• دوشنبه ۱۸ آذر ۱۳۹۸
  • |

آمار سایت

  • تمام بازديد‌ها: 1682886 بازدید
  • بازديد 24 ساعت قبل: 2865 بازدید
  • مهمانان حاضر در زیرپورتال: 24 کاربر
  • کاربران حاضر در زیرپورتال:0 کاربر

ورود به سایت

پیش بینی وضعیت آب و هوایی

در این بخش با قسمت های مختلف هواشناسی آشنا خواهید شد.
بخش اول : هوا و هواشناسی
هوا، ترکیبی از گازهایی است که زمین را احاطه کرده اند که اغلب جو نامیده می شود. هوا، مناطق خشکی و دریاها را فراگرفته و تا منطقه دوری بالای سطح زمین می رسد. هوای اطراف ما به گونه است که توسط انسان قابلیت دیدن، بوییدن یا مزه کردن را ندارد. هنگامیکه که باد می وزد در حقیقت هوا جریان پیدا می کند و شما هوا را در مقابل بدنتان احساس می کنید. بدون هوا، امکان حیات بر روی زمین وجود ندارد، چرا که همه موجودات زنده به اکسیژن هوا نیاز دارند تا زنده بمانند. شما همین حالا هم هوا را تنفس می کنید. همچنین هوا از زمین در مقابل اشعه مضر خورشید و اشیای دیگری که از فضای خارجی می آیند محافظت می کند. همچنین هوا گرمایی را که از خورشید منتشر می گردد را حفظ می کند. وقتی هوا به قدر کافی گرمای زمین را حفظ می کند، در حقیقت از زندگی موجودات زنده روی کره زمین حمایت می شود. ابرهایی هم که در هوا تشکیل می شوند، آب را به شکل باران یا برف برای ما به همراه می آورند. هوا از گازهای مختلفی تشکیل شده و ترکیبات آن در برخی از مناطق به خاطر فعل و انفعالات و آلودگی دستخوش تغییر می شود. یکی از علومی که بشر از سال ها پیش به آن توجه بسیار داشته، مطالعه آب و هوا و همچنین پیش بینی وضعیت آب و هوایی است. علم مطالعه وضعیت آب و هوا، هواشناسی نام داشته و امروزه گستره زیادی داشته و یکی از ضروریات زندگی بشر می باشد. پیش بینی وضعیت آب و هوا برای قشرهای مختلف بشر از اهمیت زیادی برخوردار بوده و امروزه اکثر افراد وضعیت آب و هوا و جو را در روزهای آینده دنبال می کنند. کشاورزان، صیادان، مسافران، کشتیران ها، خلبانان و... برای مدیریت بهینه امور خود، نیازمند اطلاعات دقیقی از وضعیت آب و هوایی هستند. داده های حوزه علم هواشناسی از منابع مختلفی تهیه می گردند که مهمترین آنها به ترتیب زیر می باشند.
  1. ایستگاه های هواشناسی
  2. فن آوری سنجش از دور وابسته به ایستگاه های زمینی و هوایی
  3. ماهواره های زمین آهنگ و خورشید آهنگ
  4. پارامترهای سنجش از دوری استخراج شده در سطح اقیانوس ها و سطح زمین به صورت مستقیم (ارتفاع موج – رطوبت زمین)
بنابراین بنا به اهمیت این موضوع از گذشته های دور بشر تحقیقات گسترده ای را در این زمینه انجام داده است تا روز به روز شاهد پیشرفت های شگرفی در این زمینه ها باشیم. با اینکه ایستگاه های اندازه گیری آب و هوا از سال ها قبل دایر می باشد اما با جرات می توان گفت که با آمدن فن آوری فضایی یکی از حوزه هایی که در آن انقلاب اتفاق افتاد، مطالعه و پیش بینی وضعیت آب و هوایی است. ماهواره ها با دید وسیعی که از کره زمین و جو برای انسان ایجاد می کنند این امکان را برای بشر فراهم نموده اند که به راحتی جبهه های هوا و حرکت آنها را مطالعه و پیش بینی کنند و با استفاده از اطلاعات جانبی دیگری، پیش بینی دقیقی از وضعیت آب و هوا در  اختیار بشر قرار دهند. امروزه مراکز و سایت های زیادی وجود دارند که وضعیت آب و هوا را در روزهای آینده در اختیار عموم قرار می دهند. امروزه پیش بینی هوا فراتر از چند روز آینده بوده و حتی انسان می تواند از وضعیت جوی هفته های آتی اطلاع کسب کند. تمامی این پیشرفت ها مدیون فن آوری فضایی هستند. درشکل 1، نمایی از وضعیت جوی در شرایط مختلف نمایش داده شده است. مطالعه آب و هوا، اقلیم، اتمسفر، ابرها، طوفانها، سیل، باد و گردباد ها، خشکسالی، بارندگی، دما، رطوبت، برف، سیکلونها، پدیده های اقیانوسها و تبخیر و تعرق همگی وابسته به مطالعات هواشناسی هستند که به کمک فن آوری فضایی سریعتر، دقیقتر و با دقت بیشتری انجام می شوند.
 
شکل (1) : مطالعه آب و هوا در شرایط و محیط های مختلف

بخش دوم : کاربرد فن آوری فضایی در هواشناسی

ماهواره های هواشناسی
  • زمین آهنگ GEOSTATIONARY
ماهواره هایی که سرعت زاویه ای آنها با سرعت زاویه ای زمین برابر باشد. مانند سری ماهواره های GOES آمریکا، METEOSAT اروپا،  FY-2 چین، INSAT هند و GMS ژاپن که دارای اهمیت حیاتی در مطالعات هواشناسی هستند. هر کدام از این ماهواره ها در هر نیم ساعت یا زمان کمتر، یک تصویر از یک نیمکره زمین تهیه و ارسال می کنند و مناطق وسیعی از کره زمین را پوشش می دهند (شکل 3). با استفاده از آنها انسان به راحتی، مسیر، سرعت و زمان حرکت جبهه های هوا را پیش بینی می کند. همچنین پیش بینی مخاطراتی از قبیل طوفان، گردباد و سونامی با این تصاویر امکان پذیر می باشد.  
 
  • مدار قطبی POLAR ORBITING  
این ماهواره ها در مداری قرار دارند که سطح آن با آهنگی برابر با آهنگ چرخش زمین به دور خورشید، بچرخد. مثل سری ماهواره های NOAA، AQUA و TERRA که اغلب  برای پیش بینی های بلند مدت تر بکار می روند. قدرت تفکیک زمانی آنها کمتر از ماهواره های زمین آهنگ می باشد ولی قدرت تفکیک مکانی بیشتری دارند. برای مطالعات هواشناسی و اقلیم هر دو نوع این ماهواره ها جهت دیده بانی کامل آب و هوایی جهان لازم هستند. امروزه تعداد زیادی ماهواره هواشناسی در مدار زمین قرار گرفته و به بشر در زمینه مطالعات هواشناسی کمک می کنند. همانگونه که در شکل 2 مشخص است، در دنیا تعداد قابل توجهی ماهواره هواشناسی وجود دارد.
 
شکل (2) : تصویری از ماهواره های مهم هواشناسی در دنیا
 
شکل (3) : محدوده های تحت پوشش سری ماهواره های GEOS آمریکا
کاربرد تصاویر ماهواره ای در شناسایی ابرها
ابرها عموماً بازتابی بالاتر و دمایی پایین تر از سطح زمین دارند و به سبب این ویژگی آنها مطالعه و شناسایی آنها در طول موج های مرئی و مادون قرمز انجام می گیرد. در سطح زمین پدیده هایی از قبیل برف و یخ، خواص بازتابی ابرها را دارند که برخی اوقات شناسایی ابرها را دچار مشکل می کنند. در این صورت به کمک باندهای مادون قرمز حرارتی ابرها را مطالعه و مشخص می کنند. از کاربردهای مهم تصاویر ماهواره ای در زمینه ابرها، شناسایی انواع ابرها می باشد.  همچنین در مطالعات ابرها لبه های ابر،  مشکل بیشتری را ایجاد می کنند چون بازتاب لبه ابرها با پدیده های زمین مخلوط شده و تشخیص آنها را سخت تر می کند. مطالعات چند طیفی می تواند این مشکلات را کاهش داده و بر دقت مطالعات بیفزاید. بنابراین ویژگی های مختلف تصاویر ماهواره ای در مطالعات ابرها دخیل بوده و تاثیر مثبتی بر این مطالعات دارند. برای شناسایی ابرها توسط تصاویر ماهواره ای، الگوریتم های زیادی توسعه داده شده و استفاده می شوند. تعیین حدود آستانه در باندهای مختلف کاربرد زیادی در شناسایی ابرها دارند. در شکل 4 نمونه ای از نقشه های جداسازی ابر به کمک تصاویر ماهواره ای نمایش داده شده است.
 
شکل (4) : شناسایی و جداسازی ابر توسط تصاویر ماهواره ای
کاربرد تصاویر ماهواره ای در پیش بینی هوا
پیش بینی دقیق هوا کلید اصلی توسعه اقتصادی اجتماعی است و برای امنیت غذایی جامعه بشری، ضروری می باشد. از زمان های بسیار قدیم، نسل بشر تلاش های زیادی برای پیش بینی آب و هوا انجام داده است. طی دو دهه گذشته مشاهدات مبتنی بر تصاویر ماهواره ای بینش جدیدی در این فرایندها به وجود آورده است. پوشش مستمر توسط ماهواره ها مطالعه فرآیند های جوی مرتبط با آب و هوا و در مقیاس های مختلف را ممکن نموده است. پیشرفت های اخیر در فناوری فضایی از لحاظ اندازه تفکیک مکانی و زمانی، باند های چند طیفی و دید وسیع داده های فضایی را به عنوان مؤلفه ای اجتناب ناپذیر در پایش هوا و مدل سازی پدیده های پویا تبدیل کرده است. در دهه اول 1980 مشخص شد که پیش بینی هوا با استفاده از تصویر دو ماهواره از یک منطقه مشابه و در زمانهای مختلف (با گذرهای مختلف) دقیق تر است و یکی از مدل های بسیار مهم پیش بینی وضعیت آب و هوا در دنیا مدل NWP می باشد که شمای کلی آن در شکل 5 نمایش داده شده است.
شکل (5) : نمای کلی مدل NWP
امروزه داده های حاصل از تصاویر ماهواره ای که در مدل های پیش بینی بکار می روند، دقت پیش بینی ها را در مقایسه با قبل به طور چشمگیری افزایش داده اند. همانگونه که اشاره شد در دنیا جهت پیش بینی هوا مدل های معروف و خاصی وجود دارند که ورودی های زیادی دارند که اکثر این ورودی ها از تصاویر ماهواره ای بدست می آیند. در شکل 5 نحوه دریافت و پردازش داده های ماهواره ای جهت پیش بینی وضعیت آب و هوا نمایش داده شده است. حاصل این ورودی ها نقشه های پیش بینی هوا می باشد که نمونه ای از آن در شکل 7 نمایش داده شده است.
 

شکل (6) : نمایی از نحوه دریافت تصاویر ماهواره ای و پردازش آنها جهت پیش بینی وضعیت هوا

همچنین امروزه سیستم های ماهواره ای مهمی جهت مطالعه و پیش بینی هوا ایجاد شده است که WMO از مهمترین این سیستم ها می باشد. در شکل 7 شمایی از این سیستم مهم نمایش داده شده است. این سیستم ها تنها جهت مطالعات آب و هوا ایجاد شده و به صورت اختصاصی آب و هوا را مطالعه و داده های لازم جهت مدلهای هواشناسی را اخذ و مخابره می کنند.
 
شکل (7) : نمایی از سیستم جهانی WMO جهت مطالعه و پیش بینی آب و هوا
 
شکل (8) : نمونه ای از نقشه های خروجی پیش بینی وضعیت آب و هوا

کلیدواژه ها: ماهواره هواشناسی | ایستگاه هواشناسی | مقطع کاربرد | نقشه آب و هوا | هواشناسی | سنجش از دور | مدرسه سنجش از دور | وضعیت آب و هوا | تصویر ماهواره ای | سازمان فضایی ایران | مطالعه آب و هوا | فن آوری سنجش از دور | noaa |



CAPTCHA

دفعات مشاهده: 353 بار   |   دفعات چاپ: 4 بار   |   دفعات ارسال به دیگران: 0 بار   |   0 نظر