Ο καιρός, μια συνεχώς μεταβαλλόμενη κατάσταση των στοιχείων πού τον συνθέτουν, συνδέεται στενά, όχι μόνο με την διάθεση, την συμπεριφορά, ακόμα και την υγεία των ανθρώπων, αλλ’ ακόμη με την τύχη απλών αγροτικών καλλιεργειών έως και γιγάντιων στρατιωτικών ή διαστημικών επιχειρήσεων. Επομένως εύλογο είναι το ενδιαφέρον για την όσο το δυνατόν ακριβέστερη και μακροπρόθεσμη πρόβλεψή του, η οποία ξεκίνησε από απλή λαϊκή τέχνη, την οποία ασκούσαν κυρίως ναυτικοί, αγρότες, κυνηγοί και ψαράδες, πού εξέταζαν τά σύννεφα, το χρώμα του ουρανού, τις αλλαγές του ανέμου, αλλά και τους πόνους σε διάφορα μέρη του σώματός τους πού τους εκλάμβαναν ως προμηνύματα αλλαγών του καιρού, και φτάσαμε στη σημερινή πραγματικότητα, στην οποία ο καιρός και η πρόβλεψή του είναι καθαρά αντικείμενα ειδικής επιστήμης, της Μετεωρολογίας, η οποία υποστηρίζεται πλέον με μια καταπληκτική τεχνολογία.

Για τους πρώτους ανθρώπους βέβαια ο καιρός και η διαμόρφωσή του οφειλόταν στους θεούς και η καλοκαιρία ή η κακοκαιρία αντιστοιχούσε στην καλή ή κακή τους διάθεση αντιστοίχως. Ο θυμός προσωποποιούσε π.χ τις σφοδρές θύελλες όπως φαίνεται και με τις μορφές των δύο αρχαίων κινέζων θεών της παραπάνω φωτογραφίας. Ο Λέι Τσέν Τζού, ο φορέας του κεραυνού με το πύρινο φωτοστέφανο, και ο θεός του ανέμου Φέι Λιέν με το σώμα δράκοντος.

Ομοίως οι Σκανδιναβοί διέθεταν σύνολο θεών των οποίων οι διαθέσεις καθόριζαν τον καιρό. Ο διασημότερος Θώρ έφερνε την ευεργετική βροχή αλλά και τρομερές καταιγίδες. Ο ίδιος μ’ ένα ερυθροπυρωμένο σφυρί έφτιαχνε τα’ αστροπελέκια. Αλλά και οι πρόγονοί μας είχαν την Ίριδα π.χ πού έφτιαχνε το ουράνιο τόξο, και την ροδοδάκτυλη Ηώ, θεά της αυγής πού τά δάκρυά της ράντιζαν τη γή με δρόσο, πέραν του νεφεληγερέτου Δία πού έστελνε τους κεραυνούς του εκεί όπου ήθελε. Ακόμα η έκφραση «σημεία των καιρών» ανάγει την αρχή της στις αρχαίες «Διοσημείες», τά σημεία του Διός, τά καιρικά φαινόμενα δηλαδή πού προκαλούσε ο βασιλιάς των θεών. Αλλά και οι «Αλκυονίδες μέρες» πού ζούν ως τις μέρες μας έχουν την αρχή τους σε αρχαίο μύθο. Επειδή κάποτε η κόρη του Αιόλου, του θεού των ανέμων, η Αλκυόνη, έσφαλε, μεταμορφώθηκε από τον Δία στο πουλί Αλκυών και καταδικάστηκε να γεννά τά αυγά της το χειμώνα, με αποτέλεσμα σπανίως αυτά να επιζούν. Παρακάλεσε λοιπόν τον Δία, και ο τελευταίος τη λυπήθηκε και επέβαλε καλοκαιρία 14 περίπου ημερών εν μέσω του χειμώνα, ώστε να γεννά πλέον τά αυγά της με ασφάλεια.

Και όπως συνέβη και με τις άλλες επιστήμες πρώτοι οι Έλληνες φιλόσοφοι άρχισαν να παρακολουθούν πιο συστηματικά τά καιρικά φαινόμενα και αναζήτησαν φυσικά αίτια πίσω από τον καιρό. Έτσι ο Αριστοτέλης έγραψε τά «Μετεωρολογικά» καθιερώνοντας και τον όρο της νέας επιστήμης, της Μετεωρολογίας. Δυστυχώς όμως η εξέλιξη της επιστήμης αυτής, όπως και των άλλων επιστημών άλλωστε, ανεστάλη, αφού ενέσκηψε η ρωμαϊκή λαίλαπα. Μόλις πρίν 400 περίπου χρόνια άρχισε η ανάπτυξη των βασικών οργάνων τά οποία βοήθησαν στην εξέλιξη της επιστήμης. Έτσι ο Γαλιλαίος εφεύρε το θερμόμετρο το 1503, ο Τορικέλλι το βαρόμετρο το 1643, ο Οράτιος Βενέδικτος το υγρόμετρο τριχός το 1780. Σήμερα βέβαια έχομε στη διάθεσή μας ακόμα και μετεωρολογικούς δορυφόρους.

Ο καιρός διαμορφώνεται από την επίδραση τεσσάρων αλληλένδετων παραγόντων. Του ηλίου, της γής, της ατμόσφαιράς της, αλλά και του αναγλύφου της. Αυτοί οι παράγοντες συγκροτούν μια τεράστια μηχανή πού με καύσιμα απ’ τον ήλιο, θερμαίνεται η γή και υποχρεώνει το γιγάντιο περίβλημά της, την ατμόσφαιρα, να τεθεί σε κίνηση η οποία οδηγεί στην παραγωγή και αλληλουχία των φαινομένων τά οποία συνιστούν τόν καιρό, ο οποίος και αυτός, παρά τις ιδιοτροπίες του, τελικώς υπόκειται στους φυσικούς νόμους.

Με άλλα λόγια καιρός είναι η κατάσταση της ατμόσφαιρας, όπως αυτή διαμορφώνεται από τούς παραπάνω παράγοντες, οι οποίοι συνεργάζονται για τη διάχυση της ηλιακής θέρμανσης στον πλανήτη και δημιουργούν τά σύννεφα, τη βροχή και το χιόνι. Ο καιρός είναι ατέρμων κύκλος φαινομένων σε περιορισμένο χρόνο, ενώ το κλίμα περιλαμβάνει αλλαγές των καιρικών φαινομένων για μεγαλύτερη χρονική περίοδο, για 30 χρόνια. Τά κυριότερα στοιχεία του καιρού, τά οποία μετρούμε με κατάλληλα όργανα, είναι η θερμοκρασία, ο άνεμος, η υγρασία, η πίεση και η βροχόπτωση.

Ο ήλιος είναι ο καθοριστικός παράγοντας στη διαμόρφωση του καιρού, αφού αυτός με τις ακτίνες του θερμαίνει το έδαφος και αυτό με την σειρά του θερμαίνει τον υπεράνω αυτού αέρα. Ο τελευταίος θερμαινόμενος υποβάλλεται σε ανοδική κίνηση αρχικά και εν συνεχεία αφού χάνει τη θερμότητά του βυθίζεται προς το έδαφος πάλι.

Πέραν αυτής της κίνησης όμως του αέρα, συμβαίνουν περιπλοκότερες κινήσεις , αφού πάνω από τον ισημερινό η θέρμανση πού προκαλεί ο ήλιος είναι πολύ μεγαλύτερη, λόγω της καθέτου προσπτώσεως των ακτίνων του, ενώ αυτή μειώνεται καθώς απομακρυνόμαστε από αυτόν, για να πέση κατακόρυφα στις πολικές περιοχές.

Έτσι πάνω από τον ισημερινό ο αέρας ανέρχεται, δημιουργώντας τεράστια τροπικά ανοδικά ρεύματα, και αφού φτάσει σε κάποιο ύψος στρέφεται προς τους δύο πόλους. Εκεί κατέρχεται και φτάνοντας στο έδαφος κατευθύνεται προς νότο, με την μορφή οριζοντίων ρευμάτων ανέμου πού σαρώνουν τά παγοπέδια με τρομακτικές ταχύτητες και δημιουργούν μία αρχική παγκόσμια ατμοσφαιρική κυκλοφορία.

Συνεπώς ο ζωοδότης ήλιος είναι το πρώτο αίτιο της περίπλοκης κυκλοφορίας της ατμόσφαιρας, της γένεσης των ανέμων, της εκτροφής των κυκλώνων και των τυφώνων, της αυλάκωσης και πυρπόλησης του ουρανού με κεραυνούς και αστραπές. Αυτός είναι η κύρια αιτία τόσο της ευεργετικής επίδρασης των βροχών, όσο και της καταστρεπτικής δράσης των πλημμύρων ή των ξηρασιών ανά τον πλανήτη, συνδεόμενος στενά με τις οικονομικές επιπτώσεις αλλά και την ίδια την ανθρώπινη ύπαρξη.

Η γή με την περιστροφή της περί τον άξονά της από τά δυτικά προς τά ανατολικά, καθορίζει και αυτή την κατεύθυνση των επικρατούντων ανέμων και των κυριοτέρων θαλασσίων ρευμάτων πού και αυτά παίζουν το ρόλο τους στη διαμόρφωση του καιρού. Αλλά και το σφαιρικό της σχήμα διαφοροποιεί την θερμοκρασία του αέρα στα διάφορα γεωγραφικά πλάτη, αφού η κλίση της προσπίπτουσας ηλιακής ακτινοβολίας μεταβάλλεται εξ αιτίας αυτού. Ομοίως και η κλίση του άξονά της (23,5^ο), ως προς την κάθετο στό επίπεδο περιφοράς της γύρω από τον ηλιο, δημιουργεί τις τέσσερις εποχές, όπως φαίνεται και στο παραπάνω σχήμα. Αυτή η ποικιλία των θερμοκρασιών, πού εκτείνονται από μεγαλύτερες των 45^οC πάνω από ωκεανούς και ερήμους, μέχρι μικρότερες των -50 ^οC πάνω από τους πόλους και τις σιβηρικές στέπες, δημιουργεί ένα ανακάτωμα πού καθορίζει τον καιρό και τά καιρικά συστήματα σε όλη την υδρόγειο.

Ο καιρός διαμορφώνεται στο κατώτερο στρώμα της ατμόσφαιρας, την τροπόσφαιρα, η οποία εκτείνεται από την επιφάνεια της Γής μέχρις ύψους περίπου 10 χιλιομέτρων κατά μέσον όρο.

Ακριβέστερα υπεράνω του ισημερινού η τροπόσφαιρα έχει ύψος 16 χιλιόμετρα, ενώ στα μεγαλύτερα πλάτη χαμηλώνει, για να φτάσει τά 8 χιλιόμετρα πάνω από τους πόλους. Το όρος Έβερεστ δηλαδή φτάνει περίπου στη μέση της τροπόσφαιρας. Στην τροπόσφαιρα η θερμοκρασία πέφτει όσο ανεβαίνομε με μέσο ρυθμό 6.5 ^οC ανά 1000 μέτρα, δηλαδή όσο αυξάνει η απόσταση από την επιφάνεια της Γής.

Ο ήλιος με την θερμότητά του επηρεάζει και μεταβάλει την ατμοσφαιρική πίεση. Η τελευταία, ως γνωστόν, οφείλεται στο βάρος του αέρα όλης της ατμόσφαιρας, ο οποίος πιέζει προς τά κάτω, και προφανώς όσο χαμηλότερα είμαστε τόσο μεγαλύτερη είναι η ατμοσφαιρική πίεση, αφού το βάρος του υπερκειμένου αέρα θα είναι μεγαλύτερο. Αυτή η πίεση λοιπόν είναι διαφορετική για θερμό αέρα και διαφορετική για ψυχρό αέρα. Για την ακρίβεια όσο θερμότερος ο αέρας, τόσο μικρότερη και η πίεσή του. Αλλαγές όμως στην πίεση του αέρα προκαλούν αλλαγές και στον καιρό.

Η ατμόσφαιρα συντίθεται κυρίως από άζωτο και οξυγόνο, αλλά περιέχει επίσης ελάχιστη ποσότητα (0.03 %) διοξειδίου του άνθρακα, πού τόσο σημαντικό ρόλο διαδραματίζει στη σταθεροποίηση των θερμοκρασιών σε πλανητική κλίμακα, μαζί με την ύπαρξη υδρατμών, τόσο κοντά στην επιφάνεια της γής, όσο και στα ανώτερα στρώματα της ατμόσφαιρας, εξασφαλίζοντας διά του φαινομένου του θερμοκηπίου επίπεδα θερμοκρασίας, πού επιτρέπουν την ύπαρξη ζωής όπως τη ξέρουμε. Βεβαίως η μεταβολή της σύνθεσης της ατμόσφαιρας επιτείνει το ευεργετικό κατά τά άλλα φαινόμενο θερμοκηπίου και οδηγεί στην υπερθέρμανση του πλανήτη με τις οδυνηρές συνέπειές της. Στην παραπάτω εικόνα φαίνονται τά διάφορα στρώματα της ατμόσφαιρας υπεράνω του εδάφους της Γής. Το τέλος της τροπόσφαιρας συνιστά την τροπόπαυση. Όταν είμαστε στη τροπόσφαιρα, όπου και διαμορφώνεται ο καιρός, η θερμοκρασία μειώνεται με το ύψος.

Τέλος το ανάγλυφο του πλανήτη μας, οι οροσειρές, οι ωκεανοί, οι ήπειροι, οι κοιλάδες, οι λίμνες κλπ, επηρεάζουν τον καιρό. Λόγου χάριν η στεριά απορροφά και χάνει θερμότητα πιο γρήγορα από τις θάλασσες και τις λίμνες. Το νερό όμως των τελευταίων, λόγω της μεγάλης θερμοχωρητικότητάς των, διατηρεί τη θερμότητά του για περισσότερο χρόνο από ότι η στεριά. Έτσι τά καλοκαίρια είναι δροσερότερα και οι χειμώνες ηπιότεροι για περιοχές κοντά στη θάλασσα ή λίμνες. Ομοίως οι οροσειρές παρεμβαλλόμενες στα ρεύματα αέρα τον αναγκάζουν να ανεβαίνει στη προσήνεμη πλευρά με αποτέλεσμα αυτός να ψύχεται και ενδεχομένως οι εντός αυτού  ευρισκόμενοι υδρατμοί να υγροποιούνται και να δίνουν τά διάφορα μετεωρολογικά κατακρημνίσματα, βροχή, χαλάζι, χιόνι κλπ.

Άλλωστε το ανάγλυφο σε συνδυασμό με τους ανέμους μπορούν να φέρουν τά πάνω κάτω και να βάλουν πυκνό αέρα πάνω από αραιότερο, βαρύτερο δηλαδή πάνω από ελαφρύτερο.

Οι εναλλαγές στεριάς και θάλασσας, μέρας και νύκτας, προκαλούν απότομες αλλαγές στη θερμοκρασία. Η ανταλλαγή θερμότητας συνοδεύεται με ορμητικά ρεύματα, καταρράκτες, δίνες και εκρήξεις της αεικίνητης ατμόσφαιρας..

Από τον ισημερινό προς τους πόλους και από τους πόλους προς τον ισημερινό η ροή του αέρα δεν είναι ομαλή. Αέριες μάζες οδηγούμενες εδώ και εκεί από τις τυχαίες εδαφικές ανωμαλίες ή ωθούμενες να στριφογυρίζουν πάνω από εκτενείς περιοχές συγκρούονται, συγχωνεύονται και σχηματίζουν μονάδες αέρα, τις καλούμενες αέριες μάζες, οι οποίες είναι από τά πιο σημαντικά κινητά μέρη της μηχανής του καιρού. Πρόκειται για τεράστιες μάζες αέρα πού μετεωριζόμενες επί μακρόν υπεράνω μεγάλων και ξεχωριστών γεωγραφικών στοιχείων όπως π.χ. οι ωκεανοί, έρημοι, στέπες, τείνουν να πάρουν τη χαρακτηριστική θερμοκρασία και υγρασία αυτών. Μια αέρια μάζα μπορεί να καλύπτει έκταση αρκετών εκατομμυρίων τετραγωνικών χιλιομέτρων. Υπάρχουν περίπου 20 περιοχές όπου γεννιόνται αντίστοιχοι τύποι αερίων μαζών.

Ακριβέστερα οι αέριες μάζες σχηματίζονται πάνω από περιοχές πού δεν παρουσιάζουν έντονη κυκλοφορία και λέγονται πηγές αερίων μαζών. Ανάλογα με την πηγή τους οι αέριες μάζες ταξινομούνται στις εξής μεγάλες κατηγορίες: Αρκτικές, Πολικές ηπειρωτικές, Πολικές θαλάσσιες, Τροπικές ηπειρωτικές, Τροπικές θαλάσσιες, Ισημερινές και Μουσωνικές. Αφού σχηματισθεί μια αέρια μάζα, εγκαταλείπει την πηγή της και μεταφέρει τά χαρακτηριστικά πού απέκτησε σε περιοχές με άλλα χαρακτηριστικά. Έτσι κατά την κίνησή της διαφοροποιεί τον καιρό της περιοχής πάνω απ’ την οποία κινείται ενώ και η ίδια μετασχηματίζεται από την επίδραση της υποκείμενης επιφάνειας.

Αυτές οι αέριες μάζες συγκρουόμενες και αλληλεπιδρούσες δημιουργούν ανέμους, βροχές και θύελλες.

Όταν δύο διαφορετικού τύπου αέριες μάζες, με διαφορετικές επομένως θερμοκρασίες, έρθουν σε επαφή μεταξύ τους, δεν αναμειγνύονται τουλάχιστον σε μεγάλο βάθος, και έτσι σχηματίζεται μια κεκλιμένη ως προς τον ορίζοντα διαχωριστική επιφάνεια, η οποία ονομάζεται μετωπική επιφάνεια. Πρόκειται στην πραγματικότητα για ζώνη ανάμειξης των δύο μαζών πού έχει πάχος κυμαινόμενο από μερικές εκατοντάδες μέτρα μέχρι μερικές δεκάδες χιλιόμετρα. Όσο περισσότερο διαφέρουν θερμοκρασιακά δε οι δύο αέριες μάζες τόσο στενότερη είναι η μετωπική επιφάνεια, η οποία άς σημειωθεί ότι είναι περιοχή έντονης θερμοβαθμίδας.

Η τομή της μετωπικής επιφάνειας με το έδαφος ονομάζεται μέτωπο. Αναλόγως δε με την κίνηση των αερίων μαζών πού τά δημιουργούν, διακρίνουμε τέσσερεις τύπους μετώπων : το ψυχρό, το θερμό, το στάσιμο και το συνεσφιγμένο μέτωπο. Συγκεκριμένα όταν κατά την κίνηση ενός μετώπου προηγείται ο ψυχρότερος αέρας από τον θερμότερο, τότε πρόκειται για θερμό μέτωπο, ενώ αν προηγείται ο θερμότερος αέρας πρόκειται για ψυχρό μέτωπο.

Το θερμό μέτωπο συνοδεύεται από ένα εκτεταμένο νεφικό σύστημα κατά μήκος του. Τά είδη νεφών πού βλέπει ο κάθε παρατηρητής με το πέρασμα ενός θερμού μετώπου κατά σειρά είναι Cirrus, Cirrostratus, Altostratus, Nimbostratus, Cumulonimbus. Επομένως ύπαρξη νεφών τύπου Cirrus προμηνύει την έλευση θερμού μετώπου, ενώ η άφιξη των Altostratus, Nimbostratus, Cumulonimbus θα φέρει άστατο καιρό και κακοκαιρία, αφού αυτά είναι βροχοφόρα, χιονοφόρα, και καταιγιδοφόρα. Ένας παρατηρητής πού θα βρεθεί στην πορεία ενός θερμού μετώπου, θα παρατηρήσει τη χαρακτηριστική νέφωση πού προηγείται, εν συνεχεία βροχή μέτριας έντασης αλλά μεγάλης διάρκειας. Με το πέρασμα του μετώπου θα διαπιστώσει άνοδο της θερμοκρασίας, στροφή των ανέμων και σημαντική βελτίωση του καιρού, ο οποίος γίνεται αίθριος πίσω από το μέτωπο.

Τά ψυχρά μέτωπα οδηγούν στον σχηματισμό ογκωδών νεφών τύπου Stratocumulus, Cumulonimbus, Nimbostratus και Altostratus και φέρουν και αυτά άστατο καιρό, και καταιγίδες.

Στάσιμο μέτωπο προκύπτει αν οι μάζες πού το σχηματίζουν δεν κινούνται, έτσι κι αυτό παραμένει ακίνητο. Η κατακόρυφη δομή του στάσιμου μετώπου είναι παρόμοια μ’ αυτή του θερμού, όπως και οι καιρικές συνθήκες πού το συνοδεύουν.

Τέλος συνεσφιγμένο μέτωπο ονομάζεται εκείνο πού προκύπτει από τη συγχώνευση ενός θερμού και ενός ψυχρού μετώπου.

Στους χάρτες καιρού το θερμό μέτωπο συμβολίζεται με μαύρα ημικύκλια προς την κατεύθυνση της κίνησης, το ψυχρό μέτωπο με μαύρα τρίγωνα, το στάσιμο μέτωπο με συνδυασμό ημικυκλίων και τριγώνων με αντίθετους προσανατολισμούς, ενώ το συνεσφιγμένο μέτωπο με συνδυασμό ημικυκλίων και τριγώνων προς την κατεύθυνση της κίνησης.

Στη Μεσόγειο, κατά μήκος των ακτών της Ευρώπης, υπάρχει ένα σημαντικό μέτωπο, γνωστό σαν Μεσογειακό μέτωπο, πού χωρίζει τις ψυχρές ηπειρωτικές αέριες μάζες της Ευρώπης, από τις θερμότερες αέριες μάζες της Μεσογείου και της Β. Αφρικής. Κατά το καλοκαίρι το μέτωπο αυτό εξαφανίζεται τελείως.

Όταν ο αέρας ανεβαίνει, η πίεση πίσω του μικραίνει, διότι η προς τά πάνω κινούμενη μάζα αέρα δεν πιέζει φυσικά προς τά κάτω, προς την επιφάνεια του εδάφους τόσο σκληρά. Περιοχές με υψηλή πίεση σχηματίζονται όταν ο αέρας βυθίζεται πιέζοντας έτσι σκληρά προς τά κάτω. Ο αέρας κινείται από περιοχές υψηλής πίεσης προς περιοχές χαμηλής και αυτό ακριβώς συνιστά τον άνεμο, ο οποίος είναι τόσο ισχυρότερος όσο η διαφορά των πιέσεων είναι ευρύτερη.Η πίεση του αέρα μετρείται συνήθως σε μιλιμπάρς (mb) με κατάλληλα όργανα, τά βαρόμετρα.

Τά βαρομετρικά συστήματα πού παρατηρούνται στην τροπόσφαιρα διακρίνονται σε Βαρομετρικά Χαμηλά ή Κυκλώνες και σε Βαρομετρικά Υψηλά ή Αντικυκλώνες.

Βαρομετρικό χαμηλό ονομάζεται μια περιοχή όπου η πίεση είναι μικρότερη απ’ ότι είναι στις γειτονικές περιοχές. Παριστάνεται με κλειστές ισοβαρείς (καμπύλες πού περιέχουν σημεία με ίδια πίεση) στις οποίες η πίεση ελαττώνεται καθώς προχωρούμε από την περιφέρεια προς το κέντρο. Συμβολίζεται με το πρώτο γράμμα της λέξης Low (= χαμηλό), δηλαδή με το L. Στο Β. Ημισφαίριο οι επιφανειακοί άνεμοι έχουν φορά αντίθετη των δεικτών του ρολογιού για περιοχές πού καταλαμβάνονται από κυκλώνα. Το Βαρομετρικό Χαμηλό θα μπορούσε να ορισθεί και ως ένας στρόβιλος αερίων μαζών, ευρείας κλίμακας (τυπική ακτίνα περίπου 500 χιλιόμετρα) στον οποίο οι αέριες μάζες στροβιλίζονται περί το κέντρο του κατά την θετική φορά στο Β. Ημισφαίριο και κατά την ανάδρομη φορά (σύμφωνη με τους δείκτες του ρολογιού) στο Ν. Ημισφαίριο.

Στο παρακάνω σχήμα φαίνεται η κυκλοφορία του αέρα κοντά στο έδαφος, και καθ’ ύψος, πού παρατηρείται σε ένα βαρομετρικό χαμηλό. Παρατηρούμε ότι κοντά στην επιφάνεια του εδάφους οι αέριες μάζες συγκλίνουν προς το κέντρο, αλλά δεν συσσωρεύονται εκεί. Υποβάλλονται σε ανοδική κίνηση ψυχόμενες καθώς ανεβαίνουν και με την συμπύκνωση πού υφίστανται οι υδρατμοί τους δημιουργείται ένα εκτεταμένο νεφικό σύστημα το οποίο προκαλεί άστατο καιρό. Από κάποιο ύψος και μετά οι μάζες απομακρύνονται από το κέντρο, αποκλίνουν, και ολοκληρώνεται έτσι το είδος αυτό της κυκλοφορίας των αερίων μαζών, πού λέγεται και κυκλωνική κυκλοφορία γενικώς.

Η κυκλοφορία των αερίων μαζών σε Βαρομετρικό Χαμηλό

Τά Βαρομετρικά Χαμηλά διακρίνονται και αυτά σε Υφέσεις, Θερμά Χαμηλά, Ορογραφικά Χαμηλά και Κυκλώνες Τροπικών.

 Οι Υφέσεις δημιουργούνται συνήθως κατά μήκος εκτεταμένων μετωπικών ζωνών και συνήθως κινούνται από δυτικά προς ανατολικά με εκτροπή προς Β.Α ή Ν.Α. Κάθε Ύφεση λοιπόν περιλαμβάνει δύο μέτωπα, ένα Ψυχρό και ένα Θερμό. Ο θερμός αέρας εκτείνεται σαν γλώσσα προς το κέντρο της Ύφεσης, όπου η πίεση είναι και μικρότερη, ενώ ο ψυχρός αέρας καταλαμβάνει την υπόλοιπη περιοχή της Ύφεσης. Η περιοχή του θερμού αέρα συνιστά και τον θερμό τομέα της Ύφεσης. Προφανώς τά καιρικά φαινόμενα πού συνοδεύουν μία Ύφεση είναι παρόμοια με αυτά πού συνοδεύουν το Ψυχρό και το Θερμό Μέτωπο, δηλαδή σύστημα κακοκαιρίας. Ο κύκλος ζωής μιάς Ύφεσης, πού κρατά μέχρι μια εβδομάδα, περιλαμβάνει τέσσερις φάσεις. Στην πρώτη φάση είναι ένα στάσιμο μέτωπο, στη δεύτερη εξελίσσεται σε μετωπικό κύμα, στην τρίτη φάση εξελίσσεται σε σύσφιξη κατά την οποία έχομε τον άστατο καιρό και τέλος στην τελευταία φάση έχομε τη διάλυση της Ύφεσης.

Ο κύριος όγκος της νέφωσης αναπτύσσεται κυρίως μπροστά από το θερμό μέτωπο και σε μια πιο στενή λουρίδα στο ψυχρό μέτωπο και πίσω από αυτό. Συνήθως μέσα στο θερμό τομέα δεν υπάρχει νέφωση και ο καιρός είναι αίθριος.

Η διαδοχική εξέλιξη του καιρού, όπως θα τον αντιληφθεί ένας παρατηρητής πάνω απ’ τον οποίο θα περάσουν διαδοχικά τά δύο μέτωπα μιάς ύφεσης, πού θα βρεθεί στη θέση Β του παρακάτω σχήματος και κατά συνέπεια θα ακολουθήσει την σχετική διαδρομή ΒΑ ως προς την ύφεση, είναι η ακόλουθη:

Αρχικά ο παρατηρητής θα συναντήσει την ψηλή και αραιά νέφωση (CIRRUS) πού όμως βαθμιαία θα πυκνώνει και θα γίνεται χαμηλώτερη έως ότου φτάσει στην περιοχή της βροχής (NIMBOSTRATUS). Η θερμοκρασία θα παραμένει χαμηλή, εφ’ όσον βρίσκεται στον ψυχρό τομέα. Ο άνεμος θα είναι νοτιοανατολικός έως ανατολικός. Όταν ο παρατηρητής φτάσει στο θερμό μέτωπο τότε η βροχή θα σταματήσει και δεν θα υπάρχει νέφωση. Η θερμοκρασία θα ανέβει και ο άνεμος θα στραφεί σε άνεμο νότιου τομέα (από ΝΔ –ΝΑ). Η υγρασία θα αυξηθεί και ο καιρός θα είναι σχεδόν αίθριος ενώ η πίεση θα παραμένει σταθερή. Όταν ο παρατηρητής φτάσει στο ψυχρό μέτωπο θα συναντήσει καταιγιδοφόρα νέφη (CUMULONIMBUS) και έντονες βροχές και καταιγίδες. Η θερμοκρασία θα πέσει απότομα και η πίεση θα ανεβαίνει. Οι άνεμοι θα στραφούν σε δυτικούς – βορειοδυτικούς. Με την απομάκρυνση από το μέτωπο η βροχή σταματά και η νέφωση διαλύεται ενώ η θερμοκρασία εξακολουθεί να παραμένει χαμηλή.

Στα Θερμά Χαμηλά η θερμοκρασία στο εσωτερικό της είναι μεγαλύτερη απ’ ότι στις γειτονικές περιοχές. Δημιουργούνται πάνω από ηπειρωτικές περιοχές πού υπερθερμαίνονται κατά την διάρκεια της ημέρας την θερμή κυρίως περίοδο. Τέτοια χαμηλά σχηματίζονται πάνω από τη Σαχάρα, τις Ινδίες και αρκετές φορές πάνω από νησιά.

Τά Ορογραφικά Χαμηλά οφείλονται σε αέρια ρεύματα πού συναντούν βουνό. Είναι προφανώς μικρής έκτασης και γενικά δεν δημιουργούν σοβαρά καιρικά φαινόμενα. Όταν όμως συναντήσουν κάποιο μέτωπο μπορούν να εξελιχθούν σε υφέσεις.

Τέλος οι Κυκλώνες Τροπικών είναι στροβιλοειδείς διαταράξεις μικρής σχετικά έκτασης, αφού η συνήθης διάμετρος είναι μικρότερη των 500 χιλιομέτρων, αλλά εξαιρετικά μεγάλης έντασης. Οι Κυκλώνες αυτοί είναι γνωστοί ως Hurricanes, Τυφώνες, Κυκλώνες και Willy Willies. Η διάρκεια της ζωής τους είναι μερικές μέρες και μερικές φορές ξεπερνούν την βδομάδα.

Βαρομετρικό Υψηλό, ή Αντικυκλώνας ονομάζεται μια περιοχή όπου η πίεση είναι μεγαλύτερη απ’ ότι είναι στις γειτονικές περιοχές. Παριστάνεται με κλειστές ισοβαρείς (καμπύλες πού περιέχουν σημεία με ίδια πίεση) στις οποίες η πίεση αυξάνεται καθώς προχωρούμε από την περιφέρεια προς το κέντρο. Συμβολίζεται με το πρώτο γράμμα της λέξης High (= υψηλό), δηλαδή με το H. Στο Β. Ημισφαίριο οι επιφανειακοί άνεμοι έχουν φορά σύμφωνη με τους δείκτες του ρολογιού για περιοχές πού καταλαμβάνονται από αντικυκλώνα. Το Βαρομετρικό Υψηλό θα μπορούσε να ορισθεί και ως ένας στρόβιλος αερίων μαζών, ευρείας κλίμακας (τυπική ακτίνα περίπου 1000 χιλιόμετρα) στον οποίο οι αέριες μάζες στροβιλίζονται περί το κέντρο του κατά την θετική φορά στο Ν. Ημισφαίριο και κατά την ανάδρομη φορά (σύμφωνη με τους δείκτες του ρολογιού) στο Β. Ημισφαίριο.

Στο παρακάνω σχήμα φαίνεται η κυκλοφορία του αέρα κοντά στο έδαφος, και καθ’ ύψος, πού παρατηρείται σε ένα Βαρομετρικό Υψηλό. Παρατηρούμε ότι κοντά στην επιφάνεια του εδάφους οι αέριες μάζες αποκλίνουν από το κέντρο, ενώ ΄στην ανώτερη ατμόσφαιρα συγκλίνουν προς το κέντρο αλλά δεν συσσωρεύονται εκεί. Υποβάλλονται σε καθοδική κίνηση θερμαινόμενες καθώς κατεβαίνουν και συμβάλλοντας έτσι τελικά στην εξαέρωση των υπαρχόντων νεφοσταγονιδίων. Επομένως ο Αντικυκλώνας συνοδεύεται από καλοκαιρία.

Οι Αντικυκλώνες με τη σειρά τους διακρίνονται σε Ψυχρούς, Θερμούς, Ψυχρούς και Θερμούς.

Ψυχροί είναι οι αντικυκλώνες πού έχουν σε όλο το ύψος θερμοκρασία μικρότερη από τις γειτονικές περιοχές. Τέτοιοι αντικυκλώνες σχηματίζονται το χειμώνα πάνω απ’ τις ψυχρές περιοχές των Ηπείρων.

Θερμοί είναι οι Αντικυκλώνες πού στο εσωτερικό τους και καθ’ όλο το ύψος τους η θερμοκρασία είναι μεγαλύτερη από ότι στις γειτονικές περιοχές. Αυτοί οι Αντικυκλώνες συνήθως σχηματίζονται πάνω από θάλασσες, καθώς και στα νοτιότερα πλάτη πάνω από ηπειρωτικές περιοχές (Αφρική) κατά το χειμώνα.

Τέλος Θερμοί και Ψυχροί είναι οι Αντικυκλώνες πού κατά ένα μέρος είναι θερμοί και κατά ένα μέρος ψυχροί.

Επίσης οι Αντικυκλώνες διακρίνονται σε μόνιμους , εποχικούς και κινητούς.

Οι Μόνιμοι Αντικυκλώνες σχηματίζονται πάνω από τους ωκεανούς των υποτροπικών περιοχών. Τέτοιοι Αντικυκλώνες στο Β. ημισφαίριο είναι του Ατλαντικού (Αζορών) και του Ειρηνικού. Είναι θερμοί Αντικυκλώνες και επηρεάζουν τις παρακείμενες ηπείρους με καλό καιρό, αν και τον χειμώνα μετατοπίζονται προς τον ισημερινό και δεν επηρεάζουν τις εύκρατες περιοχές.

Οι Εποχικοί Αντικυκλώνες σχηματίζονται πάνω από μεγάλες ηπειρωτικές εκτάσεις κυρίως κατά την ψυχρή περίοδο και είναι εξ αιτίας αυτού συνήθως ψυχροί. Τέτοιοι Αντικυκλώνες είναι της Σιβηρίας και του Καναδά.

Τέλος οι Κινητοί Αντικυκλώνες είναι πολύ μικρότεροι σε έκταση και σχηματίζονται σε περιοχές μεγάλων γεωγραφικών πλατών. Μετακινούνται όμως γρήγορα προς τά μικρότερα γεωγραφικά πλάτη μεταφέροντας πολύ ψυχρές αέριες μάζες. Σ’ αυτούς οφείλονται συνήθως οι ψυχρές εισβολές και οι χιονοπτώσεις των εύκρατων και υποτροπικών περιοχών.

Στον χάρτη καιρού της εικόνας πού ακολουθεί έχει αποτυπωθεί ένα Βαρομετρικό Χαμηλό πάνω απ’ την Ιταλία, και ένας Αντικυκλώνας πάνω από τη Λιβύη.

Οι καταιγίδες

Καταιγίδες είναι το καιρικό φαινόμενο πού παρατηρείται σε σύννεφα κατακόρυφης ανάπτυξης (cumulonimbus) και συνοδεύεται πάντα από αστραπές και βροντές. Διακρίνονται σε αέριας μάζας, ή θερμικές, και δυναμικές. Οι δυναμικές καταιγίδες διακρίνονται με την σειρά τους σε μετωπικές και ορογραφικές.Οι Θερμικές καταιγίδες δημιουργούνται σε περιοχές με έντονη θέρμανση του εδάφους. Επομένως είναι πολύ συνηθισμένες στις τροπικές περιοχές, ενώ στα μέσα γεωγραφικά πλάτη συμβαίνουν συνήθως κατά το καλοκαίρι.

Οι καταιγίδες καθώς εξελίσσονται περνούν από τρία στάδια. Κατά το πρώτο στάδιο συμβαίνουν ανοδικές κινήσεις θερμού και υγρού αέρα μέσα στο καταιγιδοφόρο νέφος, με ταχύτητες πού αυξάνονται ραγδαία με το ύψος και μπορούν να φτάσουν τά 15 μέτρα ανά δευτερόλεπτο. Το στάδιο αυτό διαρκεί περίπου 15 λεπτά και το νέφος μπορεί να φτάσει τά 10 χιλιόμετρα.

Το δεύτερο στάδιο αρχίζει με τις πρώτες καθοδικές κινήσεις πού συμπίπτουν με εμφάνιση ισχυρής βροχής. Το καθοδικό ρεύμα συνυπάρχει με το ανοδικό και αρχικά περιορίζεται στη περιοχή της βροχής, αλλ’ εν συνεχεία επεκτείνεται οριζόντια και κατακόρυφα. Το στάδιο αυτό διαρκεί 15 -30 λεπτά και το ύψος του νέφους μπορεί να φτάσει ως την τροπόπαυση.

Ακολουθεί το στάδιο της διάλυσης με επικράτηση μόνο καθοδικών ρευμάτων και διάρκεια περί τά 30 λεπτά.

Οι μετωπικές καταιγίδες δημιουργούνται με το πέρασμα Ψυχρών Μετώπων κυρίως στα μέσα γεωγραφικά πλάτη με μεγαλύτερη συχνότητα κατά την ψυχρή περίοδο.

Τέλος οι Ορογραφικές καταιγίδες συμβαίνουν όταν μια υγρή και ασταθής αέρια μάζα εξαναγκάζεται σε ανύψωση εξ αιτίας της ύπαρξης βουνοπλαγιάς. Τότε σχηματίζονται νέφη κατακόρυφης μεταφοράς πού φέρνουν καταιγίδες στη περιοχή.

Κεραυνοί - αστραπές

Πρόκειται γιά ηλεκτρικές εκκενώσεις, δίοδο δηλαδή ηλεκτρικού ρεύματος, στήν ατμόσφαιρα. Τά αέρια ως γνωστόν είναι κακοί αγωγοί τού ηλεκτρικού ρεύματος. Εν τούτοις μερικές φορές αναπτύσσεται τόσο ισχυρή διαφορά δυναμικού, από τήν συγκέντρωση τόσων πολλών ηλεκτρικών φορτίων, ώστε ο αέρας δέν αντέχει καί σχίζεται κυριολεκτικά από τήν έκσπαση ισχυρότατου σπινθήρα μεταξύ δύο σημείων. Οι κεραυνοί καί οι αστραπές παράγονται κατά τήν διάρκεια καταιγίδων καί εκσπούν είτε μεταξύ σημείων τού καταιγιδοφόρου νέφους (cumulonimbus), είτε μεταξύ τού νέφους καί τής γής, είτε μεταξύ δύο διαφορετικών νεφών. Συνήθως άν η εκκένωση γίνεται μεταξύ νέφους καί γής μιλάμε γιά κεραυνό, άλλως μιλάμε γιά αστραπή. Τά φαινόμενα αυτά συνοδεύονται μέ ισχυρότατες βροντές καί εκτυφλωτικές λάμψεις ενώ τό ρεύμα στό οποίο αντιστοιχούν είναι χιλιάδες Ampere. Τό μήκος τών κεραυνών φτάνει αρκετά χιλιόμετρα καί έχει τεθλασμένη ή κυματοειδή μορφή, ενώ τό πάχος τής φωτεινής φλέβας είναι τής τάξεως τών εκατοστών. Η διάρκεια τών φαινομένων αυτών είναι μικρή, τής τάξεως τών δευτερολέπτων, αλλά η θερμότητα πού αναπτύσσεται είναι τεράστια, τής τάξεως χιλιάδων βαθμών Κελσίου, προκαλώντας διέγερση καί έντονο ιονισμό τών αερίων τής ατμόσφαιρας, τά οποία φωτοβολούν εξ αιτίας αυτού, ταυτόχρονα δέ ο απότομα θερμαινόμενος αέρας εκτονώνεται καί γεννά τή βροντή.

Για 2000 περίπου χρόνια το βασικό βοήθημα για την πρόγνωση του καιρού ήταν το βιβλίο του Θεόφραστου (300 π.Χ.), μαθητή του Αριστοτέλη, πού είχε τίτλο «Περί σημείων». Εκεί περιγράφονται πάνω από 200 οιωνοί βροχής, ανέμου και καλοκαιρίας πού προκύπτουν από το τσίμπημα των μυγών, από την συμπεριφορά των προβάτων, από τον τρόπο πού καίγεται ένα λυχνάρι κατά την διάρκεια μιάς θύελλας, και από τον τρόπο πού έρπουν οι σαρανταποδαρούσες σ’ ένα τοίχο. Πάντως πολλές από τις παρατηρήσεις του Θεόφραστου έχουν επαληθευθεί, όπως, ότι η κόκκινη ανατολή του ηλίου και η άλως γύρω από αυτόν ή την σελήνη είναι προάγγελοι βροχής, ενώ κόκκινο ηλιοβασίλεμα είναι προάγγελος καλοκαιρίας. Η σύγχρονη μετεωρολογική έρευνα επαληθεύει τις παρατηρήσεις αυτές σε ποσοστό 70%.

Η πραγματική μετεωρολογική έρευνα άρχισε τον 17^ο αιώνα με την ανάπτυξη των οργάνων για ποσοτικές μετρήσεις. Πρώτο χρησιμοποιήθηκε το βαρόμετρο πού εφευρέθηκε από τον Τορικκέλι το 1643, και το οποίο γοήτευσε τόσο τους επιστήμονες της Αναγεννήσεως, ώστε να θεωρηθεί αλάνθαστος προφήτης του καιρού, και ονομάστηκε «γυαλί του καιρού». Οπλισμένοι με το βαρόμετρο, το θερμόμετρο (πού κι αυτό είχε προηγηθεί απ’ το 1503) και το υγρόμετρο οι ενθουσιώδεις επιστήμονες του αιώνα αυτού άρχισαν να θέτουν τις βάσεις της πρόγνωσης, καταγράφοντας τις τιμές της πίεσης, της θερμοκρασίας, και της υγρασίας. Σώζονται ακόμα οι καταχωρήσεις των παρατηρήσεων πού έγιναν από το 1649 ως το 1651 στο Παρίσι της Γαλλίας και στη Στοκχόλμη της Σουηδίας.

Τά καταγραφόμενα στοιχεία ολοένα πλήθαιναν έκτοτε, τά όργανα μέτρησης ετελειοποιούντο και οι μελετητές του καιρού αποκτούσαν ολοένα και σαφέστερη εικόνα του. Οι μετεωρολογικοί χάρτες του 19^ου αιώνα απεικόνιζαν τις κυκλωνικές θύελλες και έδειχναν την από δυτικά προς ανατολικά κίνησή τους. Όσο όμως η μεταβίβαση των πληροφοριών αργούσε, η πρακτική αξία όλων αυτών των μετρήσεων ήταν ελάχιστη. Η ανακάλυψη του τηλέγραφου απ’ τον Σάμουελ Μόρς, σε συνδυασμό με την πύκνωση του δικτύου μετεωρολογικών μετρήσεων, έδωσε νέα ώθηση και στην εξέλιξη της επιστημονικής πρόγνωσης του καιρού. Το 1856 πρώτοι οι Γάλλοι ίδρυσαν εθνική υπηρεσία προαναγγελίας των θυελλών, αμέσως μετά την καταστροφή των γαλλικών και βρετανικών πολεμικών πλοίων, στο λιμάνι Μπαλακλάβα της Κριμαίας, εξ αιτίας μιάς θύελλας. Η σπουδαιότητα της πρόγνωσης του καιρού έγινε αντιληπτή. Ομοίως, μετά την απώλεια 450 ψυχών σε ναυάγιο, πάλι εξ αιτίας θύελλας στα παράλια της Ουαλίας, ίδρυσαν και οι Βρετανοί το 1860 ανάλογη υπηρεσία.

Στη χώρα μας αρχίζουν να γίνονται οι πρώτες μετεωρολογικές παρατηρήσεις το 1839 από το Αστεροσκοπείο Αθηνών, ενώ το 1890 αρχίζει να λειτουργεί ένα μικρό δίκτυο από μετεωρολογικούς σταθμούς σε όλη τη χώρα. Το 1931 ιδρύεται και μετεωρολογική υπηρεσία.

	Όταν τα χελιδόνια πετούν χαμηλά. Όταν οι γλαροί πετούν κοντά στην ακτή, ή όταν πετούν ψηλά θα σηκωθεί δυνατός άνεμος.
	Όταν οι μέλισσες δεν απομακρύνονται από τις κυψέλες τους.
	Όταν γύρω από τον ήλιο και το φεγγάρι φαίνονται κύκλοι με ταυτόχρονη πτώση του βαρομέτρου θα έχουμε θυελλώδεις ανέμους, όταν ο ήλιος είναι χλωμός η συννεφιασμένος κατά την ανατολή του αλλά κυρίως στην δύση του.
	Όταν γύρω από το φεγγάρι βλέπουμε ένα φωτεινό κύκλο θα σηκωθεί αέρας και μάλιστα νοτιάς.
	Όταν ο ήλιος κατά την δύση αφήνει τις ακτίνες του να διαπερνούν ανάμεσα από σύννεφα θα έχουμε άνεμο, επίσης αν φαίνεται μικρός θα έχουμε δυνατό άνεμο.
	Όταν το φεγγάρι είναι Ό και σε οριζόντια θέση.
	Όταν βλέπουμε πολλούς διάττοντες αστέρες και ιδιαίτερα τα χαράματα θα ξεσπάσει δυνατός άνεμος.
	Όταν ο ουρανός έχει ωχροκίτρινο ή κόκκινο χρώμα στη δύση του ήλιου.
	Όταν τα σύννεφα δείχνουν να ανακατεύονται, επίσης όταν είναι έντονα γκρίζα και μαύρα.
	Όταν ακούγονται εντονότερα οι βροντές και έχουμε εντονότερη αίσθηση της μυρωδιάς του χώματος και των φυτών, λουλουδιών.
	Όταν αστράφτει η βροντά χωρίς βροχή έρχεται καταιγίδα.
	Όταν στον ουρανό υπάρχουν σύννεφα σωρειτομελανίες, σωρείτες πολλοί και με ψηλές κορυφές πιθανή ξαφνική και δυνατή βροχή ακόμα και χιονόπτωση, ένδειξη βροχής επίσης η ύπαρξη θυσάνων που σκουραίνει η κορυφή τους και στην βάση τους μετατρέπονται σε θυσανοστρώματα.

	Όταν οι γλάροι πετούν στα ανοικτά.
	Όταν οι μέλισσες απομακρύνονται από την κυψέλη
	Όταν τα αστέρια τρεμοπαίζουν
	Όταν κατά την δύση του ήλιου το χρώμα του είναι ρόδινο
	Όταν το φεγγάρι είναι Ό και είναι όρθιο
	Όταν οι διάττοντες που πέφτουν ακολουθούν την πορεία του άνεμου που φυσά.
	Όταν ο ήλιος ανατέλλει χωρίς να υπάρχουν σύννεφα κοντά του.
	Όταν στον ουρανό υπάρχουν σύννεφα υψοσωρείτες, θυσανοσωρείτες σωρείτες μακριά ο ένας από τον άλλο, θύσανοι.

	Όταν πάνω από τον Υμηττό υπάρχουν μερικοί σωρείτες τότε θα ξεσπάσει σορόκος δυνατός, όταν σχηματίζουν μια ψηλή τούφα σε διάστημα 6 ωρών θα έχουμε πιθανόν δυνατή μπόρα.
	Όταν πάνω από τον Υμηττό υπάρχουν μελανίες και διαλυθούν είναι σημάδι δυνατού βοριά.
	Όταν φυσάει σοροκάδα που συνοδεύεται από βροχή ο καιρός θα καλυτερέψει.
	Όταν αρχίζει να φυσά βοριαδάκι με μικρές ψιχάλες στην συνέχεια θα ενισχυθεί ο βοριάς.
	Όταν το φεγγάρι χάνεται μέσα στην νύχτα καθαρό και ασημένιο την επόμενη μέρα θα έχουμε καλό καιρό.
	Όταν στη δύση του ήλιου βλέπουμε συννεφάκια κόκκινα τότε την επόμενη μέρα θα έχουμε σίγουρα δυνατό άνεμο.