تاریخچه علم آب و هواشناسی

تاریخچه علم اقلیم شناسی

علم اقلیم شناسی یا آب و هواشناسی پیشینه‌ای معادل با حضور بشر بر روی زمین دارد. انسان‌ها از همان ابتدا برای رفع نیازمندی‌های خویش و حفاظت از خود در مقابل سرما و گرما، مجبور بودند خود را با وضعیت آب و هوایی محیط زیستشان تطبیق دهند و آن شرایط را بشناسند.

تعریف اقلیم شناسی

آب و هواشناسی یا اقلیم شناسی (به انگلیسی climatology) از واژه یونانی klima به معنی شیب، میل و یا وسعت اقتباس شده است.

این واژه یونانی به تغییرات زاویه تابش خورشید اشاره دارد. ریشه‌ی کلمه اقلیم نیز که در فارسی به معنای خطه، کشور، قلمرو و منطقه‌ی معین با وضعیت آب و هوایی یکسان به کار می‌رود، همین کلمه یونانی است.

تحولات علم اقلیم شناسی در طول تاریخ

آب و هواشناسی باستانی

در آثار فیلسوفان و دانشمندان یونان باستان، به اشکال مختلف و به‌ویژه با تعبیرهای آب و هواهای سه گانه‌ی گرم، معتدل و سرد، به این مورد اشاره شده است. بقراط بین سال‌های ۳۷۵-۴۶۰ پیش از میلاد، اولین کتاب را در این زمینه به نام «هواها، آب‌ها و مکان‌ها» نوشت. در این کتاب بر اهمیت آب و هوا در ارتباط با سلامت انسان بسیار تأکید شده است.

بطلمیوس (حدود دو قرن پس از میلاد) بر اساس اختلاف حرارت، سرزمین‌های شناخته شده‌ی آن روزگار را به هفت اقلیم تقسیم کرد. به عقیده‌ی برخی از صاحب‌نظران، اصطلاح هفت شهر و هفت اقلیم که در ادبیات و فرهنگ ایران وارد شده است، الهامی از نظریات بطلمیوس را در خود دارد. از آنجا که تقسیم‌بندی بطلمیوس براساس دایره‌های مداری بود، اقلیم‌های هفتگانه‌ی وی را «اقلیمهای هندسی» نیز نامیده‌اند.

تحولات قرون هفدهم و هجدهم میلادی

وضعیت فعلی علم آب و هوا شناسی، نتیجه‌ی تحولات آن در طی قرون هفدهم به بعد است. مطالعۀ آب و هوا در قرون هفدهم و هجدهم جنبه توصیفی داشت و در آن بر جمع‌آوری دانسته‌هایی درباره‌ی مناطق مختلف روی زمین تأکید بسیار می‌شد.

اقلیم شناسی باستانی

به منظور جمع‌بندی دانسته‌ها، افرادی مانند کوتس و سیمپسون در قرن هجدهم، میانگین دانسته‌های آب و هوایی را به کار گرفتند. شرایط آب و هوایی روی زمین در آن زمان با استفاده از میانگین، به روش توصیفی و با به کار بردن جدول تشریح می‌شد. بنابراین از نقشه و مدل‌های اقلیمی خبری نبود.

تحولات قرن نوزدهم میلادی

استفاده از نقشه برای مطالعۀ تفاوت‌های مکانی آب و هوا، از قرن نوزدهم و به دست فون هامبولت رایج شد. او با استفاده از خطوط هم‌دما، نقشۀ پراکندگی دما را در نیمکره‌ی شمالی ترسیم کرد.

فون بوخ در سال ۱۸۲۸ از این نقشه‌ها استفاده کرد. وی با اعلام اینکه بادها هواهای متفاوت را می‌آورند، اولین قدم را در تعیین آب و هوا برداشت. تا اواخر قرن نوزدهم، موسسۀ اسمیتسونین نقشه‌های پراکندگی فشار، بارندگی، دما و … را در مورد سطح زمین منتشر کرد و به تبیین آب و هواها توجه بسیار شد.

فون هامبولت عامل مهم تغییرات آب و هوا را خورشید می‌دانست و «آب و هواشناسی خورشیدی» را مطرح ساخت. اقلیم شناسی خورشیدی به تدریج توسعه پیدا کرد و آب و هواشناسی فیزیکی امروز را به وجود آورد.

مائوری در دهه ۱۸۵۰ میلادی، اولین مدل گردش عمومی هوا را عرضه کرد. قوانین فیزیکی تبیین کننده‌ی آب و هوا مانند جذب، تابش، هدایت گرمایی و تبخیر، به مرور در قرن نوزدهم کشف شدند. در اواخر این قرن برای توجیه پدیده‌های آب و هوایی از اصول هیدرودینامیک استفاده کردند.

پیشرفت علم آب و هواشناسی
پیشرفت علم آب و هواشناسی طی قرون اخیر

بنابراین قرن نوزدهم مرحله‌ی گزار آب و هواشناسی توصیفی به آب و هواشناسی علمی است. قرن نوزدهم شاهد کارایی هرچه بیشتر نقشه در آب و هواشناسی نیز بود. در این قرن، نقشه‌های هم‌دمای هامبولت به نقشه‌های جامع سینوپتیک تبدیل شد. هر نقشه‌ی سینوپتیک، نمایش یک تیپ هوا به حساب می‌آید که تمام اوضاع جو را همزمان و در یک لحظه‌ی معیّن نشان می‌دهد.

تحولات قرن بیستم میلادی

قرن بیستم دوران شکوفایی آب و هوا شناسی علمی است. مکتب‌های مهمی در وین، لایپزیک، فرانکفورت، برگن و شیکاگو ایجاد شد. در اوایل این قرن اکتشافات مهمی در مکتب برگن صورت گرفت. از جمله‌ی این موارد می‌توان به نظریه‌ی جبهه قطبی، تشکیل سیکلون و توده‌های هوا اشاره کرد.

به نظر پیشروان این مکتب، مانند سولبرگ، ویلهلم بیرکنس و یاکوبس، با توجه به توده‌های هوا و و جبهه‌ها می‌توان اقلیم‌های زمین را تبیین کرد. مقدمات مطالعۀ سه بعدی اتمسفر در مکتب فرانکفورت به سرپرستی شرهاگ آغاز شد. این دانشمند برای نخستین بار عنوان کرد که حرکت سیستم‌های هوای روی زمین را طبقات میانی و بالایی جو کنترل می‌کنند.

اما مهمترین کشف در حوزه‌ی اقلیم شناسی در مکتب شیکاگو و به سرپرستی رزبای انجام گرفت. در این مکتب طی دهه‌های ۱۹۳۰ و ۱۹۴۰ فرایندها و روابط سه بعدی جو کشف گردید و با طرح اصل ثابت بودن چرخندگی مطلق توده هوا در طول مسیر حرکت خود، مدل موج‌ها ارائه شد. براساس این مدل، بارها به دور کره‌ی زمین حرکت موجی دارند، که اندازه‌ی این موج‌ها متفاوت است. بعدها این موج‌ها را امواج رزبای نامیدند. وجود رودباد هم در این مکتب ثابت شد. از همکاری پژوهشگران مکتب شیکاگو و مکتب برگن، «مدل گردش عمومی اتمسفر» به صورت امروزی تکامل یافت.

در نتیجه‌ی اکتشافات قرن بیستم، ثابت شد که تغییرات آب و هوایی در زمین تنها نتیجه‌ی تأثیر مستقیم انرژی خورشید نیست؛ بلکه تغییرات فشار اتمسفر هم تأثیر عمده‌ای در آن دارد. بنا به عقیده‌ی پژوهشگران پیرو مکتب شیکاگو، از روی تغییرات سیستم‌ها و امواج طبقات میانی و بالای اتمسفر، می‌توان تغییرات اقلیمی زمین را مشخص کرد.

گسترش و توسعه این یافته‌ها به پیدایش «اقلیم شناسی دینامیک» و «اقلیم شناسی سینوپتیک» انجامید. آب و هواشناسی دینامیک برای تبیین آب و هوای یک منطقه، تمام فرایندهای اتمسفری واقع بر روی منطقه و اطراف آن را مطالعه می‌کند که در واقع تکمیل کننده‌ی آب و هواشناسی فیزیکی است.

مطالعات توصیفی آب و هوا، از جمله طبقه‌بندی کوپن و تورنت‌ویت نیز در قرن بیستم شکل گرفت. این دو با استفاده از میانگین عناصر آب و هوایی، مانند دما، رطوبت و تبخیر، آب و هواهای مختلف زمین را طبقه‌بندی کردند. مشکل عمدۀ این کارها عدم ارزیابی مجموع عناصر آب و هوایی به صورتی یکپارچه بود.

یاکوبس در طول جنگ جهانی دوم، به منظور استفاده علمی از دانسته‌های اقلیمی و پیش‌بینی شرایط آب و هوایی آینده، آب و هواشناسی سینوپتیک را به معنی واقعی و علمی آن مطرح کرد. به نظر  او برای طبقه‌بندی و تبیین آب و هوا باید از مجموعه سیستم‌های فشار، مانند سیکلون‌ها، جبهه‌ها، موج‌ها و جهت باد استفاده کرد. به طور کلی بایستی تمام عناصر آب و هوایی یک محل یا منطقه را همزمان مورد بررسی قرار داد.

اقلیم شناسی امروزی

در طول تاریخ علم آب و هواشناسی، نگرش‌های متفاوتی به وجود آمده است. نتیجه‌ی این نگرش‌ها را می‌توان آب و هواشناسی توصیفی، آب و هواشناسی فیزیکی، آب و هواشناسی دینامیک و آب و هواشناسی سینوپتیک نامید. در حال حاضر، آب و هواشناسی سینوپتیک تمامی نگرش‌های آب و هواشناختی را در بر می‌گیرد.

ناگفته نماند که کاربرد اصول علم آب و هواشناسی در حل مسائل و مشکلات انسان و طبیعت، آب و هواشناسی کاربردی را به وجود آورده است. همچنین اقلیم شناسی از نظر مقیاس منطقه‌ی مورد مطالعه، به شاخه‌های بزرگ، متوسط و ریزاقلیم‌شناسی تقسیم شده است.

منبع: کتاب مبانی آب و هواشناسی، تألیف دکتر محمدرضا کاویانی و دکتر بهلول علیجانی

دیدگاهتان را بنویسید

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