تاریخچه هواشناسی در جهان

تاریخچه هواشناسی:

پديده‌هاي جوي مانند انواع بارش، رعد و برق، طوفان، سرما و گرمای هوا، سيل، خشكسالي و وضعیت هوا توجه بشر را از ابتداي خلقت به خود جلب کرده‌ است.

 

2400 سال پیش، ارسطو (Aristotle) مطالبی در مورد وضع هوا و هواشناسي بر اساس مشاهدات و تجربه نوشت. هواشناسی نخستین بار توسط وی با واژه یونانی meteoros به معنای "بلند" یا "در هوا" به کار گرفته شده است. روزگاری تصور می‌شد نجوم و پدیده‌های هواشناسی به یکدیگر مرتبط هستند. حتی شباهت کلمه شهاب‌سنگ (meteoros) به هواشناسی بر این شبهه افزود. در ادامه نظر ارسطو با جزییات بیشتر بیان می‌شود:

به عقیده ارسطو، عناصر چهارگانه خاک، آب، هوا و آتش به تأثیر مزاج‌های چهارگانه خشکی، تری، سردی و گرمی به یکدیگر تبدیل می‌شوند. این تغییر و تبدیل در نتیجه حرکت یا میل خورشید از محور خود صورت می‌گیرد: هرگاه به سوی جنوب میل کند، هوای منطقه معتدل جنوبی گرمتر و هوای منطقه معتدل شمالی سردتر می‌شود؛ برعکس، هرگاه به سوی شمال میل کند، هوای منطقه معتدل شمالی گرمتر و هوای منطقه معتدل جنوبی سردتر می‌شود. این پدیده را دَوْر و تعادل می‌نامند، زیرا در طی یک سال دوبار تکرار می‌شود و در نتیجه آن در فصولِ سال تعادل پدید می‌آید. ارسطو در این باره می‌گوید: هرگاه یکی از دو منطقه معتدل جنوبی و شمالی در نتیجه میل آفتاب گرمتر شود، دو نوع بخار پدید می‌آید که یکی دُخانی یا دودی ، گرم و خشک است و دیگری بخاری گرم و تر یا سرد و تر است. به عقیده ارسطو، بخار دخانی به بالاترین طبقه هوا، که مجاور طبقه آتش است، می‌رسد و شهاب‌ها و نَیْزَک‌ها و ستاره‌های ابری و دیگر آثار علوی، از قبیل دنباله دارها و مجَّره و غیر آن، را می‌سازد. بخار دیگر، که گرم‌تر و یا سردتر است، در طبقات پایین‌تر تشکیل می‌شود که آن نیز دارای دو طبقه است: طبقه بالا که محل پیدایش باران و برف و تگرگ است و طبقه پایین که محل پیدایش ژاله و یخچه است. ارسطو آفتاب را گرم و آتشین نمی‌داند و گرمای سطح زمین را نتیجه انعکاس نور می‌شناسد. وی می گوید: هنگامی که آفتاب به سوی جنوب می‌گراید، انعکاس نور در منطقه معتدل شمالی کمتر است، زیرا در این هنگام نور آفتاب بر این قسمت از زمین عمود نمی‌تابد. انعکاس نور در سطح زمین بیش‌تر و در طبقات بالاتر کمتر است و، به همین دلیل، گرمای هوای طبقات بالاتر نیز کمتر است. بخار گرم‌تر چون به طبقات بالاتر یعنی سرد و تر هوا می‌رسد فشرده تر می‌شود و ابر تولید می‌شود. اگر این فشردگی بیش‌تر شود ابر به صورت قطرات آب باران در می‌آید و فرود می‌آید. این جریان تا رقیق شدن ابر ادامه دارد و چون ابر رقیقتر شد، مِهْ پدید می‌آید و از اینروست که مه دلیل بازشدن هوا و از میان رفتن ابر است. ارسطو فضای گرمابه‌ها و ادوات و ابزار تقطیر، مانند قرع و انبیق، را برای تبدیل بخار به آب بر اثر فشردگی و تراکمو گرما و رطوبت شاهد می‌آورد. به قول ارسطو باران تابع نظام حرکت و میل آفتاب است. ارسطو بر آن است که ابر در هوای گرم و مرطوب بیش‌تراز هوای سرد به آب و باران تبدیل می‌شود، ازینرو نزول باران در بهار و پاییز بیش‌تر از زمستان و تابستان است، زیرا هوای زمستان هر چند مرطوب است گرم نیست و هوای تابستان هر چند گرم است مرطوب نیست. هر چه گرما و رطوبت هوا بیش‌تر شود انفعال و اثرپذیری آن نیز شدّت می‌یابد و بخار به سرعت به آب تبدیل می‌شود. در این حالت، قطرات باران درشت‌تر است؛ و اگر گرما و سرما باهم در ابر اثر کنند باران درشت‌تر و رگباری می‌شود. اگر گرما و رطوبت هوا ملایم باشد و سرمای ناگهانی به آن روی نیاورد قطرات باران ریزتر و ملایم‌تر است. ریزی و درشتی قطرات باران و درجه شدت آن به همین استعداد و انفعال ماده باران و نیروی فاعلی گرما و رطوبت بستگی دارد. ژاله از طبقه‌ای از هوا فرود می‌آید که پایینتر از ابر است. به عبارت دیگر، ژاله یا شبنم از ابر فرود نمی‌آید. هنگام روز بخار بر اثر گرما متصاعد می‌شود ولی به طبقات بالاتر نمی‌رسد؛ و چون شب فرا رسد و هوا خنکتر شود، این بخار اندک اندک به قطرات ریزتر و ملایمتر تبدیل می‌شود و فرود می‌آید. ازینرو ژاله یا شبنم در حکم باران خفیف است و چون از ابر فرود نمی‌آید در ارتفاعات زیاد و قلل جبال دیده نمی‌شود. همچنین ژاله به هنگام وزش بادهای شمال و بادهایی که بخار را می‌پراکَنَد پدید نمی‌آید و بیش‌تر به هنگام وزش بادهای لَواقح (بارور سازنده درختان و گیاهان)، که در بسیاری از بلاد از سمت جنوب می‌وزد، و نیز در بلادی که در معرض بادهای دریایی است بر زمین می‌نشیند. اگر هوای شب سردتر شود قطرات شبنم یخ می‌بندد و به صورت یخچه بر زمین می‌نشیند. بنابراین، ژاله و یخچه از یک جنس است و جایگاه تولّد هر دو از ابر پایینتر است؛ فقط علّت فاعلی، که سرما باشد، در یخچه قوی‌تر است و در ژاله ضعیف‌تر می‌باشد. ماده برف و باران و جایگاه تولد آن دو یکی است، یعنی ماده هر دو بخار است و جایگاه تولد هر دو برابر. فقط علت فاعلی آن دو از جهت میزان حدّت متفاوت است، یعنی علت فاعلی در برف سرمای سخت تر و در باران سرمای ملایمتر است و به همین دلیل در زمستان بیش‌تر برف می‌بارد. علت فاعلی تگرگ نیز سرمای سخت است که باعث یخ بستن قطرات آب در درون ابر می‌شود. با این فرض، علی القاعده باید تگرگ در زمستان بیش‌تر ببارد که چنین نیست. علت آن است که اجزای ابر در زمستان به یکسان سرد می‌شود و قطرات آب بملایمت به حالت یخین نزدیک می‌شود، و این حالتِ نزدیک به یخ همان برف است. اما در بهار و پاییز گرما و سرما در همه جای ابر یکسان نیست و اتفاق می‌افتد که سرمای درون ابر از گرما می‌گریزد و در اعماق ابر جا می‌گیرد و تراکم سرما سبب یخ بستن قطرات آب می‌شود و به صورت تگرگ فرو می‌ریزد و قسمت دیگر ابر، که سرمای کمتری دارد، تبدیل به قطرات باران می‌شود و ازینروست که نزول باران و تگرگ باهم است. اگر سرما به درون ابر بگریزد و قسمت دیگر ابر که گرمای یش‌تر دارد متراکم شود، این قسمت راهی برای رهایی می‌جوید و ابر را بشدّت می‌شکافد و با این شکافتن غرّشی پدید می‌آورد که همان رعد است. شدت خروج هوای گرم از درون ابر نیز تولید آتش می‌کند که همان برق است. تولد رعد و برق و صاعقه باهم است، ولی چون سرعت صدا کمتر از سرعت نور است دیرتر از دیده شدنِ برق شنیده می‌شود. ارسطو علت گریز سرمای درون ابر را از گرما، افزایش ضدّیت ضد در حضور ضد می‌داند. به همین جهت، سرما در برابر هجوم گرما شدت بیشتری پیدا می‌کند. ارسطو می‌گوید به همین دلیل است که آب گرم سرما را زودتر از آب ملایم می‌پذیرد (عقیده ای که با مخالفت عدّه ای از دانشمندان مواجه شده است). ارسطو می‌گوید اگر اطبا بخواهند آب را زودتر سرد کنند ابتدا آن را گرم می‌کنند. 

 

1500 سال پیش، لئوناردو داوینچی (Leonardo ad Vinci)، نقاش و دانشمند بزرگ ایتالیایی، رطوبت‌سنج و بادنما را اختراع کرد.

 

اوايل قرن چهاردهم، اولين ثبت مدرن و اصولي اطلاعات کیفی هواشناسي (اطلاعاتی مثل وضعیت آسمان از نظر ابرناکی، بارش ، نوع بارش، سرعت باد و جهت آن) به صورت روزانه در انگلستان انجام شد و هفت ماه به طور منظم ادامه يافت.

در سال 1441 میلادی چگوگی (Chegugi) باران‌سنج حجمی را در کره ساخت. (نخستین شواهد باران‌سنجی به 500 سال قبل از میلاد مسیح در یونان باستان باز می گردد.)

 

 

در سال 1590 میلادی گالیله، گالیلئو دی وینچنزو بُونایوتی دِ گالیلِی (Galileo Galilei) طرحی اولیه از ترمومتر (دماسنج) را ابداع کرد.

در سال 1600 ميلادي سانتوریو سانتوریو  (Santorio Santorio)، شاگرد گالیله، ترمومتر (دماسنج) را ساخت.

 

در سال 1643 اوانجلیستا توريچلي (Evangelista Torricelli) از شاگردان سانتاريو فشارسنج را ساخت.

 

 

در سال 1653 به دستور فرديناند دوم (Ferdinand II, Holy Roman Emperor)، اولين شبكه ايستگاه‌هاي ديده‌باني هواشناسي با ادوات معمولي و اوليه تأسيس شد آكادمي وي هفت ايستگاه هواشناسي در شمال ايتاليا و چهار ايستگاه خارج از ايتاليا تأسيس نمود.

 

در سال 1662 کریستوفر رن (Christopher_Wren) نخستین باران‌سنج tipping-bucket را در انگلیس با همکاری رابرت هوک (Robert Hooke) ساخت

 

 

 

اواخر قرن 17 و اوایل قرن 18 میلادی جورج هادلی (G. Hadley) به جهت بادهای تجاری توجه کرد و مکانیسم گردش جو را توصیف کرد که به پاسداشت کارهای وی با عنوان چرخه هادلی شناخته می‌شود.

 

.

در سال ۱۶۸۸ میلادی ادموند هالی (Edmond_Halley) منجم و هواشناس انگلیسی اسنادی در زمینه پدیده‌های جوی و نقشه‌های مربوطه به بادهای متواتر در سطح اقیانوس‌ها، برای بخشی از سطح زمین منتشر کرد.

 

در قرن هجدهم هوراک بند دیک ساسور (H-B_de_Saussure) دانشمند سوئیسی رطوبت‌سنج مویی را ابداع کرد.

 

جامعه هواشناسي مانهايم در سال 1780 به وجود آمد و شبكه ايستگاه‌هاي ديده‌باني با 39 ايستگاه شروع به كار نمود كه 14 ايستگاه آن در آلمان و بقيه در كشورهاي ديگر تأسيس شد در كليه ايستگاه‌هاي فوق ادوات يكسان و استاندارد شده مثل فشارسنج، بادسنج و باران سنج نصب شده بود. داده‌های حاصل به صورت منظم ترسیم و بایگانی می‌شدند.

 

اولين نقشه‌هاي هواشناسي را دانشمنداني مانند لامارك، ابراندولايپزيك در سال 1820 ارائه كردند كه اين نقشه‌ها براساس اطلاعات و آمار هواشناسي كه از مانهايم جمع آوري شده بودند، ترسيم شد. از پیشگامان دیگر نقشه‌های آب و هوا می‌توان به ویلیام چارلز ردفیلد (William_C_Redfield)، ویلیام رید (Sir William Reid)، الیاس لومیس (Elias Loomis) و سر فرانسیس گالتون (Francis_Galton) اشاره کرد که اولین نقشه‌های آب و هوا را به منظور ابداع نظریه‌ای در مورد سیستم‌های طوفانی ایجاد کردند. در سال‌های 1820 و 1821 نقشه طوفان‌های اروپا بر اساس اطلاعات مانهایم تهیه شد.

 

همچنین ردفيلد امریکایی نقشه‌هاي مربوط به طوفان‌هاي هاريكن را ترسيم كرد و جهت حركت و چرخش آن‌ها را روي نقشه‌هاي هواشناسي نشان داد.

شپارد مشخصــات نمونه هاي باد و فشار را روي نقشه‌هاي هواشناسي به صورت سيكلون و آنتي سيكلون و قوانين مربوط به توسعه از بين رفتن آن‌ها را نشان داد.

در سال ۱۸۴۰ هوری نقشه بادهای اقیانوس‌ها را ترسیم و توان و جهت وزش آن‌ها را مشخص کرد.

با اختراع تلگراف توسط مورس در سال 1843 امکان مخابره سریع اطلاعات دیده‌بانی فراهم آمد و بدین وسیله اعلام خطر و پیش‌بینی وقوع توفان امکان‌پذیر شد و به مرور شبکه‌های ایستگاه‌های هواشناسی گسترش یافت.

اولين نقشه‌هاي هواشناسي با اطلاعات بلادرنگ و تلگرافي در ادارات هواشناسي واشنگتن و فرانسه تهيه و ارائه گرديد توسعه علم و تكنولوژي در اروپاي غربي و نياز بازار جهاني به حمل و نقل كه براساس پيش‌بيني‌هاي جوي انجام مي‌شود، گسترش شبكه‌هاي هواشناسي را به همراه داشت زيرا كشتي‌هاي بازرگاني و ماهي‌گيري متعلق به شركت‌هاي حمل و نقل اروپائي كه در آتلانتيك شمالي و درياي بالتيك و نروژ رفت و آمد داشتند، در اثر طوفان‌هاي شديد و مخصوصاً مه غليظ فصلي شمال و اروپا دچار سانحه مي‌شدند، بالاخره به علت زيان‌هاي مكرر در سال 1853 ميلادي در كميسيون مشتركي از نمايندگان كشورهاي اروپائي در شهر بروكسل تشكيل و شالوده يك برنامه صحيح بين المللي براي ديده باني جو را فراهم نمودند، در اين كنفرانس مسائل هواشناسي دريايي مورد بحث قرار گرفت و روش‌هاي استاندارد و بين المللي ديده‌باني در كشتي، آموزش‌هاي مورد نياز تدوين شد. نظر به اينكه هوا و پديده‌هاي جوي، ساكن نبوده و رويدادهاي جوي به سرعت از محلي به محل ديگر منتقل مي‌شوند و تشكيل پديده‌هاي جوي مرز جغرافيايي نمي‌شناسند، اولين بار دانشمندان و هواشناسان آماتور جهان گرد هم آمدند و مسئله جهاني بودن هواشناسي را مورد بحث و تغيير قرار دادند .

يكي از موضوعاتي كه در دستور كار اين گردهمايي قرار داشت تهيه علائم رمز براي ثبت و مخابره اطلاعات هواشناسي بود تا همه كشورها بتوانند بدون زحمت از اطلاعات بدست آمده استفاده كنند. در اين كنفرانس‌ها پيشنهاد شد كه يك سازمان بين المللي براي تصميم گيري در مسائل هواشناسي در سطح جهان تشكيل شود.

در سال 1856 ویلیام فرل امریکایی (WilliamFerrel) واچرخندها، چرخندها و گردش کلی جو را تشریح کرد.

 

اولين كنگره بين المللي هواشناسی از دوم تا شانزدهم سپتامبر سال 1873 ميلادي در وين برگزار شد كه در آن 32 نماينده از20 كشور جهان حضور داشتند در اين كنگره يك كميته IMC براي تماس با دولت‌ها و ديگر مسائل هواشناسي جهاني با شركت 7 عضو كه از محققان هواشناسي جهاني بودند، به وجود آمد.

بالاخره در سال 1878 در مجمع هواشناسي كه در كشور هلند تشكيل شد، چون اعضاء به تعداد قابل ملاحظه‌اي رسيده بودند، اين سازمان به عنوان سازمان هواشناسي بين المللي (Word Meteorlogical   Organization:WMO)  اعلام وجود نمود و كميته IMC چندين جلسه تا سال 1879 در كشورهاي مختلف تشكيل داد و به پيشنهاد كميته IMC دومين كنگره بين المللي هواشناسي در سال 1879 در شهر روم تشكيل شد. اولين گردهمايي رؤساي هواشناسي كشورهاي جهان در سال 1891 در پاريس برگزار شد، دوران جنگ جهاني اول و دوم دوران شكوفايي هواشناسي بود. مي‌توان گفت كه جنگ جهاني اول باعث تولد هواشناسي و فاصله دو جنگ جهاني دوران بلوغ اين علم مي‌باشد. با تقويت شبكه ايستگاه‌هاي هواشناسي و تحولات و پيشرفت‌هاي تازه در نحوه ديده‌باني‌ها و مبادلات جوي وجود يك سازمان مقتدر جهاني با سازماندهي مناسب و توانايي مالي بيشتر احساس مي‌شد .

سر انجام عهدنامه سازمان جهاني هواشناسی (WMO) در كنفرانس معروف واشنگتن تهيه و تدوين شد و در اكتبر سال 1947 توسط نمايندگان 31 كشور شركت كننده در كنفرانس به امضاء رسيد و در 22 مارس 1950 ميلادي مطابق با سوم فروردين 1339 سازمان جهاني هواشناسي به صورت قانون درآمد. همه ساله كليه كشورهاي عضو چنين روزي را به عنوان روز جهاني هواشناسي جشن مي‌گيرند. در اولين كنگره سازمان جديد که در سال 1951 با شركت مسئولان هواشناسي جهان در پاريس تشكيل شد، تشكيلات جديدي پي ريزي شد كه شامل شوراي اجرائي، كميسيون‌هاي فني، اتحاديه‌هاي منطقه‌اي، دبيرخانه بوده، همچنین برنامه‌هاي علمي و تخصصي سازمان به صورت چهار ساله و 10 ساله تدوين و تقويت شد. مهمترين اهداف سازمان در چهارچوب تشكيلات جديد تهية تنظيم مقررات فني استانداردهاي بين المللي توسعه شبكه ايستگاه‌هاي هواشناسي، بهبود و توسعه سيستم‌هاي مخابراتي براي مبادله بين المللي هوا و نيز رابطه نزديـــك و همكاري‌هاي منطقه‌اي و بين المللي در زمينه آموزش مطالعه و تحقيقات است.

كنگره هواشناسي بالاترين ارگان تصميم‌گيري است كه هر چهار سال يك مرتبه با شركت مسئولان هواشناسي كشورهاي عضو تشكيل جلسه مي‌دهند. شوراي اجرائي همه ساله در نشست‌هاي خود امور اجرايي سازمان را پي گيري مي‌كند. هشت كميسيون فني و تخصصي گوناگون، امور تخصصي و تحقيقاتي هواشناسي را در جهان بررسي و برنامه‌هاي تحقيقاتي را پيشنهاد مي‌كنند. كارشناسان و دانشمندان هواشناسي که از كليه كشورها و كميسيون‌هاي مختلف عضو هستند، اتحاديه‌هاي منطقه‌اي كه با عضويت رؤساي هواشناسي كشورهاي يك منطقه تشكيل می‌شود، هر چهار سال يك مرتبه در يك كشور برگزار و امور مربوط به منطقه را بررسي مي‌كنند تهيه دستورالعمل‌هاي منطقه ‌اي، تهيه كدها، مخابره اطلاعات جوي، آموزش و تحقيقات در سطح منطقه ‌اي از جمله مسائل مورد بحث در اجلاس منطقه ‌اي است. محل دبيرخانه سازمان جهاني هواشناسي در شهر ژنو است كه اين دبيرخانه كليه نشريه‌هاي علمي و گزارش هاي فني و تحقيقاتي را چاپ و نشر مي‌كند و در نهایتبولتن فصلي و كليه گزارش‌هاي تخصصي به چهار زبان بين المللي چاپ و به كشورهاي عضو ارسال مي‌شود .

از دیگر بزرگان علم هواشناسی می‌توان به سلسیوس (Anders Celsius)، کریستوف بالوت (Christoph Hendrik Diederik Buys Ballot)، آلفرد ویگنر (Alfred Wegener)، فارنهایت (Gabriel Fahrenheit)، ویلیام موریس (William Morris Davis)، جان دالتون (John Dalton) اشاره کرد.

 دالتون

 موریس

 فارنهایت

ویگنر

بالوت

سلسیوس