В метеорологических исследованиях наиболее широко используются 3метода – наблюдений, экспериментов, статистического и физико-
математического анализа. Основным из них является метод наблюдений в естественных условиях. Что бы получить сравнимые материалы, наблюдения
проводят в единые сроки по гринвичскому времени, стандартными
приборами, по одинаковым методикам.
Метод экспериментов заключается в проведении различных опытов помоделированию физических процессов в облаках, по рассеиванию облаков и
туманов, по вызыванию осадков в естественных и лабораторных условиях.
Физико-математический метод в настоящее время приобретает всебольшее значение. Базируется он на законах физики с применением
математических методов, что позволяет создавать сложнейшие модели
атмосферных процессов, представляющих собой систему дифференциальных
уравнений.
Система получения гидрометеорологической и гелиофизической иинформации о состоянии ОС Росгидромета подразделяются на наземную и
космическую подсистемы. Наземная подсистема представляет собой сеть из
нескольких тысяч метеорологических станций и обсерваторий, ведущих
круглосуточные наблюдения (обычно 8 раз в сутки) и еще более
многочисленной сети постов по сокращенным программам. На океанах,
морях и в труднодоступных районах суши установлено несколько сотен
автоматических радиометеорологических станций. Более сотни
аэрологических станций действуют в Антарктиде. На акватории морей и
океанов используют для наблюдений специальные суда и суда торгового и
рыболовного флотов. В наземную подсистему входит, кроме того, сеть
разнообразных лабораторий, специализированных станций и постов,
работающих по особым программам: гидрологические станции и посты,
аэрологические станции (ведущие наблюдения за слоями атмосферы до
высоты 40 км), морские и океанические, радиолокационные, лесные и
полевые станции, агрометеорологические станции и посты и др.
Метеорологическая ракета – это беспилотная ракета, совершающая
полет по баллистической траектории в верхних слоях атмосферы с
исследовательскими целями. Ракеты с высотой полета более 100 км
обычно называют геофизическими. Метеорологические ракеты по сей
день остаются практически единственным способом
непосредственного (не дистанционного) изучения слоев атмосферы на
высоте от 40 до 100 км.
Плотность пунктов метеорологических наблюдений в Россиисоставляет 1 пункт на 9,4 тыс.км2
(в 1992 г –на 8,8 тыс.км2
), что явно
недостаточно. Для сравнения, в США 1 пункт приходится на 0,9
тыс.км², в Китае – на 2,6, во Франции – на 3,6 тыс.км².
Каждая метеорологическая станция (а их на Земном шаренасчитывается около 10 тыс. опорных, из которых 8500 в северном
полушарии, 40 тыс. обычных и 140 тыс. метеорологических постов) имеет
пятизначный индексный номер, включающий номер "Большого Района" и
собственно номер станции в его пределах. Границами Больших районов
служат параллели и меридианы, либо государственные границы,
например, Монголия имеет номер Большого района 44, Япония - 47,
Сахалинская область - 32, Приморский край – 31, Хабаровский край,
ЕАО и Амурская область -25. Приземных метеорологических станций в
количественном отношении значительно больше, чем аэрологических.
Лишь 10% станций зондируют атмосферу до высот 30-40 км, 1% - до 100
км (с помощью метеорологических ракет). Из этих станций 10 %
аэрологических станций, половина расположена между 30 и 50 °с.ш.
Между 10 °ю.ш. и 10 °с.ш., где расположено 35% площади планеты,
находится лишь 5% аэрологических станций.
Часть станций (около 8000 станций) относят к опорным. Как правило,это длиннорядные репрезентативные (от франц. representatif -
показательный) станции. Они передают информацию в международном
масштабе, образуя международную метеорологическую сеть.
Метеорологическая станция должна располагаться в месте,удовлетворяющем требованиям в отношении рельефа местности,
близости зданий и населённых пунктов. Типы метеорологических
приборов, правила их установки, порядок наблюдений, особенности их
обработки предусмотрены специальными наставлениями и
руководствами. В России метеорологические станции делятся на 3
разряда.
Метеорологические станции 1 разряда, кроме круглосуточныхнаблюдений за погодой и обработки информации, осуществляют
техническое руководство работой прикреплённых к ним
метеорологических станций 2 и 3 разрядов и метеорологических
постов. Кроме этого, на метеорологические станции 1 разряда возложено гидрометеорологическое обслуживание
заинтересованных организаций.
В обязанности метеорологических станций 2 разряда входяткруглосуточные наблюдения за погодой и передача информации. Метеорологические станции 3 разряда производят наблюдения по
сокращённой программе и в меньшее число сроков.
Кроме метеостанций, в метеосеть входят метеопосты, на которыхпроводятся наблюдения только за осадками и снежным покровом. В
обсерваториях и на специальных станциях проводятся измерения
экологических величин: содержание в воздухе пыли, химических и
радиоактивных примесей. На современном этапе технического прогресса в
метеорологии стали применять лазеры, спектрометры, а для обработки
метеоинформации — компьютеры. Компьютерная техника широко
применяется и при составлении синоптических карт. На практике
применяются полуавтоматические (ПОСТ-1, ПОСТ-2, АСКЗА) и
автоматические метеопосты, не требующие участия человека в
измерениях. Метеонаблюдения должны быть длительными и
непрерывными и проводиться строго в соответствии с международными
стандартами. Измерения метеопараметров для сравнимости во всем мире
проводятся одновременно (т. е. синхронно): в 00, 03, 06, 09, 12, 15, 18 и 21ч
по Гринвичскому времени (времени нулевого, Гринвичского, меридиана).
Это так называемые синоптические сроки. Результаты измерений
немедленно передаются в службу погоды по компьютерной связи,
телефону, телеграфу или радио. Там составляются синоптические карты и
разрабатываются метеопрогнозы. Некоторые метеорологические
измерения проводятся в собственные сроки: количество осадков
измеряется четыре раза в сутки, высота снежного покрова - один раз в
сутки, плотность снега - один раз в пять-десять дней. При проведении
метеоизмерений на судах каждый раз отмечаются координаты корабля.
Для наблюдения за дождем, снегом и градом используютметеорадары. Они позволяют определить место и интенсивность
выпадения осадков. Радары испускают радиоволны, которые, ударяясь о
дождевые капли, отражаются от них и возвращаются на приемную
антенну, затем преображаются в изображение.
Для решения проблемы развития системы наземныхметеорологических наблюдений необходимо увеличить плотность
государственной наблюдательной сети путем доведения количества
имеющихся сегодня пунктов метеорологических наблюдений (1691
единица) до минимально необходимого количества - 2300 единиц, из
которых 600 - автоматические метеорологические станции. Планируется,
что общее количество пунктов метеорологических наблюдений на
территории России к 2030 году составит 5400 единиц, индекс плотности
пунктов наблюдения метеорологической сети на всей территории страны
составит 3,5, что близко к рекомендованному ВМО показателю.
Дистанционное зондирование Земли – это наблюдение авиационнымии космическими средствами, оснащенными различными видами съемочной
литературы.
Космическая подсистема «Метеор» включает 2-3 спутника,обращающихся по круговым орбитам на высоте около 900 км, и наземные
пункты приема информации. Современное оборудование и приборы на
спутниках позволяют очень быстро получить сведения о состоянии
атмосферы, поверхности суши, океанов по всей планете, в том числе
информацию о распределении облачности на дневной и ночной сторонах
Земли. Поступает информация о перемещении циклонов и антициклонов,
состоянии лесов и сельскохозяйственных культур, возникновении и
развитии лесных пожаров и очагов повреждения лесов вредителями и др.
Полученная информация синхронна по обширным пространственно-
временным изменениям топографической оболочки.
Метеорологические наблюдения проводятся также космическимикораблями и орбитальными космическими станциями. Первые
космические корабли Гагарина, Терешковой летали на высоте 200 км,
сейчас на высоте 400-450 км, при этом высотное расположение
регулируется с ЦУПа. Первое глобальное изображение Земли было
получено искусственным спутником «Молния» с высоты 20-40 тыс.км
Количество информации, поступающей со спутников, огромно. Засутки 2 спутника «Метеор» передают на приемные пункты такой объем
информации, какой поступает за полгода со всех наземных станций мира.
Обработка такого объема информации возможна только с помощью
компьютеров.
Для решения задачи восстановления российской космическойнаблюдательной системы предполагается осуществить:

- воссоздание и обеспечение непрерывного функционированиякосмической гидрометеорологической системы, состоящей из не менее
чем 7 спутников (3 геостационарных метеорологических спутника серии
"Электро", 3 полярно-орбитальных спутника серии "Метеор" и 1
океанографический спутник);

- создание и обеспечение непрерывного функционированиякосмической системы "Арктика" (2 метеорологических спутника типа
"Молния" - на высокоэллиптических орбитах и не менее чем 2 спутника
"Молния" - на низких полярных орбитах);
- создание бортовых информационных приборов, необходимых для
решения задач гидрометеорологии, океанографии, мониторинга состояния
окружающей среды и климатических изменений.
Спутниковая информация оказалась особенно полезной в двух сферахисследований. Во-первых, существуют обширные районы Земли, из
которых метеорологическая информация, полученная обычными
средствами, поступает очень редко. При проведении метеорологических
наблюдений используют обширный арсенал технических средств. Широкое
применение в настоящее время получили радиолокаторы (радары), с
помощью которых проводят наблюдения за развитием, свойствами и
движением облаков, за грозами и образованием градовых очагов в радиусе
до нескольких сотен километров от пункта наблюдений.
Для производства наблюдений на небольших высотах используютздания, телевизионные мачты и башни, горные обсерватории и станции. Для
исследований и наблюдений в более высоких слоях применяют радиозонды
(наполненный водородом резиновый шар, поднимающий комплект
компактных приборов и радиопередающее устройство). Радиозонды во
время подъема в автоматическом режиме производят измерения и передают
информацию по радио на пункты приема. Широко используют также
самолетное, вертолетное, аэростатное и ракетное зондирование с помощью
метеорологических (до высоты 100 км) и геофизических (до высоты 400
км) ракет. Ракеты поднимают контейнеры с метеорологическими приборами,
которые ведут измерения во время спуска контейнера, сначала свободного, а
затем на раскрывающемся парашюте.
Региональные и мировые центры обрабатывают также зарубежную икосмическую информацию. Центры и другие крупные подразделения
связаны с системой автоматической передачи данных «Погода»,
осуществляющей передачу информации с большой скоростью.
Обработанная информация в виде метеорологических бюллетеней,
прогнозов, сводок погоды и др. рассылается потребителям по почте,
компьютерным сетям или передается по радио и телевизионным каналам.
Вся гидрометеорологическая служба в СНГ находится в веденииФедеральной службы России по гидрометеорологии и мониторингу
окружающей среды. Методическое руководство наземной и космической
системами наблюдений и научно-исследовательские работы выполняют
Гидрометцентр России, региональные гидрометеоцентры, специальные
научно-исследовательские институты и обсерватории, крупнейшими из
которых являются Главная геофизическая обсерватория (ГГО) им. А.И.
Воейкова, Центральная аэрологическая обсерватория, Российский научно-
исследовательский институт гидрометеорологической информации,
Институт физики атмосферы РАН, а также Институт глобального климата и
экологии.