Visión histórica del Visión histórica del desarrollo de las desarrollo de las ciencias de la ciencias de la atmósferaatmósfera

Taller de Introducción a las Ciencias de la AtmósferaPrimer Semestre 2016Gustavo V. Necco Carlomagno

IMFIA – FING/ IF - FCIEN

Prehistoria de la previsión

3200 A.C. EgiptoEl Zodíaco orientado hacia la estrella Siro, la Canícula, aparece justo antes del amanecer, marcando el inicio del nuevo año egipcio y el crecimiento del Nilo

650 A.C. BabiloniaTablillas de arcilla de la biblioteca cuneiforme del rey asirio Ashurbanipal (Museo Británico)."cuando un halo negro rodea la Luna, el mes traerá lluvia o acumulará nubes. Cuando un halo rodea la Luna y Marte se encuentra dentro, habrá destrucción del ganado. Cuando un pequeño halo rodea el sol, lloverá....".

340 A.C.

Aristóteles

Aparentemente acuñó el término “meteorología”, cuando escribió un libro sobre filosofía natural llamado “Meteorologica”.

Identifica ocho vientos, "Torre de los Vientos" octogonal del Ateneo. Cada viento representado por una figura mitológica, personificando el tiempo asociado.

300 A.C. Teofrasto, discípulo de Aristóteles

Escribe « Sobre los signos del tiempo »

Serie de reglas para pronosticar, principal fuente de conocimiento meteorológico. P.e. indica que las hormigas llevan sus huevos hacia lugares más altos antes de que llueva, y es un signo de que viene buen

tiempo cuando los vuelven a bajar.

300 A.C. China

Calendario con meses de 30 días.Divide el año en 24 festividades consecutivas, relacionadas con

las actividades agrícolas

70 A.D. Plinio « El viejo »« Historia Natural »: recopila descubrimientos de la ciencia romana, babilónica, egipcia y griega. Describe el modelo de vientos del Mediterráneo

2000 años!! (aprox. nada)

1607Galileo

Termómetro

1643Torricelli

Barómetro

1650Otto von Gericke

Uno de los primeros en utilizar el barómetro para pronosticar el tiempo

1654 Accademia del Cimento (Academia del experimento), Florencia.Fundadores: Principe Leopoldo y el Granduca di Toscana Ferdinando II de Medici.

Lema: “Provando e riprovando”

Red de observación de 1654 a 1667

Siete de las estaciones de esa red estaban ubicadas en el norte de Italia y las cuatro restantes en Varsovia, París, Innsbruck y Osnabrück. En aquella época en Florencia se hacían 15 observaciones todos los días. 

1669 Robert Boyle

Publicó « Continuación de Nuevos Experimentos », con descripciones de un barómetro de agua y un nuevo barómetro de sifón.

1667Robert Hooke

Anemómetro

1780De Saussure

Higrómetro de cabello

1686Hadley

Cartas de viento

1735Hadley

“Concerning the cause of trade winds”

Circulación general (celda de Hadley)

1780

Societas Meteorologica Palatina, Mannhein

Red de 39 estaciones: 37 en Europa y dos en América del Norte.

Aunque esa red sólo duró 12 años, supuso un importante paso adelante ya que las observaciones meteorológicas se llevaban a cabo con instrumentos cuidadosamente calibrados y ateniéndose a prácticas normalizadas. Las observaciones importantes se hicieron constar en una serie de anuarios, la Ephemerides Societatis Meteorologicae Palatinae.

1824 Joseph Fourier (1768-1830)

Establece los principios del efecto invernadero en un artículo publicado en la revista “Annales de chimie et de physique”. 

1804Jean-Baptiste Biot y Louis Gay-Lussac 

En la primera ascensión en globo científica, organizada por la Academia de Ciencias francesa, el 20 de setiembre de 1804 Biot y Gay-Lussac toman medidas de presión

y temperatura hasta 4000 m de altitud.

1832Samuel Morse Invención del telégrafo

Transmisión de observaciones del tiempo

1842 Elias Loomis

Primer mapa sinóptico mostrando una tormenta que afectó al este de USA. Utilizaba

flechas de diferentes longitudes para representar la dirección y fuerza del viento; las

regiones con tiempo despejado, nublado, lluvia, nieve o niebla estaban coloreadas en azul,

marrón, amarillo, verde y rojo respectivamente.

1855 Urbain Le Verrier(1811-1877)

A partir del análisis de la tormenta del 14 de noviembre de 1854 que destruyó gran parte de la flota franco-anglo-turco durante la guerra de Crimea, Le Verrier, director del Observatorio de París, convenció a Napoleón III para crear un servicio meteorológico para advertir a los navegantes de la llegada de las tormentas. Él organizó una red de estaciones que comunicaban sus medidas con el recién instalado telégrafo eléctrico en Francia. Esta red se extendió poco a poco a Europa.

1861Francis Galton

Cartas meteorológicas

« sincrónicas » de Inglaterra

1863

El Observatorio de París comenzó a transmitir regularmente telegramas de advertencia a los puertos. 

Ese mismo año, inició la publicación de mapas meteorológicos diarios en el Boletín del Observatorio.

Primer mapa meteorológico publicado  en Francia, el 7 de septiembre 1863, extraído del Boletín  Internacional del Observatorio Imperial.

1863 Fitz Roy

Mapa sinóptico de Fitzroy de la región oriental del Atlántico Norte publicado en su libro « The weather book » poco después del naufragio del "Royal Charter " el 29 de octubre de 1859,

1875 Hermann von Helmholtz (1821 1894)

Conferencia sobre ciclones y tempestades que concluye así: «De este modo persiste en nuestro horizonte científico el azar; pero en realidad es sólo la expresión de lo defectuoso que es nuestro conocimiento y de la torpeza de nuestra capacidad de combinación. Una mente que tuviera un conocimiento exacto de los hechos, y cuyas operaciones mentales fueran suficientemente rápidas y precisas, para adelantarse a los sucesos, no dejaría de ver en los más desenfrenados caprichos del tiempo, no menos que en el curso de los astros, el operar armónico de leyes eternas, que nosotros sólo podemos dar por sabido y sospechar.»

1900 Wladimir Köppen

Introdujo su sistema de clasificación de climas basándose en la cantidad de precipitaciones y en la temperatura

1904V. J. Bjerknes

“El pronóstico del tiempo como un problema Fisicomatemático”

“Das problem der Wettervorhersage, betrachtet vom Standpunkt der

Mechanik und der Physik”, Meteorologische Zeitschrift, Januar

1904, pp 1-7

Proyecto de espíritu plenamente laplaciano, que se puede considerar

como la primera expresión completa y pormenorizada del problema de la predicción del tiempo (hay quienes

ven en él el inicio de la meteorología dinámica contemporánea)

1908Franz-Serafin Exner

Físico austriaco (algo olvidado) que intentó aplicar el esquema de Bjerknes.

Demostró, mediante la integración de ciertas ecuaciones diferenciales, la posibilidad de su aplicación para el

pronóstico de 12 a 24 horas por anticipado. Mediante este método se calcularon diariamente en el Servicio

Meteorológico de Viena los pronósticos de las distribuciones de presión durante

muchas semanas, y se compaginaban con el estado actual. En general se encontró

que la concordancia no era mala. Los fracasos se pueden atribuir al hecho de

que la teoría de Exner sólo tenía en cuenta los procesos térmicos en las capas

bajas de la atmósfera, ignorando la influencia de las capas altas.

1917-1919Escuela de Bergen

Vilhelm y Jakob Bjerknes

Teoría del frente polar“Frentes”, “masas de aire”, “desarrollo”

“inestabilidad de ondas frontales”

H. Norte

1922Lewis F. Richardson“Weather prediction by numerical process”

Primer intento de previsión meteorológica con modelos físico-matemáticos. Frustrado porque las ecuaciones que utilizó eran innecesariamente completas, puesto que desafortunadamente describen toda clase de ruidos, ondas acústicas, y hasta la respiración de las plantas.

Richardson “forecast factory”

Fines década del 30C. G. Rossby

Ondas planetarias(ondas en los oestes)

Teoremas de conservaciónTendencia al “geostrofismo”

1940 – 2GMRedes aerólogicas

Avances en teoría quasi-geostrofica.“Filtrado” de ondas no meteorológicas

Inestabilidad baroclínicaModelos numéricos de previsión

simples

A. Kibel’ J. Charney.

C. G. Rossby A. M. Obukhov

A. S. Monin, G. I. Marchuk and N. I. Buleev

Obukhov Monin

1950Primeros pronósticos numéricos del tiempo

Princeton's Institute for Advanced Study (IAS): John von Neumann, Jule Charney - ENIAC

El modelo barotrópico utilizado (un solo nivel y filtrado), al igual que Richardson, divide la

atmósfera en un conjunto de celdas y empleó métodos de diferencias finitas para

resolver ecuaciones diferenciales numéricamente. Utiliza una

cuadrícula bidimensional, con 270 puntos sobre 700 km de distancia

abarcando América del Norte. El paso de tiempo fue de tres horas. Los resultados, aunque lejos de un trabajo perfecto, fueron muy aceptables.

1954 - Joint Numerical Weather Prediction (JNWP) Unit

bajo la dirección de G. Cressman- Swedish Institute of Meteorology, computadora

BESK, modelo barotrópico

Von Neumann y la ENIAC

Edward Lorenz

1955 - Ciclo de energías

1962 - Teoría del caos (“efecto mariposa”)“strange atractors”

1960-1970

Explosión tecnológica.

Carrera espacial. Satélites meteorológicos (Tiros I, abril 1960)

Enormes avances en- Telecomunicaciones

- Computación

1970 en adelante

Observación global de la atmosfera.

Mejoramiento de las simulaciones numéricas

Modelos de simulación climáticos

Centro europeo de previsión a mediano

plazo (ECMWF), 1975

El inicio de la meteorología internacional

• 1853 Primera Conferencia Internacional Meteorológica (Bruselas) (diez países / meteorología marina)

• 1873 Se establece la Organización Meteorológica Internacional (OMI) (Viena)

• 1879 Segundo Congreso Internacional de Meteorología (Roma) (crea un Comité Internacional de Meteorología)

• 1882 Se lanza el Primer Año Polar Internacional 1882-1883

• 1932 Segundo Año Polar Internacional

• 1947 Conferencia de Directores (Washington) - Convenio OMM que entra en vigor el 23 de marzo 1950

• 1951 La OMM es una agencia especializada de las NN UU

Las sociedades meteorológicas

• 1850 British (luego Royal) Meteorological Society (RMS)

• 1852 Société Météorologique de France (SMF)

• 1882 Meteorological Society of Tokyo(en 1941 Japan Meteorological Society)

• 1919 American Meteorological Society (AMS)

• 1988 African Meteorological Society

• 1992 Federación Latinoamericana e Ibérica de Sociedades de Meteorología (FLISMET)

• 1999 European Meteorological Society (EMS)

1854 – British Meteorological Department (FitzRoy)

1855 – Service meteorologique de l’Observatoire de Paris (Le Verrier)

1870 - Hungarian Meteor. Service (HMS), Hungria

1870 - The Division of Telegrams and Reports for the Benefit of Commerce, Department of War, « observing-sergeants » , Army Signal Service, en 22 estaciones, (luego Weather Bureau), EEUU .

1872 - Oficina Meteorológica Argentina (OMA)

1872 - Danish Meteor. Institute (DMI), Ministry of the Navy, Dinamarca

1873 - Swedish Meteor. and Hydrological Institute (SMHI), Suecia

1874 - Central Meteor. Observatory, Tokyo, Japon

1881 - Meteorological Central Office, (luego Finish Meteor. Institute - FMI), Finlandia

1884 - Observatorlo Meteorologico de Manila , Filipinas

1893 - Potsdam Meteor. Observatory, Alemania

1895 - Estación Meteorológica del Antepuerto , Montevideo

Los primeros servicios meteorológicosEntre 1870 y 1914 los servicios meteorológicos son en general instituciones oficiales, y actúan como institutos científicos más que operativos.

MISIÓN DE UN SMN TÍPICO ACTUAL:

• Observar, supervisar, y predecir el tiempo y el clima de su país;

• Proporcionar servicios meteorológicos y en áreas relacionadas en apoyo de necesidades nacionales;

• Cumplir con los compromisos internacionales relevantes conforme al Convenio OMM.

(Nótese que en varios países hay también una amplia comunidad fuera del SMN que contribuye al logro de estos objetivos).

OMM No. 258, Vol. I, 2001