[h=2]بررسي فيزيكي هوا شناسي
در آب و هواشناسي فيزيكي منبع اصلي انرژي خورشيد است. بنابراين سير تغييرات و تبديلات آب و هوايي ، مناطق گرم ، سرد ، باد و ... براي يكنواخت كردن انرژي در سطح كره زمين در ارتباط با خورشيد و با توجه به دريافت انرژي و خروج آن از طريق بازتاب و تابش سياره‌اي با توجه به ويژگيهاي منطقه‌اي مورد بررسي قرار مي‌گيرد.
هواشناسي فيزيكي اساس هواشناسي ديناميك است، زيرا لازمه يكنواخت شدن انرژي بين مناطق وزش باد و جابجايي بخار آب بين مناطق با دماهاي متفاوت است كه با استفاده از قوانين حركت و ديناميك بيان مي‌شوند. در هواشناسي ديناميك نتايج حاصل از پراكندگي انرژي تابشي خورشيد و فرآيندهاي ترموديناميكي با استفاده از روشهاي رياضي و اصول فيزيكي بررسي مي‌شود. هواشناسي ديناميكي مبناي نظري هواشناسي سينوپتيك است.
جو زمين
تاريخچه زمين تنها مطالب بسيار اندكي قبل از يك بيليون سال پيش مي‌داند، ولي پيرو يك رشته حوادث محتمل ارائه مي‌شود. اين نظريه از يك منطقه فعال پژوهشي به جا مانده است. اتمسفر امروزي گاهي به عنوان سومين اتمسفر شناخته مي‌شود. چنانكه تركيب شيميايي از دو تركيب قابل ملاحظه شيميايي تشخيص داده شده است. اتمسفر اصلي مقدمتا از هليوم و هيدروژن تشكيل شده بود و گرما آنرا از هم پاشاند.
حدود 3.5 بيليون سال پيش سطح زمين به اندازه‌اي سرد شد كه پوسته آن شكل گرفت، به شدت بوسيله آتشفشانهايي كه بخار ، دي اكسيد كربن و بخار آمونياك آزاد مي‌كردند محصور شد. اين باعث بوجود آمدن اتمسفر دومي شد كه مقدمتا شامل دي اكسيد كربن و بخار آب و همراه مقداري نيتروژن و بدون اكسيژن مي‌شد. دومين اتمسفر به عنوان اتمسفر رايج 100 برابر اولين اتمسفر گاز داشت. بطور كلي اين باور وجود دارد كه پديده گلخانه‌اي با بالا رفتن مقدار دي اكسيد كربن باعث نگهداري زمين از يخ زدگي مي‌شود.در طول چند بيليون سال بعد بخار آب از طريق متراكم شدن باعث بوجود آمدن باران و اقيانوسها شد كه شروع به حل كردن دي اكسيد كربن كرد. حدود 50% از دي اكسيد كربن جذب اقيانوسها مي‌شدند. فوتوسنتز گياهان باعث باز شدن و تبديل شدن دي اكسيد كربن به اكسيژن مي‌شد. بيشتر اوقات كربن زيادي در سوختهاي فسيلي ، سنگهاي رسوبي و پوست حيوانات محبوس است. چنانكه اكسيژن آزاد شده براي تشكيل نيتروژن با آمونياك واكنش مي‌دهد؛ افزون بر اين باكتري مي‌تواند آمونياك را به نيتروژن تبديل كند.
به نظر مي‌رسد بيشتر گياهان مهمترين عامل افزايش ميزان اكسيژن هستند. در ابتدا با عنصرهاي مهمي از جمله آهن تركيب شده ، ولي سرانجام باعث انباشته شدن اكسيژن در جو و همچنين پيشرفت اين نظريه شد. همراه با ظهور لايه اوزون موجودات مختلف از اشعه فرابنفش بهتر محافظت مي‌شدند. اين اتمسفر نيتروژن _اكسيژن سومين اتمسفر به حساب مي‌آيد.
سير تاريخي
آب و هواشناسي در آثار فيلسوفان يونان باستان با تعبيرهاي آب و هواي سه گانه گرم ، معتدل و سرد ديده مي‌شود. اولين كتاب در حدود چهار قرن پيش از ميلاد مسيح به نام هواها ، آبها ، مكانها توسط هيپوكرات نوشته شد. در قرن دوم بعد از ميلاد بطلميوس بر اساس تفاوت حرارت سرزمينهاي شناخته شده را به هفت اقليم تقسيم بندي كرد.
هواشناسي علمي از قرن هفده و هيجده بر پايه جمع آوري دانسته‌ها درباره مناطق مختلف و جمع بندي و ميانگين گيري شروع شد كه جنبه توصيفي داشت و به دليل كار با اعداد معرف واقعيت نبوده و به عملكردهاي مشترك همه عناصر آب و هوايي توجه نمي‌شد. در قرن نوزده با كشف قوانين فيزيكي مانند جذب ، تابش ، هدايت ، تبخير و ... هواشناسي نيز علمي‌تر شد و از اصول هيدروديناميكي استفاده كرد. بنابراين علمي در اواخر قرن نوزده و اوايل قرن بيستم با تهيه و بكارگيري نقشه‌هاي هواشناسي جامعه و بوجود آمدن مكتبهاي هواشناسي اكثرا با نام شهرهاي بزرگ به شكوفايي رسيد.
هامبلولت عامل مهم تغييرات را خورشيد مطرح كرده ، با استفاده از خطوط همدما نقشه پراكندگي دما را در نيم كره شمالي ترسيم كرد و به تأثير دما در هواهاي متفاوت پي برد. مكتب برگي نظريه جبهه قطبي ، تشكيل سيكلون و توده‌هاي هوا را مطرح كرد. مكتب فرانكفورت مقدمات مطالعات سه بعدي جو و تأثيرات طبقات مياني و بالايي را بر سيستمهاي هوايي مطرح كرد.
مكتب شيكاگو مهمترين كشف آب و هواشناسي يعني اصل ثابت بودن چرخندگي مطلق توده هوا در طول مسير حركت و مدل موجها در حركت باد را مطرح كرد كه به امواج رزباي معروف گشتند، وجود رود باد نيز در اين مكتب كشف شد. مدل گردش عمومي اتمسفر ارائه شد و ثابت شد تغييرات آب و هوايي در زمين نتيجه تأثير مستقيم انرژي خورشيد نيست.
تغييرات فشار اتمسفر ، امواج طبقات مياني و بالايي حركت و چرخش كره زمين و نيروهاي كريوليسي نيز نقش دارند. با توجه به تفاوت نگرشها ، آب و هواشناسي توصيفي ، ديناميك ، فيزيكي ، سينوپتيك ، كاربردي بوجود آمدند كه آب و هواشناسي سينوپتيك (همديده باني) با توجه به تمام جنبه‌هاي موثر و احتمالي در آب و هوا جامعيت بيشتري دارد.
در آب و هواشناسي فيزيكي منبع اصلي انرژي خورشيد است. بنابراين سير تغييرات و تبديلات آب و هوايي ، مناطق گرم ، سرد ، باد و ... براي يكنواخت كردن انرژي در سطح كره زمين در ارتباط با خورشيد و با توجه به دريافت انرژي و خروج آن از طريق بازتاب و تابش سياره‌اي با توجه به ويژگيهاي منطقه‌اي مورد بررسي قرار مي‌گيرد.
هواشناسي فيزيكي اساس هواشناسي ديناميك است، زيرا لازمه يكنواخت شدن انرژي بين مناطق وزش باد و جابجايي بخار آب بين مناطق با دماهاي متفاوت است كه با استفاده از قوانين حركت و ديناميك بيان مي‌شوند. در هواشناسي ديناميك نتايج حاصل از پراكندگي انرژي تابشي خورشيد و فرآيندهاي ترموديناميكي با استفاده از روشهاي رياضي و اصول فيزيكي بررسي مي‌شود. هواشناسي ديناميكي مبناي نظري هواشناسي سينوپتيك است.
جو زمين
تاريخچه زمين تنها مطالب بسيار اندكي قبل از يك بيليون سال پيش مي‌داند، ولي پيرو يك رشته حوادث محتمل ارائه مي‌شود. اين نظريه از يك منطقه فعال پژوهشي به جا مانده است. اتمسفر امروزي گاهي به عنوان سومين اتمسفر شناخته مي‌شود. چنانكه تركيب شيميايي از دو تركيب قابل ملاحظه شيميايي تشخيص داده شده است. اتمسفر اصلي مقدمتا از هليوم و هيدروژن تشكيل شده بود و گرما آنرا از هم پاشاند.
حدود 3.5 بيليون سال پيش سطح زمين به اندازه‌اي سرد شد كه پوسته آن شكل گرفت، به شدت بوسيله آتشفشانهايي كه بخار ، دي اكسيد كربن و بخار آمونياك آزاد مي‌كردند محصور شد. اين باعث بوجود آمدن اتمسفر دومي شد كه مقدمتا شامل دي اكسيد كربن و بخار آب و همراه مقداري نيتروژن و بدون اكسيژن مي‌شد. دومين اتمسفر به عنوان اتمسفر رايج 100 برابر اولين اتمسفر گاز داشت. بطور كلي اين باور وجود دارد كه پديده گلخانه‌اي با بالا رفتن مقدار دي اكسيد كربن باعث نگهداري زمين از يخ زدگي مي‌شود.در طول چند بيليون سال بعد بخار آب از طريق متراكم شدن باعث بوجود آمدن باران و اقيانوسها شد كه شروع به حل كردن دي اكسيد كربن كرد. حدود 50% از دي اكسيد كربن جذب اقيانوسها مي‌شدند. فوتوسنتز گياهان باعث باز شدن و تبديل شدن دي اكسيد كربن به اكسيژن مي‌شد. بيشتر اوقات كربن زيادي در سوختهاي فسيلي ، سنگهاي رسوبي و پوست حيوانات محبوس است. چنانكه اكسيژن آزاد شده براي تشكيل نيتروژن با آمونياك واكنش مي‌دهد؛ افزون بر اين باكتري مي‌تواند آمونياك را به نيتروژن تبديل كند.
به نظر مي‌رسد بيشتر گياهان مهمترين عامل افزايش ميزان اكسيژن هستند. در ابتدا با عنصرهاي مهمي از جمله آهن تركيب شده ، ولي سرانجام باعث انباشته شدن اكسيژن در جو و همچنين پيشرفت اين نظريه شد. همراه با ظهور لايه اوزون موجودات مختلف از اشعه فرابنفش بهتر محافظت مي‌شدند. اين اتمسفر نيتروژن _اكسيژن سومين اتمسفر به حساب مي‌آيد.
سير تاريخي
آب و هواشناسي در آثار فيلسوفان يونان باستان با تعبيرهاي آب و هواي سه گانه گرم ، معتدل و سرد ديده مي‌شود. اولين كتاب در حدود چهار قرن پيش از ميلاد مسيح به نام هواها ، آبها ، مكانها توسط هيپوكرات نوشته شد. در قرن دوم بعد از ميلاد بطلميوس بر اساس تفاوت حرارت سرزمينهاي شناخته شده را به هفت اقليم تقسيم بندي كرد.
هواشناسي علمي از قرن هفده و هيجده بر پايه جمع آوري دانسته‌ها درباره مناطق مختلف و جمع بندي و ميانگين گيري شروع شد كه جنبه توصيفي داشت و به دليل كار با اعداد معرف واقعيت نبوده و به عملكردهاي مشترك همه عناصر آب و هوايي توجه نمي‌شد. در قرن نوزده با كشف قوانين فيزيكي مانند جذب ، تابش ، هدايت ، تبخير و ... هواشناسي نيز علمي‌تر شد و از اصول هيدروديناميكي استفاده كرد. بنابراين علمي در اواخر قرن نوزده و اوايل قرن بيستم با تهيه و بكارگيري نقشه‌هاي هواشناسي جامعه و بوجود آمدن مكتبهاي هواشناسي اكثرا با نام شهرهاي بزرگ به شكوفايي رسيد.
هامبلولت عامل مهم تغييرات را خورشيد مطرح كرده ، با استفاده از خطوط همدما نقشه پراكندگي دما را در نيم كره شمالي ترسيم كرد و به تأثير دما در هواهاي متفاوت پي برد. مكتب برگي نظريه جبهه قطبي ، تشكيل سيكلون و توده‌هاي هوا را مطرح كرد. مكتب فرانكفورت مقدمات مطالعات سه بعدي جو و تأثيرات طبقات مياني و بالايي را بر سيستمهاي هوايي مطرح كرد.
مكتب شيكاگو مهمترين كشف آب و هواشناسي يعني اصل ثابت بودن چرخندگي مطلق توده هوا در طول مسير حركت و مدل موجها در حركت باد را مطرح كرد كه به امواج رزباي معروف گشتند، وجود رود باد نيز در اين مكتب كشف شد. مدل گردش عمومي اتمسفر ارائه شد و ثابت شد تغييرات آب و هوايي در زمين نتيجه تأثير مستقيم انرژي خورشيد نيست.
تغييرات فشار اتمسفر ، امواج طبقات مياني و بالايي حركت و چرخش كره زمين و نيروهاي كريوليسي نيز نقش دارند. با توجه به تفاوت نگرشها ، آب و هواشناسي توصيفي ، ديناميك ، فيزيكي ، سينوپتيك ، كاربردي بوجود آمدند كه آب و هواشناسي سينوپتيك (همديده باني) با توجه به تمام جنبه‌هاي موثر و احتمالي در آب و هوا جامعيت بيشتري دارد.