آشنايي با شيوه هاي علمي پيش بيني هوا

تاريخچه هواشناسي

در طول هزاران سال مردم ساکن در همه مکان ها و زمان ها سعي مي کردند به شکل هاي مختلف وضع هوا را پيش بيني کنند. در سال 650 قبل از ميلاد مسيح، اهالي بابل سعي مي کردند وضعيت هوا را از روي شکل هندسي ابرها پيش بيني کنند. در سال 340 قبل از ميلاد، ارسطو براي نخستين بار شکل ابرها را در علمي با عنوان Meteorologica بررسي کرد. پس از او تقريباً در سال 300 قبل از ميلاد، چيني ها نيز با روش هاي سنتي به هواشناسي پرداختند. روش هاي سنتي و باستاني پيش بيني هوا معمولاً متکي به صفات و خصوصيت هاي مشاهده شده آب وهوا توسط مردم بود. تجربيات جمع شده در طول ساليان، در نهايت به تکميل دانش هواشناسي بشر منجر شد. با اين حال به عقيده «جري ويلسون» هواشناس برجسته طبق آنچه در کتاب جديدش با نام «نشانه هاي آسماني هوا» منتشر شده در سال 2004 ميلادي مطرح کرده است، بسياري از پيش بيني هاي امروزي نيز کاملاً دقيق و علمي نيستند و به هيچ وجه نمي تواند پايه ارائه اطلاعات آماري متقن و دقيق باشد. تا پيش از اختراع دستگاه تلگراف در سال 1837 ميلادي، نسل جديد روش هاي علمي هواشناسي هنوز کشف نشده بود. قبل از اين زمان، ممکن نبود بتوان اطلاعات مربوط به وضعيت هوا را سريع تر از يک ترن بخار به جايي انتقال داد، بر اساس اطلاعات دايره المعارف بريتانيکا، اختراع تلگراف باعث شد بتوان در پايان دهه 1840 گزارش هاي هواشناسي را در آن واحد به چندين نقطه دنيا ارائه کرد. اين موضوع به مسافران امکان مي داد از اطلاعات هواشناسي ساده يي مثل وضعيت وزش بادهاي مخالف مطلع شوند. اما نام دو نفر در دنيا با نام علم هواشناسي نوين امروزي گره خورده است؛ «فرانسيس بيوفورت» که به خاطر مقياس هواشناسي بيوفورت شناخته مي شود و شاگردش «روبرت فيتزروي» که بارومتر يا فشارسنج فيتزروي را اختراع کرد. هر دو اين افراد، انسان هايي بانفوذ در نيروي دريايي ارتش انگليس و حکومت بودند و با وجود اينکه کارشان در رسانه هاي آن زمان به شدت مورد استهزا قرار گرفته بود، با اختراعات و اکتشافات بي نظيرشان، اعتبار علمي بسياري به دست آوردند و پس از تاييد توسط ارتش بريتانيا، باعث شدند پايه دانش نوين هواشناسي امروز بنا شود. اما پيشرفت هاي اصلي علم هواشناسي در قرن بيستم اتفاق افتاد. امکان پيش بيني عددي وضع هوا در سال 1922 توسط «لوييز فراي ريچاردسون» پيشنهاد شد. اين در حالي بود که کامپيوترهاي قوي و سريع امروزي براي انجام محاسبات گسترده و پيچيده مربوط به رويدادهايي که هنوز اتفاق نيفتاده اند، وجود نداشت. استفاده از اين روش در عمل از سال 1955 شروع شد و آغاز آن نيز ساخت کامپيوترهاي الکترونيک قابل برنامه ريزي بود.

سيستم نوين پيش بيني هوا

در سيستم نوين پيش بيني وضعيت هوا، پنج مرحله و قسمت اصلي وجود دارد که در زير به آنها اشاره مي شود.

1- جمع آوري اطلاعات؛ مشاهده وضعيت جوي فشار هوا، دما، سرعت باد، جهت باد، رطوبت هوا توسط ايستگاه هاي خودکار پيش بيني هوا، شناورهاي آبي و ماهواره هاي هواشناسي انجام مي گيرد. WMO يا سازمان بين المللي هواشناسي تصميم دارد ابزارهاي مورد استفاده کشورها در اين زمينه را استاندارد سازي و يکپارچه و لوازم مورد نياز و نيز قوانين مربوط به بررسي هوا را در سراسر دنيا به شکلي يکسان پياده سازي کند. در حال حاضر در سراسر دنيا استخراج داده ها از طريق ماهواره هاي هواشناسي به طور فزاينده يي رايج ترين روش بررسي هوا محسوب مي شود. ضمن اينکه تصويرهاي شفاف و قابل مشاهده آنها از عوارض جوي به هواشناسان براي بررسي روند حرکت ابرها و نيز هواشناسي عددي بسيار کمک خواهد کرد. اين تصويرها که به صورت امواج مادون قرمز مخابره مي شود، مي تواند از دماي سطح و بالاي ابرها خبر دهد و به پيش بيني جهت وزش باد نيز کمک کند. رادارهاي خاصي نيز در مراکز هواشناسي مورد استفاده قرار مي گيرد که شدت و محل اتفاق افتادن يک فرآيند جوي را نشان مي دهد و سرعت و جهت وزش باد را بررسي مي کند. با فرستادن بالن هاي هواشناسي به آسمان مي توان دما، رطوبت و ميزان ابرهاي بالاي جو را اندازه گيري کرد. اين بالن ها اطلاعات را از سطح 30 هزار متري بالاي زمين تا رسيدن به استراتوسفر مي سنجند و مخابره مي کنند. در سال هاي اخير هواپيماهاي تجاري نيز که تا ارتفاعات قابل قبولي از سطح زمين اوج مي گيرند، به فرآيند هواشناسي جهاني کمک کرده اند.

2- جمع بندي اطلاعات؛ در اين فرآيند که جمع بندي و ترکيب اطلاعات ناميده مي شود، اطلاعات به دست آمده از راه مشاهدات و منابع در مقايسه و نتيجه گيري با آخرين مدل هاي عددي و گرافيکي از وضع هواي ساعات و لحظات قبلي قرار مي گيرد و با مدت مشابه در روزها و هفته هاي قبل سنجيده مي شود تا وضعيت هوا آناليز و تحليل شود. به همين دليل نيز اين کار بهترين تخمين براي وضعيت هواي کنوني و آينده جو را به دست مي دهد. براي اين جمع بندي نيز از يک شبيه سازي سه وجهي شامل دما، رطوبت و مشخصات باد استفاده مي شود.

3- پيش بيني عددي وضع هوا؛ در پيش بيني وضع هوا به روش ديجيتالي و عددي که اصطلاحاً NWP ناميده مي شود، از ميکروکامپيوترهاي با پردازنده هاي فرامعمولي استفاده مي شود که وضعيت جو را شبيه سازي مي کنند. آنها اطلاعات فعلي هوا را دريافت مي کنند، به طراحي و ترسيم نمودارها و نقشه هاي آن مي پردازند و سپس براي يک مدت زمان مشخص از طريق برنامه هايي که مهندسان کامپيوتر با کمک علوم فيزيک و مکانيک سيالات (ديناميک-استاتيک) نوشته اند، شرايط جو در آينده را پيش بيني مي کنند. معادلات پيچيده و چندهزار مجهولي ويژه يي که به زبان هاي برنامه نويسي خاص نوشته شده است تا وضعيت سيالات موجود در جو را بسنجند، با هر کامپيوتري اجرا نمي شود و به ابررايانه هايي نياز دارد که در اختيار مراکز و پايگاه هاي هواشناسي بزرگ قرار دارد.

4- فرآيند شبيه سازي مدل پيش بيني؛ اطلاعات به دست آمده خروجي، اغلب خام هستند و قبل از انتشار ويرايش شده و تغيير مي يابند. براي اين کار از روش ها و فنون آماري استفاده مي شود که جانبداري هاي غيرعمدي ناشي از ساختار خاص کدهاي برنامه نويسي نرم افزارهاي پيش بيني و نيز دخالت عوامل انساني را حذف مي کند. ايجاد هماهنگي با ديگر پايگاه هاي ارائه دهنده اطلاعات که وضعيت جو را با NWP سنجيده اند نيز از ديگر کارهاي مخصوص اين فرآيند است. در گذشته کارشناسان هواشناسي تنها بابت آنچه از راه مشاهده ها نتيجه گيري مي کردند، پاسخگو و مسوول بودند. اما امروزه پيش بيني وضع هواشناسي در 24 ساعت آينده، کمترين بهره را از عوامل انساني مي برد و اين امر ارزش اطلاعات استخراج شده را افزايش مي دهد. امروزه مردم تنها خواستار اين هستند که کارشناسان هواشناسي، اطلاعات پيچيده را براي آنها دوباره تفسير کنند و با از بين بردن اضافه هاي تخصصي لب کلام را به زبان ساده برايشان بيان کنند.

5- پخش داده ها بين کاربران؛ آخرين مرحله در فرآيند پيش بيني وضع هوا احتمالاً مهم ترين مرحله نيز هست. اينکه کاربر وکاربر پاياني به چه داده هايي در مورد وضع هوا نياز دارد، به طوري که اطلاعات ارائه شده به او هم از سادگي و هم از کارايي و فايده لازم برخوردار باشد، يک دانش بسيار تخصصي است. عموم مردم و افکار عمومي مهم ترين مخاطبان داده هاي هواشناسي هستند. توفان هاي تندري مي تواند باعث ايجاد بادهاي شديد، رعد و برق هاي خطرناک و صاعقه زدگي هاي شديد، مرگ افراد، از کار افتادن نيروگاه هاي برق و خسارت هاي فراوان به سيستم حمل و نقل دريايي و زميني شود. برف هاي سنگين و طولاني مدت نيز مي تواند ارتباطات در راه هاي مواصلاتي و تجارت را از کار بيندازد و براي مدت زمان طولاني دچار رکود کند. گرما يا سرماي شديد نيز مي تواند به مرگ يا بيماري افرادي که داراي تجهيزات حفاظتي لازم نيستند (به ويژه در کشورهاي جهان سوم) منجر شود. رسانه ها موظفند در همه کشورها به شکل هاي مختلف؛ پيش بيني ها، مدل سازي ها، هشدارها و توصيه هاي هواشناسي را براي حفاظت از امنيت، زندگي و تجارت مردم به اطلاع عموم برسانند. در اين فرآيند، شرکت هاي خصوصي با پرداخت هزينه هاي لازم براي استخدام کارکنان و تهيه تجهيزات هواشناسي براي ارائه اين اطلاعات در کنار ديگر محصولات خود، از نقش قابل توجهي برخوردار هستند و با هدف رسيدن به سودآوري اقتصادي بيشتر، کمک هاي شاياني به مردم مي کنند. شايد خدمات رسانه يي روزنامه ها و تلويزيون نيز با به کارگيري کارشناسان ويژه هواشناسي، تاثيرگذارترين نقش را براي آگاهي بخشيدن به مردم در مورد رويدادهاي پيش رو و تغييرات غيرقابل انتظار جوي داشته باشد.

آشنايي با شيوه هاي علمي پيش بيني هوا

مطالب مشابه :

هواشناسی ایرما-پیش بینی وضع هوا 5 روز آینده

آشنايي با شيوه هاي علمي پيش بيني هوا

پیش بینی آب و هوای مریوان

cloud computing

آب و هوای دماوند

هواشناسي کشاورزي (Agrometeorology)

ارسال بودجه بندی درس زمین شناسی وعلوم زمین1و2