William Clement Ley
06.07.1840 - 22.04.1896
William Clement Ley, 1879: “Pohyb Cirrů okolo tlakových útvarů má velký význam pro utváření předpovědi počasí”
Bristol je město v jihozápadní Anglii, kde se 6.7.1840 narodil William Clement Ley. Jeho otec, William Henry Ley, byl ředitelem “Hereford Cathedral School“. W.C.Ley byl nejstarším synem, s částečným stipendiem vystudoval na “Magdalen College” v Oxfordu. V roce 1862 se stal bakalářem, o dva roky později získal titul magistr, byl viceprezidentem školní meteorologické společnosti. V roce 1863 byl vysvěcen, načež začal sloužit jako kaplan v Královské kapli v Breintonu a roku 1874 se stal pastorem anglikánské církve poblíž obce Luttenvorth. O rok dříve byl však zvolen asistentem v “The Meteorological Society” a v roce 1878 se stal členem “The Meteorological Council”. Hojně publikoval v “Quarterly Journal of the Royal Meteorological Society” a v mnoha jiných meteorologických periodicích. O rok později “The Meteorological Council” jmenoval Leye inspektorem “The Meteorological Office“.
Oženil se roku 1866 a měl celkově 8 potomků. Z důvodu špatného zdravotního stavu musel v roce 1892 rezignovat z pozice kněze a téhož roku zemřela i jeho žena Elizabeth. Ve věku 56 let, dne 22.4.1896 zemřel v Londýně i William Clement Ley.
Meteorologie 19.století
V průběhu 19. století převládala ve výzkumu a diskuzích meteorologů teorie o vztahu teploty a cyklonálních útvarů. Ley podporoval myšlenku, že vývoj cyklón je závislý na uvolnění latentního tepla při kondenzaci, ale tato jeho teorie byla odmítnuta. Proto se vrátil ke starším teoriím o vzniku cyklón v důsledku polárního a ekvatoriálního proudění vzduchu od Dovea a Fitzroye.
Nicméně v oblasti studia oblaků připravil mnoho originálních a vynikajících příspěvků k tomuto tématu. Při analýze velkého množství pozorování větru ve vysokých nadmořských výškách ze země, kdy sledoval pohyb oblaků Cirrus, byl schopen lépe pochopit strukturu a dynamiku tlakových útvarů.
Studium oblaků
Při přednášce “Clouds and weather signs”, kterou představil v roce 1878 “The Meteorological Society” odkazoval na jeho celoživotní zájem o pozorování oblohy:
“Moje nejstarší vzpomínky jsou ty, při kterých jsem při pozorování oblaků spekuloval o příčinách jejich formování a pohybu a současně se snažil odkrýt, jaké stavy počasí předvídají”.
Jeho kniha “Cloudland: A study on the structure and characters of clouds” z roku 1894, obsahuje množství originálních nápadů, pokud jde o studium oblaků, jak je představil Luke Howard v roce 1803. Ley považoval klasifikaci a pojmenování druhů oblaků za dostatečné, ale pokud šlo o vztah větru a změny počasí v důsledku pohybu tlakových útvarů, byl tento vztah neznámý. Proto se pokusil o klasifikaci a pojmenování oblaků dle jejich formací a vzhledu. Svůj systém rozdělil do čtyř skupin dle záření, interakce, inverze a náklonu.
Záření se vztahovalo na mlhy a nízkou oblačnost vzniklou v důsledku vyzařování dlouhovlnného záření zemským povrchem. Termín interakce se týkal dvou proudů větru o různém směru nebo rychlosti. Přestože v této době ještě neexistovaly spolehlivá a pravidelná měření ve vysokých nadmořských výškách, Ley usuzoval, že pokud má vzduch dostatečně vysokou vlhkost, mohou se vytvářet Helmholtzovy oblaky. Oblaky, které Ley nazval lenticularis nepřitáhly jeho pozornost, pouze popsal jejich tvar s poznámkou, že jejich rozměry se zdají být závislé na nadmořské výšce zemského povrchu, který překonávají. Termín inverze, který je dnes známý ve spojení “teplotní inverze”, tedy stabilní zvrstvení atmosféry. Ley však užil pojmu inverze v dynamickém smyslu - k popisu vertikálních pohybů. Jeho výklad byl však logický, jelikož může docházet k výměně vzduchu mezi její spodní a horní vrstvou, Ley do této kategorie zařadil i pojmy “kovadlina”, jak nazval rozšiřující se vrchní části Cumulů (viz kniha Cloudland) a “mamatus”, čímž popsal zvlněnou strukturu na základně “kovadliny”. Náklonem popsal cirrovitou oblačnost a Ley byl první, kdo vysvětlil charakteristické háčky Cirrů v důsledku změny směru větru nebo jeho rychlosti s výškou.
Leyova klasifikace a komplexní názvosloví představuje úspěch studia oblaků v 19. století.
Oblaky a předpověď počasí
Lay věřil, že forma a směr pohybu oblaků je úzce spojen s větrem a pohybem tlakových útvarů. Jedním z jeho návrhů z roku 1879 bylo i pozorování Cirrů, které se pohybovaly ve směru, jakým se otáčí tlakové útvary a tím vznikla i možnost předpovídat počasí a podávat hlášení o možných bouřích. V roce 1883 navrhl, aby hlášení o oblacích vysokého patra, včetně jejich směru, množství a rychlosti pohybu, byly telegrafovány do centrálního úřadu pro předpověď počasí pomocí kodexů, jež podobné užíval “The Meteorological Office” a které jsou velmi podobné dnešním hlášením SYNOP, jež se hlásí v pětimístných skupinách. Věřil, že včasná hlášení o pohybu tlakových útvarů nad severním Altantikem ze stanic, odkud bylo možné sledovat cirrovitou oblačnost až na vzdálenost 240 km, zvýší možnost včasných předpovědí.
Prognózy, které připravil Ley sám, byly známé v celé oblasti Leicestershire, kde po mnoho let žil. Například tamní farmáři jezdili v brzkých ranních hodinách konsultovat, zda je vhodné v daný den zahájit sklizeň kukuřice nebo zahájit sečení sena.
Dynamická meteorologie
Globální cirkulace vzduchu
V pracích Buchmana (1869) byly zaznamenány nákresy izobar, které ukázaly propojení rychlosti větru v přízemních výškách s přesunem tlakových útvarů a vyvstala otázka pohybu cyklón v rámci globální cirkulace vzduchu. O tři roky, tedy v roce 1872, později Ley zveřejnil nákresy průměru tlakových útvarů nad Evropou z března, srpna a prosince. Tato studie tak připravila cestu pro zkoumání dynamické meteorologie. Krátce na to si uvědomil, že by měly být brány v potaz stejně tak cirkulace vzduchu v horních částech atmosféry, jako i v přízemních výškách.
Studium Cirrů
Ley byl první, kdo ukázal pohyb Cirrů na synoptické mapě a roku 1872 poznamenal: “Toto je prvek příliš velkého významu každého pozorování počasí, že pokud je to možné, nesmí být opomenut”. Zřejmě věděl o oblacích více, než kdokoliv jiný ve své době a byl schopen formulovat několik zajímavých názorů: “620 pozorování pohybu cirrovitých oblaků bylo vybráno k přezkoumání, aby byly klasifikovány dle jejich pozic vzhledem k oblastem vysokého nebo nízkého tlaku vzduchu”. Tím byl prokázán obecný zákon spojující směr proudění ve vysokých výškách s distribucí tlaku na zemský povrch. Tlakové útvary se pohybují doprava (směrem ze západu na východ), ale projevují výrazné odstředivé síly nad oblastí nízkého tlaku vzduchu a dostředivé v oblasti vysokého tlaku vzduchu. Tato tendence (myšleno divergence v horní části cyklón a konvergence u anticyklón) je více viditelná, čím více se nachází v rozporu s převládajícím pohybem vzduchu v přízemích výškách”
Model cyklóny
O pět let později (1877) Ley přednesl referát na “The Meteorological Society” zahrnující nákres který prezentoval proudění vzduchu v horních i přízemních částech atmosféry, při pohybu cyklóny nad západní Evropou a byl odvozen z 2194 pozorování proudění horních částí atmosféry (za pomoci pozorování Cirrů) a 6396 pozorování proudění větru v přízemních výškách se zakreslenými izobarami.Tento nákres také sloužil jako podklad pro výstavu nephanalysis (analýza oblačnosti a srážek), tedy pozorované oblačnosti, které Ley představil při přednášce na půdě “The Meteorological Society” v roce 1878. Tuto analýzu později publikoval ve své knize “Cloudland”. Tento model byl dokončen v roce 1880, čímž byl získán důležitý prvek pro předvídatelnost stavu oblačnosti před vyvinutou cyklonou.
Tryskové proudění
Tryskové proudění bylo prokázáno až za 2. světové války, kdy se do něj dostávala vysoko letící letadla, ale náznaky o jeho existenci potvrzovala mnohem dříve mnohá pozorování Cirrů, která naznačovala přítomnost velmi silného západního proudění. Roku 1894 na ně upozornil i Ley: “Cirro-filum, který se vyskytuje ve výškách cca 9 km se často pohybuje vysokou rychlostí. Není neobvyklé, že se pohybují ze severozápadu rychlostí zhruba 150 mil za hodinu”.