Динамическая метеорология

ДИНАМИЧЕСКАЯ МЕТЕОРОЛОГИЯ, раздел теоретической метеорологии, занимающийся изучением атмосферных процессов в тропосфере и нижней стратосфере. Главный задачи динамической метеорологии: прогноз погоды, краткосрочный (на срок до 3 суток), среднесрочный (от 3 до 10 суток) и долгосрочный (на 1 месяц и сезон); разработка методов прогнозирования метеорологических характеристик (давления, температуры, скорости и направления ветра, облачности, осадков, видимости); предсказание опасных и неблагоприятных условий погоды; исследования аномалий современного климата и климата прошлых геологических эпох. Динамическая  метеорология изучает системы крупномасштабных переносов воздуха над Землёй - общую циркуляцию атмосферы, взаимодействие атмосферы и океана, турбулентность в атмосфере и гидросфере, атмосферные волны и вихри различного масштаба, атмосферные фронты и струйные течения, атмосферную конвекцию и др. Динамическая  метеорология использует уравнения гидромеханики и термодинамики, гидродинамические модели (глобальные, региональные и локальные), направлена на решение задач прогнозирования метеорологических параметров автоматизированными методами.

Первые попытки теоретического объяснения отдельных особенностей атмосферной циркуляции были предприняты в 1-й половине 18 века английский учёным Дж. Хэдли. В 1-й половине 19 века Г. Кориолис предложил теорию об относительном движении на вращающейся Земле, формировались гидромеханика и термодинамика, которые вскоре были применены динамической метеорологией к объяснению отдельных атмосферных процессов. Американский учёный У. Феррель в результате исследований, начатых в 1856 году, построил первую теоретическую модель общей циркуляции атмосферы, основанную на уравнениях гидромеханики. В 1880-х годах крупный вклад в развитие динамической метеорологии внёс Г. Гельмгольц, предложивший теоретическую модель общей циркуляции поверхностей разрыва (атмосферные фронты). Норвежский учёный В. Бьеркнес в 1904 году сформулировал задачу прогноза погоды как решение уравнений атмосферной термогидродинамики. В начале 20 века австрийский учёный М. Маргулес, В. Бьеркнес и др. построили теорию атмосферных фронтов. В 20 веке начинается новый этап развития динамической метеорологии. Важные результаты были получены в исследованиях российской школы динамической метеорологии, основанной А. А. Фридманом. В 1914 году Фридман совместно со шведским учёным Т. Гессельбергом впервые дал оценки порядков величин основных метеорологических характеристик (давления, температуры, влажности и др.) и их изменчивости, позволившие упростить уравнения, используемые в динамической метеорологии. В 1922 Фридман построил и детально проанализировал общее уравнение для определения вихря скорости, характеристики местного вращения среды около мгновенных осей в движущейся жидкости, которое впоследствии приобрело фундаментальное значение в теории прогноза погоды. Н. Е. Кочин в 1931 году решил задачу о потере устойчивости поверхности раздела между двумя воздушными массами, связанной с образованием циклонов, в 1935 году развил теорию общей циркуляции атмосферы, используя идею о планетарном пограничном слое. А. А. Дородницын теоретически решил задачу о влиянии горного хребта на воздушный поток, рассчитал суточный ход температуры. И. А. Кибель предложил метод прогноза на сутки поля давления и температуры, упростил систему уравнений гидротермодинамики, которую применил для прогноза погоды. В работе Е. Н. Блиновой были заложены основы гидродинамического метода долгосрочных прогнозов. Один из узловых вопросов динамической метеорологии - взаимосвязь полей давления и ветра в атмосфере - был исследован шведским учёным К. Г. А. Росби, российскими исследователями А. М. Обуховым, И. А. Кибелем и А. С. Мониным, что позволило в 1960-х годах перейти к более точным методам прогноза погоды. Первые численные прогнозы давления были составлены в 1951 году американским учёным Дж. Чарни и др. Существенным шагом в теории прогноза явились работы российских исследователей Г. И. Марчука, Н. И. Булеева и немецкого учёного К. Хинкельмана, в которых впервые учитывалось влияние процессов на большой территории на изменение атмосферных условий в пункте прогноза. Появление в 1950-х годах ЭВМ и бурное развитие вычислительной математики дали толчок интенсивному развитию многих разделов динамической метеорологии. С 1970-х годов до конца 20 века в различных странах были созданы полушарные и глобальные математические модели атмосферы, которые применяются как для прогнозов погоды, так и для моделирования общей циркуляции. В усовершенствованном виде они используются для моделирования изменений климата.

Лит.: Основы динамической метеорологии. Л., 1955; Кибель И. А. Введение в гидродинамические методы краткосрочного прогноза погоды. М., 1957; Томпсон Ф. Анализ и предсказание погоды численными методами. М., 1962; Юдин М. И. Новые методы и проблемы краткосрочного прогноза погоды. Л., 1963; Марчук Г. И. Численные методы в прогнозе погоды. Л., 1967; Динамическая метеорология / Под редакцией Д. Л. Лайхтмана. Л., 1976; Численные методы, используемые в атмосферных моделях. Л., 1982. Т. 2; Математическое моделирование общей циркуляции атмосферы и океана. Л., 1984; 70 лет Гидрометцентру России. СПб., 1999; Семенченко Б. А. Физическая метеорология. М., 2002; Аргучинцев В. К. Динамическая метеорология. Иркутск, 2006.