آسمان شهر ما آفتابی است
آسمان شهر ما آفتابي است
نسل بشر از دوره‌هاي تاريخي بسيار دور و زمان‌هاي گذشته تلاش مي‌کرد وضع هوا را پيش‌بيني کند. اما امروزه، پيش‌بيني‌هاي هواشناسي از راه جمع‌آوري اطلاعات ارزشمند و گرانبها در مورد وضعيت فعلي جو زمين و استفاده از «درک علمي فرآيندهاي جوي» در شاخه‌اي از علم به نام «متثورولوژي» انجام مي‌شود و اغلب نتايج علمي و دقيقي را توليد مي‌کند. به دست نياوردن در کي درست از فرآيندهاي جوي به معناي آن است که هر چه محدوده هواشناسي (يعني تفاوت زماني بين لحظه حاضر و زماني که قرار است نتايج هواشناسي براي آن اعلام شود) افزايش يابد، دقت و صحت اطلاعات ارائه شده توسط هواشناس نيز افت خواهد کرد.
در طول هزاران سال مردم ساکن در همه مکان‌ها و زمان‌ها سعي مي‌کردند به شکل‌هاي مختلف وضع هوا را پيش‌بيني کنند. در سال 650 پيش از ميلاد مسيح، اهالي بابل سعي مي‌کردند وضعيت هوا را از روي شکل هندسي ابرها پيش‌بيني کنند. در سال 340 پيش از ميلاد ارسطو براي نخستين بار شکل ابرها را در علمي با عنوان Meteorologica بررسي کرد. پس از او تقريبا در سال 300 پيش از ميلاد چيني‌ها نيز با روش‌هاي سنتي به هواشناسي پرداختند. روش‌هاي سنتي و باستاني پيش‌بيني هوا معمولا متکي به صفات و خصوصيت‌هاي مشاهده شده آب و هوا توسط مردم بود. براي مثال مردم به نتيجه‌اي تجربي رسيده بودند. که مي‌گفت اگر در لحظات غروب خورشيد، آسمان قرمز رنگ شود، روز بعدي معمولا بدون ابر و صاف خواهد بود. تجربيات جمع شده در طول ساليان، در نهايت به تکميل دانش هواشناسي بشر منجر شدند.
در سيستم نوين پيش‌بيني وضعيت هوا، پنج مرحله اصلي وجود دارد:
1- جمع‌آوري اطلاعات:
مشاهده وضعيت جوي، فشار هوا، دما، سرعت باد، جهت باد و رطوبت هوا توسط ايستگاه‌هاي خودکار پيش‌بيني هوا، شناورهاي آبي و ماهواره‌هاي هواشناسي انجام مي‌گيرد. سازمان بين‌المللي هواشناسي (WMO) تصميم دارد ابزارهاي مورد استفاده کشورها در اين زمينه را استاندارد و يکپارچه کند و لوازم مورد نياز و نيز قوانين مربوط به بررسي هوا را در سراسر دنيا به شکلي يکسان پياده کند.
در حال حاضر در سراسر دنيا استخراج داده‌ها از طريق ماهواره‌هاي هواشناسي رايج‌ترين روش براي مطالعه هوا محسوب مي‌شوند. 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 مي‌شوند، مي‌توانند از دماي سطح و بالاي ابرها خبر بدهند و به پيش‌بيني جهت وزش باد نيز کمک کنند. رادارهاي خاصي نيز در مراکز هواشناسي مورد استفاده قرار مي‌گيرد که شدت و محل اتفاق افتادن يک فرآيند جوي را نشان مي‌دهد و سرعت و جهت وزش باد را بررسي مي‌کند. اندازه‌گيري دما، رطوبت و ميزان ابرهاي بالاي جو از طريق فرستادن بالن‌هاي هواشناسي به آسمان ممکن مي‌شود. اين بالن‌ها اطلاعات را از سطح 30هزار متري از بالاي زمين تا رسيدن به استراتوسفر مي‌سنجند و مخابره مي‌کنند. در سال‌هاي اخير هواپيماهاي تجاري نيز که تا ارتفاعات قابل قبولي از سطح زمين اوج مي‌گيرند، به فرآيند هواشناسي جهاني کمک کرده‌اند.
2- جمع‌بندي اطلاعات:
در اين فرآيند که جمع‌بندي و ترکيب اطلاعات ناميده مي‌شود، اطلاعات به دست آمده از راه مشاهدات و منابع در مقايسه و نتيجه‌گيري با آخرين مدل‌هاي عددي و گرافيکي از وضع هواي ساعات و لحظات قبلي قرار مي‌گيرد و با مدت مشابه در روزها و هفته‌هاي قبل سنجيده مي‌شود تا وضعيت هوا آناليز و تحليل شود. به همين دليل نيز اين کار بهترين تخمين براي وضعيت هوايي کنوني و آينده جو را به دست مي‌دهد. براي اين جمع‌بندي نيز از يک شبيه‌سازي سه وجهي شامل دما، رطوبت و مشخصات باد استفاده مي‌شود.
3- پيش‌بيني عددي وضع هوا:
در پيش‌بيني وضع هوا به روش ديجيتالي و عددي که اصطلاحا NWP ناميده مي‌شود، از ميکروکامپيوترهايي با پردازنده‌هاي فرا معمولي استفاده مي‌شود که وضعيت جو را شبيه‌سازي مي‌کنند. آنها اطلاعات فعلي هوا را دريافت مي‌کنند، به طراحي و ترسيم نمودارها و نقشه‌هاي آن مي‌پردازند و سپس براي يک مدت زمان مشخص از طريق برنامه‌هايي که مهندسان رايانه با کمک علوم فيزيک و مکانيک سيالات (ديناميک- استاتيک) نوشته‌اند، شرايط جو در آينده را پيش‌بيني مي‌کنند. البته معادلات پيچيده و چندهزار مجهولي ويژه‌اي که از طريق زبان‌هاي برنامهنويسي خاص نوشته شده‌اند تا شرايط سيالات موجود در جو را بسنجند، با هر رايانه‌اي اجرا نمي‌شوند و نياز به ابر رايانه‌هايي دارند که در اختيار مراکز و پايگاه‌هاي هواشناسي بزرگ هستند.
4- فرآيند شبيه سازي مدل پيش‌بيني:
اطلاعات به دست آمده خروجي، اغلب خام هستند و قبل از انتشار، ويرايش شده و تغيير مي‌يابند. براي اين کار از روش‌ها و فنون آماري استفاده مي‌شود. که جانبداري‌هاي غيرعمدي ناشي از ساختار خاص کدهاي برنامهنويسي نرم‌افزارهاي پيش‌بيني و نيز دخالت عوامل انساني را حذف مي‌کنند. ايجاد هماهنگي با ديگر پايگاه‌هاي ارائه دهنده اطلاعات که وضعيت جو را با NWP سنجيده‌اند نيز از ديگر کارهاي مخصوص اين فرآيند است. در گذشته، کارشناسان هواشناسي تنها بابت آنچه از راه مشاهده‌ها نتيجه‌گيري مي‌کردند، پاسخ‌گو و مسوول بودند. اما امروزه پيش‌بيني وضع هوا در 24 ساعت آينده، کمترين بهره را از عوامل انساني مي‌برد و اين مساله، ارزش اطلاعات استخراجي را افزايش مي‌دهد. امروزه مردم تنها خواستار اين هستند که کارشناسان هواشناسي، اطلاعات پيچيده را براي آنها دوباره تفسير کنند.
5- پخش داده‌ها بين کاربران:
آخرين مرحله در فرآيند پيش‌بيني وضع هوا احتمالا مهم‌ترين مرحله نيز هست. اينکه کاربر و کاربر پاياني به چه داده‌هايي درباره وضع هوا نياز دارد، به طوري که اطلاعات ارائه شده به او هم از سادگي و هم از کارآيي و فايده لازم برخوردار باشد، يک دانش بسيار تخصصي است.
مردم و افکار عمومي مهم‌ترين مخاطبان داده‌هاي هواشناسي هستند. توفان‌هاي تندري مي‌توانند باعث ايجاد بادهاي شديد، رعد و برق‌هاي خطرناک و صاعقه زدگي‌هاي شديد، مرگ افراد، از کار افتادن نيروگاه‌هاي برق و خسارات فراوان به سيستم حمل و نقل دريايي و زميني شوند. برف‌هاي سنگين و طولاني مدت نيز مي‌توانند ارتباطات در راه‌هاي مواصلاتي و تجارت را از کار بيندازند و براي مدت زمان‌هاي طولاني دچار رکود کنند. گرما يا سرماي شديد نيز مي‌تواند به مرگ يا بيماري افرادي که داراي تجهيزات حفاظتي لازم نيستند منجر شود.
سيد ايمان ضيابري
روزنامه جام جم