جزوه آب و هوا شناسی رشته جغرافیا

دانلود جزوه آب و هوا شناسی رشته جغرافیا
جزوات خلاصه منابع آمادگی آزمون کارشناسی ارشد رشته جغرافیا به طور کامل به همراه مجموعه تست ها با پاسخ های تشریحی با فرمت ورد که در 117صفحه تهیه شده است
فصل اول:مبانی آب و هواشناسی

کلیات
1ـ سیر تاریخی علم آب و هواشناسی:
علوم اتمسفری که به مطالعه اتمسفر سیاره زمین می‌پردازند، شامل علوم هواشناسی و آب و هواشناسی است که عمده‌ترین عامل تفکیک این دو علم مقیاس زمانی است. هواشناسی شرایط جوی موجود در زمان معین و محدود را مورد مطالعه قرار می‌دهد، ولی آب و هواشناسی (اقلیم‌شناسی) هوای غالب در یک محل در دراز مدت را مورد بررسی قرار می‌دهد.
بطلمیوس براساس اختلاف حرارت، سرزمینهای شناخته شده آن روزگار را به هفت اقلیم تقسیم کرد که این تقسیم‌بندی براساس دایره‌های مداری است و به همین جهت اقلیمهای هفتگانه وی را، اقلیمهای هندسی می‌نامند.
مطالعه آب و هوا در قرون هفدهم و هجدهم جنبه توصیفی داشته است و در قرن نوزدهم استفاده از نقشه برای مطالعه تفاوتهای مکانی آب و هوا به دست فن ‌همبلت رایج شد. او با استفاده از خطوط همدما ، نقشه پراکندگی دما را در نیمکره شمالی ترسیم کرد. فن‌ همبلت عامل مهم تغییرات آب و هوا را خورشید می‌دانست و آب و هواشناسی خورشیدی را مطرح کرد که در نتیجه توسعه آن آب و هواشناسی فیزیکی امروزی بوجود آمد.
بنابراین قرن نوزدهم، گشتنگاه آب و هواشناسی توصیفی به آب و هواشناسی تبیینی یا علمی است و قرن بیستم دوران شکوفایی آب و هواشناسی علمی است. مقدمات مطالعه سه‌بعدی جو در مکتب فرانکفورت به سرپرستی شرهاگ آغاز شد. این دانشمند برای اولین‌بار اظهار داشت که حرکت سیستم‌های هوای روی زمین را طبقات میانی و بالایی جو کنترل می‌کنند. اما مهمترین کشف آب و هواشناسی در مکتب شیکاگو به سرپرستی رزبای انجام گرفت. در این مکتب با طرح اصل ثابت بودن چرخندگی مطلق توده هوا در طول مسیر حرکت خود، مدل موجها ارائه شد، همچنین وجود رودباد هم در این مکتب ثابت شد. از همکاری محققان مکتب شیکاگو و مکتب برگن، مدل گردش عمومی اتمسفر بصورت تکامل‌یافته امروزی ارائه شد.
یاکوبس، در طول جنگ جهانی دوم، آب و هواشناسی سینوپتیک (مطالعه همزمان عناصر آب و هوایی) را به معنی واقعی و عملی آن مطرح کرد.

2ـ تقسیمات آب و هواشناسی:
ـ آب و هواشناسی فیزیکی سیر تغییرات و تبدیلات انرژی را مطالعه می‌کند. آب و هواشناسی فیزیکی، مبنای آب و هواشناسی دینامیک است. چون اختلاف انرژی یا دما بین دو نقطه، سبب تبادل انرژی یا وزش هوا می‌گردد، یعنی در اتمسفر حرکت ایجاد می‌شود و حرکت قوانین حاکم بر آن، موضوع اصلی آب و هواشناسی دینامیک است.
ـ آب و هواشناسی دینامیک ویژگیهای حرکت و فرایندهای ترمودینامیکی بوجود آورنده این حرکتها را براساس روشهای ریاضی، فیزیکی و همراه با کاربرد آنها مورد بررسی قرار می‌دهد.
تفاوت آب و هواشناسی دینامیک با آب و هواشناسی فیریکی در این است که در آب و هواشناسی فیزیکی ، تأکید اصلی روی اصول و فرایندهای حاکم بر پراکندگی انرژی تابشی خورشید است، در صورتی که در آب و هواشناسی دینامیک نتایج حاصل از پراکندگی انرژی تابشی خورشید بررسی می‌شود. آب و هواشناسی دینامیک مبنای نظری آب و هواشناسی سینوپتیک است.
ـ در آب و هواشناسی سینوپتیک، آب و هوای یک منطقه از زمین با تمام جنبه‌های آن بصورت یکپارچه مطالعه می‌شود و همه عناصر آن در ارتباط با هم بررسی می‌شوند. پراکندگی فشار، مهمترین عنصر آب و هوایی به شمار می‌آید که تمام عناصر دیگر را کنترل می‌کند.
ـ آب و هواشناسی کابردی، دانسته‌های اقلیمی را در اجرای اهداف عملی اقتصادی و صنعتی بکار می‌گیرد.

دامنه گسترش اقلیم:
برخی از صاحب‌نظران ، محدوده تأثیر پدیده‌های جوی و اقلیمی را به واحدهای مستقل و مشخص (بزرگ‌اقلیم، متوسط‌اقلیم، ریزاقلیم و اقلیم محلی) تقسیم می‌کنند. بزرگ‌اقلیم را سیستم‌های بزرگ جوی که در ارتباط با گردش سیاره‌ای هستند، بصورت طوقه‌های اقلیمی بر سطح کره زمین، بوجود می‌آورند. اغتشاش‌های اتمسفری، نظیر سیکلونها و آنتی‌سیکلونها، موجهای بلند ، رودبادها و هاریکن ها از نمونه‌های اصلی بزرگ اقلیم به شمار می‌آیند. این اغتشاش‌ها در مقیاس زمانی روز، هفته و ماه عمل می‌کنند. متوسط‌اقلیم، بیش از هر اقلیم دیگر، تحت تأثیر نمودهای ناهمواری سطح زمین و شکل آنها قرار دارد. از جمله فرایندهای جوی که از عوارض زمین تأثیر می‌پذیرند، رگبارهای همرفتی، تشکیل ابرهای محلی کوهستانی، نسیم دریا و خشکی و گرمباد را می‌توان نام برد. عملکرد این پدیده‌ها می تواند« ساعتها» تداوم داشته باشد. مثل اقلیم دشت، جلگه و….
هر واحد اقلیم متوسط مثل دشت به علت ناهمگنی طبیعت و پوشش متنوع سطح زمین به اقلیمهای کوچکتری تقسیم می‌شوند به نام اقلیم محلی. مثل اقلیم مزرعه ، اقلیم جنگلهای خزان‌دار و….
اما ریزاقلیم که کوچکترین واحد اقلیمی محسوب می‌شود، به شدت از شرایط فیزیکی سطح زمین تأثیر می‌پذیرد و تمام ویژگیهای خود را از این شرایط کسب می‌کند. حوزه تأثیر ریزاقلیم در جهت قائم را تا 2 متری سطح زمین می‌دانند. به همین دلیل دانسته‌های اقلیمی حاصل از ایستگاهای معمولی در تحلیلهای ریزاقلیمی کارآیی مطلوب را ندارند. (چون تجهیزات در بالاتر از 2 متری سطح زمین نصب شده‌اند).

دامنه زمانی در مطالعات اقلیمی :
دامنه سالهای لازم برای محاسبه میانگین عناصر اقلیمی در مناطق حاره‌ای، به استثنای مورد بارش، بطور مشخصی کم است و در مورد رطوبت حتی یکی‌ دو سال دیده‌بانی در محدوده ایستگاه‌های اقیانوسی کافی است. اما سنجش میانگین تمام عناصر اقلیمی در مناطق کوهستانی، نسبت به دیگر مناطق، به سالهای بیشتری نیاز دارد.
در بررسی و مطالعه دانسته‌های اقلیمی ، باید بین عنصر و عامل اقلیمی تفاوت قائل شویم. دما، رطوبت، فشار و تابش خورشیدی هر کدام یک عنصر اقلیمی تلقی می‌شود. تلفیق و آمیزه‌ای از این عناصر را که معرف یک حالت فیزیکی است مانند گرما، بارش و ابرناکی نیز یک عنصر اقلیمی در نظر می‌گیرند. اما عامل اقلیمی عاملی است که مانند ارتفاع، جهت و پوشش ، به نحوی در فضای مورد مطالعه تأثیر داشته باشد.

3ـ ترکیب و ساختار اتمسفر زمین:
اتمسفر به غشای نازک زمین اطلاق می‌شود که کره زمین را دربر گرفته است که گذار از فضای کیهانی، به تدریج صورت می‌گیرد، بطوری که می‌توان ادعا کرد که اتمسفر مرز مشخصی ندارد. از این‌ رو مرز قراردادی آنرا می‌توان در ارتفاع حدود 3 هزار کیلومتری فرض کرد.
گازهای اصلی تشکیل‌دهنده اتمسفر که 99/99 درصد حجم آن را تشکیل داده‌اند عبارتند از: نیتروژن، اکسیژن، آرگون و دی‌اکسید کربن و به این ترتیب، تنها 01/0 درصد حجم اتمسفر را عناصری از قبیل نئون، هیدروژن، هلیوم و… تشکیل داده است. درصد حجمی گازهای اصلی به تفکیک از قرار زیر است: نیتروژن 08/78 درصد، اکسیژن95/20 درصد، آرگون 93/0 درصد و گازکربنیک 03/0 درصد.
نسبت ترکیبات یاد شده بویژه ازت و اکسیژن، در لایه‌های اتمسفری نزدیک به سطح زمین (تا حدود 90 کیلومتر) به علت تداخل و تلاطم شدید اتمسفر، پیوسته ثابت باقی می‌ماند، از این رو لایه مزبور را هوموسفر که معرف هوای همگن است می‌نامند و معمولاً از 90 کیلومتر به بالا هتروسفر نامیده می‌شود که معرف ترکیب ناهمگن اتمسفر در این ارتفاعات است.
در بین ترکیبات اتمسفر، اکسیژن ثبات بیشتری دارد و کمتر دستخوش نوسان می‌شود اما میزان اکسید کربن، با توجه به افزایش فرایندهای سوختی، بر خلاف اکسیژن، تغییرات مکانی و زمانی محسوس و حتی شدیدی دارد. علت اساسی توجه به اکسید کربن علاوه بر سمی بودن آن ، در این است که با داشتن باند جذبی مؤثر برای تابش مادون قرمز خورشید و زمین ، می‌تواند در بیلان گرمایی جو و در نتیجه در تغییرات اقلیمی نقش داشته باشد. اکسید کربن روند تغییری شبانه‌روزی نیز دارد، به این معنی که معمولاً حداکثر آن در شب و حداقل آن در بعد از ظهرها همزمان با حداکثر شدت تلاطم مشاهده می‌شود. ازن (3o ) یکی دیگر از عناصر جو است که مقدار آن در حوالی سطح زمین کم و در ارتفاعات فوقانی جو (23 کیلومتری سطح زمین ) به غلظت قابل توجهی می‌رسد. اهمیت ازن ، جذب تابش موج کوتاه خورشیدی و ایجاد لایه حفاظتی‌ در لایه استراتوسفر است.
از دیگر گازهای موجود در جو زمین ، گاز 2 so است که بر اثر مصرف سوختهای فسیلی و فوران آتشفشانها مقدار آن در جو افزایش یافته و از طریق ابر و باران به سطح زمین منتقل شده و میزان آن در جو تعدیل می‌شود. از دیگر ترکیبات مهم جو به ویژه در حوالی سطح زمین ترکیبات غیر گازی و جامدی است که هواویز ( آئورسلها ) نامیده می‌شوند.
مقدار هواویزها به شدت متغیر است و در ارتفاعات و نیز بعد از هر بارش رو به کاهش می‌گذارد. اهمیت اساسی هواویزها در این است که آنها هستکهای تراکمی لازم برای گذار بخار آب به قطرات آب یا ذرات برف و یخ را تشکیل می‌دهند. افزایش مقدار باران و فراوانی اوقات مه و گرفتگی آسمان در شهرهای بزرگ بیشتر به مقدار آئروسلها بستگی دارد.
اتمسفر زمین را بر حسب چگونگی روند دما، اختلاف چگالی، تغییرات فشار، تداخل گازها و سرانجام ویژگیهای الکتریکی، به لایه‌های متفاوتی تقسیم کرده‌اند: 1- تروپوسفر 2- استراتوسفر 3- مزوسفر 4- یونوسفر 5- اگزوسفر. مرز بین لایه‌های فوق را با پسوند پاوز مشخص می‌کنند مانند تروپوپاوز ( مرز بین تروپوسفر و استراتوسفر )
1ـ تروپوسفر: پایین‌ترین لایه اتمسفر است و وجه تمایز آن با دیگر طبقات اتمسفر، تجمع تمام بخار آب در این لایه است. منبع حرارتی لایه تروپوسفر انرژی تابشی سطح زمین است. از این رو دمای آن با افزایش ارتفاع به سرعت کاهش می‌یابد. ضخامت ترپوسفر، از شرایط حرارتی عرضهای مختلف تبعیت می‌کند و در نتیجه ضخامت آن از استوا به طرف قطبین کاهش می‌یابد. حرکات قائم و افقی هوا در تروپوسفر نسبت با لایه‌های بالاتر از آن شدیدتر است و این شدت، تداخل بیشتر گازها را در این لایه میسر می‌سازد که باعث ثبات نسبی ترکیبات جو می‌شود.
در تروپوسفر، جهت بادها به تبعیت از حرکت وضعی زمین، از غرب به شرق است و سرعت آنها با افزایش ارتفاع از سطح زمین، معمولاً زیاد می‌شود. در زیر تروپوپاوز هسته‌های باریک پرسرعتی به نام رودباد تشکیل می‌شود.
تروپوسفر براساس ویژگیهای حرارتی و رطوبتی به لایه‌های نظیر بیوسفر و پپلوسفر تقسیم می‌شود که پپلوسفر لایه‌ای است با حداکثر ارتفاع 2 کیلومتر از سطح زمین که با پوششی غبارآلود مشخص می‌شود. (لایه اصطکاک) .

پیلوسفر:
این لایه در یک کیلومتری سطح زمین وجود دارد و با پوشش غبار آلود مشخص می‌شود. به این لایه، لایه اصطکاک نیز گفته می‌شود. مرزی که پیلوسفر را از از دیگر قسمتهای تروپوسفر جدا می‌کند پیلو پاوز گویند که ارتفاع آن از 200متری تا 3 کیلومتری سطح زمین تغییر می‌کند.