شرایط هواشناسی به معنای وضعیت جو است که معمولاً با درجه حرارت هوا، فشار، رطوبت، سرعت و وجود یا عدم وجود ابر مشخص می شود. بیایید نگاهی دقیق تر به مسائل مربوط به آب و هوا و آب و هوا بیندازیم.
مفاهیم و اصطلاحات کلی
وقتی در مورد شرایط هواشناسی صحبت می کنند، اغلب از اصطلاحاتی مانند آب و هوا یا آب و هوا استفاده می کنند. آب و هوا به عنوان وضعیت فعلی جو درک می شود، یعنی هوا صاف یا ابری، سرد یا گرم، هوا مرطوب یا خشک، باد شدید در حال وزیدن است یا در یک منطقه خاص آرامش وجود دارد. هنگامی که آنها در مورد آب و هوا صحبت می کنند، منظور آنها ویژگی پدیده های جوی در یک دوره زمانی طولانی تر است، به عنوان مثال، آب و هوای تابستانی یا پاییزی.
تفاوت دیگر بین مفاهیم «آب و هوا» و «اقلیم» عامل سرزمینی است. آب و هوا می تواند از مکانی به مکان دیگر متفاوت باشد، به عنوان مثال، در یک شهر خاص ممکن است باران شدید باشد و در ساعت 20کیلومتر از شهر می تواند هوا صاف باشد. آب و هوا نه تنها در زمان، بلکه در مکان نیز یک ویژگی گسترده تر است. بنابراین، مفاهیم آب و هوای استوایی، قاره ای یا قطبی وجود دارد.
چرا مناطق مختلف زمین آب و هوای متفاوتی دارند؟
پاسخ به این سوال شکل کروی سیاره ماست. این شکل باعث می شود که پرتوهای خورشید در زوایای مختلف روی سطح آن فرود آیند. هر چه زاویه تابش پرتوها به 90o نزدیکتر باشد، سطح و هوا بیشتر گرم می شود. این وضعیت برای مناطق گرمسیری و نیمه گرمسیری معمول است. برعکس، هر چه زاویه تابش پرتوها از زاویه راست دورتر باشد، انرژی خورشیدی خاک و هوا کمتر می شود و آب و هوا سردتر می شود. نمونه بارز آب و هوای سرد، وضعیت جو در قطب جنوب است.
به نوبه خود، اختلاف دمای مناطق قطبی و استوایی سیاره منجر به ظهور بادها و همچنین ایجاد پیش نیازهایی برای تشکیل ابرهای بارانی می شود. شرایط مختلف هواشناسی در عرض های جغرافیایی زمین منجر به ظهور و ناپدید شدن سیکلون ها (مناطق کم فشار اتمسفر) و آنتی سیکلون ها (مناطق با فشار هوای بالا) می شود.
دلیل وجود فصول
هر کودکی از سنین پایین می داند که 4 فصل وجود دارد: زمستان، پاییز، بهار و تابستان. با این حال، تمام این فصول، که هر یک از آنها با شرایط اقلیمی و هواشناسی مشخص مشخص می شود، تنها در عرض های جغرافیایی میانی سیاره ما رخ می دهد.نوار سیاره ما که از موازی 40 جنوبی تا 40 نیمکره شمالی قرار دارد، دارای آب و هوای گرمسیری و نیمه گرمسیری است که تنها در 2 فصل یا فصل از سال مشخص می شود: مرطوب و خشک.
ما دلیل شرایط مختلف هواشناسی در عرض های جغرافیایی مختلف را فهمیدیم. اما چرا فصل تغییر می کند؟ پاسخ این سوال در شیب محور چرخش زمین نسبت به صفحه مدار زمین نهفته است. سیاره ما در یک دایره تقریباً کامل به دور خورشید می چرخد و اگر انحراف محور زمین به میزان 23.5o وجود نداشت، در هر عرض جغرافیایی آب و هوا در طول سال تغییر نمی کرد. محور چرخش مایل سیاره، نوساناتی را در میزان انرژی خورشیدی که در هر نقطه از سال به سطح سیاره می آید، فراهم می کند. این تغییرات انرژی منجر به نوسانات دمای هوا می شود که معمولاً 40± درجه سانتیگراد است. حداکثر و حداقل دمای مجاز به ترتیب +58 درجه سانتیگراد (العزیزیه، لیبی) و -89.2 درجه سانتیگراد (قطب جنوب) است.
توجه داشته باشید که میل محور چرخش سیاره ما در تمام مدت وجودش ثابت نبوده است. به طور واقعی مشخص است که در طول وجود دایناسورها بر روی زمین، قطعاً متفاوت بوده است. این شیب می تواند تحت تأثیر عوامل خارجی مرتبط با اجرام مختلف کیهانی و عوامل داخلی به دلیل تغییر در توزیع جرم در سطح سیاره ما باشد.
شرایط هواشناسی مساعد و نامطلوب
اغلب می توانیدشنیدن کلمات: "هوای خوب وجود دارد" یا "در این منطقه هوای بد پیش بینی می شود." معنی این عبارات چیست؟ برای پاسخ به این سوال، در اینجا پارامترهای اصلی تعیین کننده وضعیت جو آورده شده است (به طور دقیق، باید تروپوسفر را بگوییم، زیرا در قسمت پایین جو زمین است که تمام پدیده های آب و هوایی رخ می دهد):
- دما;
- فشار؛
- سرعت باد؛
- رطوبت هوا؛
- حضور یا عدم وجود ابرها.
شاخص‌های پنج پارامتر فوق به ما امکان می‌دهند در مورد شرایط هواشناسی مطلوب و نامطلوب (NMU) صحبت کنیم. به عنوان مثال، دما و فشار بالا، خورشید بیش از حد روشن و رطوبت کم هوا یا، برعکس، دمای پایین، باران، سرعت باد زیاد، فشار کم - همه اینها NMU هستند. شرایط آب و هوایی مطلوب معمولاً با مقادیر متوسط پارامترهای آب و هوایی فوق مشخص می شود.
منبع اصلی همه فرآیندهای جوی
البته موتور تمام فرآیندهای جوی (و نه تنها) تابش خورشید است. این اوست که باعث می شود بسیاری از مواد شیمیایی چرخه خود را در طبیعت کامل کنند. در رابطه با اقلیم و آب و هوا می توان این موارد را بیان کرد: اشعه های خورشید که به زمین می افتند مستقیماً جو را گرم نمی کنند، اولاً دمای لیتوسفر افزایش می یابد و سپس هیدروسفر. با سرد شدن، لیتوسفر و هیدروسفر امواج الکترومغناطیسی مادون قرمز ساطع می کنند که به عبارت ساده «گرما» نامیده می شود. دقیقااین امواج جو سیاره را گرم می کنند.
نکته مهم در شکل گیری شرایط هواشناسی زیستگاه، میزان متفاوت گرمایش و سرد شدن لیتوسفر و هیدروسفر است. بنابراین، لیتوسفر به سرعت گرم و سرد می شود، اما برای هیدروسفر، این فرآیندها بسیار کندتر است. دلیل این رفتار متفاوت در رابطه با تابش خورشیدی ظرفیت گرمایی متفاوت آنها و همچنین قدرت تابشی آنهاست.
سایر منابع انرژی موثر بر آب و هوا
انرژی خورشیدی سهم اصلی را در تمام فرآیندهایی که در تروپوسفر اتفاق می‌افتد، دارد. با این حال، منابع دیگری از انرژی وجود دارد که می تواند بر وضعیت شرایط آب و هوایی در یک منطقه خاص تأثیر بگذارد و همچنین پایداری این شرایط را تضمین کند:
- انرژی زمین گرمایی و فرآیندهای آتشفشانی؛
- فرایند تنفس و مواد زائد موجودات بیولوژیکی که نقش مهمی در حفظ ترکیب شیمیایی پایدار جو دارند.
فرایندهای جوی و مقیاس های زمانی و مکانی آنها
همانطور که اشاره شد، هر فرآیندی در جو با نوسانات در مقدار انرژی خورشیدی که وارد زمین می شود همراه است. در اثر این نوسانات، هوا در شبانه روز گرم و سرد می شود. این یک تغییر روزانه در آب و هوا است. فرآیندهای تشکیل و ذوب برف در حال حاضر سالانه است.
گرم کردن هوا در یک منطقه خاص منجر به انبساط آن می شود که به معنای افت فشار است. تغییر در فشار منجر به تشکیل بادهایی می شود که تمایل دارندتفاوت را برابر کنید آنها ماهیت متفاوتی دارند و در شرایط اضطراری می توانند منجر به تشکیل طوفان و گردباد شوند. در مورد دوم، از شرایط بسیار دشوار هواشناسی صحبت می شود. به نوبه خود، طوفان ها یک پدیده کوتاه مدت یک منطقه خاص هستند، یعنی با پارامترهای زمانی مکانی و بلندمدت مشخص می شوند.
پیش‌بینی هواشناسی
تصور دنیای مدرن بدون اطلاعات در مورد پیش بینی آب و هوا در هر منطقه ای از سیاره سخت است. بنابراین، پروازهای هواپیما، فعالیت های کشاورزی و تجاری هر سال به طور فزاینده ای به داده های هواشناسی وابسته هستند. برای مثال، برنامه پروازها در شرایط نامساعد جوی به شدت تغییر می‌کند.
پیش‌بینی هواشناسی نتیجه پردازش داده‌های زیادی با استفاده از قوی‌ترین رایانه‌هایی است که اطلاعات ورودی را در چارچوب برخی از مدل‌های تجربی پیچیده با استفاده از قوانین شناخته شده فیزیک پردازش می‌کنند. داده‌های مربوط به شرایط هواشناسی یک منطقه خاص با استفاده از ایستگاه‌های هواشناسی استراتژیک روی زمین، با استفاده از ماهواره‌ها و وسایل نقلیه هوایی بدون سرنشین جمع‌آوری می‌شود.
مطالعه فرآیندهای جوی در سیارات دیگر
هواشناسی یک علم میان رشته ای است. نتیجه عملی این علم پیش بینی هواشناسی است. پیچیدگی کار به خودی خود با در نظر گرفتن ضروری صدها و هزاران عامل مرتبط است که بر نتیجه پیش بینی تأثیر می گذارد. برای بهترینبا درک تأثیر این عوامل بر آب و هوای زمین، دانشمندان در سراسر جهان درگیر مشاهده و مطالعه فرآیندهای جوی در سایر سیارات منظومه شمسی هستند. به عنوان مثال، لکه قرمز بزرگ در مشتری، که یک پاد سیکلون قدرتمند است که بیش از 300 سال وجود داشته است.
