1.2. A meteorológiai megfigyelések

1.2.1. A meteorológiai mérések céljai

A meteorológiai (és egyéb kapcsolódó környezeti) mérések és megfigyelések során nyert adatok felhasználása rendkívül széleskörű. Az adatgyűjtés egymással is összefüggő alapvető céljai a következők:

  • információszerzés a légkörről (a légkör és a felszín pillanatnyi állapotának feltérképezése),

  • a mért és megfigyelt adatok alapján a légköri viszonyok előrejelzése,

  • különböző kutatások.

A meteorológiai adatok különböző megrendelőnek és felhasználónak (például közlekedés, ipar, mezőgazdaság, egészségügy, energiagazdálkodás, vízgazdálkodás, biztosítók, média stb.) tájékoztatást hasznos jelentenek időjárásfüggő tevékenységek tervezéséhez, kivitelezéséhez.

Az adatgyűjtés kiemelt fontosságú célja a különböző skálájú időjárás-előrejelzést készítő, ún. numerikus modellek kezdeti mezőinek előállítása, valamint a számítások közben eltelt idő alatt az újabb mérések felhasználásával az előrejelzések pontosítása. A mérési eredmények alapján végzett modellszimulációk fontos szerepet kapnak a veszélyes időjárási jelenségek előrejelzésében is.

A fentieken túl, az archivált meteorológiai adatbázisok különböző kutatások (pl. éghajlati, felhő- és légkörfizikai, levegőkémiai stb.) számára jelentek alapot.

1.2.2. A meteorológiai megfigyelések módszerei

A légkörről és a vele érintkező felszín állapotáról különböző módon szerezhetünk információt. Ez történhet egyszerűen szabad szemmel végzett észleléssel, helyben végzett (in situ), közvetlen mérésekkel, vagy távérzékelésen alapuló, közvetett módszerekkel (1.5. ábra).

Meteorológiai mérési és megfigyelési módszerek

1.5. ábra: Meteorológiai mérési és megfigyelési módszerek

1.2.2.1. Vizuális megfigyelések

A légkör és a vele érintkező felszín vizsgálatának egyik módja a vizuális megfigyelés, amikor műszerek nélkül, szabad szemmel történik az időjárási jelenségek észlelése. Általában olyankor alkalmazzák, amikor a műszeres mérés nem, vagy legalábbis nehezen valósítható meg, pl. felhőfajták, csapadékfajták, vagy egyéb légköri jelenségek meghatározásakor. Ez esetben tehát nem egy objektív módon számszerűsíthető légköri állapotjelzőt (pl. hőmérséklet, szélirány) határozunk meg, hanem esetenként összetett légköri jelenségeket írunk le.

1.2.2.2. Közvetlen (in situ) mérések

A légköri állapothatározók (léghőmérséklet, szélsebesség, csapadékmennyiség, stb.) értéke legpontosabban közvetlen módszerrel mérhető. Ez történhet a felszín közelében és a magasabb légkörben is. A mérés során a műszer érzékelője közvetlenül érintkezik a mérendő közeggel.

1.2.2.3. Közvetett (távérzékelési) módszerek

Bonyolultabb és kevésbé pontos a közvetett, vagy távérzékelési mérés. A közvetlen méréssel szemben azonban nagy előnye, hogy a légkör tetszőleges pontjáról, akár folyamatosan szolgáltathat adatokat. A távérzékelés lehet aktív, vagy passzív. Aktív esetben a műszer kibocsát egy jelet (elektromágneses- vagy hanghullámot), ami kapcsolatba lép a mérendő közeggel, és visszaverődött része megváltozott tulajdonsággal, ezáltal a vizsgált közegre jellemző információ-tartalommal jut vissza a műszer érzékelőjébe. Ezzel szemben passzív távérzékeléskor a műszer csak fogadja a vizsgált tartományból érkező jeleket.

1.2.3. A megfigyelések reprezentativitása

Mivel a térben és időben folytonos légköri állapothatározókat diszkrét mérési pontokban és időpontokban mérjük, fontos annak ismerete, hogy egy mérés mennyire reprezentatív (mekkora térségre szolgáltat pontos értéket). A megfigyelések reprezentativitása azt fejezi ki, hogy egy adott helyen és időben végzett meteorológiai megfigyelés tágabb környezetre is érvényesnek tekinthető. E reprezentativitás nem egy fix érték. A különféle célú megfigyelések reprezentativitása egyaránt függ a műszerezettségtől, a földrajzi környezettől, az adatgyűjtés és a műszer elhelyezés módjától. Egy szinoptikus célú (nagytérségű időjárási rendszerek, például ciklonok, időjárási frontok vizsgálata céljából végzett) megfigyelés akár 100 km-es sugarú körben is reprezentatív lehet egy meteorológiai állomás körül. Kisebb skálájú folyamatok, lokális időjárási jelenségek esetén ez az érték 10 km, vagy még kisebb nagyságrendű. Másképp fogalmazva, a mérések szükséges tér- és időbeli felbontását (pl. állomáshálózat sűrűségét, átlagolási időt) a vizsgált légköri folyamat jellege szabja meg. A különböző skálájú időjárási folyamatok horizontális skála alapján tipikus osztályozását az 1.1 táblázat írja le.

1.1. táblázat: Időjárási folyamatok horizontális térskáláinak osztályozása

Skála

Tartomány

Légköri jelenség

Mikroskála

< 100 m

mikrometeorológiai folyamatok (pl. párolgás)

Lokális skála

100 m – 3 km

légszennyező anyagok terjedése, tornádó stb.

Mezoskála

3 km – 100 km

zivatarcella, kisebb skálájú áramlási rendszerek (pl. hegy-völgyi szél, parti szél stb)

Nagy skálájú folyamatok

100 km – 3000 km

időjárási frontok, különböző ciklonok, stb.

Planetáris skála

> 3000 km

planetáris hullámok

A különféle előrejelzések számára szükséges mérések tér- és időbeli felbontása szoros kapcsolatban áll a légköri jelenségek skálájával. Így például a kis skálájú, gyors fejlődésű időjárási jelenségek rövid-távú előrejelzéséhez jóval sűrűbb mérőhálózatra és gyakoribb észlelésekre van szükség egy adott tartományon.

1.2.4. Metaadatok

A meteorológiai mérések során a mérési adatok összehasonlíthatósága érdekében egységesítésre kell törekedni. Ugyanakkor, a helyi adottságok és a különféle környezeti tényezők hatására a műszerezettség valamint a mérőeszközök elhelyezése számos esetben az elfogadott standardhoz képest kisebb-nagyobb mértékben eltérő lehet. Ennek egy tipikus példája, hogy bizonyos területeken, ahol általában nagy mennyiségű hó hullik, a csapadékmérőket más magasságba helyezik, mint általában, annak érdekében, hogy télen, nyáron egyaránt megfelelő méréseket végezhessenek.

A meteorológiai adatok felhasználása során fontos információt jelent a mérések pontos körülményeinek ismerete. A mérésekkel kapcsolatos alapvető információkat tartalmazzák a metaadatok (adatok az adatokról). E metaadatok írják le egy-egy mérőhelyre, illetve az ott telepített műszerekre, eszközökre vonatkozó alapadatokat: ilyenek például a műszerek típusa, állapota, elhelyezésük körülményei, kalibrációjuk időpontjai, fontosabb változások az állomás életében stb. A metaadatok különösen olyan légköri állapothatározók esetén fontosak, melyek mérésére alkalmazott műszerek rendkívül érzékenyek a telepítés módjára (pl. hőmérséklet, szél, csapadék esetén). A metaadatok ismerete különösen fontos lehet hosszabb távú adatbázis feldolgozása során (pl. éghajlati kutatásokban), hiszen ez esetben egy-egy állomás életében akár jelentős változások is bekövetkezhetnek, melyek a mérési adatokat is befolyásolhatják. Ilyen jelentős változás lehet például, ha egy korábban külterületre telepített állomás környezete évtizedek alatt folyamatosan beépül (az antropogén hatás befolyásolhatja a hőmérsékletet), esetleg változik a növénytakaró (pl. megnőnek a környező fák, és emiatt magasabbra kell helyezni a szélmérőt).