Динамічна метеорологія, теоретична метеорологія, розділ метеорології, що займається теоретичним вивченням атмосферних процесів в тропосфері і нижній стратосфері з використанням рівнянь гідромеханіки, термодинаміки і теорії випромінювання. За межами Д. м. залишаються лише теорія електричних, акустичних і оптичних явищ в атмосфері.
Головне завдання Д. м. — прогноз погоди, саме розробка чисельних методів прогнозу метеорологічних елементів (тиску, температури, вітру, хмарності, опадів, видимості) на різні терміни на основі вивчення загальною циркуляції атмосфери, тобто системи великомасштабних перенесень повітря над нашою планетою. Д. м. займається і більш обмеженими завданнями — аналізом походження і поведінки атмосферних хвиль і вихорів різного масштабу і деталей загальної циркуляції (фронтів атмосферних і струминного перебігу ), а також атмосферної турбулентності і конвекції.
Спроби теоретичного пояснення окремих особливостей атмосферної циркуляції сходять до 1-ої половини 18 ст (англійський учений Дж. Хедлі). На початку 19 ст П. Лапласом був теоретично встановлений зв'язок між зміною атмосферного тиску з висотою і температурою (барометрична формула ) і тим закладені основи статики атмосфери. У 1-ій половині 19 ст виникла термодинаміка, яка незабаром була застосована до пояснення окремих атмосферних процесів (таких, як фен ). Проте лише в 80-х рр. в роботах німецьких учених Р. Герца, В. Бецольда і ін. оформилася теорія адіабатичних процесів (тобто процесів, в яких можна нехтувати теплообміном) в атмосфері, що містить водяну пару; подальший її розвиток відноситься вже до 20 ст (англійський учений В. Н. Шоу, норвезькі учені А. Рефсдаль, Я. Бьеркнес і ін.). У 1-ій половині 19 ст французький учений Г. Коріоліс запропонував теорему про відносний рух на Землі, що оберталася, що дозволило застосувати рівняння гідродинаміки, сформульовані Л. Ейлером ще в 18 ст, до метеорологічних проблем. У. Феррель (США) у ряді досліджень, початих в 1856, дав першу теоретичну модель загальної циркуляції атмосфери, засновану на рівняннях гідромеханіки, що сприяло оформленню Д. м. як наукової дисципліни. У 80-х рр. 19 ст крупний внесок у розвиток Д. м. вніс Р. Гельмгольц, що запропонував теоретичну модель загальної циркуляції поверхні розриву (атмосферні фронти). У 1897 Ст Бьеркнес теоремами про циркуляцію і вихороутворення поклав початок «фізичній гідродинаміці» атмосфери як стискуваною рідині найбільш загального типа (бароклінній рідині), в якій розподіл щільності залежить від розподілу як тиску, так і температури. У 1904 він сформулював завдання прогнозу погоди як вирішення рівнянь атмосферної термогідродинаміки. Розвиток ідей В. Бьеркнеса визначив подальші успіхи Д. м. На початку 20 ст М. Маргулес в Австрії, В. Бьеркнес і ін. побудували теорію атмосферних фронтів; Маргулес також заклав основи енергетики атмосфери. В цей же час інтенсивно вивчалася атмосферна турбулентність, що визначає вертикальний обмін тепла, вологи, колоїдних домішок і кількості руху в атмосфері.
В 20-х рр. 20 ст починається швидкий розвиток Д. м. в СРСР; сформувалася радянська школа Д. м., заснована А. А. Фрідманом. Ще в 1914 Фрідман спільно з шведським ученим Т. Гессельбергом вперше дав оцінки порядків величин основних метеорологічних елементів (тиск, температури, вологості і ін.) і їх мінливості, що дозволили спростити рівняння Д. м. У 1922 Фрідман побудував і детально проаналізував загальне рівняння для визначення вихривши швидкості, характеристики місцевого обертання середовища біля миттєвих осей в рухомій рідині, яке згодом придбало фундаментальне значення в теорії прогнозу погоди. Н. Е. Кочин в 1931 вирішив завдання про втрату стійкості поверхні розділу між двома повітрям масами, пов'язаною з утворенням циклонів, а в 1935 розвинув теорію загальної циркуляції атмосфери, використавши ідею про планетарний пограничний шар. А. А. Дородніцин (1938, 1940) теоретично вирішив завдання про вплив гірського хребта на повітряний потік, в 1940 він розрахував добовий хід температури. Принциповим кроком в рішенні основної практичної задачі Д. м. — прогнозу погоди — з'явилася робота І. А. Кибеля, в якій був дан метод прогнозу поля тиску і температури на добу (1940). Основи гідродинамічного методу довгострокових прогнозів були закладені в роботі Е. М. Блінової (1943). Одне з вузлових питань Д. м. — взаємозв'язок полий тиску і вітру в атмосфері — був досліджений шведським ученим К. Г. Росбі (1938) і успішно вирішений А. М. Обуховим в СРСР в 1949. Надалі це завдання було узагальнене в роботах 1950-х рр. І. А. Кибеля і А. С. Моніна, що дозволило в 1960-х рр. перейти до точніших методів прогнозу погоди. Перші чисельні прогнози тиску були виконані в 1951 американським ученим Дж. Чарні і ін. Істотним кроком в теорії прогнозу з'явилися роботи Г. І. Марчука і Н. І. Булєєва (1953; СРСР) і К. Хинкельмана (ФРН), в яких вперше враховувався вплив процесів на великій площі на зміну атмосферних умов в пункті, для якого розраховується прогноз. Поява в 50-х рр. ЕОМ(електронна обчислювальна машина) і бурхливий розвиток обчислювальної математики дали поштовх інтенсивному розвитку багатьох розділів Д. м.
Основні рівняння. Д. м. розглядає тонкий в порівнянні з середнім радіусом Землі (6374 км. ) шар атмосфери завтовшки в 20—30 км. . Тут зосереджене майже 98% всієї її маси, що обумовлене впливом сили тяжіння — одній з основних сил, що діють на малий об'єм («частку») повітря. Атмосфера Землі в цьому шарі — досить щільне середовище, щоб розглядати її як безперервну і застосовувати до неї закони механіки суцільних середовищ: закон збереження маси, що дозволяє написати рівняння нерозривності, і закон зміни кількості руху . Головні сили, що діють на частку повітря (окрім сили тяжіння), — сила обертання Землі (або Коріоліса сила ), що відхиляється, і диссипативні сили турбулентного тертя. Основними особливостями рухів, що розглядаються в Д. м., є крихта швидкості вітру по відношенню до швидкості звуку і великий вплив сили тяжіння.
Динаміка атмосферних процесів всіляких масштабів тісно пов'язана з припливом тепла. Застосування першого початку термодинаміки до атмосферних процесів дає так зване рівняння припливу тепла під дією трьох основних джерел тепла в атмосфері: променистого і турбулентного припливів тепла, а також виділення енергії при фазових переходах вологи з одних станів в інших (пара, рідкі краплі, лід). Термодинамічні параметри атмосфери — тиск, температура і щільність — зв'язані рівнянням стану .
До перерахованих рівнянь додаються рівняння, що визначають перенесення променистої енергії в атмосфері, перенесення вологи, умови утворення хмар і випадання опадів. Граничні умови на земній поверхні пов'язують температуру повітря з температурою поверхні материків і океанів. Взаємно обумовленими виявляються також повітряні і океанічні течії. Т. о., загальна постановка завдання Д. м. включає визначення тиску, щільності, температури і вологості повітря, три складових вітру, умов утворення хмар і опадів у зв'язку з величинами, що характеризують стан океану і суші. Це завдання надзвичайно складне і вирішується лише при вельми істотних спрощеннях. Розвиток Д. м. тісно пов'язано з розробкою методів вирішення нелінійних рівнянь математичної фізики.
Основні проблеми Д. м. 1) Вивчення загальної циркуляції атмосфери (ОЦА). Інтеграція рівнянь Д. м. на тривалі терміни при можливо повному обліку тепло- і влагообмена в атмосфері, а також термічну і динамічну взаємодії океану і атмосфери дозволило створити математичну модель ОЦА, яка в головних межах відповідає даним спостережень. Змінюючи зовнішні параметри, можна з'ясувати причини аномалій клімату, а також встановити закономірності клімату минулих геологічних епох. Еті роботи мають значення і для теорії довгострокового прогнозу погоди. Наявні емпіричні відомості про атмосферу Землі ще не цілком достатні для побудови повної моделі ОЦА. У зв'язку з цим важливим завданням Д. м. є дослідження глобальних атмосферних процесів шляхом вивчення процесів перенесення радіації конвекції і ін.
2) Дослідження турбулентності в атмосфері і гідросфері. Роль турбулентного обміну в атмосфері вельми велика; за рідким виключенням всі атмосферні рухи по суті є турбулентними. Для розвитку і вдосконалення теорії турбулентності необхідно поряд з розробкою математичних моделей розвивати тонкі експериментальні методи визначення локальних і інтегральних характеристик турбулентного обміну.
3) Прогноз погоди. Умовно проблема ділиться на три частини: короткостроковий прогноз на строк до 3 діб, довгостроковий прогноз (прогноз на 5—10 днів, прогноз на місяць і навіть на сезон) і прогноз місцевих умов погоди. Починаючи з 60-х рр. 20 ст прогнози синоптичного положення (переважно розподіли тиску і ін. метеорологічних елементів над обширним районом) на короткий термін методами Д. м. широко застосовуються у ряді країн з високорозвиненою обчислювальною технікою (СРСР, США, Великобританія, Франція, Швеція, Норвегія і ін.). У дослідному порядку складаються також довгострокові прогнози окремих елементів (середня температура і тиск) на основі Д. м. Методи цих прогнозів тісніше пов'язані з моделями ОЦА, чим методи короткострокового прогнозу. Прогноз місцевих умов погоди складається доки переважно емпіричним дорогою на основі прогнозу загального синоптичного положення. Теоретичні підходи до такого прогнозу трудомісткі і складні; на базі Д. м. такі прогнози складаються лише в дослідному порядку в найдобріше оснащених обчислювальною технікою прогностичних центрах. Широке використання надшвидкодіючих ЕОМ(електронна обчислювальна машина) дозволить розробляти прогностичні схеми, в яких одновременно з довгоживучими особливостями метеорологічного режиму отримуватимуть і короткоживучі, визначаючі зміна умов погоди над невеликою територією.
Літ.: Основи динамічної метеорології, Л., 1955; Белінський Ст А., Динамічна метеорологія, М. — Л., 1948; Марчук Р. І., Чисельні методи в прогнозі погоди, Л., 1967; Юдін М. І., Нові методи і проблеми короткострокового прогнозу погоди, Л., 1963; Монін А. С., Прогноз погоди як завдання фізики, М., 1969; Кибель І. А., Введення в гідродинамічні методи короткострокового прогнозу погоди М., 1957; Метеорологія і гідрологія за 50 років Радянської влади, під ред. Е. До. Федорова, Л., 1967.
