Mặc dù thuật ngữ khí tượng học ngày nay được dùng để chỉ một môn khoa học về khí quyển, nó có ý nghĩa rộng hơn trong các công trình của Aristotle.. Một trong những thành tựu ấn tượng tro
Trang 1Khí tượng học là môn khoa học nghiên cứu
về khí quyển
Khí tượng học là môn khoa học nghiên cứu về khí
quyểnnhằm chủ yếu để theo dõi và dự báothời tiết
Những biểu hiện thời tiết là những sự kiện thời tiết
quan sát được và giải thích được bằng khí tượng học
Những sự kiện đó phụ thuộc vào các tham số của khí
quyển Trái Đất Các tham số này bao gồmnhiệt độ,áp
suất,độ ẩmcũng như các biến thiên và tác động tương
hỗ của các tham số này và những biến đổi theo thời
gian và không gian của chúng Phần lớn các quan sát
về thời tiết được theo dõi ởtầng đối lưu
1.1 Những thành tựu đầu tiên trong khí
tượng học
Aristotle
• 350 TCN
uật ngữ Khí tượng học (meteorology) bắt nguồn từ Aristotle’s Meteorology Mặc dù thuật ngữ khí tượng
học ngày nay được dùng để chỉ một môn khoa học về
khí quyển, nó có ý nghĩa rộng hơn trong các công trình của Aristotle Ông viết:
…tất cả các tác động đối với không khí và nước, và tất cả các loại và phần của Trái Đất
và các tác động của chúng
Một trong những thành tựu ấn tượng trong miêu tả của ông là cái ngày nay gọi làvòng tuần hoàn nước:
Mặt trời, chuyển động như nó vốn thế, tạo nên các quá trình thay đổi, bởi tác động của nó, những hạt nước ngọt nhỏ nhất hàng ngày được nâng lên, hòa tan vào hơi nước và được mang tới những vùng cao hơn, ở đây chúng lại bị ngưng tụ bởi không khí lạnh và trở về Trái Đất
• 1607
Galileo Galilei đã làm được chiếc nhiệt kế đầu tiên
iết bị này không chỉ đonhiệt độ, nó còn thể hiện một bước đột phá Cho tới thời điểm này, nóng và lạnh được coi là những tính chất của các thành tố cơ bản của
Aristotle(lửa, nước, khí và đất) Ghi chú: Việc ai là người
xây dựng chiếc nhiệt kế đầu tiên có nhiều bàn cãi, tuy thế,
có những bằng chứng cho thấy thiết bị này được chế tạo độc lập ở những thời điểm khác nhau Đây là kỷ nguyên
của những quan trắc khí tượng được ghi lại đầu tiên, chúng không được sử dụng nhiều cho đến những công trình củaDaniel Gabriel FahrenheitvàAnders Celsius vào thế kỷ thứ 18
• 1643
Evangelista Torricelli, một cộng sự của Galileo, lần đầu tiên đã tạo rachân khôngnhân tạo, và trong quá trình
đó đã tạo ra chiếckhí áp kếđầu tiên Sự thay đổi độ cao củathủy ngântrongống Toricelliđã đưa tới khám phá của ông về sự thay đổi của áp suất khí quyển theo thời gian
• 1648
1
Trang 22 1 LỊCH SỬ KHÍ TƯỢNG HỌC
Blaise Pascalđã khám phá raáp suất khí quyểngiảm
theo độ cao và suy ra có chân không ở phía trên khí
quyển
• 1667
Robert Hookexây dựng mộtmáy đo gióđầu tiên
• 1686
Edmund Halleyđã vẽ bản đồgió mậu dịchvà suy ra sự
thay đổi của áp suất khí quyển bị điều khiển bởi nhiệt
lượng từ mặt trời, và khẳng định lại những khám phá
của Pascal về áp suất khí quyển
• 1735
George Hadleylà người đầu tiên tính đến sự quay của
Trái Đất để giải thíchgió mậu dịch Mặc dù cơ chế mà
Hadley miêu tả không đúng, và dự đoán gió mậu dịch
chỉ mạnh bằng nửa thực tế, nhưng vòng hoàn lưu mà
Hadley miêu tả ngày này được biết đến với tên ông
vòng hoàn lưu Hadley
Benjamin Franklin
• 1743-1784
Benjamin Franklin quan sát ghi nhận được hệ thống
thời tiết ởBắc Mỹdi chuyển từ tây sang đông, chứng
mình hiện tượngsétcũng làđiện, xuất bản sơ đồ dòng
biểnGulf Streamđầu tiên, liên hệ hiện tượngphun trào
núi lửavới thời tiết và miêu tả hiệu ứng của sự phá rừng
đối vớikhí hậu
• 1780
Horace de Saussuređã chế tạo đượcẩm kế tóc
• 1802-1803
Luke Howardwrites viết cuốn Về sự biến đổi của mây,
trong đó ông đã đặt tên latin cho cácloại mây
• 1806
Francis Beaufortđã đưa rahệ thống phân cấp tốc độ gió
• 1837
Samuel Morse phát minh ramã điện
• 1860
Robert FitzRoysử dụng hệ thống mã điện mới để thu thập các quan trắc hàng ngày ở các vùng của nước Anh
và phát triển các bản đồ Synop để dự báo thời tiết Những dự báo thời tiết hàng ngày đầu tiên của ông được xuất bản trêntạp chí Timesvào 1860
1.2 Hiệu ứng Coriolis
Hiệu ứng Coriolislà lực quán tính xuất hiện do sự quay của Trái Đất, kết quả làm cho vật thể (khối khí) có xu hướng di chuyển lệch về phía phải của chuyển động ở Bắc bán cầu và về phía trái ở Nam Bán cầu Hiệu ứng này được đặt theo tênGaspard-Gustave de Coriolisvào đầu thế kỷ 20
1.3 Dự báo số trị
Đầu thế kỷ 20, những tiến bộ của sự hiểu biết về vật
lý khí quyển dẫn tới sự hình thành củadự báo thời tiết bằng phương pháp sốhiện đại Vào năm1922,Lewis Fry Richardsonđã xuất bản cuốn Dự báo thời tiết bằng
quá trình số trị, trong đó đã miêu tả những số hạng nhỏ
trong các phương trìnhđộng lực học chất lỏngcó thể được bỏ qua để có thể tìm được các nghiệm số Tuy nhiên, số lượng tính toán quá lớn khi đó và không thể thực hiện được trước khi các máy vi tính xuất hiện Tại thời điểm này, ở Na Uy có một nhóm các nhà khí tượng, đứng đầu làVilhelm Bjerknesđã phát triển một
mô hình để giải thích sự hình thành, tăng cường và tan
rã (vòng đời) của cácxoáy thuận ngoại nhiệt đới, đã đưa ra ý tưởng vềfront, là đường biên giữa các khối khí Nhóm cũng bao gồmCarl-Gustaf Rossby(người đầu tiên giải thích các chuyển động quy mô lớn khí quyển trên quan điểm của động lực học chất lỏng),
Trang 3Tor Bergeron(người đầu tiên đưa ra cơ chế hình thành
mưa)
Đến giữa thập niên1950, các thí nghiệm số trở nên dễ
dàng hơn với sự trợ giúp của máy tính Các dụ báo thời
tiết đầu tiên bằng phương pháp số đã sử dụng các mô
hìnhchính áp(với một mực thẳng đứng) và đã dự báo
các chuyển động quy mô lớn củasóng Rossbyvùng vĩ
độ trung bình một cách thành công
Trong thập niên 1960s, bản chất lý thuyết hỗn loạn
của khí quyển lần đầu tiên được biết tới bởiEdward
Lorenz, hình thành nên ngành khoa học nghiên cứu về
lý thuyết hỗn loạn
1.4 Quan trắc vệ tinh
Năm 1960, vệ tinh khí tượng đầu tiênTIROS-1 được
phóng thành công đã đánh dấu thời kỳ có thể nhận
được các thông tin thời tiết toàn cầu Các vệ tinh thời
tiết cùng với các vệ tinh quan trắc Trái Đất khác quay
quanh Trái Đất ở các độ cao khác nhau đã trở thành
một công cụ không thể thiếu để nghiên cứu một phổ
rộng các hiện tượng tử cháy rừng đếnEl Niño
Những năm gần đây, cácmô hình khí hậuđã được phát
triển với độ phân giải ngày càng cao Chúng được sử
dụng để nghiên cứu nhữngbiến đổi khí hậuhạn dài,
chẳng hạn hiệu ứng do sự phát thảikhí nhà kínhdo
con người
Các nhà khí tượng sử dụng một số phương pháp khác
nhau để dự báo thời tiết trong tương lai Hầu hết các
phương pháp này được sử dụng từ vài thập kỷ trước
(trước thập niên 70) khi máy tính chưa phát triển đủ
mạnh để thực hiện các dự báo số trị Ngày nay chúng
được sử dụng để đánh giá mức độ hiệu quả của các dự
báo thời tiết: so sánh với dự báo quán tính hoặc với
chuẩn khí hậu:
• Phương pháp quán tính
Phương pháp này giả thiết điều kiện thời tiết sẽ không
thay đổi: "Ngày mai như ngày hôm nay" Phương pháp
này chỉ đúng cho hạn dự báo ngắn
• Phương pháp xu thế
Phương pháp này xác định hướng và tốc độ của các
front, các trung tâmáp caovàáp thấpvà các vùng mây
vàgiáng thủy
• Phương pháp khí hậu
Phương pháp này sử dụng số liệu thời tiết lịch sử, được lấy trung bình trong một khoảng thời gian dài (hàn năm) để dự báo điều kiện thời tiết ở một ngày cụ thể
• Phương pháp tương tự
Là một phương phức hợp để tìm các điều kiện thời tiết
“tương tự" với số liệu lịch sử
• Phương pháp dự báo số
Phương pháp dự báo sốsử dụng các máy tính để xây dựng mô hình máy tính của khí quyển Đây là phương pháp thành công nhất và được sử dụng rộng rãi nhất trên thế giới
3 Khí tượng học và khí hậu học
Với sự phát triển của cácsiêu máy tính, cácmô hình toán họccủa khí quyển ngày càng đạt đến độ tinh xảo cao Không chỉ có độ phân giải không gian và thời gian được nâng cao mà nhiều thành phần tronghệ thống khí hậudần dần cũng được tích hợp vào mô hình: khí quyển, đại dương, sinh quyển và các tác động của con người Ở Việt Nam, khí tượng học được nghiên cứu và giảng dạy tại trườngĐại học khoa học tự nhiêntrực thuộcĐại học quốc gia Hà Nội
4 Các chủ đề và hiện tượng khí tượng học
5 Tham khảo
Trang 44 6 NGUỒN, NGƯỜI ĐÓNG GÓP, VÀ GIẤY PHÉP CHO VĂN BẢN VÀ HÌNH ẢNH
6.1 Văn bản
• Khí tượng học Nguồn: https://vi.wikipedia.org/wiki/Kh%C3%AD_t%C6%B0%E1%BB%A3ng_h%E1%BB%8Dc?oldid=25308243 Người đóng góp: Mxn, DHN, Robbot, Vương Ngân Hà, Nguyễn anh ang, Trung, Sz-iwbot, Chobot, Duongdt, DHN-bot, Bùi Hoàng
Hải, Lương Mạnh ắng, VolkovBot, TXiKiBoT, Synthebot, SieBot, Idioma-bot, Qbot, SpBot, CarsracBot, Luckas-bot, ArthurBot, Xqbot, Discovery1998, TobeBot, KamikazeBot, TjBot, TuHan-Bot, EmausBot, WikitanvirBot, Cheers!-bot, MerlIwBot, GrouchoBot, AlphamaBot, Addbot, AlphamaBot4, TuanminhBot, Én bạc, Én bạc AWB và 4 người vô danh
6.2 Hình ảnh
• Tập_tin:Benjamin_Franklin_by_Jean-Baptiste_Greuze.jpg Nguồn: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/2/2f/ Benjamin_Franklin_by_Jean-Baptiste_Greuze.jpgGiấy phép: Public domain Người đóng góp: e original uploader wasNonenmac
tại Wikipedia Tiếng AnhNghệ sĩ đầu tiên:Jean-Baptiste Greuze
• Tập_tin:Bust_of_Aristotle.jpg Nguồn:https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/7/71/Bust_of_Aristotle.jpgGiấy phép:
CC-BY-SA-3.0 Người đóng góp: Self-photographed Nghệ sĩ đầu tiên:adell
• Tập_tin:Commons-logo.svg Nguồn: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/4/4a/Commons-logo.svgGiấy phép: Public
domain Người đóng góp: is version created by Pumbaa, using a proper partial circle and SVG geometry features (Former versions used to be slightly warped.) Nghệ sĩ đầu tiên: SVG version was created byUser:Grunt and cleaned up by 3247 , based on the earlier PNG version, created by Reidab
• Tập_tin:Question_book-new.svg Nguồn:https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/9/99/Question_book-new.svgGiấy phép:
CC-BY-SA-3.0 Người đóng góp: Chuyển từen.wikipedia sang Commons Created from scratch in Adobe Illustrator Based on Image: Question book.png created by User:EquazcionNghệ sĩ đầu tiên:Tkgd2007
6.3 Giấy phép nội dung
• Creative Commons Aribution-Share Alike 3.0