과 같은 장기적인 기후 변화를 조사하기 위해 사용됩니다.

기상학자

상세 정보:기상학자

기상학자들은 기상학 [60]분야에서 연구하고 일하는 과학자들이다.미국기상학회는 권위 있는 전자기상학 용어집을 [61]출판하고 지속적으로 업데이트한다.기상학자들은 정부 기관, 민간 컨설팅 및 연구 서비스, 산업 기업, 공공 시설, 라디오 및 텔레비전 방송국과 교육 분야에서 일한다.미국에서는 기상학자들이 2018년에 [62]약 10,000개의 직업을 가졌다.

일기 예보와 경고는 기상학자들의 가장 잘 알려진 제품이지만 라디오와 TV의 기상 진행자는 반드시 전문 기상학자는 아니다.그들은 대부분 기상 전문가나 기상 캐스터와 같은 규제되지 않은 직함을 사용하여 공식적인 기상 훈련을 거의 받지 않은 기자들이다.미국기상학회와 국립기상학회는 일정 요건을 충족하는 기상방송사에 '승인 봉인'을 발급하지만 이는 언론사에 의무적으로 고용되는 것은 아니다.

장비.

주요 기사:기상 계측
이미지 상단에 극저압이 보이는 허리케인 Hugo의 위성 이미지

각각의 과학은 그들만의 독특한 실험실 장비 세트를 가지고 있다.대기 중에는 측정할 수 있는 많은 물건이나 특성이 있다.언제 어디서나 관측할 수 있는 비는 역사적으로 측정된 최초의 대기 특성 중 하나였다.또한 정확하게 측정된 다른 두 가지 특성은 바람과 습도입니다.둘 다 보이지 않지만 느낄 수 있습니다.이 세 가지를 측정하는 장치는 15세기 중엽에 생겨났으며 각각 우량계, 풍속계, 습도계였다.15세기 이전에 많은 대기 변수를 측정하기 위한 적절한 장비를 구축하기 위한 많은 시도가 있었다.많은 것들이 어떤 면에서 결함이 있거나 단순히 신뢰할 수 없었다.심지어 아리스토텔레스조차도 그의 작품들 중 일부에서 공기를 측정하는 어려움으로 이것을 언급했다.

일련의 표면 측정은 기상학자들에게 중요한 데이터이다.그것들은 한 곳의 다양한 기상 조건의 스냅 사진을 제공하며, 보통 기상 관측소, 배 또는 기상 부표에 있습니다.기상 관측소에서 측정한 값에는 대기 관측 가능 개수가 포함됩니다.보통 온도, 압력, 바람 측정, 습도는 각각 [63]온도계, 기압계, 풍속계, 습도계로 측정되는 변수입니다.전문 관측소에는 공기 품질 센서(일산화탄소, 이산화탄소, 메탄, 오존, 먼지, 연기), cilometer(구름 천장), 하강 강수 센서, 홍수 센서, 번개 센서, 마이크(탐사, 소닉 붐, 천둥), 피라노미터/피렐리오미터/스펙트로라디오미터(IR/Vis/UV 포토다이오드), 레인 게이지/눈도 포함될 수 있다. 측정기, 섬광 계수기(배경 방사선, 낙진, 라돈), 지진계(지진 및 진동), 투과계(가시성), 데이터 기록을 위한 GPS 시계.상층기압 데이터는 일기예보에 매우 중요하다.가장 널리 사용되는 기술은 무선 온드의 론칭입니다.항공기 수집 네트워크를 보완하는 것은 세계기상기구가 조직한 것이다.

기상학에서 사용되는 원격 감지는 원격 기상 사건으로부터 데이터를 수집하고 이후 기상 정보를 생성하는 개념이다.원격 감지의 일반적인 유형은 레이더, 레이더 및 위성(또는 사진 측량)입니다.각각은 원격 위치에서 대기에 대한 데이터를 수집하고 일반적으로 계측기가 위치한 위치에 데이터를 저장합니다.Radar와 Lidar는 모두 전자파 [64]방사선을 사용하여 대기의 특정 부분을 비추기 때문에 수동적이지 않습니다.다양한 고도에서 지구를 도는 보다 범용적인 지구 관측 위성과 함께 기상 위성은 산불에서 엘니뇨에 이르는 광범위한 현상을 연구하는 데 없어서는 안 될 도구가 되었다.

공간 척도

대기에 대한 연구는 시간과 공간 척도에 따라 달라지는 별개의 영역으로 나눌 수 있다.이 규모의 한 극단에는 기후학이 있다.몇 시간에서 며칠의 시간 척도로, 기상학은 마이크로, 메소, 그리고 시놉틱 스케일 기상학으로 구분된다.이 세 척도의 지리공간 크기는 각각 적절한 시간 척도와 직접 관련이 있다.

다른 하위 분류는 이러한 하위 분류 내에서 고유, 국소 또는 광범위한 영향을 설명하기 위해 사용된다.

대기 운동 시스템의 일반적인 척도[65]
동작의 종류 수평 눈금(미터)
분자 평균 자유 경로 10개−7
미세한 난기류 10−2 ~ 10−1
작은 에지 10−1 – 1
먼지악마 1–10
돌풍 10 ~ 102
토네이도 10개2
뇌운 10개3
전면, 스콜 라인 104 ~ 105
허리케인 10개5
시놉틱 사이클론 10개6
행성파 10개7
대기 조수 10개7
평균 지역풍 10개7

마이크로스케일

주요 기사:마이크로스케일 기상학

마이크로스케일 기상학은 약 1km(0.62mi) 이하의 규모의 대기 현상을 연구하는 학문이다.건물 및 기타 장애물(예: 개별 언덕)에 의해 야기되는 개별 뇌우, 구름 및 국지적 난류를 이 [66]척도로 모델링한다.

메소스케일

주요 기사:중규모 기상학

중규모기상학은 1km에서 1000km까지의 수평 스케일과 지구 표면에서 시작되는 수직 스케일을 가진 대기 현상에 대한 연구로 대기 경계층, 대류권계면, 성층권 하부를 포함한다.중간 규모의 타임스케일은 하루 미만에서 몇 주까지 지속됩니다.일반적으로 관심 있는 이벤트는 뇌우, 스콜 라인, 전선, 열대 및 온대 저기압의 강수 대역, 산악 파도와 바다 및 육지 [67]바람과 같은 지형적으로 생성된 기상 시스템이다.

시냅스 스케일

주요 기사:동시척도기상학
NOAA: 시놉틱 스케일 기상 분석.

시공간에서 최대 1000km5, 10초(28일)의 규모로 대기 변화를 예측한다.시놉틱 척도에서 코리올리 가속은 (열대 바깥) 움직이는 기단에 작용하는 예측에서 지배적인 역할을 한다.일반적으로 동시기상학으로 설명되는 현상에는 온대성 저기압, 기압골과 능선, 전방 구역 및 어느 정도 제트 기류와 같은 이벤트가 포함된다.이 모든 것들은 일반적으로 특정 시간에 대한 일기 지도에 나와 있다.시놉틱 현상의 최소 수평 척도는 표면 관측소 [68]사이의 간격에 제한된다.

글로벌 규모

연평균 해수면 온도입니다.

지구 규모의 기상학은 열대지방에서 극지방으로의 열 수송과 관련된 날씨 패턴에 대한 연구이다.이 규모에서는 매우 큰 규모의 진동이 중요합니다.이러한 진동은 일반적으로 Madden-Julian 진동과 같은 월 단위 또는 El Nino-Southern 진동과 태평양 데카달 진동과 같은 년 단위로 주기가 있습니다.지구 규모의 기상학은 기후학의 범위를 확장한다.기후에 대한 전통적인 정의는 더 큰 시간 척도로 추진되며, 더 긴 시간 척도의 지구 진동에 대한 이해와 함께 기후와 날씨 장애에 대한 영향은 시냅스 및 중간 척도의 시간 척도 예측에 포함될 수 있습니다.

수치 기상 예측은 대기-해상 상호작용, 열대 기상학, 대기 예측 가능성 및 대류권/[69]기상 프로세스를 이해하는 데 주된 초점을 맞춘다.캘리포니아 몬터레이에 있는 해군 연구소는 Navy Operational Global Atreative Prediction System (NOGAPS)이라고 불리는 지구 대기 모델을 개발했다. NOGAPS는 미군 함대 수치 기상 및 해양학 센터에서 운영된다.다른 많은 지구 대기 모델은 국가 기상청에 의해 운영된다.

몇 가지 기상 원리

경계층 기상

경계층 기상학은 지구 표면 바로 위에 있는 대기층의 과정을 연구하는 것으로, 대기 경계층(ABL)으로 알려져 있습니다.표면의 영향(가열, 냉각 및 마찰)은 공기층 내에서 난류 혼합을 일으킵니다.하루 미만의 시간 척도에서 열, 물질 또는 운동량의 현저한 이동은 난류 [70]이동에 의해 발생합니다.경계층 기상학에는 기상학 연구를 위한 해양, 호수, 도시 토지 및 비도시 토지를 포함한 모든 유형의 지표-대기 경계 연구가 포함된다.

동적 기상학

동적기상학은 일반적으로 대기의 유체역학에 초점을 맞춘다.공기 구획의 개념은 대기의 이산 분자 및 화학적 특성을 무시한 채 대기의 가장 작은 요소를 정의하는 데 사용됩니다.공기 구획은 대기의 유체 연속체 내의 점으로 정의된다.유체역학, 열역학, 운동의 기본 법칙은 대기를 연구하는데 사용된다.대기 상태를 특징짓는 물리량은 온도, 밀도, 압력 등입니다.이 변수들은 [71]연속체에서 고유한 값을 가집니다.

적용들

일기 예보

주요 기사:일기 예보
북태평양, 북미, 북대서양에 대한 5일 후의 표면 압력 예측

일기예보는 미래 시간과 주어진 위치의 대기 상태를 예측하기 위한 과학기술의 응용이다.인류는 적어도 [72][73]19세기 이후 수천 년 동안 비공식적으로 그리고 공식적으로 날씨를 예측하려고 시도해왔다.일기예보는 대기의 현재 상태에 대한 정량적 데이터를 수집하고 대기가 어떻게 [74]진화할지를 예측하기 위해 대기 과정에 대한 과학적 이해를 이용하여 이루어집니다.

기압, 현재 기상 조건 및 하늘 [75][76]조건의 변화에 주로 기반을 둔 전인류의 노력이었던 예보 모델이 현재 미래의 상태를 결정하는 데 사용됩니다.패턴 인식 기술, 원격 연결, 모델 성능에 대한 지식 및 모델 편견에 대한 지식을 포함하는 예측의 기초가 될 수 있는 최선의 예측 모델을 선택하는 데는 여전히 사람의 입력이 필요하다.대기의 혼돈한 성질, 대기를 설명하는 방정식을 푸는 데 필요한 거대한 계산 능력, 초기 조건 측정에 관련된 오류, 그리고 대기 과정의 불완전한 이해는 예측이 현재 시간과 시간의 차이만큼 덜 정확함을 의미합니다.st(예보의 범위)가 증가하고 있습니다.앙상블과 모델 컨센서스의 사용은 오류를 좁히고 가장 가능성이 높은 [77][78][79]결과를 선택하는 데 도움이 된다.

일기예보에는 다양한 최종 용도가 있다.기상경보는 생명과 [80]재산을 보호하기 위해 사용되기 때문에 중요한 예보이다.기온과 강수량에 근거한 예측은 [81][82][83][84]농업에 있어서 중요하며, 따라서 주식 시장 내의 상품 거래자들에게도 중요하다.온도 예측은 유틸리티 회사에서 향후 [85][86][87]며칠간의 수요를 추정하기 위해 사용합니다.매일 사람들은 무엇을 입을지 결정하기 위해 일기예보를 이용한다.야외 활동은 폭우, 눈, 한파로 인해 심각하게 줄어들기 때문에, 예보는 이러한 행사를 중심으로 활동을 계획하고, 미리 계획을 세우고 살아남기 위해 사용될 수 있다.

항공 기상학

항공기상학은 항공 교통 관리에 대한 날씨의 영향을 다룬다.항공 승무원은 항공 정보 [88]매뉴얼에서 언급한 바와 같이 비행 계획뿐만 아니라 항공기에 날씨의 영향을 이해하는 것이 중요하다.

항공기에 대한 얼음의 영향은 누적됩니다. 즉, 스러스트가 감소하고, 항력이 증가하고, 양력이 감소하며, 무게가 증가합니다.그 결과 스톨 속도가 증가하고 항공기 성능이 저하됩니다.극단적인 경우, 2-3인치의 얼음이 5분 이내에 날개 끝에 형성될 수 있습니다.일부 항공기의 인양력을 50% 줄이고 마찰 항력을 동일한 비율로 증가시키려면 1/2인치의 얼음만 있으면 된다.[89]

농업 기상학

기상학자, 토양학자, 농업수문학자, 농업학자는 기후가 식물 분포, 작물 수확량, 물 사용 효율, 식물과 동물 발달의 페놀로지, 관리 및 자연 생태계의 에너지 균형에 미치는 영향을 연구하는 사람이다.반대로, 그들은 기후와 [90]날씨에 대한 초목의 역할에 관심이 있다.

수문 기상학

수문기상학은 수문학적 순환, 물의 예산, [91]폭풍우의 강우 통계를 다루는 기상학 분야이다.수문 기상학자는 누적(정량적) 강수량, 폭우, 폭설의 예보를 준비하고, 홍수가 발생할 가능성이 있는 지역을 강조합니다.전형적으로 필요한 지식의 범위는 기후학, 중간 규모와 동시기상학,[92] 그리고 다른 지구과학들과 겹친다.

관련된 각 분야의 툴과 솔루션이 약간 다르게 동작하고 하드 플랫폼과 소프트웨어 플랫폼별로 최적화되며 데이터 형식이 다를 수 있기 때문에 브런치의 다분야적인 특성으로 인해 기술적인 문제가 발생할 수 있습니다.DRIHM 프로젝트[93] 등, 이 [94]문제에 대처하려고 하는 이니셔티브가 있습니다.

핵기상학

핵기상학에서는 대기 [95]중의 방사성 에어로졸과 가스의 분포를 조사한다.

해양 기상학

해양기상학에서는 바다에서 조업하는 선박의 공기 및 파도 예보를 다룬다.해양 예측 센터, 호놀룰루 국립 기상청, 영국 기상청, JMA와 같은 기관들은 전 세계 바다에 대한 공해 예보를 준비한다.

군사 기상학

주요 기사:군사 기상학

군사기상학은 군사용 기상학의 연구와 응용이다.미국에서는 미 해군사령관, 해군 기상 및 해양학 사령부가 해군과 해병대를 위한 기상 활동을 감독하고 미 공군 기상청이 공군과 육군을 책임진다.

환경 기상학

환경기상학에서는 주로 기온, 습도, 바람, 각종 기상조건 등 기상변수를 바탕으로 산업오염분산을 물리적·화학적으로 분석한다.

재생 에너지

재생 에너지에서 기상학적 응용 분야에는 기초 연구, "탐사" 및 풍력 및 태양 에너지를 위한 풍력과 태양 방사선의 잠재적 매핑이 포함된다.

「 」를 참조해 주세요.

주요 기사:기상학 개요 및 기상학 용어집

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추가 정보

사전 및 백과사전

역사

외부 링크

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