عصر اهواز

اقلیم‌شناسی همدید همانند همه شاخه‌های علوم بر پایه فرضیاتی بنا شده است. بنیادی ترین فرضی که در اقلیم شناسی همدید داریم این است که گردشهای جوی تعیین کننده‌ترین عامل وضع محیط سطحی است. اقلیم شناس همدید پیش از آغاز تحقیق باید بپذیرد که در مقام دیده‌بانی و یا در مقام نظریه ارتباط بین گردش‌های جوی و سطح زمین برقرار است در غیر این صورت اساسا ادامه تحقیق بی معناست.

چون اغلب اقلیم شناسان همدید برای ارزیابی گردش‌های جوی متکی به نقشه‌های همدید سطحی هستند باید بپذیرند که مدل مفهومی مکتب برگن در مورد ساختار و تکوین چرخند‌های همدید عرض‌های میانه درست است. با اینکه این مدل برخی از خصوصیات این چرخند‌ها را تبیین می‌کند ولی ماس(۱۹۹۱) معتقد است ناکارآمدی‌های نظری و عملی بسیار مهمی در این مدل وجود دارد. این نواقص از آنجا ناشی می‌شود که راهکار واحد و معینی برای تحلیل نقشه‌های‌ همدید و تعیین جبهه بر روی آنها تعریف نشده است. به همین جهت او محققان را دعوت می‌کند که مدل مفهومی بهتری برای تحلیل نقشه‌های همدید جستجو کنند که مشتمل برقواعد ثابت و روشنی باشد.

در همه تحقیقات همدید به طبقه‌بندی گردش‌های جوی می‌پردازیم. این عمل متضمن این فرض است که جو را می‌توان به بازه‌های گسسته نا همپوشان تقسیم کرد. حقیقت این است که جو پیوستاری چند بعدی است و یک طبقه همدید بطور تدریجی پدیدار و ناپدید می شود. در واقع اقلیم شناسی همدید بدنبال خوشه‌های مهمی است که دراین فضای چند بعدی می‌توان شناسایی کرد. یکی از دلایل اساسی پراش در اقلیم شناسی همدید همین مرز‌هایی است که بصورت سلیقه‌ای بین دسته بندی‌ها قائل می‌شویم اقلیم شناس باید این مرزها را چنان قرار دهد که پراش درون گروهی را کمینه و پراش بین گروهی را بیشینه کند.

فرض دیگری که اقلیم شناس باید پذیرفته باشد این است که طبقه‌بندی توان بازنمائی همه الگوهای فشار و تیپ‌های همدید مهم را دارد . مقسّم‌ها عدم قطعیت و ابهام را بر نمی‌تابند. آنها ترجیح می‌دهند که هر ساختار همدید بالقوه با اهمیت را در یک طبقه کاملاً مشخص قرار دهند. مثلاً در مورد توفانهای حاره‌ای پنسیلوانیا مقسم یک طبقه جدید مثلاً بنام طبقه حاره‌ای ایجاد می‌کند. در مقابل موزّع‌ها به عدم قطعیت و ابهام گردن می‌گذارند و می‌توانند با طبقات همدید کمتر ولی با تنوع درونی بیشتر کار کنند. موزّع ممکن است توفان‌های حاره‌ای را نه در یک طبقه جا دهد و نه طبقات را جوری تنظیم کند که این توفانها در یک طبقه گسترده‌تر قرار بگیرند. بنابراین با اینکه فرض اخیر درهمه مطالعات همدید نهفته است اما در مورد اینکه واقعاً چند طبقه باید تشکیل داد بین محققان توافق نظر دیده نمی‌شود.

برمبنای دو فرض اخیر فرض دیگری مطرح می‌شود وآن اینکه روشهای طبقه‌بندی همان کاری را می‌کنند که محقق از آنها می‌خواهد.گولد(۱۹۸۲) با قاطعیت نشان داده که طبقه‌بندی‌هایی که با نرم‌افزارهای آماری و تحلیل‌های کامپیوتری انجام می‌شوند ماهیت جعبه سیاه دارند. مثلاً همه اقلیم شناسان همدید ازآن درجه از توانایی برخوردار نیستندکه در مبنای نظری و ریاضی تحلیل مؤلفه مبنا دخل و تصرفی بکنند بلکه فرض می‌کنند که متخصصان آمار ایرادات را بر طرف کرده‌اند و روش طبقه‌بندی مورد استفاده، صحیح و بی غلط است. البته این مسئله نباید باعث شود که محقق بر مبنای تحقیقات قبلی بدنبال تصمیم‌گیری‌های آگاهانه‌تر نباشد. در این کتاب دو هدف را به موازات هم دنبال می‌کنیم یکی این که توجه اقلیم شناس همدید را به جنبه درونسویی طبقه‌بندی‌های خودکار جلب کنیم و دیگرآنکه او را از دو راهی‌های مهمی که تصمیم‌گیری محقق را می‌طلبند آگاه کنیم.

فرض دیگری که همه اقلیم شناسان همدید پذیرفته‌اند این است که مقیاس زمانی دیده‌بانی‌ها متناسب با فرآیندهای گردش جوی است. مثلاً محقق این فرض را پذیرفته است که پدیده‌های قابل تشخیص برروی نقشه‌های هوای روزانه در مقیاس زمانی روزانه عمل می‌کنند. این یک فرض تقریبی است. یک روز زمینی تقریباً معادل ۱۰^۵ثانیه یا دقیق‌تر بگوییم برابر ۸۶۴۰۰ ثانیه است. یک میلیون ثانیه معادل ۶/۱۱ روز زمینی است که تقریبا برابر عمر بادوام‌ترین سامانه همدید است. سامانه‌های همدید نوعاً چندین روز عمر می‌کنند و از این جهت دوره فعالیت آنها در همان مرتبه بزرگی قرار دارد که در داده‌های همدید روزانه با آن رو به رو هستیم. با این حال طول شب و روز و سرعت انتقال زمین متغیر است. ازاین گذشته میزان فعالیت سامانه‌های تابستانی و زمستانی با هم متفاوت است و حتی سامانه‌های یک زمستان با زمستان بعدی تفاوت دارند. این تغییرات در نتایج تحقیقات همدید اثر می‌گذارند و منابع غیر ثابتی را برای ایجاد پراش در داده‌ها فراهم می‌آورند.

در تحقیقات همدید خودکار نیز به همین قیاس اقلیم شناس فرض می‌کند که مقیاس مکانی داده‌ های شبکه‌ای با مقیاس مکانی گردش‌های جوی تطابق دارند. در مواردی که پدیده‌های جوی بزرگتر از ابعاد افقی شبکه هستند مشکلی پیش نمی‌آید ولی هرگاه ابعاد شبکه بزرگتر از پدیده‌ جوی مورد نظر باشد پدیده‌های پر بسامد حذف می‌شوند (یارنال۱۹۸۴) و این امر اثرات بدی بر روی نتایج تحقیق می‌گذارد. تحقیقی که در زمینه کم فشارهای قطبی انجام شد نمونه بسیار خوبی از حذف پدیده‌های پر بسامد است (یارنال وهندرسون ۱۹۸۹). کم فشار‌های قطبی توفان‌هایی هستند که ابعاد همدید دارند و بر روی آبهای منطقه قطبی تشکیل می‌شوند. شدت و خصوصیات این کم فشارها گاهی به توفندها شباهت پیدامی‌کند این سامانه‌های پر بسامد به منطقه قطبی و گاهی به عرض‌های میانه و مناطق ساحلی هجوم می‌آورند و مخاطرات بزرگی برای این منطقه ایجاد می‌کنند با این حال تا این اواخر شناخت درستی از این توفانها نداشتیم زیرا ابعاد افقی این سامانه‌ها بسیار کوچکتر از شبکه‌های جو بالای موجود در منطقه اقیانوسی است. امروزه تصاویر ماهواره‌ای وجود این سامانه‌ها را به هواشناسان اعلام می‌کند و تحلیل سری زمانی تصاویر، مطالعه اقلیمی آنها را میسر می‌سازد. خلاصه آنکه اقلیم شناس باید اطمینان پیدا کند که ابعاد شبکه مورد استفاده با پدیده جوی مورد بررسی سنخیت و تناسب دارد.

آخرین فرضی که در اقلیم شناسی همدید می‌پذیریم آن است که تغییرات درون گروهی اهمیتی ندارند. متأسفانه تغییرات درون گروهی مشکلی جدی محسوب می‌شود. تغییرات درون گروهی طبقات همدید به دلایل مختلفی اجتناب ناپذیر می‌نماید که از جمله آنها همان فرضیاتی است که تا اینجا بیان کردیم. به عبارت دیگر انتساب مرزهای گسسته به یک پیوستار و همچنین عدم تناسب مقیاس‌های زمانی ومکانی موجب افزایش پراش درون گروهی می‌شود.حتی وقتی که همه فرضیات محقق صادق باشند فرآیندهای فعال در دستگاه اقلیم خود سبب افزایش پراش می‌شوند.

مثلاً در سال ۱۹۸۸ سراسر ایالات متحده دچار خشکسالی بهاره وتابستانه شد. با این حال طبقه‌بندی همدید نیمه شرقی ایالات متحده نشان می‌دهد که فراوانی الگوهای فشار و تیپ‌های همدید سطحی نسبت به دیگر سالها انحراف چندانی از وضع متوسط نداشته است یا مثلاً در میانه پنسیلوانیا غلظت اوزون سطحی در مناطق روستائی بیش از حد متوسط بوده ولی این افزایش با افزایش بسامد آلوده‌ترین تیپ‌های همدید همراه نبوده و به این طریق قابل توجیه نیست (کومری۱۹۹۲).در عوض غلظت اوزون در همه تیپ‌های همدید افزایش نشان داده است. به عبارت دیگر محقق شاهد افزایش تغییرات درون گروهی اوزون بوده است.

اما چرا چنین وضعی رخ داده است؟ اولاً در سال ۱۹۸۸ وضعیت شارهای ماده و انرژی سطحی در بالادست جریان بسیار متفاوت بوده است. از این گذشته حمایت ترازهای بالا از سامانه‌های سطحی غیر متعارف بوده است یعنی یک فراز بادوام بر روی منطقه حاکم شده بود. با توجه به این اوضاع ترمودینامیکی کاملاً متفاوت که موجب قطع جریان رطوبت و توقف جریان‌های تراز بالا شد ممکن نبودکه طبقات همدید بتوانند رفتار طبیعی خود را بروز دهند. مثلاً در نظر بگیریدکه جبهه‌های سرد طبعاً با حرکات شدید همرفتی و بارش در مرکز پنسیلوانیا همراه می‌شوند در صورتی که دربهار وتابستان ۱۹۸۸ با اینکه فراوانی این جبهه‌ها در حد متوسط بود ولی این جبهه‌های فوق العاده تضعیف شده با بارندگی همراه نشدند. در چنین شرایطی که بارندگی رخ نداد طبعاً اوزون جو هم شست وشو پیدا نکرد و پس از عبور جبهه سرد مقدار اوزون همچنان بالا باقی ماند.

بنابراین الگوهای جوی از تنوع درونی برخوردارند و این تنوع سبب پراش درون گروهی می‌شود. یکی از چالش‌های مهم و دشوار اقلیم شناسی همدید یافتن راههای شناسائی و استخراج این پراشهای درونگروهی است. از این گذشته محققان باید از این پراش ها برای تبیین اقلیم همدید یک قلمرو استفاده کنند و ما نیز همین راه را در پیش گرفته‌ایم.

منبع:کتاب اقلیم شناسی همدید و کاربرد آن در مطالعات محیطی نوشته پروفسور برنت یارنال،برگردان توسط پروفسور مسعودیان