klimatològija (gr. klima, kilm. klimatos – polinkis + logos – mokslas), mokslas, tiriantis Žemės klimatą, jį lemiančius veiksnius, klimato tipus ir kaitą. Išsirutuliojo iš geografijos ir meteorologijos mokslų. Klimatologijos objektas – dėl astronominių ir geografinių sąlygų poveikio vykstantys atmosferiniai procesai, šilumos, energijos ir medžiagų apykaita tarp atmosferos, Pasaulinio vandenyno ir Žemės paviršiaus; procesų laiko skalė – nuo paros iki milijonų metų, erdvinė skalė – nuo lokalinio iki globalaus klimato.
Klimatologija skirstoma į daugelį šakų. Statistinė, teorinė, fizinė, sinoptinė, dinaminė, palydovinė klimatologija ir aeroklimatologija tiria (empiriniais, fizikiniais ir matematiniais metodais) klimato procesus ir dėsningumus; paleoklimatologija, dinaminė klimatologija tiria klimato istorijos ir kaitos priežastis, kuria klimato svyravimų fizikinius matematinius modelius, prognozuoja klimatą; klimatografija, regioninė klimatologija, mezoklimatologija klasifikuoja ir rajonuoja klimatus, sudaro klimatinius žemėlapius; mikroklimatologija nustato mikroklimatinius dėsningumus atmosferos paribio sluoksnyje; taikomoji klimatologija ir jos kryptys (bioklimatologija, medicininė klimatologija, antropoklimatologija, agroklimatologija, statybų klimatologija, transporto klimatologija, rekreacinė klimatologija, karinė klimatologija) tiria klimato ryšius su gamtos procesais, klimato poveikį žmogaus organizmui ir ūkiui, įvertina vandens ir energijos išteklius.
uragano Florence stebėjimas iš palydovo (2018 09 10)
Klimatologijos duomenys teikiami įvairiems ūkio sektoriams, sudarantiems strateginius ūkio plėtros planus, kuriantiems ilgalaikes orų prognozes. Klimatologijos tyrimų metodika priklauso nuo pradinių duomenų apie klimatą pobūdžio. Geologinės praeities ir ankstesnių mūsų eros amžių (iki 19 a.) klimato tyrimai remiasi netiesiogine informacija: geologinių ir hidrologinių procesų pėdsakais, augalų ir gyvūnų liekanomis, istorijos kronikomis, deguonies izotopų tyrimais. Nuo 19 a. klimatologijos tyrimai remiasi objektyviais ir tiksliais meteorologiniais matavimais naudojant prietaisus. Nuo 1850 atliekama tiksli globalios oro temperatūros stebėsena.
Istorija
Klimatologijos raidos istorija glaudžiai susijusi su meteorologijos istorija. Apie Žemės klimato įvairovę 6 a. pr. Kr. rašė senovės graikai (Pitagoro ir Elėjos filosofijos mokyklos). Pirmuosius išsamius traktatus apie klimatą parašė Hipokratas (Orai, vandenys ir šalys) ir Aristotelis (Meteorologica). Aristotelis išskyrė 5 pasaulio klimato juostas, pagrindė oro ir dirvos įšilimo bei vandens apytakos Žemėje dėsnius, pirmasis paaiškino garavimo, kondensacijos ir kritulių susidarymo procesus. Senovės graikų mokslininkai (Aristotelis, Aristarchas, Eratostenas, Hiparchas) apskaičiavo Žemės dydį, formą, orbitos parametrus, atstumą tarp Žemės ir Saulės, Žemės ir Mėnulio, nustatė lemiamą Saulės aukščio virš horizonto reikšmę klimato savybėms. K. Ptolemajas pagal dienos ilgį apibūdino klimato juostas. Po antikos laikotarpio mokslai apie atmosferą ir klimatą buvo daugiau plėtojami islamo kraštuose; buvo išversti antikos veikalai, parašyta (Ibn Chaukalis, al Biruni, al Idrisi) naujų veikalų apie įvairių šalių klimato savybes, jo sąveiką su aplinka, žmogaus veikla. Naujas klimatologijos plėtros postūmis buvo Didžiųjų geografinių atradimų epochoje; sužinota apie naujų atrastų žemių klimato sąlygas. Tikslesnių tyrimų etapas prasidėjo išradus termometrą (1598) ir barometrą (1643). 1664 Paryžiuje pradėti reguliarūs meteorologiniai stebėjimai. Jūrininkų informacija apie vėjus vandenynuose padėjo kurti atmosferos cirkuliacijos teoriją. Pirmasis pasatus aprašė E. Halley. 1735 išėjo G. Hadley veikalas apie Žemės sukimosi poveikį atmosferos cirkuliacijai. Iki 18 a. pabaigos vyravo nuomonė, kad klimato savybės priklauso tik nuo Saulės aukščio virš horizonto. 1831 A. von Humboldtas suformulavo naują klimato apibrėžimą, pabrėžė svarbią atmosferos ir Pasaulinio vandenyno cirkuliacijos reikšmę, sausumos paviršiaus reljefo poveikį, paklotinio paviršiaus sąveiką su atmosfera.
19 a. pabaigoje veikė meteorologijos stotis Misti ugnikalnio viršūnėje (auščiausiai pasaulyje – 5822 m aukštyje)
19 a. pirmoje pusėje Vokietijoje buvo sudaryti (A. von Humboldtas, H. W. Dove) pirmieji temperatūros ir slėgio žemėlapiai. 1818 L. Howardas (Didžioji Britanija) parašė veikalą Londono klimatas. 1835 G. G. Coriolisas (Prancūzija) aprašė, kaip dėl Žemės sukimosi reiškiasi Corioliso jėga. 1849 Sankt Peterburge (Rusija) įkurtas pirmasis mokslinis klimatologijos centras – Vyriausioji geofizikos observatorija. Kitose šalyse kūrėsi nacionaliniai meteorologijos centrai, kurie rūpinosi naujų meteorologijos stočių steigimu, kūrė stebėjimų ir duomenų dorojimo metodiką. 1845 H. Berghausas sudarė pirmąjį pasaulio kritulių žemėlapį. 1859 W. Ferrelis (Jungtinės Amerikos Valstijos) sukūrė bendrosios atmosferos cirkuliacijos pagrindus. 1864 J. Crollis (Didžioji Britanija) išplėtojo teoriją apie Žemės orbitinių parametrų kaitos poveikį klimato svyravimui. 1870 L. Brault (Prancūzija) sudarė pirmąją vėjų rožę. Kuriantis meteorologijos stotims ir kaupiantis informacijai apie klimatą atsirado galimybė sudaryti pirmąsias klimato klasifikacijas.
1874 sukurta A. de Candolle’io, 1884 A. Supano, 1900–36 W. Köppeno klimato klasifikacija. 1883 J. F. E. von Hannas (Austrija) išleido Klimatologijos vadovą (Handbuch der Klimatologie). 1884 A. Vojeikovas (Rusija) veikale Žemės rutulio ir ypač Rusijos klimatai (Klimaty zemnogo šara i v osobennosti Rossii) aprašė pasaulio klimatus, juos lemiančius veiksnius, nustatė vyraujančių vėjų priklausomybę nuo atmosferos slėgio pasiskirstymo, hidrologinio režimo priklausomybę nuo klimato, sniego dangos reikšmę klimatui, nurodė mikroklimato gerinimo galimybes. 18–19 a. išleista veikalų, kuriuose nagrinėjamos klimato determinizmo problemos. 20 a. kiekybiškai įvertinta klimato priklausomybė nuo radiacijos balanso, atmosferos cirkuliacijos, paklotinio paviršiaus, sudaryti pasaulio ir įvairių šalių klimato atlasai bei žinynai, sukurtos naujos klimato klasifikacijos, tobulinta meteorologinių duomenų dorojimo metodika. 1913 atrastas ozono sluoksnis. 1930–36 W. Köppenas ir R. Geigeris (Vokietija) parašė Klimatologijos vadovą (Handbuch der Klimatologie 5 tomai). 1928 paleistas pirmasis radiozondas (aeroklimatologijos pradžia), 1960 – pirmasis meteorologinės paskirties Žemės palydovas TIROS I (paleido Jungtinės Amerikos Valstijos, palydovinės klimatologijos pradžia). 1962 J. Ademas termodinamikos lygtis pritaikė Žemės klimato sistemai. 1968–69 M. Budyko (SSRS) ir A. Sellersas (Jungtinės Amerikos Valstijos) sukūrė pirmuosius energetinius klimato modelius.
Nuo to laiko taikomas fizikinis matematinis modeliavimas. Žemės klimato sistema pradėta analizuoti kaip sudėtingų fizinių ir cheminių procesų visuma, kurioje stochastiniai reiškiniai vyksta lėtesnių determinuotų procesų fone. 20 a. pabaigoje aktuali tampa klimato stebėsena, ypač žmogaus poveikio klimatui įvertinimas, nes nuolat gausėja į atmosferą išmetamų dujų, plonėja ozono sluoksnis, naikinami atogrąžų miškai, sparčiai plinta dykumos, tirpsta kalnų ledynai. Klimato sistemos reakcija į įvairius veiksnius (gamtinius ir antropogeninius) aprašoma (remiantis matematinės statistikos, termodinamikos ir hidrodinamikos dėsniais) šiuolaikiniuose trimačiuose globalinio ir regioninio klimato modeliuose. Modelių tipai: energijos balanso, statistiniai dinaminiai, radiaciniai konvekciniai, bendrosios atmosferos bei vandenyno cirkuliacijos ir kiti. Modeliais tiriama klimato sistemoje vykstančių procesų sąveika, geologinės praeities klimatas, apskaičiuojama klimato būklės keitimosi kryptis ir pobūdis, klimato sistemos jautrumas įvairių veiksnių poveikiui.
kritulmačių sistema (naudojama pasaulinėje atmosferos foninės cheminės sudėties ir kitų fizikinių savybių stebėjimo ir vertinimo programoje, Suomija)
Svarbiausi klimato ir modeliavimo centrai: Jungtinėse Amerikos Valstijose – Nacionalinės vandenynų ir atmosferos administracijos mokslinės laboratorijos ir centrai (Aeronomijos laboratorija, Klimato diagnostikos centras, Klimato prognozės centras, Klimato stebėsenos ir diagnostikos laboratorija, Nacionalinis klimato duomenų centras); Geofizinė skysčių dinamikos laboratorija, Goddardo kosmoso tyrimų institutas (visi Jungtinėse Amerikos Valstijose), Hadley klimato prognozių ir tyrimo centras (Didžioji Britanija), Maxo Plancko meteorologijos institutas (Vokietija), Meteorologijos tyrimų institutas (Japonija), Kanados klimato centras, Meteorologijos tyrimų centro biuras (Australija). Tarptautiniai moksliniai žurnalai: Journal of Geophysical Research (įsteigtas 1896), Journal of the Atmospheric Sciences (1944), Theoretical and Applied Climatology (1949), Climate Change (1977), Climate dynamics (1986), Journal of Climate (1988), Global and Planetary Change (1989), Climate Research (1990), International Journal of Climatology (1996).
Lietuvoje
Lietuvoje reguliariai matuoti oro temperatūrą pradėta 1770 Vilniaus universiteto observatorijoje. 19 a. Lietuvos klimatą pirmieji trumpai aprašė kitų šalių mokslininkai (W. Jastrzębskis, A. Bujakowskis, S. Zalesskis, H. Kelleris). 20 a. pradžioje Lietuvos klimatą plačiau apibūdino E. Romeris, W. Gorczyńskis, A. Vojeikovas. 3 dešimtmetyje klimatą pradėjo tirti J. Venckūnas, K. Pakštas, S. Olšauskas, J. Krikščiūnas, I. Končius, K. Sleževičius. K. Pakštas daktaro disertacijoje Lietuvos klimatas (1926) pateikė klimato rajonavimo schemą, analizavo klimato elementų kaitą per parą ir per metus.
Nuo 1926 klimatą tyrė S. Olšausko vadovaujamas Meteorologijos biuras, 1938 reorganizuotas į Klimatologijos institutą; išplėstas meteorologijos stočių tinklas. 1930 pertvarkius Geofizikos kabinetą (veikusį nuo 1923) įkurta Vytauto Didžiojo universiteto Geofizikos ir meteorologijos katedra (vedėjas K. Sleževičius). Taikomuosius klimato tyrimus darė Dotnuvos žemės ūkio technikumas, vėliau – Žemės ūkio akademija; fenologinius stebėjimus organizavo ir vykdė S. Nacevičius, agrometeorologinius – I. Končius, J. Krikščiūnas. Po II pasaulinio karo klimatologijos tyrimus tęsė Vilniaus universiteto Meteorologijos ir klimatologijos katedra bei Geologijos ir geografijos institutas. K. Kaušyla vykdė agroklimatinius tyrimus, rajonavo klimatą, Č. Garbaliauskas ir A. Griciūtė tyrė radiacijos balansą, V. V. Ščemeliovas klasifikavo orus, tyrė jų geografinį pasiskirstymą, mikroklimatą. 20 a. 5–6 dešimtmetyje Lietuvos hidrometeorologijos tarnyba parengė pirmuosius klimato ir agroklimato žinynus; jie buvo nuolat naujinami ir papildomi.
Klimato tyrimo rezultatai apibendrinti autorių kolektyvų knygose: Lietuvos klimatas (1966), Lietuvos antropoklimatas (1979), Vilniaus ir Kauno klimatas (1983, rusų kalba), Klimato elementų kintamumas Lietuvos teritorijoje (1998), Klimato svyravimų poveikis fiziniams geografiniams procesams Lietuvoje (2001), A. Bukančio parašytame vadovėlyje Lietuvos klimatas (1994).
Dabartiniai klimato tyrimai sutelkti Vilniaus iniversiteto Hidrologijos ir klimatologijos katedroje; tiriama klimato genezė, daroma klimato svyravimų analizė, klimato išteklių įvertinimas ir prognozavimas (A. Bukantis, E. Rimkus), atmosferos cirkuliacijos procesų ir igalaikių orų anomalijų tyrimai (G. Stankūnavičius). Geologinės praeities klimatą tiria Vilniaus universiteto Bendrosios geologijos katedra, Gamtos tyrimų centro Geologijos ir geografijos institutas.
1163