Когда появились метеостанции и что на них измеряют?

Регулярные записи (не наблюдения!) о необычайных метеорологических явлениях на Руси известны с 1001-1002 гг. В летописях регистрировались такие события, как холодные/мягкие зимы, небывалые половодья, морозы в конце лета, засухи и др.

Неинструментальные ежедневные наблюдения за погодой («Дневальные записи») велись в Москве с 1650 г. по указу Алексея Михайловича (1629-1676), который увлекался охотой и потому был заинтересован в том, «когда будет дождь».

Инструментальные метеорологические наблюдения стали возможны после появления первых приборов в конце XVI – начале XVIIвв. В России наблюдения проводились по указу Петра I (1672-1725) с 1695 г. на протяжении 30 лет и записывались в «Походные журналы». Наблюдения велись на судах, так как стремительно развивавшийся флот требовал обеспечивать его навигацию. Также известно, что Петр I сам вел дневник, в который вносил личные наблюдения за погодой.

В 1724 г. была основана Петербургская Академия наук, способствовавшая развитию метеорологии в России. И уже с 1 января 1725 г. первые регулярные инструментальные метеорологические наблюдения вел в Петербурге академик Ф.Х. Майер. Вскоре в Петербурге по инициативе Академии наук была создана городская сеть метеорологических станций (результаты наблюдений этой сети не сохранились).

В это же время была создана сеть из 30–40 пунктов наблюдений в Европе, которая просуществовала до XIX века.

Огромную роль в организации системы метеорологических измерений и метеорологической службы России сыграл академик А.Я. Купфер (1799-1865). Он предложил проект создания первой регулярной геофизической сети России, который был утвержден в 1834 г. Николаем I(1796-1855). Были организованы обсерватории в Барнауле, Нерчинске, Екатеринбурге, Златоусте, Богословске, Лугани и Нормальная обсерватория – в Петербурге. Впоследствии обсерватории были открыты и в других городах [4].

В обсерваториях 2-4 раза в сутки измерялись: температура воздуха (в т.ч. максимальная и минимальная), влажность, давление, направление ветра, количество выпавшего дождя или снега, состояние атмосферы.

Чтобы собирать, систематизировать и обрабатывать информацию, поступающую от обсерваторий по всей стране, требовался научный центр. Поэтому в 1849 г. по указу Николая I в Петербурге была учреждена Главная физическая обсерватория (ГФО, в 1924 г. переименованная в Главную геофизическую обсерваторию (ГГО)), директором которой был назначен А.Я. Купфер. На ГФО было возложено «производство физических наблюдений и испытаний в обширном виде и вообще для исследования России в физическом отношении».

Под руководством следующего директора Главной физической обсерватории, Г. И. Вильда (1833–1902), в 1872 г. началось создание полноценной сети метеорологических станций. Почти сразу заработала сеть из 73 станций. Также усилиями Вильда были организованы в 1873 г. в Вене Первый международный метеорологический конгресс и в 1879 г. в Риме Конгресс международной метеорологической организации (ММО; в 1950 г. ее сменила Всемирная метеорологическая организация (ВМО), действующая поныне) [1].

Во второй половине XIX века сеть наземных метеорологических станций заработала во всех развитых странах мира, и 1850–60 гг. считаются временем начала получения инструментальных сведений о погоде во внетропических северных широтах [1]. Как видите, ряды данных для климатических исследований насчитывают примерно 150 лет (при условии, что станции не были закрыты и продолжают вести наблюдения).

Страны начали обмениваться метеорологическими данными посредством телеграмм. Так, в России выходил ежедневный бюллетень с двумя картами погоды, который «вскоре был признан одним из лучших в Европе». Он составлялся по измерениям 105 российских и 62 зарубежных станций [4].

К концу XIXв. государственная метеорологическая сеть в России насчитывала 839 станций, 1020 дождемерных и 1830 снегомерных постов (рис.1).

Рис.1. Число метеостанций в России в 1725-2005 гг. [5]

В 1912 г. Главная физическая обсерватория разработала план организации общегосударственной сети России. Предполагалось поделить всю территорию России на климатически однородные области и внутри каждой из них выделить, как минимум, одну опорную станцию с полной программой наблюдений. В связи с Первой мировой войной и революцией этот план не был реализован. К 1920 г. метеорологическая сеть сократилась до 200 станций и 125 постов [5].

Воссоздание метеорологической сети страны на новой основе проходило в 1920-1940-х гг. В 1929 г. постановлением ВЦИК и СНК СССР ведомственные гидрометеорологические службы были объединены в единую Гидрометслужбу СССР [5].

Вторая мировая война опять отбросила назад процесс развития сети. По количеству пунктов наблюдений, обеспеченности кадрами и техническими средствами она вернулась к уровню начала 1920-х гг. Потребовались годы для восстановления предвоенного потенциала. В 1960-70-х гг. метеорологическая сеть развивалась высокими темпами. Так, к концу 1970-х гг. число станций и постов на территории бывшего СССР превысило 6000, из которых 4665 относились к системе Гидрометслужбы, остальные – к другим ведомствам. Своего максимального развития метеорологическая сеть России достигла к 1986 г., когда на ее территории действовало 2308 станций и 3274 поста (рис.1). С переходом на новые экономические условия за период с 1987 по 2005 гг. число метеорологических станций сократилось почти на 30%, постов – на 35% [5].

В настоящее время метеорологическая сеть России насчитывает 3900 пунктов наблюдений, из которых функционирует 3582 [3].

Метеорологические измерения проводятся не только на метеорологических станциях, но и на гидрологических постах, башнях, кораблях и буях. Информацию о состоянии окружающей среды передают спутники, радиолокаторы, грозопеленгаторы и т.д. (рис.2).

Рис.2. Виды наблюдений в России (по работам [1,2,3,6])

До 1936 г. основные наблюдения на метеостанциях проводились три раза в сутки (в 7, 13, 21 ч. по местному времени), в период с 1936 по 1966 г. – четыре раза в сутки (в 0, 7, 13, 19 ч.). Сегодня такие наблюдения осуществляются восемь раз в сутки каждые три часа (в 0, 3, 6, 9 … ч. ВСВ – Всемирного Скоординированного Времени, совпадающим с временем по Гринвичу) [1].

Итак, давайте посмотрим, что находится на метеорологической площадке (рис.3). Обязательно здесь располагается покрашенная в белый цвет психрометрическая будка, в которой на высоте двух метров находятся термометры для измерения температуры воздуха и психрометр для измерения влажности (1). Осадки собираются в ведро, защищенное от их выдувания, и измеряются осадкомером (2). Над площадкой, на высоте до десяти метров, возвышается флюгер и/или анеморумбограф для измерения скорости и направления ветра (3). На небольшом участке взрыхленной почвы помещаются термометры для измерения температуры почвы (4) [1]. Высота снежного покрова определяется по снегомерным рейкам.

Рис.3. Метеоплощадка Хибинской учебно-научной базы Географического факультета МГУ им. М.В. Ломоносова

На метеоплощадке также размещаются самописцы – термограф (для температуры), гигрограф (для влажности), плювиограф (для осадков). Они позволяют фиксировать изменения метеовеличин непрерывно. Кстати, идея оснащения станций самопишущими приборами принадлежит М.В. Ломоносову (1711-1765). Сам Михаил Васильевич вел метеорологические наблюдения, а в его петербургском доме с 1751 г. действовала первая в мире метеорологическая обсерватория.

Атмосферное давление отсчитывают по барометру, его непрерывные изменения записывает барограф. Эти приборы размещаются в самом здании метеостанции, потому что давление в помещении и снаружи одинаково.

В зависимости от того, по какой программе станция выполняет измерения, на метеоплощадке могут располагаться и другие приборы (например, гелиограф, ледоскоп, росограф и др.). В метеорологических и аэрологических обсерваториях (их число невелико) производятся наиболее полные и точные наблюдения.

Помимо метеостанций, на которых работают наблюдатели, в Росгидромете к 2017 г. установлено 348 автоматических метеорологических станций (АМС) без персонала и 27 актинометрических комплексов [3]. Особенно актуально использование АМС в труднодоступных пунктах России.

Результаты метеорологических наблюдений передаются немедленно в органы службы погоды по телефону, телеграфу, радио.

Таким образом, на метеорологических станциях основного типа регистрируются следующие метеорологические величины [2]:

- температура воздуха на высоте 2 метра;

- атмосферное давление;

- ветер;

- влажность воздуха;

- количество осадков (измерения обычно проводятся 1-2 раза в сутки);

- наличие и интенсивность осадков на предметах и земной поверхности (роса, иней и др.);

- облачность;

- горизонтальная видимость;

- продолжительность солнечного сияния;

- температура почвы;

- состояние поверхности;

- высота снежного покрова (снятие показаний по снегомерным рейкам раз в сутки).

Также регистрируются метеорологические и оптические явления (метель, шквал, гроза, радуга, полярные сияния и др.).

Используемые источники:

1. Кароль И.Л., Киселев А.А. Парадоксы климата. Ледниковый период или обжигающий зной? «Издательство АСТ», 2013. (Наука и мир). 170 с.
2. Метеорология и климатология: учебник. 7-е изд. / С.П. Хромов, М.А. Петросянц. М., Изд-во Моск. Ун-та: Наука, 2006. 582 с.
3. Обзор деятельности Росгидромета. 2017. 94 с.
4. Очерки по истории гидрометеорологической службы России. Том 1. Санкт-Петербург, Гидрометеоиздат, 1997. 343 с.
5. https:// национальныйатлас.рф/cd2/151/151.html
6. https://www.roscosmos.ru/24707/

© Екатерина Кузьмина. «Записки по географии»