Powietrze
Powietrze (łac. aër) to mieszanina gazów i aerozoli, składająca się na atmosferę ziemską. Pojęcie jest stosowane przede wszystkim w odniesieniu do tej części powłoki gazowej, której chemiczny skład jest wyrównany wskutek cyrkulacji gazów w troposferze, bywa jednak odnoszone również do wszystkich sfer ziemskiej atmosfery, o różnym składzie chemicznym i właściwościach fizycznych.
Atmosfera Ziemi to powłoka gazowa, otaczająca planetę Ziemię, utrzymywana przy powierzchni przez grawitację planety. Podnosi temperaturę powierzchni Ziemi dzięki efektowi cieplarnianemu, zmniejsza różnice temperatur między stroną dzienną i nocną oraz letnią i zimową. Pozwala także na istnienie wody w stanie ciekłym, różnorodnego życia na Ziemi, dostarczając substancji niezbędnych do jego podtrzymania i chroniąc przed promieniowaniem ultrafioletowym.
W atmosferze zachodzą złożone procesy, określane zbiorczo jako zjawiska atmosferyczne. Należą do nich procesy związane z obiegiem wody, zjawiska optyczne i wyładowania atmosferyczne.
Masa atmosfery ziemskiej to około 5·1015 ton, czyli w przybliżeniu jedna milionowa masy planety.
Powietrze jest bezbarwne, bez smaku, słabo rozpuszczalne w wodzie. Gęstość powietrza zależy od ciśnienia, temperatury oraz składu. Pod ciśnieniem normalnym powietrze skrapla się w temperaturze -191°C. Skroplone powietrze jest błękitną, ruchliwą cieczą o temperaturze krzepnięcia -213°C. Po raz pierwszy powietrze skroplili w 1883r. polscy uczeni, wynalazcy kaskadowej metody skraplania gazów: Zygmunt Florenty Wróblewski (1845-1888) - fizyk, członek Akademii Umiejętności, profesor Uniwersytetu Jagiellońskiego oraz Karol Stanisław Olszewski (1846-1915) - fizyk i chemik, profesor Uniwersytetu Jagiellońskiego.
Główne składniki powietrza to azot, tlen, argon, dwutlenek węgla i para wodna. Niekiedy za składnik powietrza uważa się też aerozol atmosferyczny.
Skład mieszaniny gazów, występujących w najniższej części ziemskiej atmosfery, zmieniał się w historii Ziemi w bardzo szerokim zakresie. Atmosfera zawierająca tlen ("trzecia atmosfera" w ewolucji Ziemi, "powietrze") powstawała stopniowo. W kolejnych epokach geologicznych stężenia głównych składników powietrza wahały się, co bywało zarówno skutkiem, jak i przyczyną zmian klimatu. Współcześnie zawartość głównych składników powietrza zmienia się w niewielkim stopniu - zwane są one składnikami stałymi; zawartość niektórych składników zmienia się - zwane są one składnikami zmiennymi, np. zawartość dwutlenku węgla wykazuje zmienność.
Zawartość pary wodnej w powietrzu silnie zmienia się z wysokością nad powierzchnią Ziemi, czasem, temperaturą, nasłonecznieniem itd. Przy powierzchni waha się w granicach 0,5%-4,0%.
Powietrze jest stosowane jako surowiec w przemyśle azotowym, jest też wykorzystywane jako czynnik przenoszący ciepło lub masę w procesach ogrzewania, chłodzenia, suszenia, nawilżania. Powietrze sprężone jest używane do poruszania maszyn pneumatycznych. Powietrze skroplone jest stosowane głównie do otrzymywania tlenu, azotu i gazów szlachetnych oraz do wytwarzania niskich temperatur.
Wiatr
Skąd wiatr wie, w którą stronę wiać?
(S.J. Lec)
Wiatr to poziomy lub prawie poziomy ruch powietrza względem powierzchni Ziemi. Wywołany jest przez różnicę ciśnień oraz różnice w ukształtowaniu powierzchni. Wiatr może wiać z obszarów wyższego ciśnienia do obszarów niższego ciśnienia, ale w średnich szerokościach geograficznych wieje zazwyczaj równolegle do linii takiego samego ciśnienia. Termin "wiatr" jest używany w meteorologii prawie wyłącznie na określenie horyzontalnej składowej wiatru. Istnieje jednak składowa pionowa wiatru i wtedy też jest tak nazywana.
Wiatr jest jednym ze składników pogody. Określają go dwa parametry: prędkość, wyrażana najczęściej w m/s lub km/godz., węzłach (1 w. = 1 mila morska/h = 1,852 km/h ≈ 0,514444 m/s) i w umownej skali Beauforta oraz kierunek, określany kiedyś za pomocą "róży wiatrów". Należy zachować uwagę przy używaniu terminologii kierunku wiatru. Meteorolodzy pod nazwą "wiatr zachodni" rozumieją wiatr wiejący z zachodu, podczas gdy "zachodni prąd oceaniczny" to prąd płynący na zachód, czyli różnica o 180° w definicji kierunku.
Przy powierzchni Ziemi najczęściej występuje wiatr o prędkości kilku m/s, rzadko powyżej 15m/s, podczas sztormów lub huraganów prędkość wiatru może przekraczać 60-100m/s.
Do pomiarów wiatru służy wiatromierz (anemometr). Wiatr można też mierzyć za pomocą technik satelitarnych, metod akustycznych, obserwacji poruszających się chmur, radaru, sond meteorologicznych i innych technik.
Wiatry dzieli się na:
- stałe - nie zmieniające swego kierunku w ciągu całego roku (pasat, antypasat);
- sezonowe (okresowe) - wiatry zmieniające kierunek w cyklu rocznym lub dobowym (monsun);
- zmienne (nieokresowe, lokalne) - związane ze specyficznym ukształtowaniem terenu (monsun, bryza, fen, wiatr dolinny, wiatr górski); przykładem lokalnego wiatru jest halny, wiejący w górach południowej Polski;
- pustynne (harmattan, samum).
Lokalne wiatry związane są ze zjawiskiem bryzy morskiej, wiatru górsko - dolinnego, wiatr katabatyczny (spływający z pochyłości wzgórz lub z lodowca) i innych typów. Na całym świecie wyróżnia się około 2000 nazw wiatrów lokalnych.
Ze względu na zmiany temperatury, jakie przynosi ze sobą wiatr, wyróżnia się wiatry ciepłe i zimne.
Wiatr odgrywa ważną rolę w atmosferze, przenosząc m.in. ciepło, parę wodną, zanieczyszczenia oraz powodując powstanie prądów morskich i falowanie zbiorników wodnych. Może być wykorzystywany do produkcji energii za pomocą turbin wiatrowych oraz do napędzania statków żaglowych.
Skala Beauforta
K. Klenczon, 10 w skali Beauforta
Skala Beauforta służy do określania prędkości (siły) wiatru oraz stanu morza w stopniach Beauforta (°B). Zasadniczą jej cechą jest możliwość względnej oceny siły wiatru na podstawie obserwacji powierzchni morza lub obiektów na lądzie, nie są więc potrzebne do tego przyrządy pomiarowe. Rodzaj fali i użyta do jej określenia wysokość odnosi się do stanu na pełnym morzu.
Skalę opracował w 1806r. Francis Beaufort (1774-1857), irlandzki hydrograf, oficer floty brytyjskiej.
Początkowo skala Beauforta była oparta wyłącznie na obserwacji wpływu wiatru na statek w pełnym ożaglowaniu i nie precyzowała prędkości wiatru, lecz wymieniała ilościowe cechy od 0 do 12, określające sposób, w jaki powinny pływać żaglowce, od wystarczającego, aby mieć sterowność do takiego, przy którym żadne płótna żaglowe nie wytrzymają. Skala stała się standardem w zapisach dzienników okrętowych floty królewskiej w końcu lat 30. XIXw.
Skala została zaadaptowana do użytku na lądzie w latach 50-tych XIXw., gdy jej wartości posłużyły do cechowania liczby obrotów anemometrów.
W 1855r. Sir Francis Beaufort odszedł ze służby, już jako Admirał. Umarł dwa lata później, lecz jego praca oraz osiągnięcia są powszechnie znane i stosowane do dziś.
W 1874r. skalę zmodyfikowano, przyjmując, jako kryterium oceny, skutki działania wiatru na powierzchnię morza i przedmioty znajdujące się na Ziemi.
Skala Beauforta została zestandaryzowana dopiero w 1932r. i od tego czasu zaczęła wchodzić do użytku w meteorologii. Skalę Beauforta w formule 0-12 stopni przyjęto jako międzynarodową w 1939r. wprowadzając precyzyjniejsze opisy i graniczne wielkości w odniesieniu do prędkości wiatru (mierzonej w m/sek, węzłach, km/h lub milach/h) i wysokości fali morskiej (w m).
W 1946r. Międzynarodowy Komitet Meteorologiczny rozszerzył skalę Beauforta do 17 stopni, obejmując nią wiatry do 61,2m/s, ale na obecnych tablicach Światowej Organizacji Meteorologicznej skala Beauforta podawana jest w zakresie 0-12°B.
W czasach współczesnych do opisu huraganów używa się skali Saffira-Simpsona, której kategoria 1. odpowiada 12° skali Beauforta. Kategoria F0 skali Fujity opisującej tornada, również odpowiada 12° skali Beauforta.
Róża wiatrów
Pojęcie "róża wiatrów" stosowane jest w dwóch znaczeniach:
- jako zwyczajowe określenie "róży kompasowej" - okrągłej tarczy z podziałką stopniową lub rumbową (pozaukładowa miara kąta, uzyskana przez podział okręgu na 32 części) i zaznaczonymi kierunkami według stron świata, nanoszonej na stare mapy morskie i stosowanej przez żeglarzy przed wprowadzeniem kompasu magnetycznego;
- wiatrogram, diagram wiatrów - graficzna ilustracja wieloletnich meteorologicznych statystyk kierunków i prędkości wiatrów, występujących w różnych miejscach kuli ziemskiej.
Początki wykreślania na starych mapach róży wiatrów sięgają czasów zamierzchłych. Już Etruskowie używali jej prymitywnej postaci. Jeden z wczesnych zapisów o użyciu róży wiatrów, składającej się z 12 kierunków, kojarzonych przez żeglarzy ze znanymi wiatrami, pochodzi od Timostenesa z Rodos, greckiego admirała żyjącego w IIIw.p.n.e. Pierwsze wzmianki o wiatrach znaleźć można u Homera oraz w księgach Starego Testamentu. W Księdze Proroka Zachariasza (rozdz.6, wer.5) znajdują się słowa: I odpowiedział Anioł, a rzekł do mnie: Te są cztery wiatry niebieskie, wychodzące z miejsca gdzie stały, przed panującym nad wszystką ziemią. Prorok Jeremiasz (rozdz.49, wer.36) wypowiada słowa: A przywiodę przeciwko Elamczykom cztery wiatry ze czterech stron świata, i rozproszę ich na wszystkie one wiatry, tak, iż nie będzie narodu, do którego by się nie dostali wygnańcy z Elam.
Pliniusz Starszy (23-79r.n.e) pisze, że za czasów Homera rozróżniano tylko cztery kierunki wiatrów, co było liczbą zbyt małą. Następnie dodano kolejne osiem, co z kolei, pisze Pliniusz, było przesadą, wobec czego w powszechnym użyciu ostało się osiem wiatrów oznaczających osiem kierunków:
- północ (łac. Septentrio, gr. Aparctias),
- północny wschód (łac. Aquilo, gr. Boreas),
- wschód (łac. Subsolanus, gr. Apeliotes),
- południowy wschód (łac. Vulturnus, gr. Eurus),
- południe (łac. Auster, gr. Notus),
- południowy zachód (łac. Africus, gr. Libs),
- zachód (łac. Favonius, gr. Zephyrus),
- północny zachód (łac. Corus, gr. Argestes).
Oprócz tego rozróżniano cztery dodatkowe wiatry:
- między Aquilo a Subsolanus: Caecias, zwany też Hellespontias,
- między Vulturnus a Auster: Phoenix,
- między Auster a Africus: Libonotus,
- między Corus a Septentrio: Circius, zwany też Thrascias.
W literaturze znane są opisy róży wiatrów z VII, VIII i XIw. Rozkwit róży kompasowej przypada na lata 1325-1650, kiedy to na pierwszych portolanach wykreślano tzw. linie rumbowe do oznaczenia kierunków. Początkowo róże wiatrów były bardzo proste i składały się tylko z 4 kardynalnych kierunków, nazywanych dzisiaj N, E, S, W. W miarę rozwoju kartografii i postępu odkryć geograficznych róża kompasowa ewoluowała do róży 8-rumbowej, 12-rumbowej, 24-rumbowej, aby ostatecznie w swoim rozkwicie osiągnąć 32 rumby.
W średniowieczu nazwy wiatrów były powszechnie znane w krajach basenu Morza Śródziemnego jako: Tramontana (N), Greco (NE), Levante (E), Siroco (SE), Ostro (S), Libeccio (SW), Ponente (W) i Maestro (NW). Na portolanowych mapach można zobaczyć inicjały tych wiatrów: T,G,L,S,O,L,P,M. Nie było żadnych absolutnych standardów dla wykreślania róży kompasowej, a każda szkoła kartograficzna wypracowała i rozwijała własny sposób jej rysowania. Najlepszymi twórcami map, a zarazem takimi, którzy najładniej rysowali różę kompasową, byli Włosi ze szkół kartograficznych w Genui i Wenecji. Na wczesnych mapach północ jest wskazywana przez podkreślenie powyżej litery T (dla Tramontana). Symbol ten ewoluował z herbu królów Francji, francuskiej lilii fleur-de lys w czasach Kolumba i był zaobserwowany na mapach portugalskich. Także w XIVw. litera L (dla Levante) na wschodniej stronie róży wiatrów została zamieniona na krzyż, wskazujący kierunek do Raju lub do miejsca, gdzie urodził się Chrystus, czyli na Wschód. Kolorowanie róży wiatrów prawdopodobnie było wynikiem raczej potrzeby graficznej czystości niż potrzeby kartograficznej.
Zanik róży wiatrów na mapach nastąpił około 1890r. Obecnie umieszczanie takich "róż wiatrów" na kompasach ma znaczenie czysto dekoracyjne.
Jeden wariant róży wiatrów przetrwał do dnia dzisiejszego. Mapy dla Atlantyku i Pacyfiku pokazują rozkład wiatrów na obszarze około pięciostopniowym (300 mil2) dla każdego miesiąca w roku. Strzałki pokazują kierunek wiatru, a liczby wskazują jego siłę w skali Beauforta. Procent czasu, w którym wieje wiatr z jakiegoś kierunku, mierzony jest długością wyskalowanej strzałki, natomiast liczba, umieszczona w środku okręgu, daje procent wietrznej ciszy.
Energia wiatru
Energia wiatru to energia kinetyczna przemieszczających się mas powietrza, zaliczana do odnawialnych źródeł energii.
Źródłem energii kinetycznej wiatru jest energia światła słonecznego. Ponieważ Ziemia jest ogrzewana nierównomiernie, a lądy nagrzewają się i stygną szybciej niż morza, na Ziemi cały czas tworzą się różnice temperatur. Wywołuje to prądy konwekcyjne w atmosferze, różnice ciśnień i cyrkulację powietrza. Szacuje się, że około 1% energii słonecznej, docierającej do powierzchni Ziemi, przekształca się w energię wiatrów, co oznacza, że sumaryczna ich moc może sięgać 900 TW (terawatów). Większość tej mocy należy do wiatrów wiejących na dużych wysokościach i nad oceanami. Ilość mocy, jaka może być praktycznie wykorzystana, jest szacowana, w zależności od metodologii, od 18 do 170 TW. Dla porównania, całkowite zapotrzebowanie mocowe ludzkości to 15-18 TW.
Najstarszym znanym wykorzystaniem energii wiatru są łodzie żaglowe. Wiadomo, że były używane już w Starożytnym Egipcie około 3200 lat p.n.e.
Pierwsze wzmianki o wiatrakach znajdują się w Kodeksie Hammurabiego, spisanym w XVIIIw.p.n.e. Wiatraki te miały służyć do pompowania wody i melioracji pól. Najstarsze znane projekty wiatraków pochodzą z prac Herona z Aleksandrii z Iw.n.e. Wiatraki te miały pionową oś obrotu. Pierwsze wiatraki o poziomej osi obrotu, czyli takiej, jaka jest obecnie najpopularniejsza, pojawiły się w Europie w XIIw. Pierwszy opis takiego wiatraka pochodzi z 1105r. Pierwszym zapisem, dotyczącym wiatraków na ziemiach polskich, jest zezwolenie zakonnikom z Białego Buku na jego budowę, wydane przez księcia Wisława z Rugii w 1271r.
Po wynalezieniu generatora elektrycznego możliwe stało się wykorzystanie energii wiatru do wytwarzania energii elektrycznej. Najpowszechniej stosowanym urządzeniem do produkcji energii elektrycznej z energii wiatru jest turbina wiatrowa (silnik wiatrowy, wieża wiatrowa, siłownia wiatrowa, generator wiatrowy), stanowiąca zasadniczy element elektrowni wiatrowej. Zespoły elektrowni wiatrowych wraz z infrastrukturą towarzyszącą nazywane są farmami wiatrowymi lub parkami wiatrowymi.
Pierwszą turbinę wiatrową skonstruował w 1887r. i opatentował w 1891r. szkocki wynalazca James Blyth (1839-1906). Używał jej do zasilania oświetlenia w swoim domu. Małe turbiny do generowania prądu dla wolnostojących domów rozpowszechniły się na początku XXw.
Pierwsze przemysłowe turbiny, generujące 100 kW (kilowatów), wybudowano w 1931r. w ZSRR. Przez wiele lat nie stanowiły one jednak konkurencji dla generatorów, zasilanych paliwami kopalnymi. Pierwsze próby wykorzystania turbin wiatrowych na masową skalę były podejmowane w latach 70. XXw. w odpowiedzi na kryzys naftowy. Do końca XXw. nie stały się jednak znaczącym źródłem energii. W 1995r. moc wszystkich zainstalowanych na świecie turbin wynosiła 4,5 GW (gigawatów) i generowały one mniej niż 0,1% całkowitej, zużywanej przez ludzkość energii elektrycznej.
Od początku XXIw. energetyka wiatrowa rozwija się w tempie 20-30% rocznie. Moc elektrowni wiatrowych wybudowanych do 2000r. wynosiła 18 GW, a do 2015r. wzrosła do 434 GW.
W 2015r. elektrownie wiatrowe dostarczyły ludzkości 841 TWh, czyli 3,5% światowego zapotrzebowania na energię elektryczną. Krajami, produkującymi najwięcej energii z elektrowni wiatrowych, były USA (192 TWh), Chiny (185 TWh), Niemcy (88 TWh) i Hiszpania (49 TWh). Krajami, w których energetyka wiatrowa dostarczała największy procent energii elektrycznej, były Dania (49,7%), Irlandia (22,9%), Portugalia (22,3%) i Hiszpania (17,7%).
W Polsce w 2017r. energia wiatru dostarczyła 14,9 TWh, czyli 8,7% zapotrzebowania na energię elektryczną.
Energia elektryczna pozyskiwana z energii wiatru jest uważana za "ekologicznie czystą", jednak nie jest całkowicie wolna od emisji i pozostałych innych oddziaływań na środowisko. Pośrednio przyczynia się do ubożenia zasobów, powoduje nietypowe i trudne do oceny oddziaływanie na środowisko. Sama praca turbiny charakteryzuje się bardzo niskim wskaźnikiem emisyjności, ale cały proces inwestycyjny, prowadzący do zrealizowania obiektów energetyki wiatrowej, a także praca tych obiektów może negatywnie oddziaływać na środowisko.
Czynniki mogące wpływać na środowisko na etapie użytkowania elektrowni wiatrowej (tzw. nietypowe aspekty środowiskowe) to: zagospodarowanie terenu i wykorzystanie gruntów, efekty wizualne i wpływ na krajobraz (chociaż zależy to w dużej mierze od subiektywnej oceny), efekty akustyczne generowane przez łopaty, podwodny hałas i wibracje, wpływ na ptaki, nietoperze i zwierzęta morskie, powstawanie aerozoli, zakłócenia komunikacji elektromagnetycznej, wpływ na działanie radarów, wpływ na mikroklimat. Z czynników, mogących wpływać na zdrowie ludzkie, najczęściej wymieniane są efekty akustyczne i optyczne, generowane przez obracające się turbiny.
Meteorologia
Pojęcie wiatru jest jednym z podstawowych zagadnień meteorologii (gr. metéōron - unoszący się w powietrzu, lógos - słowo, wiedza), nauki zajmującej się badaniem zjawisk fizycznych i procesów zachodzących w atmosferze, szczególnie w jej niższej warstwie - troposferze. Meteorologia bada, jak te procesy wpływają na przebieg procesów atmosferycznych i stan pogody na danym obszarze.
Historia meteorologii jest długa, ma przeszło 2 tysiące lat. Choć ludzie od zawsze patrzyli w niebo, śledzili chmury, doświadczali opadów i wichur, to jednak przewidywać zjawiska nauczyli się całkiem niedawno.
Jako, że meteorologiem można nazwać osobę, badającą wpływ zjawisk atmosferycznych na to, co dzieje się na powierzchni Ziemi, na miano pierwszego meteorologa zasłużył grecki filozof, Tales z Miletu (624-546r.p.n.e.). Badania, które prowadził nie tylko na obszarze dzisiejszej Grecji, lecz również w Egipcie, dotyczyły kierunków wiatru w dolinie Nilu. Owocem wieloletnich obserwacji było odkrycie, że w momencie, gdy wiatr po wielu miesiącach nagle zmienia kierunek, następuje pora wylewów Nilu. Było to jednocześnie pierwsze szczegółowe opisanie monsunu, czyli wiatru przynoszącego sezonowe opady deszczu.
Jednak to nie Talesa, lecz Arystotelesa (384-322r.p.n.e.), również greckiego filozofa, często nazywa się ojcem meteorologii, ponieważ w 334r.p.n.e. wydał dzieło Meteorologica, od którego ta dziedzina nauki zaczerpnęła nazwę. W czasach starożytnych meteorologia była ściśle powiązana ze zjawiskami zachodzącymi nie tylko w powietrzu, lecz również na Ziemi. Według Arystotelesa meteorologią można nazwać każde oddziaływanie pomiędzy powietrzem i wodą, rodzaje i części Ziemi oraz oddziaływania pomiędzy tymi rodzajami. Jednym z najważniejszych odkryć przez niego poczynionych było opisanie cyklu hydrologicznego, bez którego dalsze poznawanie procesów pogodowych byłoby niemożliwe.
Ojców meteorologii było jednak więcej. W 278r.p.n.e. Aratos z Soloj (315-240r.p.n.e.), poeta i lekarz grecki, napisał Księgę znaków, w której znaleźć można przepowiednie pogodowe. Nie były to takie prognozy, które pojawiają się dzisiaj, lecz proste proroctwa na temat spodziewanej pogody, określane na podstawie zjawisk zachodzących w danej chwili.
Obserwując chmury, siłę wiatru czy kolor nieba można było przewidzieć czy będzie padać i kiedy wyjrzy słońce. Kolejną cegiełkę dołożył grecki astronom i architekt, Andronikos z Kyrros (Iw.p.n.e.), znany jako budowniczy horologium w Atenach (choć nowsze badania przesuwają czas powstania budowli na połowę IIw.p.n.e.), którego znaczna część zachowała się do czasów współczesnych (). Budowla ma kształt ośmiobocznej wieży z rzeźbami przedstawiającym personifikacje wiatrów. Na jej szczycie znajdowała się rzeźba Trytona, która obracała się, wskazując kierunek wiatru. Uważa się ją za pierwowzór wiatrowskazów na dachach.
Na dalsze elementy wyposażenia stacji pogodowej trzeba było czekać ponad 1,5 tysiąca lat.
W 1607r. Galileusz (1564-1642), włoski astronom, astrolog, matematyk, fizyk i filozof, prekursor nowożytnej fizyki, wynalazł termometr, a w 1643r. Evangelista Torricelli (1608-1647), włoski fizyk i matematyk, zbudował pierwszy barometr do mierzenia ciśnienia. Rok później udało się stworzyć hygrometr do pomiaru wilgotności powietrza. Potrafiono określić kierunek wiatru, ale dopiero w 1667r. Robert Hooke, angielski przyrodnik, stworzył pierwszy anemometr, pozwalający zmierzyć jego prędkość.
Chociaż Państwowa Służba Hydrologiczno - Meteorologiczna w obecnej formie powstała dopiero w 1972r., to jednak historia meteorologii na ziemiach polskich sięga znacznie dalej.
Historyczne kroniki wskazują na to, że pierwsze, póki co sporadyczne, obserwacje pogody na ziemiach polskich prowadził Marcin Biem Młodszy, znany także jako Marcin z Olkusza Młodszy (ok. 1470-1540), już w 1490r., czyli w wieku około 20 lat. Jako, że przez wiele lat był rektorem Akademii Krakowskiej (dziś Uniwersytet Jagielloński), posiadał wiedzę, dzięki której określał czynniki pogodowe, takie jak zachmurzenie, prędkość i kierunek wiatru oraz temperatura powietrza. Niestety obserwacje ograniczały się jedynie do odczucia subiektywnego, ponieważ nie dysponowano wówczas przyrządami pomiarowymi. Zachowała się seria opisów stanu pogody z Krakowa do 1517r. To właśnie gród Kraka można uznać za kolebkę polskiej meteorologii. Między 1525 a 1540r. Biem prowadził swoje pierwsze obserwacje pogody również w rodzinnym Olkuszu. Można powiedzieć, że przygotował grunt pod przyszłe pomiary meteorologiczne. Do czasu swojej śmierci był nie tylko pierwszym polskim meteorologiem, lecz również astrologiem, astronomem, teologiem i autorem reformy kalendarza juliańskiego.
Od 1536r. było już dwóch bacznych obserwatorów pogody, bo konkurencja dla księdza Biema pojawiła się w Oleśnicy k. Wrocławia. Tam wyniki obserwacji spisywano do 1597r.
W 1628r. za obserwowanie pogody zabrał się Johannes Kepler (1571-1630), niemiecki matematyk, astronom i astrolog, przebywający w Żaganiu. Jednak także i on nie dysponował urządzeniami pomiarowymi. Dopiero latem 1647r. włoski kapucyn, Walerian Magini, dokonał pierwszego pomiaru ciśnienia na Zamku Królewskim w Warszawie, w 4 lata po wynalezieniu barometru.
Jednak za początek ery pomiarów instrumentalnych w Polsce przyjmuje się 1655r.
W 1654r., z inicjatywy księcia toskańskiego Ferdynanda II, została uruchomiona pierwsza europejska sieć stacji meteorologicznych, działających na jednolitych zasadach, tzw. sieć florentyńska. Obejmowała 11 stacji, w tym w Warszawie. W ramach tej sieci obserwacje prowadzono do 1667r. Niestety, do dziś zachowała się tylko 6-dniowa seria danych, zebranych między 10 a 16 maja 1655r. W całej Europie tylko Włosi dysponują liczniejszymi danymi z tamtego okresu.
W latach 1739-1772 periodyczne obserwacje w Gdańsku prowadził profesor Gimnazjum Akademickiego, Michael Christian Hanow. Podobne zapisy rozpoczęto w 1692r. we Wrocławiu, a w 1740r. w Toruniu. Na Wieży Matematycznej Uniwersytetu Wrocławskiego prowadzone są już ciągłe zapisy od 1791r. W latach 1792-1825 prowadzono pomiary w Obserwatorium Astronomicznym w Krakowie, a od 1825r. stan pogody notuje się tam bez przerwy.
Obecnie prognozy w prasie nie robią już na nikim większego wrażenia, jednak w 2.połowie XIXw. była to nowość.
Pierwszą w dziejach ludzkości informację o stanie pogody przygotował Robert FitzRoy (1805-1865), pierwszy człowiek, który wprowadził na stałe termin "prognoza pogody". Jego pierwszą oryginalną prognozę opublikowała angielska gazeta The Times dokładnie 1 sierpnia 1861r.
Robert FitzRoy do zbierania informacji pogodowych używał telegrafu. Dane na temat aktualnego stanu pogody były przesyłane dzięki temu do jego biura. Wkrótce z tej metody skorzystali także inni badacze pogody, z czasem tworząc swoiste pionierskie centrum meteorologiczne.
FitzRoy był także twórcą pierwszej w historii mapy synoptycznej, dzisiaj niezbędnego przyrządu do prognozowania pogody. Zaznaczał na niej panujące warunki pogodowe zbierane ze wszystkich regionów Anglii.
Robert FitzRoy po dziś dzień uznawany jest za jednego z głównych pionierów meteorologii i hydrologii. Był z zawodu hydrografem i kapitanem "HMS Beagle" w czasie słynnej podróży w towarzystwie Charles'a Darwina, trwającej prawie 5 lat, której celem było sporządzenie map wybrzeża Ameryki Południowej.
Po latach FitzRoy trafił do Nowej Zelandii, gdzie został gubernatorem. Dzięki temu mógł porównywać klimat panujący zarówno w Anglii i na antypodach.
Dzisiaj podstawą prognozowania pogody, poza obserwacjami naziemnymi, są oczywiście satelity. Zdjęcia satelitarne pokazujące zachmurzenie są stałym elementem prognozy pogody. Jednak jeszcze kilkadziesiąt lat temu było to nie do pomyślenia. 1 kwietnia 1960r. w telewizyjnej prognozie pogody zaprezentowano pierwsze w historii zdjęcie satelitarne chmur, wykonane przez satelitę "Tiros I". Kilka dni później satelita uwiecznił pierwszy tropikalny cyklon.
Kilkadziesiąt lat temu, gdy prognozy niewiele różniły się od tych stawianych przez górali pod Tatrami, ludzkość nie wiedziała co może ją czekać następnego dnia. Z biegiem czasu prognozy były coraz bardziej dokładne i sprawdzalne, systematycznie zwiększał się też zakres prognoz. Najpierw prognozowano na jeden dzień, potem na dwa, jeszcze później na tydzień i wreszcie na dwa tygodnie.
Pierwszą długoterminową prognozę pogody przedstawił amerykański meteorolog Jack M. Hubbard, próbując wybrać dla fizyków i wojska odpowiedni dzień na przeprowadzenie pierwszej próby jądrowej latem 1945r. Hubbard, specjalizujący się dotąd w prognozach dla transportu lotniczego, zaprognozował aż na trzy tygodnie, w dodatku się pod prognozą podpisał. Po raz pierwszy długoterminowa prognoza sprawdziła się niemal co do joty.
Przyszłość przyniosła prognozy wyliczane przez komputery, które na zawsze zmieniły rolę meteorologów w procesie prognozowania. Pierwsze numeryczne prognozy na dwa tygodnie pojawiły się w amerykańskich serwisach internetowych w drugiej połowie lat 90. XXw.
W Polsce pierwszym serwisem pogodowym, który zaczął je systematycznie publikować już w 2002r., był serwis TwojaPogoda.pl, pięć lat wcześniej niż Instytut Meteorologii i Gospodarki Wodnej (IMGW).
Dzisiaj większość zadań niegdyś wykonywanych przez meteorologów przejęły superkomputery. Tylko one potrafią wykonać miliardy operacji w krótkim czasie. Moc i ogromne możliwości tych urządzeń pozwalają nie tylko przewidzieć huragany na długo przed ich nadejściem. Umożliwiają też modelowanie zmian ziemskiego klimatu na przestrzeni wieków i w dalekiej przyszłości.
Meteorologia dzięki najnowocześniejszym urządzeniom staje się coraz bardziej zautomatyzowana. Komputery są w stanie zastąpić człowieka zarówno podczas procesu prognozowania ,jak i pomiarów stanu pogody.
Jednak nie tylko wielkie komputery podbijają świat meteorologii. Także niewielkie urządzenia służące do pomiaru temperatury, zachmurzenia czy prędkości wiatru sprawiają, że meteorolodzy nie muszą już co godzinę dokonywać bieżącego odczytu danych bezpośrednio z urządzeń pomiarowych. Dane zebrane przez czujniki wysyłane są bezpośrednio do bazy, a także publikowane są w czasie rzeczywistym w Internecie.
Być może w przyszłości komputery będą tak mądre, że w pełni zastąpią swoich twórców. Pewne jest jednak, że nigdy nie uda się przewidzieć pogody ze 100-procentową trafnością.
KALENDARZ METEOROLOGICZNY
23 III - Światowy Dzień Meteorologii
Dzień (ang. World Meteorological Day) obchodzony jest dla upamiętnienia wejścia w życie w 1950r. Światowej Konwencji Meteorologicznej, traktującej m.in. o utworzeniu Światowej Organizacji Meteorologicznej (ang. World Meteorological Organisation, WMO). Dokument podpisano w Waszyngtonie 11 października 1947r., Polska ratyfikowała go w 1949r. (Dz.U. 1949 nr 65 poz. 531).
WMO kontynuuje działalność Międzynarodowej Organizacji Meteorologicznej (ang. International Meteorological Organisation, IMO), powołanej do życia w 1873r. w Wiedniu na I Międzynarodowym Kongresie Meteorologicznym. Od 1951r. WMO stała się wyspecjalizowaną agendą ONZ, której zadaniem jest ujednolicanie, udoskonalanie i wymiana prac meteorologicznych oraz popieranie studiów klimatycznych, geograficznych, hydrologicznych. Celem WMO jest zapewnienie każdemu narodowi, niezależnie od jego rozwoju gospodarczo - ekonomicznego, dostępu do prognoz oraz informacji, dostosowanych do podstawowych potrzeb kraju. Agendą WMO jest Światowa Służba Pogody (ang. World Weather Watch, WWW), założona w 1963r. Od 1947r. do WMO należy polski Instytut Meteorologii i Gospodarki Wodnej (IMGW).
15 VI - Światowy Dzień Wiatru
Do 2008r. w kilkudziesięciu krajach Europy obchodzono Europejski Dzień Wiatru (ang. European Wind Day), organizowany przez Europejskie Stowarzyszenie Energetyki Wiatrowej (ang. European Wind Energy Association, EWEA). Obchody zyskały ogromną popularność, stąd od 2009r. święto przekształcone zostało w imprezę o zasięgu światowym (ang. Global Wind Day, GWD), a w organizację obchodów włączyła się Światowa Rada Energetyki Wiatrowej (ang. Global Wind Energy Council, GWEC) oraz organizacje krajowe.
Oficjalnym koordynatorem Dnia Wiatru w Polsce, począwszy od pierwszych obchodów w 2007r., jest Polskie Stowarzyszenie Energetyki Wiatrowej (PSEW) we współpracy z Polską Izbą Gospodarczą Energii Odnawialnej i Rozproszonej (PIGEOR).
W Dniu Wiatru organizowane są różne imprezy, np. ustawianie turbin demonstracyjnych w miastach, parady wiatrowe, wizyty w lądowych i morskich farmach wiatrowych, konkursy, warsztaty wiatrowe, kampanie informacyjne, konferencje, spotkania i wydarzenia towarzyskie, podczas których promowana jest wiedza o energii wiatrowej, globalnym rozwoju i możliwościach zastępowania nieodnawialnych źródeł energii. Celem tych działań jest zwiekszenie świadomosci środowisk decyzyjnych oraz społeczeństwa na temat potencjału, jaki posiada wiatr. Gospodarze imprez przekonują, że energetyka wiatrowa to nie tylko szeroki wachlarz korzyści ekonomicznych, ale podkreślają również jej ekologiczny charakter.
16 IX - Międzynarodowy Dzień Ochrony Warstwy Ozonowej
Dzień (ang. International Day for the Preservation of the Ozone Layer) obchodzony dla uczczenia rocznicy podpisanego w 1987r. Protokołu montrealskiego w sprawie substancji zubożających warstwę ozonową (Dz.U. 1992 nr 98 poz. 490), został ogłoszony przez Zgromadzenie Ogólne ONZ w 1994r. Obchody Dnia mają na celu propagowanie działań służących realizacji celów Protokołu i jego aneksów w sprawie ochrony warstwy ozonowej, która chroni Ziemię i życie na niej przed nadmiernym promieniowaniem słonecznym.
14 XI - Dzień Czystego Powietrza (pl)
Dzień Czystego Powietrza ustanowiony został w 2005r. z inicjatywy Fundacji Ekologicznej "Arka", zajmującą się przede wszystkim zagadnieniami ochrony powietrza, gospodarki odpadami, ochrony zwierząt i szerzenia wiedzy na temat wpływu zachowań człowieka na otaczające go środowisko. Była to pierwsza w Polsce tak duża akcja antysmogowa. Tytuł pierwszej kampanii "Nie trujcie" podkreślał, że niska emisja (głównie spalanie w domowych piecach grzewczych) jest bardzo szkodliwa dla każdego człowieka, ale przypominał też, że każdy ma w tym swój udział. Największe szkody ponoszą jednak najmłodsi, stąd hasło "Kochasz dzieci, nie pal śmieci" rozpoznawalne jest w całej Polsce.
(Źródła: m.in. Wikipedia, Twoja pogoda, Ośrodek Informacji ONZ w Warszawie)