Гидрометеорология

Гидрометеороло́гия (греч. Υδρομετεωρολογία; др.-греч. ὕδωρ — «вода» + др.-греч. μετ-έωρα — «небесные явления» + др.-греч. λογία — «наука»)— комплекс наук, изучающий процессы, протекающие в атмосфере и гидросфере Земли, а также механизмы их непрерывного взаимодействия. Гидрометеорология объединяет в себе методы и подходы метеорологии, гидрологии суши, океанологии и климатологии.

Главная практическая цель дисциплины — мониторинг состояния окружающей среды, составление прогнозов погоды, расчёт водных ресурсов Земли и своевременное предупреждение об опасных природных явлениях.

История развития

Формирование гидрометеорологии как самостоятельного комплекса наук началось в XIX веке, когда возникла необходимость объединить разрозненные метеорологические и гидрологические наблюдения для нужд мореплавания, сельского хозяйства и зарождающейся авиации.

В России ключевым этапом стало создание в 1849 году Главной физической обсерватории в Санкт-Петербурге. В XX веке с развитием спутниковых технологий и вычислительной техники гидрометеорология перешла на уровень глобального цифрового моделирования климатических процессов.

Основные направления

Комплекс гидрометеорологических наук традиционно разделяют на следующие дисциплины:

Главная геофизическая обсерватория имени А. И. Воейкова

Метеорология — изучает строение, свойства атмосферы и происходящие в ней физические процессы (погоду).
Климатология — исследует закономерности многолетнего режима погоды (климата) и причины его изменений.
Гидрология суши — изучает водные объекты на поверхности суши (реки, озёра, болота, водохранилища) и закономерности их режима.
Океанология — исследует физические, химические и биологические процессы в морях и океанах.

Практическое применение

Результаты гидрометеорологических исследований критически важны для функционирования современной экономики:

Обеспечение безопасности жизнедеятельности: прогнозирование и предупреждение о наводнениях, тайфунах, засухах, обильных снегопадах и гололёдных явлениях.
Инженерные изыскания: проведение инженерно-гидрометеорологических изысканий перед началом любого капитального строительства (расчёт ветровых, снеговых нагрузок, уровней затопления).
Транспортная логистика: прокладка безопасных маршрутов для морского флота и авиации с учётом штормов, течений и видимости.
Сельское хозяйство: планирование посевных работ и прогнозирование урожайности на основе климатических циклов.

Гидрометеорологические приборы и оборудование

Для сбора первичных данных на метеорологических станциях, гидропостах и научно-исследовательских судах используется специализированный комплекс измерительных приборов.

Название прибора	Измеряемый параметр	Единицы измерения	Описание и особенности применения
Барометр (ртутный, анероид)	Атмосферное давление	гПа, мм рт. ст.	Основной прибор для определения динамики воздушных масс и составления прогнозов.
Термометр (метеорологический)	Температура воздуха и почвы	Градус Цельсия (°C)	Применяются сухие, смоченные, максимальные и минимальные термометры в будках Селянинова.
Гигрометр / Психрометр	Влажность воздуха	Процент (%)	Измеряют относительную и абсолютную влажность, а также температуру точки росы.
Анеморумбометр / Анемометр	Скорость и направление ветра	м/с, румбы	Устанавливается на мачтах. Современные станции используют ультразвуковые датчики.
Осадкомер (осадкомер Третьякова)	Количество атмосферных осадков	Миллиметр (мм)	Снабжён специальной конусообразной защитой от выдувания снега и дождя ветром.
Плювиограф	Интенсивность жидких осадков	мм/мин	Обеспечивает непрерывную автоматическую регистрацию количества и времени выпадения дождя.
Актинометр / Пиранометр	Радиационный баланс, солнечная радиация	Вт/м²	Измеряют прямую, рассеянную и суммарную солнечную радиацию, поступающую на поверхность Земли.
Гелиограф	Продолжительность солнечного сияния	Час (ч)	Фиксирует время, в течение которого солнце не было закрыто облаками, путём прожогов на ленте.
Гидрологическая вертушка	Скорость течения воды	м/с	Используется гидрологами на реках и каналах для расчёта расхода воды в русле.
Эхолот / Лот	Глубина водоёма, рельеф дна	Метр (м)	Применяется для гидрографической съёмки водных объектов и обеспечения навигации.
Батиметр	Физико-химические свойства воды	различные	Служит для отбора проб воды с заданных глубин с одновременной фиксацией её температуры.

Современные методы наблюдений и моделирования

Развитие технологий в XXI веке позволило гидрометеорологии перейти от локальных инструментальных наблюдений к глобальному цифровому мониторингу Земли. Современный комплекс методов включает:

Космический мониторинг: использование метеорологических искусственных спутников Земли (например, серий «Электро-Л», «Метеор-М», GOES, Meteosat) для получения снимков облачности в видимом и инфракрасном диапазонах, отслеживания циклонов, динамики таяния ледников и температуры поверхности океана.
Дистанционное зондирование: применение доплеровских метеорологических радиолокаторов (ДМРЛ) для сканирования атмосферы в радиусе до 200–300 км. Это позволяет в режиме реального времени определять границы грозовых очагов, града, интенсивность ливней и зоны турбулентности.
Автоматизация наземной сети: замена традиционных метеостанций на автоматические метеорологические комплексы (АМК), которые ежеминутно считывают показания датчиков и передают их по каналам спутниковой или сотовой связи без участия человека.
Суперкомпьютерное моделирование: обработка больших объёмов данных с помощью суперкомпьютеров (например, в Гидрометцентре России и Главной геофизической обсерватории имени А. И. Воейкова (ГГО им. Воейкова)) для запуска сложных гидродинамических моделей атмосферы (таких как WRF, IFS), формирующих численные прогнозы погоды на несколько суток вперёд.

Опасные гидрометеорологические явления

К опасным явлениям (ОЯ) относятся природные процессы в атмосфере и гидросфере, которые по своей интенсивности, масштабу или продолжительности могут нанести экономический ущерб, разрушить инфраструктуру или создать угрозу для жизни населения.

Категория	Название явления	Критерии и характеристики	Последствия и риски
Метеорологические	Шквал / Смерч	Внезапное усиление ветра до 25 м/с и более за короткий промежуток времени.	Повреждение линий электропередачи, срыв кровель, падение деревьев и строительных конструкций.
	Сильный ливень / Град	Выпадение жидких осадков от 30–50 мм за 1–12 часов или крупного града диаметром от 20 мм.	Затопление городских улиц, уничтожение сельскохозяйственных посевов, повреждение автомобилей.
	Аномальная жара / мороз	Превышение или падение температуры воздуха относительно климатической нормы на 7 °C и более в течение 5 суток.	Нагрузка на энергетические системы, угроза здоровью людей, риск лесных пожаров или промерзания коммуникаций.
	Гололёд / Изморозь	Отложение плотного слоя льда на проводах, ветках деревьев и поверхности земли толщиной от 20 мм.	Обрывы линий связи и ЛЭП, парализация движения автомобильного и авиационного транспорта, травматизм.
Гидрологические	Высокое половодье / Паводок	Превышение критических уровней воды в реках и озёрах, приводящее к затоплению поймы.	Подтопление жилых домов, дорог, промышленных объектов, размыв дамб и мостов.
	Сель	Внезапно возникающий в руслах горных рек поток смеси воды, песка, глины и крупных камней.	Сметание строений на своём пути, заваливание дорог в горных и предгорных районах.
	Зажор / Затор	Скопление рыхлого (слякоти) или битого льда в русле реки, стесняющее течение.	Резкий подъём уровня воды выше по течению, приводящий к внезапным катастрофическим наводнениям.
Морские	Сильное волнение	Высота волн в открытом море или океане от 6–8 метров и выше.	Угроза затопления судов, разрушение портовых гидротехнических сооружений, размыв береговой линии.
Морские	Нагон	Резкий подъём уровня воды в устьях рек и на побережьях под воздействием сильного ветра.	Наводнения в прибрежных мегаполисах, засоление почв в устьевых участках рек.

Государственное регулирование

В Российской Федерации за сбор данных, прогнозирование и мониторинг в этой сфере отвечает Росгидромет (Федеральная служба по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды). Центральным научно-исследовательским учреждением страны является Гидрометцентр России.

См. также

Примечания

Литература

Хромов С. П., Петросянц М. А. Метеорология и климатология. — 7-е изд. — М.: Изд-во МГУ, 2006. — 582 с. — ISBN 5-211-05207-2.
Михайлов В. Н., Добролюбов С. А. Гидрология. — М.: Высшая школа, 2007. — 463 с. — ISBN 978-5-06-005815-4.