Khí tượng học

Khí tượng học là môn khoa học nghiên cứu về khí quyển nhằm chủ yếu để theo dõi và dự báo thời tiết. Những biểu hiện thời tiết là những sự kiện thời tiết quan sát được và giải thích được bằng khí tượng học. Những sự kiện đó phụ thuộc vào các tham số của khí quyển Trái Đất. Các tham số này bao gồm nhiệt độ, áp suất, độ ẩm cũng như các biến thiên và tác động tương hỗ của các tham số này và những biến đổi theo thời gian và không gian của chúng. Phần lớn các quan sát về thời tiết được theo dõi ở tầng đối lưu.

Hiệu ứng Coriolis

Hiệu ứng Coriolis là lực quán tính xuất hiện do sự quay của Trái Đất, kết quả làm cho vật thể (khối khí) có xu hướng di chuyển lệch về phía phải của chuyển động ở Bắc bán cầu và về phía trái ở Nam Bán cầu. Hiệu ứng này được đặt theo tên Gaspard-Gustave de Coriolis vào đầu thế kỷ 20.

Dự báo số trị

Đầu thế kỷ 20, những tiến bộ của sự hiểu biết về vật lý khí quyển dẫn tới sự hình thành của dự báo thời tiết bằng phương pháp số hiện đại. Vào năm 1922, Lewis Fry Richardson đã xuất bản cuốn Dự báo thời tiết bằng quá trình số trị, trong đó đã miêu tả những số hạng nhỏ trong các phương trình động lực học chất lỏng có thể được bỏ qua để có thể tìm được các nghiệm số. Tuy nhiên, số lượng tính toán quá lớn khi đó và không thể thực hiện được trước khi các máy vi tính xuất hiện.
Tại thời điểm này, ở Na Uy có một nhóm các nhà khí tượng, đứng đầu là Vilhelm Bjerknes đã phát triển một mô hình để giải thích sự hình thành, tăng cường và tan rã (vòng đời) của các xoáy thuận ngoại nhiệt đới, đã đưa ra ý tưởng về front, là đường biên giữa các khối khí. Nhóm cũng bao gồm Carl-Gustaf Rossby (người đầu tiên giải thích các chuyển động quy mô lớn khí quyển trên quan điểm của động lực học chất lỏng), Tor Bergeron (người đầu tiên đưa ra cơ chế hình thành mưa).
Đến giữa thập niên 1950, các thí nghiệm số trở nên dễ dàng hơn với sự trợ giúp của máy tính. Các dụ báo thời tiết đầu tiên bằng phương pháp số đã sử dụng các mô hình chính áp(với một mực thẳng đứng) và đã dự báo các chuyển động quy mô lớn của sóng Rossby vùng vĩ độ trung bình một cách thành công.
Trong thập niên 1960s, bản chất lý thuyết hỗn loạn của khí quyển lần đầu tiên được biết tới bởi Edward Lorenz, hình thành nên ngành khoa học nghiên cứu về lý thuyết hỗn loạn.

Quan trắc vệ tinh

Năm 1960, vệ tinh khí tượng đầu tiên TIROS-1 được phóng thành công đã đánh dấu thời kỳ có thể nhận được các thông tin thời tiết toàn cầu. Các vệ tinh thời tiết cùng với các vệ tinh quan trắc Trái Đất khác quay quanh Trái Đất ở các độ cao khác nhau đã trở thành một công cụ không thể thiếu để nghiên cứu một phổ rộng các hiện tượng tử cháy rừng đến El Niño.
Những năm gần đây, các mô hình khí hậu đã được phát triển với độ phân giải ngày càng cao. Chúng được sử dụng để nghiên cứu những biến đổi khí hậu hạn dài, chẳng hạn hiệu ứng do sự phát thải khí nhà kính do con người.

Khí tượng học và khí hậu học

Với sự phát triển của các siêu máy tính, các mô hình toán học của khí quyển ngày càng đạt đến độ tinh xảo cao. Không chỉ có độ phân giải không gian và thời gian được nâng cao mà nhiều thành phần trong hệ thống khí hậu dần dần cũng được tích hợp vào mô hình: khí quyển, đại dương, sinh quyển và các tác động của con người.
Ở Việt Nam, khí tượng học được nghiên cứu và giảng dạy tại trường Đại học khoa học tự nhiên trực thuộc Đại học quốc gia Hà Nội và Đại học Khoa học Tự Nhiên trực thuộc Đại học Quốc gia Thành phố Hồ Chí Minh.