Föreställ dig för en sekund att du inte var en människa som läser en artikel på Internet och istället var en loppa - och inte vilken loppa som helst, utan en loppa som levde hela sitt liv i en grizzlybjörns päls. Med tanke på en sådan fientlig miljö, skulle du behöva spika ner några fakta för att överleva. Var kliar eller biter björnen oftast? När sover den? Var är det bästa blodet? Hur grymt har den gått efter sina parasiter tidigare, och hur kan den bete sig i framtiden? Om detta låter som en stressig tillvaro, tänk bara på björnen i en miljö vi lever i varje dag.
Människor gör sitt hem i det yttersta området av jordskorpan, ett 5,5-quadrillion-ton (4,99-quadrillion-metrisk-ton) lager av gaser som vi kallar atmosfären. Precis som med vår exemplariska loppa beror våra liv på exakt hur miljön omkring oss beter sig. I sina tamare stunder vårdar vädret våra grödor, ger oss ren luft att andas och ger en allmänt bekväm omgivning. Men när det är som värst levererar atmosfären, som är täckt på djupet i How Weather Works, dödlig frost, brännande hetta, destruktiva översvämningar och stormar som kan lägga hela städer till öde. Precis som alla parasiter som kan överleva, lönar det sig att veta vad din värd kommer att göra härnäst.
Om du någon gång rusat iväg till skolan eller jobbet på morgonen utan att först kolla väderprognosen, har du förmodligen inte upplevt det som att bli krattad med en björnklo. Kanske halkade du i snön eller så var pendlingen lite trög, men nä, eller hur? I slutet av dagen kommer du förmodligen fortfarande att äta en varm middag i ett varmt hem.
Våra liv har dock inte alltid varit så väderbeständiga. I utvecklingsländer och tuffare miljöer beror den dagliga överlevnaden fortfarande på Moder Natur. Trots moderna skyddsåtgärder mot torka och översvämningar kan vädret fortfarande skada mat- och vattenförsörjningen även i de mest avancerade länderna. Men i den antika världen gjorde förmågan att använda tidigare och nuvarande observationer för att förutsäga vädermönster dig mer än en väderman -- den gjorde dig till en shaman, en profet och till och med en ledare. Idag, meteorologer utöka observationer med modern teknik, fysik och statistik för att utföra en inte mindre viktig tjänst, men vi betraktar dem inte nödvändigtvis som profeter.
I den här artikeln kommer vi att undersöka meteorologi , den vetenskapliga studien av atmosfären och de otaliga fenomen som gör att den ständigt virvlar och rasar runt omkring oss.
Innehåll
Mönsterigenkänning är en av intelligensens nyckelegenskaper. Din hund vet att hon kommer att få en godbit om hon gör ett trick eftersom du alltid matar henne efter att hon vält. Du vet att din moster förmodligen kommer att ge dig pyjamas i julklapp eftersom din garderob är fylld med äckliga, rutig pyjamas. Våra sinnen lär sig och agerar utifrån de mönster vi uppfattar runt omkring oss. Genom att veta vad som kom innan vet vi vad framtiden kommer att erbjuda.
Tidiga människor observerade mönster i vädret och lärde sig att förutse förändringar som påverkade deras matförsörjning och välbefinnande. De skapade namn för årstiderna och till och med former av kalendrar för att vägleda deras vandringar och, senare, odlingscyklerna för deras grödor. Människor visste vad vädret skulle vara baserat på deras egna kumulativa erfarenheter, såväl som de som fördes vidare till dem av deras förfäder. Till exempel bär vissa australiska aboriginska stammar med sig 18 000 generationer värda lokala väderobservationer [källa:BBC]. Utanför deras territorium försvinner deras kunskap gradvis, men deras förståelse för vädret innehåller en hel del lokala detaljer. En stam kan känna igen så få som två eller så många som sex årstider, beroende på lokala nederbörds- och temperaturfaktorer.
Tidiga människor visste att kylande temperaturer innebar vinterns ankomst. De kände till sevärdheterna och dofterna som föregick en regnstorm. Och där deras egna sinnen svikit dem vände de sig till dem i naturen:livscyklerna för olika vegetationer och migrationen av andra djur. Dessutom är många djurarter mycket mer inställda på förändringar i luft- och vattentryck som ofta signalerar stormar och andra atmosfäriska förändringar.
Långt innan människor uppfann apparater för att mäta dessa förhållanden, tittade de helt enkelt mot himlen och fälten. Djur kände igen subtila mönster i atmosfären och vi kände igen mönster i deras lyhörda beteende. Dessa traditioner fortsätter till denna dag på sidorna av Den gamla bondens almanacka och med metoder som Groundhog Day. För att lära dig mer om djur och väder, läs Kan djur förutsäga vädret?
Att följa vädret i en region eller ett stamterritorium är en sak, men att kartlägga atmosfäriska mönster på en global skala är ett helt annat uppdrag. Under de senaste århundradena, synoptisk meteorologi , eller idén att heltäckande kartlägga vädret över ett stort område, har dykt upp. Genom att jämföra samtidiga väderförhållanden i angränsande områden kunde forskare bättre förstå rådande förhållanden över ett större område och tillhandahålla de typer av väderkartor vi tittar på på TV och Internet varje dag.
Hur registrerar meteorologer nuvarande väderförhållanden? Läs nästa sida för att ta reda på hur vi går tillväga för att avgöra vad vårt väder gör just nu.
Du har förmodligen hört talesättet "för många kockar förstör buljongen", troligen med hänvisning till ett album, affärssatsning eller till och med ett idrottslag. Det betyder att när alltför många människor arbetar med ett projekt blir resultaten ofta förvirrande, matta eller helt enkelt hemska. På ett sätt är atmosfären en buljong som rörs upp av alldeles för många kockar:gravitation, solljus, rotation, motstridiga tryckzoner, svala hav, heta öknar, bergskedjor och kolossala luftströmmar, bara för att nämna några. Dessa krafter rör hela tiden atmosfären till rörelse, och bara att ta reda på vad den gör vid vilken sekund som helst kräver en hel del studier och observation.
Tre av de viktigaste atmosfäriska egenskaperna är lufttryck , lufttemperatur och fuktighet . För att verkligen förstå vad som händer måste man kunna mäta dessa förhållanden. Av denna anledning kom meteorologi inte riktigt fram som en vetenskap förrän barometerns uppfinningar på 1600-talet. , som mäter lufttryck och en pålitlig termometer , som mäter temperaturen. Innan 1600-talet tog slut utvecklade forskare också pålitliga hygrometrar för att mäta luftfuktighet. Dessa instrument, tillsammans med regnmätare, möjliggjorde förbättrad jordbruksplanering och sjöresor.
Men för att få en verkligt översiktlig bild av aktuella väderförhållanden behöver du ett sätt att kommunicera med andra observatörer i andra regioner. 1837 års uppfinning av telegrafen gjorde detta möjligt. I mitten av 1800-talet kunde meteorologer vid olika väderstationer kommunicera snabbt med varandra och sammanställa helheten.
Mot slutet av 1800-talet använde meteorologer väderballonger för att studera den övre atmosfären. Därmed gjorde de avgörande upptäckter om övre lufttryck och vindmönster. Genom detta kunde meteorologer upptäcka rollen lågtryck center leka i vädret. Du har förmodligen sett dessa centra utpekade på en karta i väderprognoser. Svalare, tätare luft spiralerar in i varmare områden med lågt tryck från de omgivande regionerna. Detta trycker i sin tur upp den varma luften i den övre atmosfären, där luften spiralerar ut i alla riktningar. Dessa formationer kallas cykloner (inte att förväxla med orkaner och tyfoner , som kallas cykloner i vissa regioner).
Men denna höjning av luft sker inte bara vid lågtryckscentra. Det händer också när två luftmassor träffa varandra i en front . I båda fallen bildar förhöjd luft ofta moln och stormsystem. Med dessa upptäckter var meteorologerna bättre förberedda att förutsäga väder. De gjorde inte bara kvalificerade gissningar baserade helt enkelt på mönsterigenkänning; de förstod hur atmosfären fungerar.
På 1900-talet gjorde framsteg inom flyget det möjligt för oss att bättre studera den övre atmosfären, och ny radioteknik gjorde det möjligt för meteorologer att skicka upp känslig utrustning med ballonger till höga höjder - en praxis som fortsätter idag. På liknande sätt kommunicerade radioväderbojar ryggförhållanden till sjöss, inklusive vattentemperatur, vindhastighet och våghöjd. Efter andra världskriget började forskare använda radar att studera vädret eftersom tekniken gjorde det möjligt att upptäcka regn förutom flygplan.
1960, ytterligare ett framsteg ökade vår förmåga att observera och mäta jordens atmosfär:vädersatelliten. Genom att placera dessa automatiserade observatorier i nord-till-sydliga polära banor och öst-till-väst geostationära banor , kunde människor se sin atmosfär från utsidan och observera stormsystem från en verkligt synoptisk utsiktspunkt. Vädersatelliter ger mer än bara en utomjordisk bild av vädret; de har även sensorer för att mäta temperatur, fukt och solstrålning.
Det är en sak att veta vad som händer nu, men hur omvandlar meteorologer all denna data till en idé om vad morgondagens väder kommer att föra med sig? Läs nästa sida för att ta reda på det.
Modern teknik ger meteorologer en oöverträffad förståelse för jordens atmosfär och en utmärkt utsiktspunkt för att observera dess väder. Men hur översätter meteorologer detta till en rimlig förutsägelse av vad vädret kommer att fortsätta att göra?
Istället för att bara titta på nuvarande förhållanden och göra uppskattningar baserat på tidigare observationer skapar meteorologer numeriska väderprognosmodeller (NWP) . Dessa modeller är objektiva, fysikbaserade beräkningar som, när de bearbetas genom en dator, förutsäger hur nuvarande väder kommer att se ut i framtiden. Ekvationerna i dessa modeller är komplexa och involverar flera atmosfäriska variabler. Dessa variabler lämnar utrymme för fel, så ju längre ut meteorologer försöker prognostisera, desto större blir risken för fel.
Titta på vilken väderprognos som helst timme för timme:Varje timmes prognos är ett steg in i en möjlig framtid. En första prognos (som hur vädret blir om en timme) är resultatet av att köra en datormodell baserad på vad vädret gör nu. Sedan, för att köra en modell av vad vädret kommer att göra om två timmar, tillämpar du de olika ekvationerna på modellen som kom före den. Så medan den första prognosen baserades på faktiska förhållanden, baserades den andra på prognostiserade förhållanden som kan ha varit mindre än exakta. Varje efterföljande prognos förvärrar risken för fel. Av denna anledning blir NWP-modeller alltmer felaktiga ju längre fram man försöker titta.
Meteorologer har stadigt förbättrat NWP-modeller sedan 1980-talet. Genom att ständigt justera dem har de skapat mer exakta ekvationer med färre fel. En annan teknik, kallad Model Output Statistics , förbättrar väderprognoserna genom att ta NWP-modellen, som är baserad på nuvarande förhållanden, och extrapolera den genom att jämföra den med tidigare ytförhållanden för en viss region. Denna metod använder i huvudsak tidigare väderavläsningar för att balansera några av de fel som finns i en NWP-modell.
Trots fortsatta framsteg inom meteorologi, förvänta dig inte en felfri väderprognos när som helst snart. När man överväger de många variablerna i en NWP-modell är det viktigt att inse hur stor skillnad även en liten avvikelse kan göra. 1961, meteorolog och kaosteori grundaren Edward N. Lorenz tog en närmare titt på de drastiskt olika modellerna som en skillnad på en enda decimal kan göra. Baserat på dessa fynd myntade Lorenz termen fjärilseffekt , där frågan ställs:"Startar fjärilsvingarna i Brasilien en tornado i Texas?"
Men även om vädret är långt ifrån felfritt, har meteorologin räddat otaliga liv genom att tillåta forskare att förutsäga var destruktivt väder kommer att drabba och varna människor i förväg. Din femdagarsprognos kanske inte är perfekt, men inte heller vår förståelse för den komplexa mängd rörelser som fyller atmosfären vi lever i.
Utforska länkarna på nästa sida för att lära dig mer om vädret.
Vädermän vs. MeteorologerVad är skillnaden mellan ett TV väderankare och en meteorolog? Medan en meteorolog är en vetenskapsman som har tagit en examen i meteorologi eller atmosfärsvetenskap, är TV-väderankare du ser dagligen inte nödvändigtvis forskare. Faktum är att varken Willard Scott eller Al Roker är meteorolog, trots att de har gjort sina namn framför en väderkarta.
Källor
