Meteoroloji

Meteoroloji, atmosferik bilimlerin (atmosferik kimya ve atmosferik fiziği içeren) hava tahminine odaklanan bir dalıdır. Meteoroloji çalışmaları binlerce yıl öncesine dayanmakla birlikte, meteorolojideki önemli ilerleme 18. yüzyıla kadar başlamamıştır. 19. yüzyılda geniş bölgelerde hava gözlem ağları kurulduktan sonra bu alanda mütevazı ilerlemeler kaydedilmiştir. Hava durumunu tahmin etmeye yönelik önceki girişimler tarihsel verilere dayanıyordu. Ancak 20. yüzyılın ikinci yarısında fizik kanunlarının açıklığa kavuşturulması ve özellikle de hava durumunu modelleyen çok sayıda denklemin otomatik olarak çözülmesine olanak tanıyan bilgisayarın geliştirilmesiyle hava tahmininde önemli atılımlar gerçekleştirilmiştir. Hava tahminlerinin önemli bir dalı da denizcilik ve kıyı güvenliği ile ilgili olan ve hava etkilerinin büyük su kütleleri ile atmosferik etkileşimleri de içerdiği deniz hava tahminleridir. ⓘ

Meteorolojik olaylar, meteoroloji bilimi tarafından açıklanan gözlemlenebilir hava olaylarıdır. Meteorolojik olaylar, Dünya atmosferinin değişkenleri ile tanımlanır ve ölçülür: sıcaklık, hava basıncı, su buharı, kütle akışı ve bu değişkenlerin varyasyonları ve etkileşimleri ve zaman içinde nasıl değiştikleri. Yerel, bölgesel ve küresel düzeylerde hava durumunu tanımlamak ve tahmin etmek için farklı mekansal ölçekler kullanılır. ⓘ

Meteoroloji, klimatoloji, atmosfer fiziği ve atmosfer kimyası atmosfer bilimlerinin alt disiplinleridir. Meteoroloji ve hidroloji, disiplinler arası hidrometeoroloji alanını oluşturur. Dünya'nın atmosferi ve okyanusları arasındaki etkileşimler, birleşik okyanus-atmosfer sisteminin bir parçasıdır. Meteorolojinin askeri, enerji üretimi, ulaşım, tarım ve inşaat gibi birçok farklı alanda uygulaması vardır. ⓘ

Meteoroloji kelimesi Eski Yunanca μετέωρος metéōros (meteor) ve -λογία -logia (-(o)logy) kelimelerinden türetilmiştir ve "havadaki yüksek şeylerin incelenmesi" anlamına gelmektedir. ⓘ

Meteorolojik verilere dayanarak tahmin edilen bir kasırganın uydu fotoğrafı. ⓘ

Meteoroloji veya Hava bilgisi, atmosferde meydana gelen hava olaylarının oluşumunu, gelişimini ve değişimini nedenleri ile inceleyen ve bu hava olaylarının canlılar ve dünya açısından doğuracağı sonuçları araştıran bir bilim dalı. Türkçeye, Fransızca météorologie sözcüğünden geçmiştir. Ayrıca meteoroloji bilimi, Dünya'daki atmosferin (diğer gezegenler de dahil olabilir) her türlü fiziksel, dinamik ve kimyasal durumuyla ve yeryüzüne yakın atmosfer ile etkileşimleriyle ilgilenmektedir. ⓘ

Alexander von Humboldt'un çalışmasına dayanılarak William Channing Woodbridge tarafından çizilmiş olan dünya izotermal tablosu (1823) ⓘ

Atmosferin özellikle alt katmanlarında meydana gelen hava olaylarının oluşumunu ve değişimini nedenleriyle inceler ve kısa dönemli tahminler yapmayı amaçlar. Matematik, coğrafya, istatistik ve fizikten yararlanır. ⓘ

Tarih

Savoie'de Parhelion (sundog) ⓘ

Yıllık döngülere dayanarak yağmurları ve selleri tahmin etme becerisi, daha önce olmasa da en azından tarımsal yerleşim zamanından beri insanlar tarafından kullanılmıştır. Hava durumunu tahmin etmeye yönelik ilk yaklaşımlar astrolojiye dayanıyordu ve rahipler tarafından uygulanıyordu. Babil tabletleri üzerindeki çivi yazılı yazıtlar gök gürültüsü ve yağmur arasında bağlantılar içeriyordu. Keldaniler 22° ve 46° halelerini birbirinden ayırmışlardır. ⓘ

Eski Hint Upanişadları bulutlardan ve mevsimlerden bahseder. Samaveda, belirli fenomenler fark edildiğinde yerine getirilmesi gereken kurbanlardan bahseder. Varāhamihira'nın MS 500 civarında yazdığı klasik eseri Brihatsamhita hava gözlemine dair kanıtlar sunmaktadır. ⓘ

MÖ 350 yılında Aristoteles Meteoroloji'yi yazmıştır. Aristoteles meteorolojinin kurucusu olarak kabul edilir. Meteoroloji'de anlatılan en etkileyici başarılardan biri, günümüzde hidrolojik döngü olarak bilinen şeyin tanımlanmasıdır. ⓘ

De Mundo kitabında (MÖ 250'den önce veya MÖ 350 ile 200 yılları arasında yazılmıştır) şunlar kaydedilmiştir:

Eğer parlayan cisim alev alır ve şiddetle Dünya'ya doğru koşarsa buna yıldırım denir; eğer sadece yarısı ateşten oluşuyorsa ama aynı zamanda şiddetli ve büyükse buna meteor denir; eğer tamamen ateşten arınmışsa buna dumanlı yıldırım denir. Hepsine birden 'çullanan şimşek' denir çünkü Dünya'nın üzerine çullanırlar. Şimşek bazen dumanlıdır ve bu durumda 'yanan şimşek' olarak adlandırılır; bazen hızla ilerler ve bu durumda canlı olduğu söylenir. Diğer zamanlarda ise eğri büğrü çizgiler halinde ilerler ve çatallı şimşek olarak adlandırılır. Bir nesnenin üzerine çullandığında 'çullanan şimşek' olarak adlandırılır. ⓘ

Yunan bilim adamı Theophrastus hava tahmini üzerine İşaretler Kitabı adında bir kitap derlemiştir. Theophrastus'un çalışmaları yaklaşık 2.000 yıl boyunca hava durumu çalışmalarında ve hava tahminlerinde baskın bir etki olarak kalmıştır. MS 25 yılında Roma İmparatorluğu coğrafyacısı Pomponius Mela, iklim bölgesi sistemini resmileştirmiştir. Toufic Fahd'a göre, 9. yüzyıl civarında Al-Dinawari, Arap Tarım Devrimi sırasında meteorolojinin tarıma uygulanmasını ele aldığı Kitab al-Nabat'ı (Bitkiler Kitabı) yazdı. Gökyüzünün meteorolojik karakterini, gezegenleri ve takımyıldızları, güneşi ve ayı, mevsimleri ve yağmuru gösteren ay evrelerini, anvayı (yağmurun gök cisimleri) ve rüzgarlar, gök gürültüsü, şimşek, kar, seller, vadiler, nehirler, göller gibi atmosferik olayları anlatır. ⓘ

Hava durumunu tahmin etmeye yönelik ilk girişimler genellikle kehanet ve falcılıkla ilgiliydi ve bazen astrolojik fikirlere dayanıyordu. Amiral FitzRoy bilimsel yaklaşımları kehanet yaklaşımlarından ayırmaya çalıştı. ⓘ

Görsel atmosferik olayların araştırılması

Baker Plajı'nda Alacakaranlık ⓘ

Batlamyus astronomik gözlemler bağlamında ışığın atmosferik kırılması üzerine yazmıştır. 1021 yılında Alhazen, atmosferik kırılmanın alacakaranlıktan da sorumlu olduğunu gösterdi; alacakaranlığın güneş ufkun 19 derece altında olduğunda başladığını tahmin etti ve ayrıca Dünya atmosferinin mümkün olan maksimum yüksekliğini 52.000 passim (yaklaşık 49 mil veya 79 km) olarak tahmin etmek için buna dayalı geometrik bir belirleme kullandı. ⓘ

Büyük Aziz Albert, düşen her yağmur damlasının küçük bir küre biçiminde olduğunu ve bu biçimin gökkuşağının her bir yağmur damlasıyla etkileşime giren ışık tarafından üretildiği anlamına geldiğini öne süren ilk kişidir. Roger Bacon gökkuşağının açısal boyutunu hesaplayan ilk kişidir. Bir gökkuşağı zirvesinin ufuktan 42 dereceden daha yüksekte görünemeyeceğini belirtmiştir. 13. yüzyılın sonlarında ve 14. yüzyılın başlarında, Kemâleddin el-Fârisî ve Freibergli Theodoric birincil gökkuşağı fenomeni için doğru açıklamaları yapan ilk kişilerdir. Theoderic daha da ileri giderek ikincil gökkuşağını da açıklamıştır. 1716'da Edmund Halley, auroraların Dünya'nın manyetik alan çizgileri boyunca hareket eden "manyetik efluvia "dan kaynaklandığını öne sürdü. ⓘ

Aletler ve sınıflandırma ölçekleri

Bir yarım küre çanak anemometre ⓘ

1441 yılında Kral Sejong'un oğlu Kore Prensi Munjong ilk standart yağmur ölçeri icat etti. Bunlar, Kore'nin Joseon hanedanlığı boyunca bir çiftçinin potansiyel hasadına dayalı arazi vergilerini değerlendirmek için resmi bir araç olarak gönderildi. 1450 yılında Leone Battista Alberti, sallanan plakalı bir anemometre geliştirdi ve ilk anemometre olarak biliniyordu. 1607 yılında Galileo Galilei bir termoskop yapmıştır. 1611 yılında Johannes Kepler kar kristalleri üzerine ilk bilimsel incelemeyi yazdı: "Strena Seu de Nive Sexangula (Altıgen Karın Yeni Yıl Hediyesi)." 1643 yılında Evangelista Torricelli cıvalı barometreyi icat etti. 1662'de Sir Christopher Wren mekanik, kendi kendine boşalan, devrilebilen kova yağmur ölçeri icat etti. 1714 yılında Gabriel Fahrenheit, cıva tipi termometre ile sıcaklık ölçümü için güvenilir bir ölçek oluşturdu. 1742'de İsveçli bir astronom olan Anders Celsius, günümüzdeki Celsius ölçeğinin öncülü olan "santigrat" sıcaklık ölçeğini önerdi. 1783 yılında ilk saç higrometresi Horace-Bénédict de Saussure tarafından gösterilmiştir. 1802-1803 yıllarında Luke Howard, bulut türlerine Latince isimler verdiği On the Modification of Clouds adlı kitabını yazdı. 1806'da Francis Beaufort rüzgar hızlarını sınıflandırmak için kendi sistemini tanıttı. 19. yüzyılın sonlarına doğru ilk bulut atlasları yayınlanmış, bunların arasında o zamandan beri basılmaya devam eden Uluslararası Bulut Atlası da yer almıştır. Nisan 1960'ta ilk başarılı hava durumu uydusu olan TIROS-1'in fırlatılması, hava durumu bilgilerinin küresel olarak erişilebilir hale geldiği çağın başlangıcına işaret etti. ⓘ

Atmosferik kompozisyon araştırmaları

1648'de Blaise Pascal atmosfer basıncının yükseklikle birlikte azaldığını yeniden keşfetti ve atmosferin üzerinde bir vakum olduğu sonucuna vardı. 1738'de Daniel Bernoulli Hidrodinamik'i yayınlayarak gazların Kinetik teorisini başlattı ve gazlar teorisi için temel yasaları oluşturdu. 1761'de Joseph Black, buzun erirken sıcaklığını değiştirmeden ısıyı emdiğini keşfetti. Black'in öğrencisi Daniel Rutherford 1772'de flojistleşmiş hava adını verdiği nitrojeni keşfetti ve birlikte flojiston teorisini geliştirdiler. 1777'de Antoine Lavoisier oksijeni keşfetti ve yanma için bir açıklama geliştirdi. 1783'te Lavoisier "Reflexions sur le phlogistique" adlı makalesinde flojiston teorisini reddeder ve bir kalori teorisi önerir. 1804 yılında John Leslie, mat siyah bir yüzeyin cilalı bir yüzeye göre ısıyı daha etkili bir şekilde yaydığını gözlemleyerek siyah cisim ışımasının önemini ortaya koymuştur. 1808'de John Dalton, A New System of Chemistry'de kalori teorisini savundu ve ısının maddeyle, özellikle de gazlarla nasıl birleştiğini açıkladı; gazların ısı kapasitesinin atom ağırlığıyla ters orantılı olarak değiştiğini öne sürdü. 1824 yılında Sadi Carnot, kalori teorisini kullanarak buhar makinelerinin verimliliğini analiz etti; tersinir süreç kavramını geliştirdi ve doğada böyle bir şeyin var olmadığını öne sürerek termodinamiğin ikinci yasasının temelini attı. ⓘ

Siklonlar ve hava akışı üzerine araştırmalar

Dünya atmosferinin genel sirkülasyonu: Batı rüzgarları ve ticaret rüzgarları Dünya'nın atmosferik dolaşımının bir parçasıdır. ⓘ

1494 yılında Kristof Kolomb tropikal bir kasırga yaşamış ve bu olay Avrupa'da kasırgayla ilgili ilk yazılı kaydın ortaya çıkmasına neden olmuştur. 1686'da Edmund Halley, ticaret rüzgarları ve musonlar üzerine sistematik bir çalışma sunmuş ve atmosferik hareketlerin nedeni olarak güneş ısınmasını göstermiştir. 1735 yılında George Hadley tarafından ticaret rüzgârlarının incelenmesi yoluyla küresel dolaşımın ideal bir açıklaması yazılmıştır. 1743 yılında Benjamin Franklin'in bir kasırga tarafından ay tutulmasını görmesi engellendiğinde, siklonların çevrelerindeki rüzgârlara zıt bir şekilde hareket ettiğine karar verdi. Dünya'nın dönüşünün hava akımını tam olarak nasıl etkilediğinin kinematiğini anlamak başlangıçta kısmi idi. Gaspard-Gustave Coriolis 1835 yılında su çarkları gibi dönen parçalara sahip makinelerin enerji verimi üzerine bir makale yayınladı. 1856'da William Ferrel, orta enlemlerde bir sirkülasyon hücresinin varlığını ve içindeki havanın Coriolis kuvveti tarafından saptırılarak hakim batı rüzgarlarına yol açtığını öne sürdü. 19. yüzyılın sonlarında, hava kütlelerinin izobarlar boyunca hareketinin, basınç gradyan kuvveti ile saptırma kuvvetinin büyük ölçekli etkileşiminin bir sonucu olduğu anlaşılmıştır. 1912 yılına gelindiğinde, bu saptırıcı kuvvet Coriolis etkisi olarak adlandırıldı. Birinci Dünya Savaşı'ndan hemen sonra, Norveç'te Vilhelm Bjerknes liderliğindeki bir grup meteorolog, orta enlem siklonlarının oluşumunu, yoğunlaşmasını ve nihai bozulmasını (yaşam döngüsü) açıklayan Norveç siklon modelini geliştirdi ve cephe fikrini, yani hava kütleleri arasında keskin bir şekilde tanımlanmış sınırlar fikrini ortaya attı. Grupta Carl-Gustaf Rossby (büyük ölçekli atmosferik akışı akışkan dinamikleri açısından ilk açıklayan kişi), Tor Bergeron (yağmurun nasıl oluştuğunu ilk belirleyen kişi) ve Jacob Bjerknes yer alıyordu. ⓘ

Gözlem ağları ve hava tahmini

Oluşum yüksekliğine göre bulut sınıflandırması ⓘ

Bu "Hyetographic or Rain Map of the World" ilk olarak 1848 yılında Alexander Keith Johnston tarafından yayımlanmıştır. ⓘ

Bu "Hyetographic or Rain Map of Europe" da 1848 yılında "The Physical Atlas "ın bir parçası olarak yayımlanmıştır. ⓘ

16. yüzyılın sonlarında ve 17. yüzyılın ilk yarısında bir dizi meteorolojik alet icat edildi: termometre, barometre, hidrometre, rüzgar ve yağmur ölçerler. 1650'lerde doğa filozofları hava gözlemlerini sistematik olarak kaydetmek için bu aletleri kullanmaya başladı. Bilimsel akademiler hava durumu günlükleri oluşturdular ve gözlem ağları düzenlediler. 1654 yılında Ferdinando II de Medici, Floransa, Cutigliano, Vallombrosa, Bologna, Parma, Milano, Innsbruck, Osnabrück, Paris ve Varşova'daki meteoroloji istasyonlarından oluşan ilk hava gözlem ağını kurdu. Toplanan veriler düzenli zaman aralıklarıyla Floransa'ya gönderiliyordu. 1660'larda Londra Kraliyet Cemiyeti'nden Robert Hooke hava gözlemcileri ağını destekledi. Hipokrat'ın Havalar, Sular ve Yerler adlı incelemesi hava durumunu hastalıklarla ilişkilendirmişti. Böylece ilk meteorologlar hava durumu ile salgın hastalıklar ve iklim ile halk sağlığı arasında ilişki kurmaya çalıştılar. ⓘ

Aydınlanma Çağı boyunca meteoroloji, astrolojik meteoroloji de dahil olmak üzere geleneksel hava durumu bilgisini rasyonelleştirmeye çalıştı. Ancak hava olaylarına ilişkin teorik bir anlayış oluşturma girişimleri de olmuştur. Edmond Halley ve George Hadley ticaret rüzgarlarını açıklamaya çalıştılar. Isınan ekvator havasının yükselen kütlesinin yerini yüksek enlemlerden gelen daha soğuk bir hava akışının aldığını düşündüler. Yüksek irtifadaki sıcak havanın ekvatordan kutuplara doğru akması, erken bir sirkülasyon tablosu oluşturdu. Hava gözlemcileri arasındaki disiplinsizlik ve aletlerin kalitesizliğinden kaynaklanan hayal kırıklığı, erken modern ulus devletleri büyük gözlem ağları kurmaya yöneltti. Böylece 18. yüzyılın sonunda meteorologlar büyük miktarlarda güvenilir hava durumu verilerine erişebilmişlerdir. 1832 yılında Baron Schilling tarafından elektromanyetik telgraf geliştirildi. Elektrikli telgrafın 1837'de kullanılmaya başlanmasıyla ilk kez geniş bir alandan yüzey hava gözlemlerini hızlı bir şekilde toplamak için pratik bir yöntem ortaya çıktı. ⓘ

Bu veriler, Dünya yüzeyine yakın bir bölge için atmosferin durumunun haritalarını üretmek ve bu durumların zaman içinde nasıl geliştiğini incelemek için kullanılabilirdi. Bu verilere dayanarak sık sık hava tahminleri yapmak için güvenilir bir gözlem ağı gerekiyordu, ancak Smithsonian Enstitüsü 1849 yılına kadar Joseph Henry liderliğinde Amerika Birleşik Devletleri genelinde bir gözlem ağı kurmaya başlamadı. Bu dönemde Avrupa'da da benzer gözlem ağları kurulmuştur. Rahip William Clement Ley, sirrus bulutlarının anlaşılmasında ve Jet Akımlarının ilk anlaşılmasında kilit rol oynamıştır. 'CKM' Douglas olarak bilinen Charles Kenneth Mackinnon Douglas, Ley'in ölümünden sonra onun makalelerini okumuş ve hava sistemlerinin erken dönem çalışmalarını sürdürmüştür. On dokuzuncu yüzyılda meteoroloji alanında çalışan araştırmacılar, özel bilim insanları olarak eğitilmek yerine askeri ya da tıbbi geçmişe sahip kişilerdi. 1854 yılında Birleşik Krallık hükümeti, Robert FitzRoy'u denizdeki hava gözlemlerini toplama göreviyle Ticaret Kurulu'nun yeni Meteoroloji İstatistikçisi ofisine atadı. FitzRoy'un ofisi 1854 yılında, dünyanın en eski ikinci ulusal meteoroloji servisi olan Birleşik Krallık Meteoroloji Ofisi'ne dönüştü (Avusturya'daki Meteoroloji ve Jeodinamik Merkez Kurumu (ZAMG) 1851 yılında kurulmuştur ve dünyanın en eski meteoroloji servisidir). FitzRoy's Office tarafından yapılan ilk günlük hava tahminleri 1860 yılında The Times gazetesinde yayınlanmıştır. Ertesi yıl, fırtına beklendiğinde başlıca limanlara fırtına uyarı konilerinin asılması sistemi getirildi. ⓘ

Sonraki 50 yıl boyunca birçok ülke ulusal meteoroloji servisleri kurdu. Hindistan Meteoroloji Dairesi (1875) tropikal siklon ve musonları takip etmek üzere kurulmuştur. Finlandiya Meteoroloji Merkez Ofisi (1881) Helsinki Üniversitesi Manyetik Gözlemevi'nin bir bölümünden oluşturuldu. Japonya Meteoroloji Ajansı'nın öncüsü olan Japonya Tokyo Meteoroloji Gözlemevi 1883 yılında yüzey hava haritaları oluşturmaya başladı. Birleşik Devletler Hava Bürosu (1890) Birleşik Devletler Tarım Bakanlığı'na bağlı olarak kurulmuştur. Avustralya Meteoroloji Bürosu (1906), mevcut eyalet meteoroloji hizmetlerini birleştirmek için bir Meteoroloji Yasası ile kurulmuştur. ⓘ

Sayısal hava tahmini

Ortak Sayısal Hava Tahmin Birimi'nde IBM 7090 konsolunda bir meteorolog. c. 1965 ⓘ

1904 yılında Norveçli bilim adamı Vilhelm Bjerknes, Mekanik ve Fizikte Bir Problem Olarak Hava Tahmini adlı makalesinde, doğa kanunlarına dayalı hesaplamalarla hava tahmini yapmanın mümkün olması gerektiğini savundu. ⓘ

Atmosferik fiziğin anlaşılmasındaki ilerlemeler, modern sayısal hava tahminlerinin temelini 20. yüzyılın sonlarına kadar atmadı. 1922 yılında Lewis Fry Richardson, I. Dünya Savaşı'nda ambulans şoförü olarak üzerinde çalıştığı notları ve türevleri bulduktan sonra "Sayısal Süreçle Hava Tahmini "ni yayınladı. Atmosferik akışı yöneten prognostik akışkanlar dinamiği denklemlerindeki küçük terimlerin nasıl ihmal edilebileceğini ve tahminlere olanak tanıyacak sayısal bir hesaplama şemasının nasıl geliştirilebileceğini anlattı. Richardson, hesaplamaların binlerce kişiden oluşan büyük bir oditoryumda yapılmasını öngörüyordu. Ancak, gerekli hesaplamaların sayısı elektronik bilgisayarlar olmadan tamamlanamayacak kadar fazlaydı ve hesaplamalarda kullanılan ızgara boyutu ve zaman adımları gerçekçi olmayan sonuçlara yol açıyordu. Gerçi daha sonra yapılan sayısal analizler bunun sayısal istikrarsızlıktan kaynaklandığını ortaya koymuştur. ⓘ

1950'lerden itibaren bilgisayarlarla sayısal tahminler yapılabilir hale geldi. Bu şekilde elde edilen ilk hava tahminleri barotropik (tek dikey seviyeli) modeller kullandı ve orta enlem Rossby dalgalarının büyük ölçekli hareketini, yani atmosferik alçak ve yükseklerin modelini başarıyla tahmin edebildi. 1959 yılında Birleşik Krallık Meteoroloji Ofisi ilk bilgisayarı olan Ferranti Mercury'yi aldı. ⓘ

1960'larda atmosferin kaotik doğası ilk kez Edward Lorenz tarafından gözlemlendi ve matematiksel olarak tanımlanarak kaos teorisi alanı kuruldu. Bu gelişmeler, atmosferin kaotik doğasından kaynaklanan belirsizliği hesaba katmak için çoğu büyük tahmin merkezinde topluluk tahmininin kullanılmasına yol açmıştır. Dünyanın uzun vadeli hava durumunu tahmin etmek için kullanılan matematiksel modeller (iklim modelleri), günümüzde eski hava tahmin modelleri kadar kaba bir çözünürlüğe sahip olacak şekilde geliştirilmiştir. Bu iklim modelleri, sera gazlarının insan emisyonundan kaynaklanabilecek etkiler gibi uzun vadeli iklim değişikliklerini araştırmak için kullanılmaktadır. ⓘ

Meteoroloji uzmanları

Meteorologlar, meteoroloji alanında çalışan ve eğitim gören bilim insanlarıdır. Amerikan Meteoroloji Derneği, yetkili bir elektronik Meteoroloji Sözlüğü yayınlar ve sürekli olarak günceller. Meteorologlar devlet kurumlarında, özel danışmanlık ve araştırma hizmetlerinde, endüstriyel işletmelerde, kamu hizmetlerinde, radyo ve televizyon istasyonlarında ve eğitimde çalışırlar. Amerika Birleşik Devletleri'nde meteorologlar 2018 yılında yaklaşık 10.000 işte çalışmıştır. ⓘ

Hava tahminleri ve uyarıları meteorologların halk tarafından en iyi bilinen ürünleri olsa da, radyo ve televizyondaki hava durumu sunucularının profesyonel meteorolog olması gerekmez. Çoğunlukla çok az resmi meteoroloji eğitimi almış muhabirlerdir ve hava durumu uzmanı veya hava durumu sunucusu gibi düzenlenmemiş unvanlar kullanırlar. Amerikan Meteoroloji Derneği ve Ulusal Hava Durumu Derneği, belirli gereklilikleri karşılayan hava durumu yayıncılarına "Onay Mühürleri" verir, ancak bu medya tarafından işe alınmak için zorunlu değildir. ⓘ

Ekipman

Hugo Kasırgası'nın uydu görüntüsü ve görüntünün üst kısmında görülebilen kutup alçağı ⓘ

Her bilimin kendine özgü laboratuvar ekipmanı vardır. Atmosferde ölçülebilen pek çok şey ya da nitelik vardır. Her yerde ve her zaman gözlemlenebilen ya da görülebilen yağmur, tarihsel olarak ölçülen ilk atmosferik niteliklerden biridir. Ayrıca, doğru bir şekilde ölçülen diğer iki nitelik de rüzgar ve nemdir. Bunların ikisi de görülemez ancak hissedilebilir. Bu üçünü ölçen cihazlar 15. yüzyılın ortalarında ortaya çıkmıştır ve sırasıyla yağmur ölçer, anemometre ve higrometredir. Birçok atmosferik değişkeni ölçmek için yeterli ekipman inşa etmek üzere 15. yüzyıldan önce birçok girişimde bulunulmuştu. Birçoğu bir şekilde hatalıydı ya da güvenilir değildi. Aristo bile bazı çalışmalarında bu durumu havayı ölçmenin zorluğu olarak belirtmiştir. ⓘ

Yüzey ölçümleri meteorologlar için önemli verilerdir. Tek bir yerde çeşitli hava koşullarının anlık görüntüsünü verirler ve genellikle bir meteoroloji istasyonunda, bir gemide veya bir meteoroloji şamandırasında bulunurlar. Bir meteoroloji istasyonunda alınan ölçümler herhangi bir sayıda atmosferik gözlemi içerebilir. Genellikle sıcaklık, basınç, rüzgar ölçümleri ve nem sırasıyla bir termometre, barometre, anemometre ve higrometre tarafından ölçülen değişkenlerdir. Profesyonel istasyonlarda ayrıca hava kalitesi sensörleri (karbon monoksit, karbon dioksit, metan, ozon, toz ve duman), tavan ölçer (bulut tavanı), düşen yağış sensörü, sel sensörü, yıldırım sensörü, mikrofon (patlamalar, sonik patlamalar, gök gürültüsü) bulunabilir, piranometre/pireliometre/spektroradyometre (IR/Vis/UV fotodiyotları), yağmur ölçer/kar ölçer, sintilasyon sayacı (arka plan radyasyonu, serpinti, radon), sismometre (depremler ve sarsıntılar), transmissometre (görünürlük) ve veri kaydı için bir GPS saati. Üst hava verileri hava tahmini için çok önemlidir. En yaygın kullanılan teknik radyosondların fırlatılmasıdır. Radyosondları tamamlayan bir uçak toplama ağı Dünya Meteoroloji Örgütü tarafından organize edilmektedir. ⓘ

Meteorolojide kullanılan uzaktan algılama, uzak hava olaylarından veri toplama ve daha sonra hava durumu bilgisi üretme kavramıdır. Yaygın uzaktan algılama türleri Radar, Lidar ve uydulardır (veya fotogrametri). Her biri uzak bir konumdan atmosfer hakkında veri toplar ve genellikle verileri cihazın bulunduğu yerde depolar. Radar ve Lidar pasif değildir çünkü her ikisi de atmosferin belirli bir bölümünü aydınlatmak için EM radyasyonu kullanır. Hava durumu uyduları, çeşitli irtifalarda dünyanın etrafında dönen daha genel amaçlı Dünya gözlem uyduları ile birlikte, orman yangınlarından El Niño'ya kadar çok çeşitli fenomenleri incelemek için vazgeçilmez bir araç haline gelmiştir. ⓘ

Mekânsal ölçekler

Atmosferin incelenmesi, hem zaman hem de mekânsal ölçeklere bağlı olan farklı alanlara ayrılabilir. Bu ölçeğin bir ucunda klimatoloji yer alır. Saatler ile günler arasındaki zaman ölçeklerinde meteoroloji mikro, mezo ve sinoptik ölçekli meteoroloji olarak ayrılır. Sırasıyla, bu üç ölçeğin her birinin coğrafi boyutu uygun zaman ölçeği ile doğrudan ilişkilidir. ⓘ

Diğer alt sınıflandırmalar, bu alt sınıflar içindeki benzersiz, yerel veya geniş etkileri tanımlamak için kullanılır. ⓘ

Atmosferik Hareket Sistemlerinin Tipik Ölçekleri ⓘ

Hareket türü	Yatay ölçek (metre)
Moleküler ortalama serbest yol	10−7
Küçük türbülanslı girdaplar	10−2 – 10−1
Küçük girdaplar	10−1 – 1
Toz şeytanları	1–10
Gusts	10 – 102
Kasırgalar	102
Gök Gürültüsü Bulutları	103
Cepheler, fırtına hatları	104 – 105
Kasırgalar	105
Sinoptik Siklonlar	106
Gezegensel dalgalar	107
Atmosferik gelgitler	107
Ortalama bölgesel rüzgar	107

Mikro Ölçek

Mikro ölçekli meteoroloji, atmosferik olayların yaklaşık 1 kilometre (0,62 mil) veya daha küçük bir ölçekte incelenmesidir. Bireysel gök gürültülü fırtınalar, bulutlar ve binaların ve diğer engellerin (tek tek tepeler gibi) neden olduğu yerel türbülans bu ölçekte modellenir. ⓘ

Mezoscale

Mezoskal meteoroloji, 1 km ila 1000 km arasında değişen yatay ölçeklere ve Dünya yüzeyinden başlayan ve atmosferik sınır tabakası, troposfer, tropopoz ve stratosferin alt bölümünü içeren dikey bir ölçeğe sahip atmosferik olayların incelenmesidir. Mezoskal zaman ölçekleri bir günden azdan birkaç haftaya kadar sürer. Tipik olarak ilgi çeken olaylar gök gürültülü fırtınalar, fırtına hatları, cepheler, tropikal ve ekstratropikal siklonlardaki yağış bantları ve dağ dalgaları ile deniz ve kara meltemleri gibi topografik olarak üretilen hava sistemleridir. ⓘ

Sinoptik ölçek

NOAA: Sinoptik ölçekli hava durumu analizi. ⓘ

Sinoptik ölçekli meteoroloji, zaman ve uzayda 1000 km ve 10⁵ saniyeye (28 gün) kadar olan ölçeklerde atmosferik değişiklikleri tahmin eder. Sinoptik ölçekte, hareketli hava kütlelerine (tropik bölgeler dışında) etki eden Coriolis ivmesi tahminlerde baskın bir rol oynar. Sinoptik meteoroloji tarafından tipik olarak tanımlanan olaylar arasında ekstratropikal siklonlar, baroklinik çukurlar ve sırtlar, cephesel bölgeler ve bir dereceye kadar jet akımları gibi olaylar yer alır. Tüm bunlar tipik olarak belirli bir zaman için hava durumu haritalarında verilir. Sinoptik olayların minimum yatay ölçeği, yüzey gözlem istasyonları arasındaki aralıkla sınırlıdır. ⓘ

Küresel ölçek

Yıllık ortalama deniz yüzeyi sıcaklıkları. ⓘ

Küresel ölçekli meteoroloji, ısının tropik bölgelerden kutuplara taşınmasıyla ilgili hava durumu modellerinin incelenmesidir. Bu ölçekte çok büyük ölçekli salınımlar önem taşımaktadır. Bu salınımlar, Madden-Julian salınımı gibi tipik olarak aylar veya El Niño-Güney Salınımı ve Pasifik on yıllık salınımı gibi yıllar mertebesinde zaman periyotlarına sahiptir. Küresel ölçekli meteoroloji, klimatoloji alanına girmektedir. İklimin geleneksel tanımı daha büyük zaman ölçeklerine itilir ve daha uzun zaman ölçekli küresel salınımların anlaşılmasıyla, bunların iklim ve hava bozuklukları üzerindeki etkileri sinoptik ve mezoscale zaman ölçekleri tahminlerine dahil edilebilir. ⓘ

Sayısal Hava Tahmini, hava-deniz etkileşimi, tropikal meteoroloji, atmosferik öngörülebilirlik ve troposferik/stratosferik süreçlerin anlaşılmasında ana odak noktasıdır. Monterey, Kaliforniya'daki Donanma Araştırma Laboratuvarı, Donanma Operasyonel Küresel Atmosferik Tahmin Sistemi (NOGAPS) adı verilen küresel bir atmosferik model geliştirmiştir. NOGAPS, Birleşik Devletler Ordusu için Filo Sayısal Meteoroloji ve Oşinografi Merkezi'nde operasyonel olarak çalıştırılmaktadır. Diğer birçok küresel atmosferik model ulusal meteoroloji kurumları tarafından yürütülmektedir. ⓘ

Bazı meteorolojik prensipler

Sınır tabaka meteorolojisi

Sınır tabaka meteorolojisi, atmosferik sınır tabaka (ABL) olarak bilinen, Dünya yüzeyinin hemen üzerindeki hava tabakasındaki süreçlerin incelenmesidir. Yüzeyin etkileri - ısıtma, soğutma ve sürtünme - hava tabakası içinde türbülanslı karışıma neden olur. Bir günden daha kısa zaman ölçeklerinde önemli ısı, madde veya momentum hareketleri türbülanslı hareketlerden kaynaklanır. Sınır tabaka meteorolojisi, meteoroloji çalışmaları için okyanus, göl, kentsel arazi ve kentsel olmayan arazi dahil olmak üzere her türlü yüzey-atmosfer sınırının incelenmesini içerir. ⓘ

Dinamik meteoroloji

Dinamik meteoroloji genellikle atmosferin akışkan dinamikleri üzerine odaklanır. Hava parseli fikri, atmosferin en küçük unsurunu tanımlamak için kullanılırken, atmosferin ayrık moleküler ve kimyasal doğası göz ardı edilir. Bir hava parseli, atmosferin akışkan sürekliliğinde bir nokta olarak tanımlanır. Atmosferi incelemek için akışkan dinamiği, termodinamik ve hareketin temel yasaları kullanılır. Atmosferin durumunu karakterize eden fiziksel büyüklükler sıcaklık, yoğunluk, basınç vb.dir. Bu değişkenler süreklilik içinde benzersiz değerlere sahiptir. ⓘ

Uygulamalar

Hava Tahmini

Kuzey Pasifik, Kuzey Amerika ve Kuzey Atlantik Okyanusu için beş gün sonraki yüzey basınçları tahmini ⓘ

Hava tahmini, gelecekteki bir zamanda ve belirli bir yerde atmosferin durumunu tahmin etmek için bilim ve teknolojinin uygulanmasıdır. İnsanlar binlerce yıldır gayri resmi olarak ve en azından 19. yüzyıldan beri resmi olarak hava durumunu tahmin etmeye çalışmaktadır. Hava tahminleri, atmosferin mevcut durumu hakkında nicel veriler toplanarak ve atmosferin nasıl gelişeceğini öngörmek için atmosferik süreçlere ilişkin bilimsel anlayış kullanılarak yapılır. ⓘ

Bir zamanlar ağırlıklı olarak barometrik basınç, mevcut hava koşulları ve gökyüzü durumundaki değişikliklere dayanan tamamen insani bir çaba olan tahmin modelleri artık gelecekteki koşulları belirlemek için kullanılmaktadır. Tahmini dayandırmak için mümkün olan en iyi tahmin modelini seçmek için hala insan girdisi gereklidir; bu da örüntü tanıma becerilerini, telekonneksiyonları, model performansı bilgisini ve model önyargıları bilgisini içerir. Atmosferin kaotik yapısı, atmosferi tanımlayan denklemleri çözmek için gereken muazzam hesaplama gücü, başlangıç koşullarının ölçülmesinde yapılan hatalar ve atmosferik süreçlerin tam olarak anlaşılamaması, mevcut zaman ile tahminin yapıldığı zaman arasındaki fark (tahmin aralığı) arttıkça tahminlerin daha az doğru olacağı anlamına gelir. Toplulukların kullanımı ve model fikir birliği, hatayı daraltmaya ve en olası sonucu seçmeye yardımcı olur. ⓘ

Hava tahminlerinin çeşitli son kullanım alanları vardır. Hava durumu uyarıları önemli tahminlerdir çünkü can ve mal güvenliğini korumak için kullanılırlar. Sıcaklık ve yağışa dayalı tahminler tarım için ve dolayısıyla borsalardaki emtia tüccarları için önemlidir. Sıcaklık tahminleri, kamu hizmeti şirketleri tarafından gelecek günlerdeki talebi tahmin etmek için kullanılır. İnsanlar günlük olarak ne giyeceklerini belirlemek için hava tahminlerini kullanırlar. Açık hava etkinlikleri şiddetli yağmur, kar ve rüzgar soğuğu nedeniyle ciddi şekilde kısıtlandığından, tahminler bu olayların etrafındaki etkinlikleri planlamak ve önceden plan yapmak ve hayatta kalmak için kullanılabilir. ⓘ

Havacılık meteorolojisi

Havacılık meteorolojisi, hava durumunun hava trafik yönetimi üzerindeki etkisiyle ilgilenir. Havacılık Bilgi El Kitabında belirtildiği üzere, hava ekiplerinin hava durumunun uçuş planları ve uçakları üzerindeki etkilerini anlamaları önemlidir:

Buzun hava aracı üzerindeki etkileri kümülatiftir - itme kuvveti azalır, sürükleme artar, kaldırma kuvveti azalır ve ağırlık artar. Sonuçlar, durma hızında bir artış ve uçak performansında bir bozulmadır. Aşırı durumlarda, 5 dakikadan daha kısa bir süre içinde kanat profilinin ön kenarında 2 ila 3 inç buz oluşabilir. Bazı uçakların kaldırma gücünü yüzde 50 oranında azaltmak ve sürtünme direncini eşit oranda artırmak için 1/2 inç buz yeterlidir. ⓘ

Tarımsal meteoroloji

Meteorologlar, toprak bilimciler, tarımsal hidrologlar ve agronomistler, hava ve iklimin bitki dağılımı, ürün verimi, su kullanım verimliliği, bitki ve hayvan gelişiminin fenolojisi ve yönetilen ve doğal ekosistemlerin enerji dengesi üzerindeki etkilerini incelemekle ilgilenen kişilerdir. Tersine, bitki örtüsünün iklim ve hava durumu üzerindeki rolüyle ilgilenirler. ⓘ

Hidrometeoroloji

Hidrometeoroloji, hidrolojik döngü, su bütçesi ve fırtınaların yağış istatistikleri ile ilgilenen meteoroloji dalıdır. Bir hidrometeorolog, biriken (nicel) yağış, şiddetli yağmur, şiddetli kar tahminlerini hazırlar ve yayınlar ve ani sel potansiyeli olan alanları vurgular. Tipik olarak gerekli olan bilgi yelpazesi klimatoloji, mezoscale ve sinoptik meteoroloji ve diğer yer bilimleri ile örtüşmektedir. ⓘ

Branşın çok disiplinli yapısı teknik zorluklara yol açabilir, çünkü ilgili disiplinlerin her birinden gelen araçlar ve çözümler biraz farklı davranabilir, farklı donanım ve yazılım platformları için optimize edilebilir ve farklı veri formatları kullanabilir. DRIHM projesi gibi bazı girişimler bu sorunu ele almaya çalışmaktadır. ⓘ

Nükleer meteoroloji

Nükleer meteoroloji, radyoaktif aerosollerin ve gazların atmosferdeki dağılımını inceler. ⓘ

Denizcilik meteorolojisi

Deniz meteorolojisi, denizde faaliyet gösteren gemiler için hava ve dalga tahminleri ile ilgilenir. Okyanus Tahmin Merkezi, Honolulu Ulusal Hava Servisi tahmin ofisi, Birleşik Krallık Met Ofisi ve JMA gibi kuruluşlar dünya okyanusları için açık deniz tahminleri hazırlar. ⓘ

Askeri meteoroloji

Askeri meteoroloji, meteorolojinin askeri amaçlar için araştırılması ve uygulanmasıdır. Amerika Birleşik Devletleri'nde, Birleşik Devletler Deniz Kuvvetleri Komutanı, Deniz Meteoroloji ve Oşinografi Komutanlığı, Deniz Kuvvetleri ve Deniz Piyadeleri için meteorolojik çabaları denetlerken, Birleşik Devletler Hava Kuvvetleri'nin Hava Kuvvetleri Hava Ajansı, Hava Kuvvetleri ve Ordu'dan sorumludur. ⓘ

Çevresel meteoroloji

Çevresel meteoroloji temel olarak sıcaklık, nem, rüzgar ve çeşitli hava koşulları gibi meteorolojik parametrelere dayalı olarak endüstriyel kirlilik dağılımını fiziksel ve kimyasal olarak analiz eder. ⓘ

Yenilenebilir enerji

Yenilenebilir enerjide meteoroloji uygulamaları, rüzgar ve güneş enerjisi için temel araştırma, "keşif" ve rüzgar gücü ve güneş radyasyonunun potansiyel haritalamasını içerir. ⓘ

Tarihte Meteoroloji

İlk Çağ

İlk hava tahminleri, ilk uygarlıklar tarafından mevsimsel değişiklikleri izlemelerine yardımcı olmak amacıyla tekrar eden astronomik ve meteorolojik olayları gözlemlemeleriyle başlamaktadır. MÖ 650 civarında, Babilliler bulutların görünümüne ve hale gibi meteorolojik optik fenomenlere dayanarak kısa vadeli hava değişikliklerini tahmin etmeye çalıştılar. MÖ 300'e gelindiğinde, Çinli gökbilimciler yılı 24 festivale bölen ve her festivalin farklı bir hava türüyle ilişkilendirildiği bir takvim geliştirdiler. 340 civarında, Yunan filozof Aristo, yağmur, bulutlar, dolu, rüzgar, gök gürültüsü, şimşek ve kasırgalar gibi meteorolojik olaylar hakkında teoriler içeren felsefi bir bilimsel metin olan Meteorologica'yı yazdı. Ayrıca Meteorologica' da meteoroloji ve atmosferin yanında astronomi, coğrafya, kimya gibi konulara da değindi. ⓘ

Aristoteles, bazı önemli hataların yanı sıra hava durumuyla ilgili keskin gözlemler yaptı ve dört ciltlik metni birçok kişi tarafından neredeyse 2000 yıl boyunca hava durumu teorisi konusunda otorite olarak kabul edildi. Aristoteles'in iddialarının çoğu hatalı olsa da, fikirlerinin çoğu 17. yüzyıla kadar yıkılmadı. ⓘ

Orta Çağ ve Yeni Çağ

Yüzyıllar boyunca, genel hava durumu bilgilerine ve kişisel gözlemlere dayalı tahminler üretmek için girişimlerde bulunuldu. Bununla birlikte, Rönesans'ın sonunda, doğa filozoflarının spekülasyonlarının yetersiz olduğu ve atmosferi daha iyi anlamak için daha fazla bilginin gerekli olduğu giderek daha belirgin hale geldi. Bunu yapmak için atmosferin nem, sıcaklık ve basınç gibi özelliklerini ölçen aletlere ihtiyaç vardı. Batı medeniyetinde, havanın nemini ölçen bir alet olan bir higrometre için bilinen ilk tasarım, on beşinci yüzyılın ortalarında Nicholas Cusa (c.1401-1464, Almanca) tarafından tasarlanmıştır. Galileo Galilei (1564-1642, İtalyan) 1592'de veya kısa bir süre sonra ilkel bir termometre icat etti; ve Evangelista Torricelli (1608-1647, İtalyan) 1643'te atmosfer basıncını ölçmek için barometreyi icat etti. ⓘ

Günümüz

On dokuzuncu ve yirminci yüzyıllarda bölgesel ve küresel meteorolojik gözlem ağlarının oluşumuyla birlikte, gözleme dayalı hava tahmini için daha fazla veri elde edilmekteydi. 1920'lerde radyosondanın icadıyla çeşitli irtifalarda havayı izleme konusunda büyük bir adım atıldı. Hava durumu aletleri ve bir radyo vericisi ile donatılmış küçük hafif bir kutu olan radyosondalar, ortalama 30 kilometre yüksekliğe çıkan hidrojen veya helyum dolu bir balon tarafından atmosfere taşınır. Yükseliş sırasında aletler sıcaklık, nem ve basınç verilerini ölçerek yer istasyonuna geri iletir. Yer istasyonunda, veriler işlenir ve atmosferin düşey profili çıkartılır. Ayrıca bu veriler hava durumu haritaları oluşturmak veya hava tahmini için bilgisayar modellerine yerleştirmek için kullanılabilir hale getirilmektedir. ⓘ

Günümüzde meteorolojik hizmetler, tamamen bilimsel yöntemlerle ve uluslararası iş birliği içerisinde yürütülmektedir. Bugün dünyada, 24 saat sürekli çalışan on bin civarında kara istasyonu, açık denizlerde görev yapan altıbinden fazla gözlem gemisi ve yüksek hava sondajları yapan binden fazla meteoroloji istasyonu vardır. ⓘ