آموزش هواشناسی (ویرایش ۵)

با توجه به سوالات زیاد در زمینه نحوه پیش بینی وضعیت جوی ، علل وقوع رعدوبرق ، تفاوت تگرگ و برف ، تفاوت رنگ و نوع ابرها ، علت تشکیل مه و شرجی ، علت وزش باد ، علل بارشهای همرفتی و انواع سیستم های بارشی ، فشار هوا ، تراز های مختلف جوی ، علل وقوع طوفانها ، نحوه پیش بینی بلند مدت و کوتاه مدت ، نحوه تهیه نقشه های هواشناسی  و … لازم دانستیم مطلبی را در این زمینه تهیه و به مرور تکمیل کنیم ، در این مطلب سعی میشه به اکثر این سوالات به زبان ساده و عامیانه و با ذکر مثالهای ساده پاسخ داده بشه ،

خوب  از اول شروع میکنیم ،

چند قانون  :

۱- هوای سرد سنگین است و هوای گرم سبک ، (زمانی که در یخچال را باز میکنیم هوای سرد روی پاهای ما میریزد)

۲- جسم کدر نور را به خود جذب میکند و به انرژی گرمایی تبدیل میکند ، و جسم شفاف نور را منعکس میکند.

۳- برخورد نور به آب موجب شکست نور میشود (اگر دستمان را زیر آب فرو کنیم ، بسته به ناخالصی آب دستمان را کوتاه تر میبینیم)

۴ – رنگ سفید از ترکیب تمام رنگها به وجود می آید ، وقتی نور سفید را به منشور یا یک لوله ی خودکار می تابانیم ، به رنگ های بیشتری تقسیم میشود.

۵- نور خورشید دارای اشعه ماوراء بنفش (uv) هست اشعه ی یو وی به سه نوع a , b, c تقسیم می شود که نوع  a به طور کامل توانایی عبور از لایه ی اُزن را دارد ولی در نوع b  فقط ۱۰ تا ۱۵ درصد این اشعه از لایه ی ازن عبور کرده و به سطح زمین می رسد و نوع c توانایی عبور از لایه ی ازن را ندارد. جزییات بیشتر

۶- رنگ پوست ، مو و بدن انسانها به دلیل وجود گرده های رنگی به نام ملانین در بین سلول های پوست یا چشم یا مو هست  که علاوه بر تعیین رنگ و نژاد وظیفه ی محافظت بدن را نیز دارند ، هر چه این ملانین ها تیره تر باشند جلوی آسیب رسانی اشعه ی یو وی خورشید به بدن را بیشتر میگیرند ، لذا افراد دارای موهای رنگی و بور و دارای خالهای رنگی ، چشم های رنگی و رنگ پوست سفید ، نسبت به دیگر افراد بیشتر در معرض ابتلا به سرطان پوست هستند ، و باید سعی کنند کمتر در مقابل نور خورشید قرار گیرند ،

۷- میزان فعالیت بیشتر خورشید باعث گرمتر شدن زمین میشود (چرا که زمین جسم کدر محسوب میشود ولی هوا و اتمسفر نه)و به همین دلیل دمای سطح زمین حداقل در روزها بیشتر از دمای سطوح بالای سطح زمین است و ما در شرایط عادی به ازای هر ۱ کیلومتر که از سطح زمین فاصله میگیریم حدود ۶ درجه هوا سردتر می شود.

۸-هوا همیشه از محل با فشار بیشتر به محل با فشار کمتر جابجا میشود ، همانطور که زمانی که به پمپ گاز مراجعه میکنیم ، گاز از نازل با فشار بالا به کپسول خالی با فشار پایین منتقل می شود ، و اگر در یک جایگاه cng با فشار بالا سوخت گیری کنیم و سپس در جایگایگاهی با فشار کمتر نازل را متصل کنیم گاز از کپسول خودرو ما به نازل و مخزن گاز منتقل خواهد شد و کپسول شروع به خالی شدن میکند تا زمانی که فشار هر دوی آنها یکی شود.

۹- حرکت وضعی و انتقالی کره ی زمین موجب به وجود آمدن فصلها میشود ، زمانی که در نیمکره ی شمالی تابستان است در نیمکره ی جنوبی زمستان است و بالعکس نمایش فیلم آموزشی (حتما فیلم را ببینید)

۱۰- وزش باد در  منطقه ی استوا در حالت عادی از سمت شرق به غرب است و در منطقه ی قطبین نیز به همین شکل و در دیگر قسمت ها برعکس این قضیه :

جهت وزش باد در کره ی زمین
جهت وزش باد در کره ی زمین

۱۱- وزش باد در ساحل دریا در شرایط عادی ، روزها از دریا به سمت خشکی و شبها از خشکی به سمت دریاست. (علت این امر را به زودی خواهید فهمید)

۱۲- به میزان فشردگی اجسام چگالی گفته میشه ، در واقع نسبت جرم (وزن) به حجم اجسام را چگالی (فشردگی) میگن ، مثلا چگالی یه گلوله ی ۱ کیلوگرمی از یک کیلو پنبه بیشتره

۱۳- در علوم مختلف به جابجایی هر چیزی به صورت ذره به ذره همرفت میگویند در علم هواشناسی (جابجایی عمودی هوا)

مثلا اگر یک میله ی آهنی را در دست بگیریم و یک ظرف آن را روی شعله ی آتش بگیریم گرما از سر گرم میله به سمت سرد میله حرکت میکند ، به این جریان گرما ، جریان همرفتی گرما میگویند. برای فهم بیشتر این آزمایش را حتما انجام دهید :

دو لیوان را یکی خالی و یکی پر از آب گرم میکنیم ، حال یک دستمال کاغذی (ترجیحا دستمال توالت) را تا زده (لوله می کنیم) و یکسر آن را در لیوان خالی و سر دیگر را در لیوان پر قرار میدهیم ، برای مدت حدود ۱ ساعت این دو لیوان را به حال خود رها کنید و بعد نتیجه را مشاهده کنید. تصویر زیر به طور همزمان سه لیوان را نمایش میدهد (جهت مشاهده ی بهتر به آن جوهر نیز اضافه شده است)

جریان-همرفتی-آب-1

۱۴- گرما فشار را زیاد میکند ، شما یک لاستیک ماشین را در نظر بگیرید در تابستان به دلیل گرما به طور اتوماتیک پرباد میشود ، اما اوایل زمستان خود به خود کم باد میشود و  نیاز به تنظیم باد دارد ، پس گرم شدن هوا در لاستیک باعث منبسط شدن و افزایش فشار در لاستیک میشود ، یا دلیل اینکه در روزهای سرد زمستان افت فشار در گازرسانی به وجود می آید ، علاوه بر مصرف زیاد ، سرمای هواست.

۱۵- در صورتی که هوای گرمتر در سطح زمین قرار بگیرد و هوای سردتر در قسمت های بالایی جو ، وزش باد اتفاق می افتد و هوای سرد به سمت پایین و هوای گرم به سمت بالا حرکت می کند و این جایجایی باد است  (فیلم قدرت وزش باد در ژاپن حتما ببینید) ، در شرایط عادی می بایست همیشه باد بوزد چرا که زمین به دلیل اینکه جسم کدر است نورخورشید را در روز به خود جذب میکند و گرم میشود ولی لایه های بالایی هوا به دلیل شفاف بودن سرد می مانند ، بنابراین همیشه می بایست در ساعات روز وزش باد اتفاق بیفتد ، شبها به دلیل اینکه خورشید وجود ندارد وزش باد آرامتر می شود چرا که گرمای سطح زمین نهایتا تا غروب از بین می رود و شب سطح زمین نیز سرد میشود و اختلاف دمای سطح زمین و لایه های بالایی به حدی نیست که وزش باد شدید اتفاق بیفتد. هر چه اختلاف دما بیشتر باشد وزش باد نیز شدید تر است.

۱۶- به دلیل اینکه شهری مثل تهران با آلودگی هوا روبروست ، این آلودگی هوا به خاطر گرم بودن به سمت بالا حرکت می کند و در لایه های بالاتر جو باقی می ماند ، حال این دودها و آلودگی ها به دلیل اینکه مثل ابر جلوی نفوذ خورشید به سطح زمین را می گیرند ، جلوی گرم شدن زمین در طول روز را می گیرند و از آنجا که خود کدر هستند نور خورشید را در روز جذب میکنند و باعث میشوند دمای هوای آلوده در بالای شهر گرمتر از سطح زمین گردد و جابجایی هوا کمتر صورت بگیرد ، حال با ورود به شب و سرد شدن هوا دمای سطح زمین سردتر از لایه های بالایی جو میشود و عملا دیگر بادی نمیوزد ، اینجاست که میگوییم وارونگی دما اتفاق افتاده ، این حالت باعث میشود که سرمای سطح زمین اجازه ی صعود هوا را ندهد و آلودگی های بعدی  همچنان در سطح زمین باقی بماند و آلودگی هوا بیشتر به چشم بیاید.

۱۷- وجود رطوبت در هوا دما را تعدیل میکند ، و اختلاف دما بین شب و روز را پایین می آورد ، مثلا خطوط قرمز رنگ در این تصویر نوسان دما بین شب و روز تا ۵ روز آینده را نمایش میدهد ، به تصاویر دقت کنید (یزد و قشم)

یزد

پیش بینی هوای یزد فورکا
پیش بینی هوای یزد فورکا

قشم

پیش بینی هوای قشم فورکا
پیش بینی هوای قشم فورکا

با توجه با تصویر بالا ، قشم به دلیل رطوبت بالا در تمامی فصول سال و در اکثر مواقع اختلاف دمایی بیشتر از ۵ درجه را نخواهد داشت و لذا خط قرمز نوسان چندانی ندارد ، اما در پیش بینی یزد و در روزهایی که رطوبت هوا پایین است گاهی اختلاف دما به ۲۰ درجه هم می رسد.

۱۸- علت اینکه در شرایط عادی ، در سواحل دریا ، وزش باد در روز از دریا به سمت خشکی و در شبها از خشکی به سمت دریاست چیست؟

اگه به زبان ساده بخواهیم توضیح دهیم در واقغ دمای سطح دریا به دلیل رطوبت طی روز و شب تغییر چندانی ندارد اما در خشکی اختلاف دمای شب و روز به گونه ایست که شبها هوا سردتر از دریا و روزها گرمتر و خشکتر از دریاست ، این باعث میشود که در روز ، هوای سطح خشکی به دلیل گرم بودن بالا رود و هوای سطح دریا جای آن را پر کند ، به این دلیل وزش باد از دریا به خشکی است و شب عکس این قضیه اتفاق می افتد.

۱۹- جریانات همرفتی و وزش باد در تابستان و یا دیگر روزهای سال : به تصویر زیر نگاه کنید :

در تصویر زیر دمای سطح دریا در سمت چپ بیشتر از سمت راست دریاست ، با این حساب در دو طرف دریا به دلیل گرم بود بخار آب شروع به صعود میکند اختلاف دمای سطح بالای هوا و سمت چپ دریا زیاد است لذا سرعت بالا رفتن هوا بیشتر است این باعث می شود که فشار هوا در سمت چپ دریا بیشتر شود (همانگونه که گفتیم هوا از جای با فشار بالا به جای با فشار پایین جابجا میشود) این امر باعث میشود که هوای سطح دریا در سمت راست برای جایگزینی به سمت چپ حرکت کند و در هنگام صعود هوا از سمت راست ، وزش باد نیز رخ دهد، هر چه اختلاف دمای سطح دریا در سمت چپ با سطح بالای آسمان بیشتر باشد وزش باد شدیدتر میشود ، این باعث میشود که رطوبت بیشتری به سمت بالا حرکت کند ، حال در نظر بگیرید که زمانی که باد از سمت راست به چپ میوزد ، هوای مرطوب سمت راست به سمت چپ حرکت میکند و برای جایگزینی ، هوای سرد بالای سمت چپ به سمت راست و همزمان به پایین حرکت میکند ، در این حالت میگوییم فشار هوا در بالای سمت راست بالا رفته و اجازه ی اینکه در سمت راست صعود هوا اتفاق بیفتد را نمیدهد ولی در عوض در همان نزدیکی و در سمت چپ دریا به سرعت ابر تشکیل میشود و پس از صعود و سرد شدن در بالای آسمان ، کل این ابر بر اثر سرما منقبض میشود (فشرده میشود و چگالی آن بالا میرود) لذا شروع به بارش میکند و مقداری از اختلاف فشار سطح دریا و آسمان در سمت چپ را جبران میکند ، لذا با شروع بارش ، وزش باد کم و به مرور نیز قطع میشود ، کمتر شدن وزش باد از سمت چپ به راست باعث میشود که در سمت راست رطوبت شروع به بالارفتن کند و ابر تشکیل شود ، اما دیگر میزان رطوبت به حدی نیست که موجب بارش شدید شود و نهایتا یک بارش پراکنده اتفاق می افتد.

بارهای تجارتی
بادهای تجارتی

در این حالت میگوییم در سمت چپ در بالای آسمان کم فشار تشکیل شده است و موجب همرفت بخار سطح دریا میشود ، اما در بالای سمت راست پرفشار تشکیل شده است که اجازه صعود بخار سطح دریا در سمت راست را نمیدهد.

حال اگر این اتفاق در منطقه ی استوا (حاره) به وقوع بپیوندد به کم فشار ، کم فشار حاره ای و به پر فشار ، پر فشار جنب حاره ای می گویند.

لذا پرفشار جنب حاره ای جلوی همرفت بخار سطح دریا را میگیرد. و باعث بارش شدید در منطقه ی استوا و عدم بارش دلچسب در منطقه ی بالا یا پایین استوا می شود.

تمام حالات توضیح داده شده در بالا ، در خشکی نیز صادق است ، و زمانی که در تابستان در سطح زمین شرجی میشود بر اساس دما و رطوبت سطح بالای آسمان (تراز ۸۵۰) و دما و رطوبت سطح زمین می توان محاسبه کرد که در چه منطقه ای پرفشار و در چه منطقه ای کم فشار تولید می شود و در چه منطقه ای بارش اتفاق می افتد و در چه منطقه ای فقط هوا ابری می شود و در چه منطقه ای فقط وزش باد اتفاق می افتد .

گاهی این اتفاق در منطقه ای در طول عبور یک سامانه اتفاق می افتد و یک پرفشار محلی در منطقه ای تشکیل میشود و علی رغم اینکه شهرهای اطراف بارش خوبی دارند ولی یک شهر بارش چندانی دشت نمیکند که اصطلاحا می گوییم آن شهر در حفره ی بارشی قرار دارد یا دچار واگرایی شده است.

حال مجددا به تصویر نگاه کنید  زمانی که رطوبت و پتانسیل رطوبتی نزدیک به سطح زمین ، برای صعود زیاد باشد ، و اختلاف دمای سطح زمین و لایه های بالایی جو هم زیاد باشد ، این رطوبتها به سرعت بالا میروند و در مدت زمان بسیار کمی ، ابر تشکیل شده و فشرده میشود ، هر چه ابر فشرده تر شود و بیشتر صعود کند و ضخامت آن بالا رود ، سایه ی ابرهای بالایی روی ابرهای پایینتر می افتد و ابرهای زیرین ، خاکستری یا سیاه به نظر میرسند.

جالب اینجاست که این حجم ابر در آسمان (کم فشار) و پر فشار های اطراف باعث میشود که ابر به صورت عمودی گسترده شود و به شکل تپه و کومه ای در بیاید ، مثل ابر سمت چپ تصویر

بارهای تجارتی

این ابر به دلیل صعود بیش از حد ، در قسمت تاج ابر (بالای ابر) به دلیل هوای سردتر یخ میزند ، در واقع ذرات بخار آب به شکل مه در می آیند (ولی در واقع مه یخ زده ) در حالی که قسمت های پایین ابر بخار آب سرد شده می باشد و هنوز یخ نزده ، حال به دلیل اینکه سرعت تشکیل ابر و وزش باد و تغییرات جهت تشکیل ابر به صورت ناگهانی ، بالاست ، درون ابر نیز حرکت سریع و وزش باد اتفاق می افتد ، این حرکت سریع که معمولا به سمت بالا اتفاق می افتد باعث می شود که که ذرات بخار آب بالا رفته و به ذرات یخ شده برخورد کنند و بلافاصله گرمای خود را از دست بدهند و منجمد بشوند ، این کار با وزش باد اینقدر تکرار می شود که بخار یخ زده بزرگتر شده و سنگین میشود و شروع به پایین آمدن میکند ، درحین پایین آمدن نیز بخارهای دیگر را به خود جذب می کند و به یخ بزرگتر تبدیل می شود و به شکل تگرگ پایین می آید . زمانی که بخار آب با بخار یخ زده برخورد میکند گرمای خود را از دست می دهد (در آن دما آب میل به یخ زدن دارد) لذا سرد شده و گرمای خود را به فضای اطراف میدهد ، بنابراین فضای اطراف خود را در همان لایه از جو  گرمتر میکند . این اختلاف دما باعث میشود که بار تگرگ ها با بار رطوبت ها و هوای اطراف تگرگ ها و همچنین لایه های پایینی ابر متفاوت شود و پس از کمی جابجایی و وزش باد ، رعد و برق پدید آید. این رعدوبرق همزمان با شروع بارش تگرگ و حرکت تگرگ به لایه های پایین تر اتفاق می افتد. فیلم بارش وحشتناک تگرگ در آمریکا (حتما ببینید)

حال اگر این اتفاق در زمستان بیفتد و هوا سرد باشد ، به جای اینکه قسمت بالایی ابر یخ بزند و قسمت پایین ، بخار آب باشد ، در هر دوقسمت بخار یخ زده وجود دارد که پس از فشرده شدن ابر ، ذرات یخ زده به هم میچسبند و به شکل بلورهایی به نام برف و به آرامی پایین می آیند ، پس تفاوت برف و تگرگ در این است که در هنگام بارش تگرگ بخشی از ابر ذرات یخ شده و بخشی بخار آب مایع می باشد ، اما در برف ، تمام ابر ذرات یخ زده ی بخار آب می باشد ، این باعث می شود که در هنگام بارش برف کمتر شاهد رعد و برق باشیم.

 

ادامه دارد …

استفاده از مطلب در دیگر سایتها ، با ذکر منبع به نام هواشناسی کازرون (اسماعیلی فرد) بلا مانع است.

درباره ی هواشناسی کازرون

محمد باقر اسماعیلی فرد ، متولد سال 1364 ، استان فارس ، کازرون ،
برنامه نویس ، طراح نرم افزار ، طراح سایت و مدرس برنامه نویسی و طراحی نرم افزار
از 4 سالگی علاقمند به هواشناسی و پیگیر شرایط جوی بوده و در این زمینه تحقیقات زیادی داشته ام .این سایت با هدف پیوند دو رشته هواشناسی و برنامه نویسی جهت اطلاع رسانی و هدفمند کردن هر چه بهتر رشته هواشناسی طراحی شده است.

امکان ثبت بیش از 5 دیدگاه در هر ۲۴ ساعت در قسمت پرسش و پاسخ وجود ندارد. این تصمیم به منظور ارسال پیامهای مفید و قابل ذکر توسط کاربران صورت گرفته است

پاسخ دهید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

بر روی شکلکها کلیک کنید تا در متن قرار بگیرند

SmileBig SmileGrinLaughFrownBig FrownCryNeutralWinkKissRazzChicCoolAngryReally AngryConfusedQuestionThinkingPainShockYesNoLOLSillyBeautyLashesCuteShyBlushKissedIn LoveDroolGiggleSnickerHeh!SmirkWiltWeepIDKStruggleSide FrownDazedHypnotizedSweatEek!Roll EyesSarcasmDisdainSmugMoney MouthFoot in MouthShut MouthQuietShameBeat UpMeanEvil GrinGrit TeethShoutPissed OffReally PissedMad RazzDrunken RazzSickYawnSleepyBeerDrinkLiquorCoffeeCakePizzaWatermelonBowlPlateCanFemaleMaleHeartBroken HeartRoseDead RosePeaceYin YangUS FlagMoonStarSunCloudyRainThunderUmbrellaRainbowMusic NoteAirplaneCarIslandAnnouncebrbMailCellPhoneCameraFilmTVClockLampSearchCoinsComputerConsolePresentSoccerCloverPumpkinBombHammerKnifeHandcuffsPillPoopCigarette