Погода – это суммарность непрерывно меняющихся значений атмосферных явлений и метеорологических элементов, которые наблюдаются в определенный период времени в той или иной точке пространства. В противоположность понятию «климат», которое относится к среднему состоянию атмосферной среды за длительный период времени, понятие «погода» относится к текущему состоянию атмосферной среды. В том случае, если нет уточнений, понятие «погода» - это в целом вся погода на Земном шаре. Погодные явления наблюдаются в нижней части атмосферы – тропосфере и в гидросфере.

Выделяют два изменения погоды: периодическое и непериодическое. От ежедневного и годового вращения Земли зависят периодические изменения. Переносом воздушных масс обусловлены непериодические изменения погоды. Они немного сбивают привычный ход метеорологических элементов. К резким изменениям погоды приводит несовпадение фазы периодических изменений с непериодическими изменениями.

Выделяют два типа метеорологической информации: первичная информация о текущей погоде, которую получают путем метеорологических наблюдений и информация о погоде в виде синоптических карт, аэрологических диаграмм, всевозможных сводок, карт облачности, вертикальных разрезов и т.п. Именно от качества первичной информации, предоставленной метеорологами, зависит успешность составляемых прогнозов, их погрешность и точность.

Ветер, облака, грозы, туманы, метели, пыльные бури, дождь, снег – это обычные погодные явления на Земле. Стихийные бедствия – ураганы, торнадо и др. относятся к более редким погодным явлениям. Практически все погодные явления происходят в нижней части атмосферы – тропосфере.

Из-за изменения угла падения лучей солнца в зависимости от удаленности и широты региона от океанов, возникают различия в физических свойствах воздушных масс. Причиной возникновения высотных струйных течений является большое различие температур между тропическим и арктическим воздухом. Внетропические циклоны относятся к барическим образованиям в средних широтах. Они образуются за счет развития волн в зоне высотного струйного течения. Из-за того, что ось Земли наклонена относительно плоскости ее орбиты, от времени года зависит угол падения солнечных лучей. В среднем на поверхности Земли ежегодная температура изменяется в пределах ±40°С.  Уже на протяжении сотен тысяч лет на количество и распределение солнечной энергии на планете влияет изменение орбиты Земли, определяя этим долгосрочный климат.

Разность в поле атмосферного давления вызывает различие температур на поверхности. Понижая давление и плотность воздуха, горячая поверхность не только нагревает воздух, который находится над ней, но и расширяет его. Создавая ветер, полученный горизонтальный градиент давления ускоряет воздух в сторону низкого давления. При вращении Земли вследствие работы эффекта Кориолиса, происходит закручивание потока. Прибрежные бризы являются примером простой погодной системы, а ячейка Хадлея – сложной погодной системы.

Атмосфера – сложная система. Незначительные изменения в одной ее части оказывают огромное влияние на систему в целом. Желание управлять погодой постоянно возникало в истории человечества. Специалистами доказано, что работа людей в промышленности и сельском хозяйстве, действительно в некоторой степени может влиять на погоду.

Чтобы понять принципы изменения погоды на Земле, стало необходимым изучение погоды на других планетах. Большое красное пятно Юпитера, которое является известным исследовательским объектом Солнечной Системы, признано антициклоническим штормом. Он существует уже давно – более 300 лет. Планетарными телами погода не ограничена. Создавая очень тонкую атмосферу во всей Солнечной Системе, корона Солнца постоянно теряется в космосе. Движение частиц, которые испускаются Солнцем, называют солнечный ветер.
Организация метеорологических наблюдений

На территории Российской Федерации существует обширная сеть метеорологических станции, обсерваторий, постов. Радиозондами, метеорологическими и геофизическими картами ведутся аэрологические наблюдения. Наблюдения на морях и океанах осуществляются с судов, которые специально для этого оборудованы. Для проведения метеорологических исследований используют новейшие приборы с камерой искусственного климата, спутниковой информации, авиации.

Максимального развития метеорологическая наземная сеть достигла в начале 80-х годов прошлого века. Но уже к концу 80-х г.г. начавшиеся кризисные процессы привели к ощутимому сокращению метеорологической сети. За два года с 1987 по 1989 количество метеорологических станций сократилось на 15%. А в начале 1995 года сокращение увеличилось до 22%.

Авиация и морской флот являются основными потребителями метеорологической информации. При проектировании и эксплуатации сооружений – зданий, железных дорог, аэродромов, линий электропередач и др. широко используются сведения о метеорологическом режиме. Сельскохозяйственная отрасль находится на первом месте по зависимости от климата и погодных условий. Количество садков, тепла, света, влажность воздуха и почвы оказывают большое влияние на продуктивность. Поэтому в конце прошлого века была сформирована агрометеорология – самостоятельная отрасль метеорологии.

Синоптические карты

Синоптическая карта в переводе с греческого означает «обозримый одновременно». При помощи условных знаков на ней располагаются результаты наблюдений многих метеорологических станций. Она дает наглядное представление о состоянии погоды в определенный период времени. Направления передвижения воздушных масс, перемещения фронтов, развития циклонов выясняются при последовательном составлении карт. Именно анализ синоптических карт дает возможность предвидеть изменения погоды. С помощью карты отслеживаются изменения состояния атмосферы. Речь идет о перемещении и эволюции атмосферных возмущений, перемещении, взаимодействии и трансформации воздушных масс и т.п. Синоптическая информация за последние десятки лет обогатилась результатами аэрологических наблюдений. Спутниковая информация о состоянии частей суши и океанов, где нет метеорологических станций, используется в последние несколько лет. Снимки облачных систем со спутников позволяет зафиксировать зарождение тропических циклонов над океанами.

Прогноз погоды – это технически и научно обоснованное предположение о будущем состоянии атмосферы в определенном регионе земного шара. Несмотря на то, что люди пытались предсказывать погоду тысячелетиями, официальные прогнозы появились только в девятнадцатом веке. Чтобы составить прогноз погоды, необходимо собрать количественные данные о текущем состоянии атмосферы. При помощи научного понимания атмосферных процессов проектируется, каким образом может измениться состоянии атмосферы.

Раньше прогнозы погоды в своем основании имели  изменение атмосферного давления, состояние неба и текущие погодные условия. А сейчас для определения будущей погоды применяют современные модели прогнозирования. Для выбора наиболее подходящей модели прогнозирования, на которой в последующем будет основываться прогноз, необходимо участие человека. Прогнозирование включает в себя шаблон модели, знание принципов работы и особенностей выбранной модели и учет взаимосвязи удаленных событий. Точность прогноза снижается по многим факторам: сложная природа атмосферы, наличие погрешностей при фиксировании начальных условий, неполное понимание атмосферных процессов, приобретение мощной вычислительной техники для решения уравнений. Точность прогноза определяется разницей между настоящим временем и периодом времени, на который делается диапазон прогноза. Тем больше разница, тем меньше точность. Получить наиболее верный результат и снизить погрешность помогает использование нескольких моделей прогнозирования и приведение их к единому результату.

Многие пользуются прогнозами погоды. Штормовые предупреждения являются очень важными прогнозами. Они помогают защитить жизнь человека и имущество. Для сельского хозяйства и трейдеров на фондовых рынках важны прогнозы температуры воздуха и осадков. Тепловым сетям также требуются температурные прогнозы для оценки необходимой в ближайшие дни тепловой энергии. Люди ежедневно опираются на прогноз погоды, чтобы надеть в определенный день подходящий гардероб. Для планирования работы и отдыха на свежем воздухе используются прогнозы дождей, сильных ветров и снега.

Целью созданного грид-проекта ClimatPrediction.net является поиск наиболее адекватной модели изменения климата. В последующем – построение на выбранной модели прогноза погоды на ближайшие 50 лет.

Влияние людей

В человеческой истории погода играет большую роль, в некоторых случаях даже решающую. Кроме изменения климата, вызывающих постепенную миграцию народов (к примеру, формирование сухопутных мостов между материками в ледниковый период и опустынивание Ближнего Востока), экстремальные погодные явления принимали непосредственное участие в ходе исторических событий. К одному из таких событий относится спасение Японии от вторжения монгольского флота Хана Хубилая ветрами Камикадзе в 1281 году. Когда в 1656 году ураган уничтожил французский флот, прекратились притязания французов на Флориду. Испания тем временем получила возможность завоевать флот Каролину. Ураган Катрина, который прошел совсем недавно, принудил более одно миллиона человек сменить место жительства. Люди покинули центральное побережье Мексиканского залива в США и создали самую крупную диаспору в истории Соединенных Штатов Америки.

Кроме вышеперечисленных радикальных влияний на людей, погода может оказывать влияние на человека более простыми способами. Люди плохо переносят экстремальные значения температуры воздуха, ветра и влажности. Особенно это касается людей с повышенным артериальным давлением и с сердечно-сосудистыми заболеваниями. Погода влияет на настроение. Часто люди становятся заложниками погоды, их настроение может меняться из-за температурных перепадов.

Погодные рекорды

Экстремальные метеорологические показатели, официально зарегистрированные на поверхности Земли, называются рекордами погоды. За всю историю человечества самая низкая температура воздуха была отмечена 21 июля 1983 года на Станции Восток, Антарктида –89,2°С. Самая высокая температура воздуха была зафиксирована в Альазизайи, Ливия 13 сентября 1922 года, столбик термометра поднялся до +58°С.