پاورپوینت اقلیم شناسی دینامیک

بخشی از پاورپوینت

اسلاید 1 :

به نام خداوند بخشنده مهربان

اقليم شناسي ديناميك

فصل اول : مفاهيم و كليات هوا و اقليم

اسلاید 2 :

اقليم شناسي ديناميك (فصل اول:مفاهيم و كليات)
1-1- هوا و آب و هوا
مهمترين مؤلفه مركزي سيستم پيچيده ، وابسته و داراي تاثير متقابل جهاني، جو زمين است كه حيات تمام موجودات بدان بستگي دارد.

هوا : به وضعيت جوي يك مكان در لحضه اي معين هوا گفته مي شود.
تابش،دما، رطوبت، ريزشهاي جوي، ميزان ابر، وجود مه، فشار، سمت و سرعت باد، براي بيان هواي يك نقطه مد نظر قرار مي گيرند.

هواشناسي : علم شناسايي اجزاء هوا و بررسي چگونگي به وجود آمدن آنها و تغييرات هوا را هواشناسي مي گويند.

اسلاید 3 :

اقليم شناسي ديناميك (فصل اول:مفاهيم و كليات)
اقليم : اقليم وضعيت ترموديناميك – هيدروديناميك شرايط مرزي جوي جهاني است كه آرايش همزمان الگوهاي هوا را مشخص مي كند.
هواي غالب يك محل در دراز مدت را اقليم مي نامند كه نتيجه مشترك همه عناصر اقليمي است. در حقيقت اين علم روابط بين حيات و عوامل ديگر طبيعي را با حوادث جوي مطالعه مي كند و اثرات پديده هاي جوي را در حيات موجودات زنده از جمله انسان معين مي كند.

در اقليم شناسي بيش از ويژگي هاي فيزيكي هر پديده جوي، اثرات فيزيكي آن به عنوان يك عنصر و يا عامل اقليمي داراي اهميت است.

اسلاید 4 :

اقليم شناسي ديناميك (فصل اول:مفاهيم و كليات)
بدين ترتيب خلاف هواشناسي كه به صورت تحليلي، پديده هاي جوي را مطالعه مي كند، اقليم شناسي علمي است تركيبي كه هواي يك مكان معين را در فاصله هاي ويژه اي از زمان كه معمولا چند دهه را دربر مي گيرد، بررسي مي كند.

1-2- سير تاريخي اقليم شناسي
پيشينه دانش اقليم شناسي به آثار فيلسوفان يونان باستان بر مي گردد. آنها اقليم هاي جهاني را به سه بخش گرم، معتدل و سرد تقسيم مي كردند.
- اولين كتاب در اين باره در حدود چهار قرن پيش از ميلاد مسيح، به نام هواها، آبها و مكانها توسط هيپوكرات نوشته شد.

اسلاید 5 :

اقليم شناسي ديناميك (فصل اول:مفاهيم و كليات)
در قرن دوم بعد از ميلاد، بطلميوس بر اساس تفاوت حرارت، سرزمين هاي شناخته شده را به هفت اقليم تقسيم بندي كرد.
هواشناسي علمي از قرن 17 و 18 ميلادي بر پايه جمع آوري دانسته ها در باره مناطق مختلف جهان و جمع بندي و ميان گيري داده ها آغاز شد كه بيشتر جنبه توصيفي داشت.
در قرن نوزده ميلادي با كشف قوانين فيزيكي از جمله جذب، تابش، هدايت و تبخير، دانش هواشناسي نيز علمي تر شد و از اصول هيدروديناميكي استفاده كرد.
بنابراين دانش هواشناسي در اواخر قرن نوزدهم و اوايل قرن بيستم، با تهيه و به كارگيري نقشه هاي جامع هواشناسي و ايجاد مكتب هاي هواشناسي به شكوفايي رسيد.

اسلاید 6 :

اقليم شناسي ديناميك (فصل اول:مفاهيم و كليات)
هامبولت عامل مهم تغييرات هوا را در خورشيد مي ديد.
مكتب برگن نظريه جبهه قطبي، تشكيل سيكلون و توده هاي هوا را مطرح كرد.
مكتب فرانكفورت مقدمات بررسي هاي سه بعدي جو و تاثيرات طبقات مياني و بالايي را بر سيستم هاي هوايي ارائه داد.
مكتب شيكاگو مهمترين كشف اقليم شناسي، يعني اصل ثابت بودن چرخندگي مطلق توده هوا در طول مسير حركت و مدل امواج در حركت باد را پي افكند كه به امواج راسبي معروف شدند. وجود رودباد نيز در اين مكتب كشف شد. مدل گردش عمومي جو نيز در همين مكتب ارائه و ثابت شد.

اسلاید 7 :

اقليم شناسي ديناميك (فصل اول:مفاهيم و كليات)
1-3- تقسيمات اقليم شناسي از نظر موضوع

1- اقليم شناسي فيزيكي

2- اقليم شناسي ديناميكي

3- اقليم شناسي سينوپتيكي

اسلاید 8 :

اقليم شناسي ديناميك (فصل اول:مفاهيم و كليات)
1-3-1- اقليم شناسي فيزيكي
جو زمين، موتور ديناميكي غول پيكري است كه با انرژي دريافت شده از خورشيد كار مي كند.
منبع اصلي انرژي در زمين خورشيد است.
گردش كلي جو بر فراز زمين، بادها، توفانها و ابرها، همه پيامد تفاوت موجود در مقدار و مصرف اين انرژي هستند. اين انرژي تابشي اصولا به صورت گرما ظاهر مي شود.
انرژي هميشه در داخل سياره زمين در حال تغيير و تبديل است و شدت اين تغيير و تبديل، باعث ايجاد اقليم هاي مختلف بر روي زمين مي شود.

اسلاید 9 :

اقليم شناسي ديناميك (فصل اول:مفاهيم و كليات)
اقليم شناسي فيزيكي، سير تبديل و تغييرات انرژي را بررسي مي كند.
در اقليم شناسي فيزيكي موضوعاتي مانند تشعشع خورشيد، رابطه تابش خورشيد با سياره زمين، بازتابش جو و زمين، انتقال انرژي در جو، عوامل مؤثر در گرم شدن و سرد شدن خشكي ها و آبهاي سطح زمين، گردش آب، پراكندگي انرژي در سطح زمين و تبادل انرژي بررسي و تحليل مي شود.
اقليم شناسي فيزيكي مبناي اقليم شناسي ديناميك است، زيرا اختلاف انرژي و يا دماي بين دو مكان، سبب تبادل انرژي و يا وزش هوا مي شود و در جو حركت به وجود مي آيد.

اسلاید 10 :

اقليم شناسي ديناميك (فصل اول:مفاهيم و كليات)
1-3-2- اقليم شناسي ديناميكي
اقليم شناسي ديناميك به مطالعه سيستم اقليم جهاني، در مقوله منشا و بقاي آن مي پردازد.
اقليم شناسي ديناميكي، علم بررسي حركات هوا در جو است و آن را به صورت مدلي واحد مطالعه مي كند و ويژگي هاي حركت، فرايند هاي ترموديناميكي ايجاد كننده اين حركات را بر اساس روشهاي رياضي، فيزيكي، همراه با كاربرد آنها بررسي مي كند.
فرض اساسي در اقليم شناسي ديناميكي اين است كه حركت هوا نتيجه نيرو هاي حاصل از فرآيندهاي ترموديناميك بر روي زمين است و نيروي محركه اصلي در مدل عمومي گردش هوا انرژي تابشي خورشيد است.

اسلاید 11 :

اقليم شناسي ديناميك (فصل اول:مفاهيم و كليات)
سه اصل اساسي فيزيكي بر حركتهاي جوي حاكم است:
1- پايستگي جرم
2- پايستگي تكانه(اندازه حركت)
3- پايستگي انرژي

معادلات اصلي بيان كننده حركت و فرآيندهاي ايجاد كننده آنها در اقليم ديناميك عبارتند از:
- قانون گاز كامل
- قانون اول ترموديناميك
- معادله حركت
- معادله رطوبت
- معادله پيوستگي

* به طور كلي اقليم شناسي ديناميكي مبناي نظري اقليم شناسي سينوپتيكي است.

اسلاید 12 :

اقليم شناسي ديناميك (فصل اول:مفاهيم و كليات)
1-3-3- اقليم شناسي سينوپتيكي
اقليم شناسي سينوپتيك، ارتباط شرايط جوي منطقه اي و محلي را با گردش جو بررسي مي كند.
اقليم شناسي سينوپتيك، مطالعه اقليم شناسي سيستم هاي جوي است.
در اقليم شناسي سينوپتيكي، اقليم يك منطقه زمين با تمام جنبه هاي آن به صورت يكپارچه بررسي شده و همه عناصر آن در ارتباط با يكديگر مطالعه مي شوند.
در اين نوع اقليم بنا به اصل پيوستگي، تمام تغييرات اقليمي روي زمين از طريق حركت قائم با سيستم هاي جوي سطح بالا ارتباط دارد.

اسلاید 13 :

اقليم شناسي ديناميك (فصل اول:مفاهيم و كليات)
برخي از ويژگي هاي مطالعاتي در اقليم شناسي سينوپتيك :
1- هر سيستم سينوپتيك در واقع يك الگوي ويژه پراكندگي فشار يا تيپ هوا را شامل مي شود.
2- عناصر اقليمي، به طور كلي بر حسب درصد فراواني و در برخي موارد در كوتاه مدت بر حسب ميانگين داده ها، محاسبه مي شوند.
3- در اقليم شناسي سينوپتيك، به جاي تقسيم سال به دوره هاي تقويمي و محاسبه ميانگين شرايط اقليمي هر دوره، سال را به دوره هاي استيلاي سيستم هاي سينوپتيك از قبيل دوره هاي غلبه ناوه بلند و جبهه قطبي تقسيم بندي مي كنند.
4- در اقليم شناسي سينوپتيك تمام عناصر اقليمي را يك جا در نظر مي گيرند و اقليم يك منطقه را با توجه به عامل اصلي به وجود آورنده آن يعني الگو هاي فشار تعيين مي كنند.
* مهمترين عنصر اصلي اقليمي، پراكندگي فشار است كه تمام عناصر ديگر را كنترل مي كند و هر الگوي پراكندگي فشار، در واقع يك تيپ هواست.

اسلاید 14 :

اقليم شناسي ديناميك (فصل اول:مفاهيم و كليات)
1-4- قوانين گازها
گردش هاي جوي حاصل تغيير در الگو هاي فشار، دما و چگالي هواست.
چگالي عبارت است از جرم واحد حجم:
در گازها، حجم با تغيير فشار يا دما، تغيير مي كند.
قانون بويل:
P و V عبارتند از فشار و حجم در يك مرحله و P’ و V’ در مرحله ديگر از فرآيند در دماي ثابت، يا همدما.
اين قانون در مورد همه گاز هاي متعارف، در حالتي كه به دماي ميعان خود نزديك نباشد صادق است، بنابراين در مورد جو نيز مي توان آن را به كار برد.

اسلاید 15 :

اقليم شناسي ديناميك (فصل اول:مفاهيم و كليات)
بنابر قانون آووگادرو حجم يك مول يا وزن مولكول گرم (تعداد گرم هاي گاز برابر وزن مولكولي آن) در دما و فشار يكسان، در همه گاز ها ثابت است. بنابراين، حجم يك مول (مولكول)، تابع جهاني از دما و فشار است.
قانون گاز كامل :
اين قانون تغييرات فشار را بيان مي كند. تغييرات حجم، فشار و دماي يك گاز كامل از رابطه زير پيروي مي كند:

در اين رابطه P فشار گاز، V حجم گاز و T دماي مطلق گاز خواهد بود.

اسلاید 16 :

اقليم شناسي ديناميك (فصل اول:مفاهيم و كليات)
1-5- قانون اول ترموديناميك
ترموديناميك را مي توان دانش مطالعه تبديل شكل هاي مختلف انرژي و راه هاي انتقال آن تعريف كرد.
قانون اول ترموديناميك، تغييرات گرما (انرژي) را بيان مي كند : انرژي از بين نمي رود بلكه از حالتي به حالت ديگر تبديل مي شود. اين بيان قانون پايستگي انرژي است كه در مطالعه گرما از آن استفاده مي شود.
بنابر قانون اول ترموديناميك، با افزودن گرما به گاز يا با انجام كار روي آن، و يا از طريق تركيب اين دو عامل، مي توان انرژي داخلي را افزايش داد.

اسلاید 17 :

اقليم شناسي ديناميك (فصل اول:مفاهيم و كليات)
در ترموديناميك به بخشي از جهان كه مورد توجه و بررسي است سيستم مي گويند و بقيه جهان به عنوان محيط شناخته مي شود.
كار بر اثر تغييرات حجم ناشي از فشار صورت مي گيرد.
فشار عبارت است از نيرو بر واحد سطح

تغييرات دماي يك بسته هوا ممكن است به دو صورت انجام گيرد:
1- با ثابت نگه داشتن حجم بسته و تغيير فشار
2- با ثابت نگه داشتن فشار و تغيير حجم

اسلاید 18 :

اقليم شناسي ديناميك (فصل اول:مفاهيم و كليات)
1-6- مفهوم آنتروپي و قانون دوم ترموديناميك

1-6-1- مفهوم آنتروپيEntropy
آنتروپي را مي توان به عنوان ميزان آشفتگي يا بي نظمي يك سيستم تعريف كرد.
وقتي كه يك سيستم بسيار بي نظم باشد، مي گوييم آنتروپي اين سيستم زياد است.
عموما آنتروپي گاز ها بيشتر از آنتروپي جامدات است، چون جامدات منظم ترند.
با افزايش دما آنتروپي، افزايش مي يابد.

اسلاید 19 :

اقليم شناسي ديناميك (فصل اول:مفاهيم و كليات)
قانون دوم ترموديناميك به يك متغير ترموديناميكي به نام آنتروپي (S) مربوط مي شود. مي توان قانون دوم را به طور كمي بر حسب اين متغير بيان كرد.

در اين معادله Q برابر كار و T دما مي باشد.
اين معادله نشان از آن است كه در يك چرخه كار نو جمع جبري كميت هاي صفر است.
تغيير آنتروپي

تغيير آنتروپي

واحد هاي معمول براي آنتروپي عبارتند از : ژول بر كلوين و كالري بر كلوين

اسلاید 20 :

اقليم شناسي ديناميك (فصل اول:مفاهيم و كليات)
1-6-2- قانون دوم ترموديناميك
قانون دوم ترموديناميك، قانون نقصان كيفيت انرژي است.
در هر تبديل انرژي حرارتي به كار، مقداري از انرژي هميشه به صورت پراكنده و كم فايده تر نقصان كيفيت مي دهدو معمولا به صورت انرژي با حرارت كم به محيط اطراف منتقل مي شود.
به طور كلي در واكنش ها يا تغيير هاي گرماگير كه خود به خود انجام مي شوند، با انجام واكنش يا تغيير، بي نظمي افزايش مي يابد.

آنتروپي كل جهان تمايل به افزايش دارد.