Использование гидрометеорологической информации в сельском хозяйстве

Метеорологические и гидрологические условия оказывают огромное влияние на многие стороны человеческой деятельности. Особое внимание привлекают стихийные бедствия, такие как, засухи, катастрофические наводнения, ураганы, лавины и другие. Порой они поражают хозяйства целых стран и областей и нередко сопровождаются многочисленными человеческими жертвами. Значительный урон различным отраслям народного хозяйства наносят менее грозные, но зато более часто встречающиеся явления – гололед, заморозки, туман, метели, снежные заносы, сильные ливни, пыльные бури.

Информация о текущем и будущем состоянии атмосферы, рек, озер и морей, сбором и обработкой которой занимается гидрометеорологическая служба, широко используется в различных отраслях народного хозяйства и в деле обороны страны.

Наиболее тесно связано с метеорологическими условиями и зависимо от погоды и климата сельское хозяйство. Распространение сельскохозяйственных культур на земном шаре и видов сельскохозяйственной продукции в значительной степени определяется климатом. В тоже время урожайность культур и продуктивность сельскохозяйственного производства в огромной степени зависят от сложившихся в данный год условий погоды. На продуктивность полей большое влияние оказывает влажность почвы и воздуха, количество осадков, света, тепла. Выбор  наиболее подходящих сроков сева, целесообразность внесения удобрений, проведение оросительных и мелиоративных работ – все перечисленные мероприятия в сильной степени определяются метеорологическими условиями. Правильный  и точный учет этих условий повышает урожай, согласно оценкам, на 15-25%. Для сельского хозяйства особенно важны долгосрочные прогнозы погоды – на декаду, месяц, сезон и даже более длительные сроки. 

Использование гидрометеорологической информации в авиации, в автомобильном и железнодорожном транспорте

Транспорт – одна из наиболее зависимых от погоды отраслей народного хозяйства.

Специфика требований транспорта к метеорологической информации заключается в масштабности сведений о погоде - маршруты воздушных,  морских судов и автомобильных грузоперевозок имеют протяженность,  измеряемую многими сотнями и тысячами километров; кроме того, метеорологические   условия   оказывают   решающее   влияние   не только на экономические показатели работы транспортных средств, но и на  безопасность движения;  от состояния погоды  и  качества  информации  о  ней  нередко  зависят жизнь и здоровье людей.

Для удовлетворения потребностей транспорта в метеорологической информации оказалось необходимым не только создать специальные метеорологические службы (авиационные и морские — повсеместно, а в отдельных странах еще и железнодорожные, автомобильные), но и развивать новые отрасли прикладной метеорологии: авиационную и морскую метеорологию.

Многие атмосферные явления представляют опасность для воздушного  и  морского  транспорта,   некоторые  же метеорологические   величины   для   обеспечения   безопасности полетов современных самолетов и плавания современных морских судов должны измеряться с особой точностью. Для нужд авиации и флота понадобились новые сведения, которыми раньше не располагали климатологи, это потребовало перестройки уже сложившейся и успевшей стать «классической» науки климатологии. Влияние потребностей транспорта на развитие метеорологии в  последнее время стало решающим. Оно повлекло за собой техническое переоснащение метеорологических станций, использование в метеорологии достижений радиотехники, электроники, телемеханики, а также совершенствование методов прогноза погоды, внедрение средств и методов предвычисления будущего состояния метеорологических величин (атмосферного давления, ветра, температуры воздуха) и расчета перемещения и эволюции важнейших синоптических объектов, таких, как циклоны и их ложбины с атмосферными фронтами, антициклоны, гребни и т. п.

Первое место по количеству использования метеорологической информации и уровню требований, предъявляемых к ней, занимает авиация.

Низкая облачность, грозы, туман, шквалистые ветры, сильные осадки, метели, пыльные бури серьезно затрудняют или даже полностью исключают взлет и посадку самолетов и вертолетов. По мере увеличения дальности и скорости полета, а также размеров и массы самолетов метеорологическое обеспечение авиации усложняется. Необходимы сведения о ветре, обледенении, болтанке и облачности по маршруту полета. Развитие технических средств самолетовождения и усовершенствование оборудования аэродромов постепенно ослабляют зависимость авиации от погоды в смысле возможности полета, взлета и посадки. Однако резко возрастают требования к достоверности и точности наблюдения и прогноза таких величин, как высота облачности и дальность видимости, с целью обеспечения полной безопасности и экономической эффективности полетов. Климатические данные о преобладающем направлении ветра, частоте появления туманов, состоянии земной поверхности используются при проектировании и эксплуатации аэродромов. Обеспечение гражданской авиации осуществляют авиаметеорологические станции, имеющиеся во всех аэропортах нашей страны. Они составляют прогноз погоды на время полета каждого самолета.

Сверхзвуковые самолеты гражданской авиации осуществляют полеты в нижней стратосфере — на высотах до 20 км. В связи с этим требуются сведения о болтанке самолетов, температуре и скорости ветра, которая в области так называемых струйных течений, расположенных чаще всего на высотах от 8 до 15км, может достигать нескольких сотен километров в час (максимальные значения близки к 700км/ч).

Важная задача гидрометеорологической службы – обеспечение безопасности плавания кораблей и судов различного назначения. Мореплавание с древнейших времен тесно связано с погодой. Важнейшими метеорологическими величинами, определяющими условия плавания морских судов, являются ветер и обусловленное им состояние морской поверхности — волнение, горизонтальная дальность видимости и явления, ее ухудшающие (туман, осадки), состояние неба — облачность, солнечное сияние, видимость звезд, солнца, луны. Кроме того, моряков интересует температура воздуха и воды, а также наличие морских льдов в высоких широтах, айсбергов, проникающих в акватории умеренных широт. Не последнюю роль для оценки условий плавания играют сведения о таких явлениях, как грозы и кучево-дождевые облака, чреватые опасными для морских судов водяными смерчами и сильными шквалами. В низких широтах мореплавание связано еще и с опасностью, которую несут с собой тропические циклоны — тайфуны, ураганы.

Погода для моряков — прежде всего фактор, определяющий безопасность плавания, затем — фактор экономический, и, наконец, как и для всех людей,— фактор комфорта, самочувствия и здоровья.

Флот нуждается в сведениях о морских течениях, ветрах, о вероятности встречи со льдом, обледенении, волнении моря и температуре воды, а главное — в прогнозах погоды и штормовых предупреждениях.

Работа речного транспорта в большой степени зависит от гидрометеорологических условий. Плохая видимость, колебания уровня воды в реках и озерах, замерзание водоемов — все это сказывается как на безопасности, так и на регулярности плавания судов, а также на экономических показателях их эксплуатации. Ранние ледоставы на реках, как и позднее вскрытие рек ото льда, сокращает период навигации. Применение ледокольных средств удлиняет сроки навигации, но удорожает стоимость перевозок.

Ухудшение видимости из-за туманов и осадков, снежные заносы, гололедные  явления, ливни,  наводнения  и
сильные   ветры   затрудняют   работу   автомобильного   и
железнодорожного транспорта. Открытые виды транспорта более чем
в два раза чувствительнее к неблагоприятной погоде, чем
закрытые. В дни с туманом и обложными осадками поток
автомобилей на дорогах сокращается на 25 — 50%  по сравнению с потоком в обычные дни. Несмотря на уменьшение потока автомашин
в плохую погоду, число аварий при гололеде возрастает
на 25%, особенно часты аварии при гололеде на поворотах дороги с плотным движением.

Колебания температуры воздуха в зимнее время могут вызвать обледенение рельсов и линий связи, а также подвижного состава, когда он стоит на запасных путях; бывают, хотя и сравнительно редко, и случаи обледенения пантографов на электропоездах. Все эти особенности влияния метеорологических условий на работу железнодорожного транспорта требуют использования специальной техники и связаны с дополнительными затратами труда и денежных средств в объеме 1—2% стоимости оперативных эксплуатационных расходов. В целом же железнодорожный транспорт менее других видов транспорта зависит от условий погоды. От стихийных бедствий, вызванных аномалиями погоды, железные дороги не застрахованы точно так же, как и другие отрасли народного хозяйства: сильные бури, наводнения, оползни, селевые потоки, снежные обвалы разрушают железнодорожные пути, как и автомобильные дороги; гололед, интенсивно отлагаясь на контактных проводах электрических железных дорог, обрывает их так же, как и провода ЛЭП или обычных линий связи. Следует добавить, что увеличение скорости движения поездов до 200—240 км/ч породило угрозу переворачивания поезда под действием ветра.

В зимние месяцы в умеренных широтах основные затруднения наземного транспорта связаны со снегом и льдом. Снежные заносы требуют расчистки дорог, осложняющей движение, и установки заградительных щитов на участках дорог, не имеющих снегозащитных насаждений.

  Сведения о метеорологическом и гидрологическом режиме необходимы и широко используются при проектировании и эксплуатации   сооружений   самого    различного    назначения — аэродромов, зданий, шоссейных и железных дорог, газопроводов, линий электропередачи, портов, гидростанций и водохранилищ. Неучет гидрометеорологических данных ведет либо к удорожанию строительства, либо к аварии в будущем. И наоборот, более полный учет этих данных позволяет значительно снизить стоимость строительства.

В настоящее время исключительную остроту приобрела проблема взаимодействия человеческого общества с природной (окружающей) средой, в частности проблема борьбы с загрязнением атмосферы и гидросферы отходами промышленного производства. Вопросы сохранения окружающей человека среды являются актуальными и многосторонними. Одним из наиболее важных вопросов, касающихся загрязнения атмосферы и гидросферы, является влияние загрязнения на климат Земли.

История развития гидрометеорологической службы

Первые исследования в области метеорологии относятся к античному времени (Аристотель). Развитие метеорологии ускорилось с 1-й половины 17 века, когда итальянские учёные Г. Галилей и Э. Торричелли разработали первые метеорологические приборы — барометр и термометр.

В 17—18 вв. были сделаны первые шаги в изучении закономерностей атмосферных процессов. Из работ этого времени следует выделить метеорологические исследования М.В. Ломоносова и Б. Франклина, которые уделяли особое внимание изучению атмосферного электричества. В этот же период были изобретены и усовершенствованы приборы для измерения скорости ветра, количества выпадающих осадков, влажности воздуха и других метеорологических элементов. Это позволило начать систематические наблюдения за состоянием атмосферы при помощи приборов, сначала в отдельных пунктах, а в дальнейшем (с конца 18 века) на сети метеорологических станций. Мировая сеть метеорологических станций, проводящих наземные наблюдения на основной части поверхности материков, сложилась в середине 19 века.

Наблюдения за состоянием атмосферы на различных высотах были начаты в горах, а вскоре после изобретения аэростата (конец 18 века) — в свободной атмосфере. С конца 19 века для наблюдения за метеорологическими элементами на различных высотах широко используются шары-пилоты и шары-зонды с самопишущими приборами. В 1930 советский учёный П. А. Молчанов изобрёл радиозонд — прибор, передающий сведения о состоянии свободной атмосферы по радио. В дальнейшем наблюдения при помощи радиозондов стали основным методом исследования атмосферы на сети аэрологических станций. В середине 20 века сложилась мировая актинометрическая сеть, на станциях которой производятся наблюдения за солнечной радиацией и её преобразованиями на земной поверхности; были разработаны методы наблюдений за содержанием озона в атмосфере, за элементами атмосферного электричества, за химическим составом атмосферного воздуха и др. Параллельно с расширением метеорологических наблюдений развивалась климатология, основанная на статистическом обобщении материалов наблюдений. Большой вклад в построение основ климатологии внёс А.И. Воейков, изучавший ряд атмосферных явлений: общую циркуляцию атмосферы, влагооборот, снежный покров и др.

В 19 в. получили развитие эмпирические исследования атмосферной циркуляции с целью обоснования методов прогнозов погоды. Работы У.Ферреля в США и Г.Гельмгольца в Германии положили начало исследованиям в области динамики атмосферных движений, которые были продолжены в начале 20 века норвежским учёным В. Бьеркнесом и его учениками. Дальнейший прогресс динамической метеорологии ознаменовался созданием первого метода численного гидродинамического прогноза погоды, разработанного советским учёным И. А. Кибелем, и последующим быстрым развитием этого метода.

В середине 20 века большое развитие получили методы динамической метеорологии  в изучении общей циркуляции атмосферы.  С их помощью  американские   метеорологи Дж. Смагоринский и  С.Манабе   построили   мировые карты температуры воздуха, осадков и других метеорологических элементов.  Значительное внимание в  современной метеорологии   уделяется  изучению процессов   в   приземном   слое  атмосферы. В   20—30-х   гг.   эти   исследования были начаты   Р. Гейгером   (Германия) и другими учёными с целью изучения микроклимата; в дальнейшем  они привели  к созданию нового раздела  метеорологии —  физики  пограничного слоя воздуха.  Большое место замают исследования изменений  климата, в особенности изучение всё белее заметного  влияния  деятельности человека на климат.

Метеорология в России достигла высокого уровня уже в 19 веке. В 1849 в Петербурге была основана Главная  физическая (ныне геофизическая)    обсерватория — одно из первых  в  мире  научных   метеорологических учреждений. Г.И. Вильд, руководивший обсерваторией   на   протяжении многих лет во 2-й половине 19 века, создал в России образцовую систему метеорологических наблюдений и  службу  погоды.    Он    был  одним из основателей     Международной метеорологической организации (1871) и председателем международной комиссии по проведению 1-го Международного полярного года (1882-83гг.). За годы Советской власти был создан   ряд новых научных  метеорологических учреждений, к числу которых относятся Гидрометцентр (ранее   Центральный  институт   прогнозов), Центральная аэрологическая   обсерватория,   Институт физики атмосферы АН  СССР и  др.

Основоположником  советской   школы динамической метеорологии был А.А. Фридман. В его исследованиях,   а  также в более поздних работах   Н.Е. Кочина,  П.Я. Кочиной,    Е.Н.   Блиновой,    Г.И. Марчука,    А.М.   Обухова,   А.С.    Монина, М.И.  Юдина и др.  были исследованы закономерности    атмосферных движений различных масштабов, предложены Епервые модели  теории   климата,   разработана теория атмосферной   турбулентности.   Закономерностям  радиационных  процессов в атмосфере были посвящены работы К. Я . Кондратьева.

В работах А. А. Каминского, Е.С. Рубинштейн,  Б.П.  Алисова,  О.А.  Дроздова и других советских климатологов был детально изучен климат нашей страны и исследованы   атмосферные    процессы,    определяющие климатические    условия.    В    исследованиях, выполненных  в  Главной   геофизической обсерватории, изучался тепловой баланс земного шара  и  были подготовлены атласы, содержащие мировые карты составляющих баланса.  Работы в области синоптической метеорологии (В.А. Бугаев, С.П. Хромов и  др.)  способствовали  значительному повышению уровня   успешности   метеорологических прогнозов.   В   исследованиях  советских метеорологов (Г.Т. Селянинов, Ф.Ф. Давитая и др.) дано обоснование оптимального размещения   сельскохозяйственных  культур на территории СССР.


Первые метеорологические наблюдения на территории Белоруссии относятся к началу и первой половине XIX столетия. Наблюдения эти были организованы в Могилеве (1808 г.), Витебске (1810 г.), Бресте (1834 г.), Бобруйске (1836 г.), Свислочи (1836 г.), Гродно (1837 г.), Горках (1841 г.) и Минске (1846г.). Восемь метеорологических станций, открытых в указанных пунктах, позже вошли в опорную сеть учрежденной в 1849 году в Петербурге Главной физической обсерватории. После организации обсерватории метеорологическая сеть стала развиваться более активно, и к концу 1890 года на территории Белоруссии насчитывалось уже около 40 пунктов, где велись метеонаблюдения. Метеостанции открывались как Главной физической обсерваторией, так и отдельными ведомствами, учебными заведениями и частными лицами. В Полесье часть метеостанций была открыта экспедицией Жилинского. Однако организация метеосети в то время производилась без определенного плана.

Здание 1933

Здание Минской геофизической обсераватории. 1933 год


Сеть работала неустойчиво, и Главная физическая обсерватория не могла добиться единой методики наблюдений на всех действующих тогда метеостанциях. Ко времени первой мировой войны метеосеть Белоруссии состояла из 27 станций и 65 дождемерных постов. Материалы метеонаблюдений, начиная с 50-х годов прошлого столетия, публиковались в «Своде наблюдений ГФО», а с 1865 по 1910 годы регулярно помещались в «Летописях ГФО». Летописи за 1911,1914 г г. были изданы после войны  в 1932-1933годах.
К первым гидрологическим исследованиям рек Белоруссии было приступлено в начале 18 столетия, когда начали осваиваться водные пути и строиться судоходные каналы. В период империалистической, а потом гражданской войн и интервенции метеорологическая и гидрологическая сеть на территории Белоруссии в большинстве своем была разрушена и прекратила существование. После окончания войны и изгнания интервентов из Белоруссии социалистическое переустройство экономики выдвинуло настоятельное требование к изучению климатических и водных ресурсов республики.
До Октябрьской революции на территории Белоруссии не было специальных органов, которые руководили бы наблюдениями и исследованиями гидрологического и метеорологического режима. После революции гидрометсеть бывшего МПС, расположенная в Белоруссии, отошла в ведение НКПС, часть метеостанций осталась в составе сети ГФО, а гидрометсеть бывшего Министерства земледелия — в ведение местных земельных органов губисполкомов. В 1921 году 21 июня В. И. Ленин подписал декрет Совнаркома РСФСР «Об организации метеорологической службы в РСФСР». Этим декретом предусматривалось объединение метеорологического дела в стране и организация обслуживания необходимыми данными заинтересованных ведомств.
Руководство всей метеосетью возлагалось на Главную физическую обсерваторию, а на местах на вновь создаваемые метеобюро. После издания этого декрета в Белоруссии по линии разных ведомств довольно интенсивно начала развиваться метеорологическая сеть. Если к 1920 году по всем ведомствам Белоруссии метеостанций насчитывалось порядка 7, то в 1928 г. сеть их возросла до 31. Во исполнение Ленинского декрета, в целях повышения эффективности использования метеорологических данных в практике народного хозяйства и улучшения руководства метеосетью республики, 1 июля 1924 года в Белоруссии было создано при Наркоземе Метеобюро.
С апреля 1925 года Метеобюро стало выпускать ежемесячный бюллетень погоды. В 1926 году были начаты агрометеорологические наблюдения. К этому же времени относятся и первые аэрологические наблюдения в Белоруссии, когда в июле 1926 года на Минской опорной метеостанции был выпущен первый шар-пилот. С 1927 года Метеобюро было передано из НКЗ в ведение Белорусского научно исследовательского института сельского и лесного хозяйства, где была создана Белорусская геофизическая служба (Белгеофиз), директором которой являлся проф. А. Кайгородов.
Постановление ЦИК и СНК СССР от 7 августа 1929 года за № 468 Об объединении гидрологической и метеорологической службы и создании Единой Службы в стране с руководящим органом — Гидрометкомитетом СССР, было весьма своевременным. В соответствии с Постановлением Союзного Правительства СНК БССР своим Постановлением № 120 от 23 марта 1930 года создает в Белоруссии Гидрометкомитет при СНК БССР.
Главнейшими функциями комитета являлись руководство гидрометслужбой в республике, выполнение работ общесоюзного значения, контроль за развитием сети, отчетность о деятельности службы и др.
В ноябре 1931 года в республике впервые 10 метеостанций были радифицированы для передачи прогнозов погоды.  

В период 1939-1940 годов УГМС БССР развернуло исключительно активную деятельность по дальнейшему развитию гидрометслужбы в республике. К середине 1941 года в БССР действовала большая государственная гидрометеорологическая сеть с хорошим техническим оснащением. Всего насчитывалось к этому времени метеостанции II и III разряда 139, гидрологических станций и постов 325, а всего 464 пункта.
В июле 1941 года Гидрометслужба в Белоруссии, в связи с временной оккупацией территории республики, прекратила свою деятельность. В годы Великой Отечественной войны гидрометслужба Белоруссии понесла тяжелые потери. Было потеряно около 300 человек квалифицированных работников; свыше 85% станций и 90% постов оказались разрушенными; ценное оборудование и технический архив в своем большинстве погибли, или были вывезены в Германию. Проводившиеся в 1941-43 гг. оккупационными армейскими частями в отдельных пунктах Белоруссии метеонаблюдения носили отрывочный характер и оказались малоценными.
Организованный в 1941 году в г. Минске немецкой администрацией климинститут также не собрал сколько-нибудь ценного материала. В общей сложности Гидрометслужба Белоруссии понесла убытков от немецкой оккупации до 3-х миллионов рублей. В послевоенные годы Гидрометслужба Белоруссии, после проведения восстановительных работ, благодаря большой помощи, оказанной ей со стороны ГУГМС (Главное управление гидрометеорологической службы) СССР и Правительства республики, в результате активного творческого труда всего коллектива работников, успешно решает задачи дальнейшего своего развития.

Здание обсерватории 1966 г

Здание обсерватории Белорусского Гидрометцентра 1966 год.


На современном этапе Государственный комитет по гидрометеорологии ведет техническое переоснащение службы в связи с появлением новых технологий и методов работы. Широко внедряются новые компьютерные программы сбора и анализа информации о состоянии окружающей природной среды, идет интенсивное сотрудничество с зарубежными странами, налажены тесные связи с гидрометеослужбами стран СНГ.

Здание обсерватории 2004 г

Здание обсерватории Белорусского Гидрометцентра 2004 год.


Сеть гидрометеорологических наблюдений в республике насчитывает 478 постов и 52 станции, которые связаны с Гидрометцентром новейшими средствами связи. Эти средства позволяют получать оперативную информацию о состоянии погоды из всех регионов Беларуси.

Международное сотрудничество в области гидрометеорологии

Погода и климат не имеют национальных границ. Поэтому для развития метеорологии и оперативной гидрологии важное значение имеет международное сотрудничество на глобальном уровне.
Сети наблюдений за погодой и климатом и международное сотрудничество в области метеорологии начали развиваться в XIX столетии и в настоящее время работают на глобальном уровне. Координацией этих работ занимается Всемирная метеорологическая организация , членом которой с 1948 года является Республика Беларусь. ВМО это межправительственная организация, в состав которой входят 186 стран.

Республика Беларусь принимает участие во многих международных проектах. Выполнение Республиканским гидрометеоцентром и Росгидрометом совместных программ позволило внедрить в подразделениях Департамента гидрометеорологии новые технологии и программные комплексы сбора, накопления, обработки оперативной и режимной гидрометеорологической информации, использовать в работе новые наставления и руководящие документы, разработанные ведущими НИУ Росгидромета.

Обеспечивается международный обмен гидрологической и метеорологической информацией с соседними государствами. Выполняются работы по международным проектам. В рамках выполнения Соглашения о совместном использовании и охране трансграничных вод (Беларусь, Украина) создана постоянная рабочая группа гидрометеорологии, проводятся совместные измерения и гидрологические работы.

В рамках совместной Российско-Белорусской программы по сотрудничеству в области метеорологии, с 2000 года осуществляется обучение специалистов в Российском Государственном Гидрометеорологическом Университете (РГГМУ). Форма обучения заочная. Факультеты: метеорология и гидрология.