امروز:چهارشنبه, ۱۱ اسفند , ۱۳۹۵
زمان انتشار : یکشنبه, مهر ۲۷ام, ۱۳۹۳ | پرینت مطلب |مهران فاطمی| بازديد: 84 بار

نگاهی به تاریخ علم هواشناسی

هواشناسی به عنوان علم شاخه ای از علم فیزیک است  در گروه علوم زمین یعنی علومی که کره زمین را مطالعه و بررسی می نمایند . اما هواشناسی بعنوان خدمات و حرفه شاخه ای است از علوم فنی و مهندسی که با اندازه گیری ، جمع آوری    داده . و پردازش داده با هدف تجزیه وتحلیل اتمسفر زمین سرو کار دارد  و با فن آوری های جدید همواره ارتباط داشته است …

کنجکاوی انسان برای فهم علت تغییرات هوا سابقه ای تاریخی دارد . تغییرات هوا انسان را همواره شگفت زده می کرد و هنوز هم مایه اعجاب انسان است . هیچ نیرویی در طبیعت به اندازه نیروهای اتمسفر زمین که گاهی لجام گسیخته رها می شوند قوی و قدرتمند نیستند . توفان های شدید با وزش باد شدید و بارندگی های سیل آسا و ایجاد سیل های مهیب انسان را همواره مرعوب و مجبور به پناه گیری و فرار نموده است و امروزه هم به نحوی این ماجرا ادامه دارد . نام علم هواشناسی Meteorology به جای مانده از یونان باستان است . یعنی در زمانیکه هنوز شاخه های علوم از هم جدا نشده بودند و فلسفه و علم دارای مرز مشخص نبودند . اما یونانیان باستان بطور مشخص به جو زمین توجه نموده  

و تلاش کرده اند تا آنرا توضیح دهند . هر چند این توضیح ها بسیار مبهم بوده است بطوریکه عرصه هواشناسی و ستاره شناسی از هم جدا نشده و Meteoro در اصل به معنی شهاب است و  Meteorolog علم شناخت ریزش های جوی اعم از بارندگی ها و شهاب ها بوده است . گستره عظیم اتمسفر میدانی نبود  که انسان به سادگی حریف شناخت آن شود . از اولین پیشرفت های واقعی انسان در شناخت قانونمندیهای جو شناخت هندسه زمین و خورشید است . زاویه ارتفاع خورشید و نوسان سالانه آن ، شناخت مدارات استوا و راس السرطان (سر خرچنگ ) و راس الجدی (سر بزغاله) و مدارات قطبی که همه مدارات بحرانی و گرهی در توزیع انرژی برگرفته از خورشید در زمین اند راه را برای شناخت اقلیمی آب وهوا فراهم نمود این شناخت در تاریخ علمی کشور ما شاخص است تقویم جلالی بهترین انطباق را با هندسه چرخشی زمین و خورشید دارد .

 تقوم جلالی با نام حکیم عمر خیام گره خورده است . نوروز و مهرگان در اعتدالین سال قرار دارند . روز اول فروردین و روز اول مهر زمان هایی هستند که تابش خورشید در دو نیمکره شمال و جنوب زمین یکسان  توزیع می گردد . روز اول تیر خورشید در عرض جغرافیایی راس السرطان (۴۵/۲۳) عمود می تابد و روز اول دی خورشید در ۵/۲۳  جنوبی عمود است . البته   بدلیل کبیسه بودن بعضی سالها ممکن است این تاریخ ها هر چند سال یکبار یک روز پس و پیش شوند در قدیم الایام سال ۳۶۰ روز بوده و ۵ روز از آن را در بهار پنجه تار می نامیدند و می گفتند این ۵ روز جزو هیچ حسابی نیست . بدلیل پیشرفت در شناخت تغییرات اقلیمی گاهی به سؤالات اقلیمی در گذشته پاسخ های درست داده می شد . مثلاً اگر سؤال می شد که آب وهوای کرمانشاه چگونه است . جواب کیفی نسبتاً نزدیکی به این سؤال داده می شد . اما این پرسش در گذشته پاسخ کمی دریافت نمی کرد. زیرا هیچ عامل جوی در گذشته شناخته شده نبود و اندازه گیری نمی شد . عوامل جوی یعنی دما، فشار، میزان بخار آب موجود در جو (رطوبت )، میزان ابر ، و نوع آن ، میزان بارندگی ، نوع پدیده جوی و سمت و سرعت باد و….. در گذشته بخوبی شناخته شده نبودند .

 هوا توضیحات کیفی مانند: سردی و گرمی ، خشکی و رطوبت و بادخیزی  داشتند که همه   جملات کیفی بودند که حد و مرزی مشخص نداشتند . سردی هوا ممکن بود برای فرد دیگری سردی بحساب نیاید و      بنابراین پیشرفت در عرصه هواشناسی طی قرنها متمادی بسیار کند و بطنی  بود و پاسخ به این سؤال که یک ساعت دیگر هوا چگونه خواهد بود یعنی دمای هوا سمت وسرعت باد میزان ابرناکی ، وضعیت بارندگی وسایر پدیده های جوی و …..چگونه خواهد بود بسیار دیر از طرف انسان جواب گرفت .

 مقدمات این جواب تاریخی چگونه فراهم آمد . سال ۱۶۴۳ در تاریخ هواشناسی سال مهمی است در این سال توریچلی بارومتر (فشار سنج ) را اختراع نمود جو زمین بسیاری از ویژگی های رفتاری را در قالب تغییرات فشار هوا نشان می دهد . واین پیشرفت مهمی در شناخت جو بود .

در همان نیمه دوم قرن هفدهم    بود که مجموعه ای از ادوات اندازه گیری عوامل جوی بتدریج اختراع و  تکمیل شدند . دماسنج ها بوسیله پزشکان ، باد سنج ها بوسیله دریانوردان ، اندازه گیری باران توسط برخی افراد علاقمند (اندازه گیری باران در چین و کره دارای سابقه ۱۰۰۰ ساله است ) گسترش یافتند . بنابراین کم وبیش شرایطی لازم برای اندازه گیری فراهم آمد (در آمار ایستگاههای هواشناسی سابقه های طولانی مانند  ۲۳۰ ساله ایستگاه وین در اطریش امروزی  وجود دارد) سرتاسر قرن هفدهم و هیجدهم و نوزدهم جو زمین میدان آزمایش کنجکاوی های دانشمندان بود .

 پا به پای علوم مختلف که دوران شکل گیر ی و انشقاق  را طی می نمودند و هر چه بیشتر تخصصی تر می شدند ضرورت شکل گیری هواشناسی نیز  فراهم آمد . فیزیک و هواشناسی هر چند از هم جدا ناپذیرند اما بدلیل ویژگی های جو زمین که با کره زمین ارتباط دارد پیشرفت در هواشناسی لازمه اش داشتن مجموعه ای از دانش های دیگر مانند جغرافیا ، نجوم و راضیات و همچنین بهره گیر ی از فن آوری برای ایجاد ادوات اندازه گیری بود .

اندازه گیری عوامل جوی زمین بصورت نقطه ای هرچند پیشرفت مهمی محسوب می شد اما برای درک تحولات جو بسیار ناقص بود . جو سامانه ای بسیار عظیم و بهم پیوسته است که در اطراف زمین مطابق قانونمندیهای خود در حرکتی مداوم و لاینقطع است . اینکه در چند نقطه محدود با اندازه گیری عوامل جوی این انتظار ایجاد   شود که  در مورد نحوه تغییرات کلی اتمسفر   شناخت کلی ایجاد شود انتظار درستی نیست . سال ۱۸۴۸ سال مهم دیگری برای هواشناسی بود تا سال ۱۸۴۸ شناخت انسان از اتمسفر قابل ملاحظه شده بود بالن های زیادی در نیمه دوم قرن هیجدهم و نیمه اول قرن نوزدهم لایه های پایین اتمسفر را اندازه گیری نموده بودند و اما در اقیانوس جو زمین این تلاش ۲۰۰ ساله هنوز بسیار کم و ناچیز بحساب می آید .

در سال ۱۸۴۸ با اختراع مورس و تلگراف این امکان برای انسان ایجاد شد که از عوامل جوی نقاط دیگر تقریباً همزمان مطلع گرد یعنی مقدمات واقعی پردازش داده های یک شبکه  ایستگاههای هواشناسی فراهم آمد . اولین شبکه ایستگاههای هواشناسی که شروع به آمار برداری منظم نمودند در سال ۱۸۵۲ در محدوده کوچکی از   اروپا شکل گرفت . شاید این سؤال طرح شود که چه انگیزه هایی پشت این تلاش ها بوده است من پاسخ های زیادی برای این سؤال دارم اما فکر می کنم که علاوه بر انگیزه های مادی مانندعلت های سوق الجیشی و نظامی و دریانوردی ارضای حس کنجکاوی دیر پای انسان برای شناخت اتمسفر بسیار قوی ونیرومند عمل نموده است . در تاریخ علوم همواره شگفتی وجود دارد .

 انسانهایی که در درجه اول عاشق بوده اند  و قدرتمند، که تسلیم نا امیدی نشده و به تلاش خود ادامه داده اند اما جو زمین به نظر من در ورای همه عرصه های مشکل قرار دارد . تلاش برای شناخت این اتمسفر به یک تهور و شجاعت تاریخی نیاز داشته است این شبکه های اولیه ایستگاههای هواشناسی را باید از مظاهر عملکرد این شجاعت ها بحساب آورد . داده در مرکز شاخه جدید مهندسی هواشناسی قرار گرفت طبیعتاً روشهای فنی به کندی تدوین شدند.

همزمان با آن پیشرفت علم فیزیک خود به شناخت ماهیت بسیار ی از عوامل جوی و قانونمندیهای جو زمین کمک می کرد و در فاصله ۱۸۴۸ تا ۱۹۴۸ علم کلاسیک هواشناسی شکل گرفت . روشهای فنی مهندسی تجزیه وتحلیل داده ها تدوین شدند ایستگاههای هواشناسی در سرتاسر جهان شروع به شکل گیری و آماربرداری نمودند در شاخه مهندسی هواشناسی رشته هواشناسی سینوپتیک (شاخه همزمان جوزمین) دستاوردهای زیادی داشت هوا نوردی هم به نیازهای جدید انسان برای شناخت رفتار جو اضافه شده بود . و روشهای جدید و مدرن را طلب می کرد . بعضی از سرویسهای هواشناسی در جهان شروع به صدور پیش بینی جوی نموده بودند و در این زمینه بویژه برای ۲۴ ساعت اول کم وبیش اعتماد به نفس خوبی کسب نموده بودند .

اما جو زمین را بسیار پیچیده تر از آنچه می پنداشتند یافتند . گاهی امور خوب پیش می رفت اما گاهی هم که کم نبودند همه رشته ها پنبه می شد . و به همین دلیل پیش بینی های کلاسیک بیشتر مایه خنده وسرگرمی را فراهم می آورد . تنها خود هواشناس ها بودند که می دانستند چه دستاوردهای عظیمی داشته اند . اما آنچه که بعنوان محصول به بیرون داده می شد هنوز مورد پسند مشتری قرار نمی گرفت . سال ۱۹۴۸ نیز سال مهمی در پیشرفت هواشناسی بود . سالی  که کامپیوتر نسل اول پا به عرضه وجود گذاشتند .

شاید این یک اتفاق تاریخی بود که ون- نیومن طراح اصلی سیستم های نسل اول کامپیوتر با برخی از هواشناس های اروپایی که آن زمان در آمریکا بودند . در دانشگاه پرنیستون  آمریکا مناسبات نزدیک داشت و اولین کامپیتر های نسل اول اطلاعات هواشناسی را پردازش نمودند . دوران جدیدی در تاریخ علم هواشناسی شروع شده بود . دورانی که انسان چشم انداز غلبه بر مشکل قدیمی شناخت پیچیدگی های اتمسفر پیش روی خود یافت اما این دوران نیز حداقل ۴۰ سال به طول انجامید و تنها در اواخر دهه هشتاد در اوایل دهه نود قرن گذشته بود که تلاش هایی بی وقفه و مداوم دانشمندان هواشناسی به ثمر نشست و مدل هایی که رفتار جو زمین را به صورت عددی و مجازی شبیه سازی می نمودند جوابهای قابل قبولی را ارائه نمودند . در حال حاضر انواع مدل های پردازش جو زمین را بصورت مجازی بازسازی نموده و رفتار و تغییرات آن در دوره زمانی ۱۵ روز آینده برون یابی زمانی می نمایند .

(برگرفته از :دنیای هواشناسی،محمد طالب حیدری)



مطالب مرتبط






Time limit is exhausted. Please reload CAPTCHA.

avatar

نویسنده: مهران فاطمی

مهران فاطمی دانشجوی دکترای آب و هواشناسی گرایش مخاطرات آب و هوایی دانشگاه یزد