వాతావరణ సూచనలు ఒక కళ, ఒక శాస్త్రం

బ్రిటన్‌నుండి తేజరిల్లు! రచయిత

1987, అక్టోబరు 15న ఒక స్త్రీ బ్రిటన్‌లోని ఒక టీవీ స్టేషన్‌కి ఫోను చేసి ఏదో తుపాను వస్తుందని తాను విన్నట్లు చెప్పింది. అక్కడి వాతావరణ సూచనలిచ్చే వ్యక్తి, “భయపడకండి, తుపాను అంటూ ఏమీ లేదు” అని భరోసాగా చెప్పాడు. అయితే ఆ రాత్రి వచ్చిన తుపాను, కోటీ 50 లక్షల చెట్లని పడగొట్టి, 19 మందిని మృత్యువాతకు గురిచేసి, దాదాపు 140 లక్షల అమెరికా డాలర్లకుపైగా నష్టాన్ని కలుగజేసి, దక్షిణ ఇంగ్లాండ్‌ను అదరగొట్టింది.

ప్ర తి ఉదయం మనలో లక్షలాదిమందిమి వాతావరణ సూచనలు వినడానికి మన రేడియోలను టీవీలను ఆన్‌ చేస్తాము. ఆకాశం మేఘావృతమైందంటే దానర్థం వర్షం వస్తుందనేనా? సూర్యుడు ఉదయించాడంటే సాయంత్రం వరకు కనబడతాడా? ఉష్ణోగ్రత పెరుగుతుందంటే దానర్థం మంచుని కరిగిస్తుందనా? వాతావరణ సూచనలు విన్న తర్వాత మనం ఎలాంటి బట్టలు వేసుకోవాలి, గొడుగు పట్టుకెళ్ళాలా వద్దా అన్నవి నిర్ణయించుకుంటాము.

అయితే అడపాదడపా వాతావరణ సూచనలు చాలా తప్పుగా ఉంటున్నాయి. అవును, వాతావరణ సూచనల ఖచ్చితత్వం ఇటీవలి కాలాల్లో చాలా మెరుగైనప్పటికీ వాతావరణాన్ని ఊహించి చెప్పడం నిజానికి కళా, శాస్త్రాల అద్భుతమైన మేళవింపు అని చెప్పవచ్చు, పొరబాట్లు తప్పకుండా జరుగుతాయి. వాతావరణాన్ని ఊహించడంలో ఏమేమి ఇమిడివుంది, వాతావరణ సూచనలను ఎంత వరకు నమ్మవచ్చు? జవాబు కోసం మనం మొదట వాతావరణ సూచనశాస్త్రం ఎలా పురోభివృద్ధి చెందిందో పరిశీలిద్దాం.

వాతావరణాన్ని కొలవడం

బైబిలు కాలాల్లో వాతావరణ సూచన ప్రాథమికంగా కంటికి కనబడే పరిశీలనలపైనే ఆధారపడివుండేది. (మత్తయి 16:​2, 3) నేడు మీటియోరాలజిస్టుల (వాతావరణ శాస్త్రజ్ఞులు) దగ్గర అత్యాధునికమైన పరికరాలున్నాయి, వాటిలో మౌలికమైన పరికరాలు వాయు పీడనాన్ని, ఉష్ణోగ్రతను, తేమని, గాలిని కొలుస్తాయి.

1643లో ఇటలీ భౌతికశాస్త్రవేత్త ఇవాంజెలిస్టా టారిసెల్లీ బారోమీటర్‌ని కనిపెట్టాడు, ఇది వాయు పీడనాన్ని కొలిచే ఒక సరళమైన పరికరం. వాతావరణం మారుతుండగా వాయు పీడనం పెరుగుతూ తరుగుతూ ఉన్నట్లు త్వరలోనే అర్థమైంది, పీడనం తగ్గుతుంటుంటే తరచు తుపానుకి సూచనగా ఉంటోంది. గాలిలో తేమను కొలిచే హైగ్రోమీటర్‌ 1664లో అభివృద్ధి చేయబడింది. 1714లో జర్మన్‌ భౌతికశాస్త్రవేత్త డానియెల్‌ ఫారెన్‌హైట్‌ మెర్క్యూరీ థర్మామీటర్‌ను అభివృద్ధి చేశాడు. ఇక ఉష్ణోగ్రతను కూడా ఖచ్చితంగా కొలవడం సాధ్యమైంది.

సుమారు 1765లో ఫ్రెంచి శాస్త్రజ్ఞుడైన ఆంట్వాన్‌-లోరాన్‌ లావోయిజర్‌ వాయు పీడనాన్ని, తేమ మోతాదును, గాలి వేగాన్ని, దాని దిశను ప్రతి దినం కొలవాలని ప్రతిపాదించాడు. “ఈ పూర్తి సమాచారం ఆధారంగా ఒకటి రెండు రోజులు ముందుగానే వాతావరణాన్ని గణనీయమైన ఖచ్చితత్వంతో ఊహించడం సాధ్యమే” అని ఆయన ప్రకటించాడు. విచారకరంగా అలా ఊహించడం ఏమాత్రం సులభమైన విషయంగా లేదు.

వాతావరణ ఛాయలను పసిగట్టడం

బాలాక్లావాలోని క్రిమియన్‌ పోర్ట్‌ సమీపంలో 1854లో ఒక ఫ్రెంచి యుద్ధనౌకతోపాటు 38 వాణిజ్య నౌకలు ఒక భీకరమైన తుపానులో మునిగిపోయాయి. దాని గురించి పరిశోధించమని ఫ్రెంచి అధికారులు పారిస్‌ ప్రయోగశాల అధ్యక్షుడు ఊయెర్‌బాన్‌ జాన్‌ జోజెఫ్‌ లవెర్యేను అడిగారు. ఆయన వాతావరణ కేంద్రంలోని రికార్డులను పరిశీలించి ఆ విపత్తు జరగడానికి రెండు రోజులు ముందే తుపాను ఏర్పడిందని అది  వాయవ్య యూరప్‌ నుండి ఆగ్నేయ యూరప్‌ వరకు చుట్టుకుంటూ వచ్చిందని ఆయన కనుగొన్నాడు. తుపాను ఛాయలను కనిపెడుతుండే వ్యవస్థ ఏదైనా ఉంటే ఆ నౌకలను ముందుగానే హెచ్చరించడం సాధ్యమయ్యేది. అలా అప్పుడు ఫ్రాన్స్‌లో జాతీయ తుపాను హెచ్చరికా సేవలు స్థాపించబడ్డాయి. ఆధునిక వాతావరణ శాస్త్రం ఉద్భవించింది.

అయితే శాస్త్రజ్ఞులకు ఇతర ప్రాంతాల నుండి వాతావరణ సమాచారం త్వరగా అందే మార్గం అవసరమైంది. అప్పటికి కొద్ది కాలం ముందు సామ్యుల్‌ మోర్స్‌ కనిపెట్టిన ఎలక్ట్రిక్‌ టెలిగ్రాఫ్‌ అందుకు చక్కగా సరిపోతుంది. దాంతో 1863లో పారిస్‌ ప్రయోగశాల తొలి వాతావరణ పటాలను ఆధునిక రూపంలో ప్రచురించడాన్ని ప్రారంభించడం సాధ్యమైంది. 1872కల్లా బ్రిటన్‌లోని వాతావరణ కేంద్రం కూడా అదే పని చేయడం ప్రారంభించింది.

వాతావరణం గురించి శాస్త్రజ్ఞులు ఎంత ఎక్కువగా సమాచారాన్ని పొందగలిగారో అది ఎంతో సంక్లిష్టమైనదని వారు అంత స్పష్టంగా అర్థం చేసుకుంటున్నారు. వాతావరణ పటాలు మరింత అదనపు సమాచారాన్ని అందించడానికిగాను కొంగ్రొత్త గ్రాఫిక్‌ పరికరాలను అభివృద్ధి చేయడం జరిగింది. ఉదాహరణకు ఐసోబార్‌లనేవి (సమవాయుభార రేఖలు) ఒకే వాయు పీడనం ఉన్న ప్రాంతాలను కలుపుతూ గీయబడిన రేఖలు. ఐసోథెర్మ్‌లనేవి (సమేష్ణత్వసూచక రేఖలు) ఒకే ఉష్ణోగ్రత ఉన్న ప్రాంతాలను కలిపే రేఖలు. గాలి దిశను, శక్తిని చూపించే సంకేతాలను, అలాగే వెచ్చని చల్లని గాలులు కలవడాన్ని సూచించే రేఖలను వాతావరణ పటాలు ఉపయోగిస్తాయి.

అత్యాధునికమైన పరికరాలు కూడా అభివృద్ధి చేయబడ్డాయి. ఈ రోజుల్లో ప్రపంచ వ్యాప్తంగా వందలాది వాతావరణ కేంద్రాలు రేడియోసోండ్‌లను తీసుకెళ్ళే బెలూన్లను పైకి విడిచిపెడతాయి, ఇవి గాలి పరిస్థితులను కొలిచి ఆ సమాచారాన్ని భూమిపైకి రేడియో తరంగాల్లో ప్రసారం చేసే పరికరాలు. రాడార్‌ను కూడా ఉపయోగిస్తారు. రేడియో తరంగాలను మేఘాల్లోని వర్ష బిందువులకు, ఐస్‌ కణాలకు తాకించి తిరిగి వెనక్కి రప్పించడం ద్వారా వాతావరణ శాస్త్రజ్ఞులు తుపానుల ఛాయలను పసిగడతారు.

1960లో వాతావరణాన్ని ఖచ్చితమైన రీతిలో పరిశీలించడం సంబంధంగా ఒక గొప్ప ముందంజ వేయడం జరిగింది. ఆ సంవత్సరంలో TIROS I అనే, ప్రపంచంలో మొట్టమొదటి వాతావరణ ఉపగ్రహం ఒక టీవీ కెమేరాను తీసుకొని రాకెట్లో ఆకాశానికి ఎగసింది. నేడైతే వాతావరణ ఉపగ్రహాలు ఉత్తర దక్షిణ ధ్రువాల పైగా తమ తమ కక్ష్యల్లో తిరుగుతున్నాయి, జియోస్టేషనరీ ఉపగ్రహాలనేవి మాత్రం భూమికి పైగా ఒకే స్థానంలో ఉంటూ తమ పరిధిలోని ప్రాంతాన్ని నిరంతరం పరిశీలిస్తుంటాయి. రెండు రకాల ఉపగ్రహాలూ పైనుంచి కనిపించే వాతావరణ చిత్రాలను భూమ్మీదికి పంపిస్తుంటాయి.

వాతావరణ సూచనలివ్వడం

వాతావరణం ప్రస్తుతం ఎలా ఉందనే విషయాన్ని ఖచ్చితంగా తెలుసుకోవడం ఒక ఎత్తైతే, ఒక గంట తర్వాత, ఒక రోజు తర్వాత, ఒక వారం తర్వాత అదెలా ఉంటుందన్నదాన్ని ఊహించి చెప్పడం మరో ఎత్తు. మొదటి ప్రపంచ యుద్ధం తర్వాత కొద్దికాలానికి బ్రిటన్‌ వాతావరణ శాస్త్రజ్ఞుడైన లూయిస్‌ రిచర్డ్‌సన్‌, వాతావరణం భౌతికశాస్త్ర నియమాలను పాటిస్తుంది గనుక వాతావరణాన్ని ఊహించేందుకు గణిత శాస్త్రాన్ని ఉపయోగించవచ్చని అంచనా వేశాడు. కానీ సమీకరణాలు ఎంత సంక్లిష్టంగా ఉన్నాయంటే, సంఖ్యల గణన ఎంత సమయాన్ని తీసుకుంటుందంటే  వాతావరణ సూచనలు చేసేవారు లెక్కలు వేయడం ముగించే సరికి వాతావరణంలోని చల్లగాలికీ వేడిగాలికీ మధ్యనున్న సరిహద్దు మారిపోతుంది. అంతేగాక రిచర్డ్‌సన్‌ ఆరుగంటల నిడివిలో సేకరించిన సమాచారాన్ని ఉపయోగించాడు. “కనీసం కొంతమేరకైనా వాతావరణాన్ని విజయవంతంగా సూచించాలంటే కొలతలను కనీసం 30 నిమిషాల నిడివిలో తీసుకోవాల్సివుంటుంది” అని ఫ్రెంచి వాతావరణ శాస్త్రజ్ఞుడైన రనే షాబూ అంటున్నాడు.

అయితే కంప్యూటర్ల రాకతో సుదీర్ఘమైన లెక్కలను క్షణాలమీద పూర్తి చేయడం సాధ్యమైంది. వాతావరణశాస్త్రజ్ఞులు రిచర్డ్‌సన్‌ లెక్కలను ఉపయోగించి ఒక సంకీర్ణమైన సంఖ్యా నమూనాను తయారు చేశారు​—⁠ఇది వాతావరణాన్ని నియంత్రించే భౌతికశాస్త్ర నియమాలన్నీ ఇమిడివుండే గణితశాస్త్ర సమీకరణాల శృంఖలం.

ఈ సమీకరణాలను ఉపయోగించడానికి వాతావరణశాస్త్రజ్ఞులు భూ ఉపరితలాన్ని చతురస్రాకారంలోని గళ్ళున్న ఒక చట్రంగా విభాగించారు. ప్రస్తుతం బ్రిటన్‌లోని వాతావరణశాస్త్ర కార్యాలయం ఉపయోగించే భూగోళ నమూనాలోని చట్రంలోని చుక్కలు ఒక్కొక్కటి 80 కిలోమీటర్ల ఎడంలో ఉన్నాయి. ఒక్కొక్క చతురస్రాకార ప్రాంతాన్ని ఒక్కొక్క బాక్సు అని పిలుస్తారు, ఒక్కో బాక్సులోని గాలి, వాయు పీడనం, ఉష్ణోగ్రత, తేమ వంటివాటి పరిశీలనలు నమోదు చేయబడతాయి. బాక్సులను నిలువుగా 20 వేర్వేరు స్థాయిల్లో విభాగించారు. ప్రపంచవ్యాప్తంగా ఉన్న 3,500 పైచిలుకు పరిశీలనా కేంద్రాల నుంచి వచ్చిన దత్తాంశాన్ని కంప్యూటరు విశ్లేషించి, రాబోయే 15 నిమిషాల్లో ప్రపంచ వాతావరణం ఎలా ఉంటుందో సూచనలు తయారుచేస్తుంది. ఇది జరిగిన తర్వాత వెనువెంటనే తర్వాతి 15 నిమిషాల సూచనలను తయారుచేస్తుంది. ఇదే పద్ధతిని అనేకసార్లు అనుసరిస్తూ, ఒక కంప్యూటరు కేవలం 15 నిమిషాల్లోనే ఆరు రోజుల భౌగోళిక వాతావరణ సూచనలను సిద్ధం చేయగలదు.

మరింత విపులమైన ఖచ్చితమైన స్థానిక వాతావరణ సూచనలను తయారు చేయడానికిగాను బ్రిటీష్‌ వాతావరణ శాస్త్ర కార్యాలయం పరిమిత ప్రాంత నమూనాను ఉపయోగిస్తుంది. ఆ ప్రాంతంలో ఉత్తర అట్లాంటిక్‌, యూరప్‌లోని కొన్ని భాగాలు ఉన్నాయి. ఆ కార్యాలయం 50 కిలోమీటర్ల ఎడంలో ఉన్న చుక్కల చట్రాన్ని ఉపయోగిస్తుంది. అంతేగాక కేవలం బ్రిటీష్‌ దీవులను వాటి పరిసరాల్లోవున్న సముద్ర ప్రాంతాలను మాత్రమే కవర్‌ చేసే మరో నమూనా కూడా ఉంది. ఇందులోని చట్రంలో 2,62,384 చుక్కలు 15 కిలోమీటర్ల ఎడంలో ఉన్నాయి, నిలువుగా 31 స్థాయిలున్నాయి!

వాతావరణ సూచకుని పాత్ర

అయితే, వాతావరణాన్ని అంచనావేయడం పూర్తిగా వైజ్ఞానిక ప్రక్రియపైనే ఆధారపడిలేదు. ద వరల్డ్‌ బుక్‌ ఎన్‌సైక్లోపీడియా చెబుతున్నట్లుగా, “కంప్యూటర్లు ఉపయోగించే సమీకరణాలు వాయుమండలం ఎలా ప్రవర్తిస్తుందనేదానికి కేవలం ఉజ్జాయింపు వర్ణనలు మాత్రమే.” అంతేగాక, పెద్ద ప్రాంతంలోని వాతావరణ సూచన ఎంత ఖచ్చితంగా ఉన్నా, బహుశ అది ఆ ప్రాంతంలో ఉన్న భూభాగం వాతావరణంపై ఎలాంటి ప్రభావాన్ని చూపిస్తుందనేది పరిగణలోకి తీసుకోకపోయివుండవచ్చు. కాబట్టి కొంత మేరకు కళ కూడా అవసరం అవుతుంది. ఇక్కడే వాతావరణ సూచకుడు రంగప్రవేశం చేస్తాడు. ఆయన తన అనుభవాన్ని, వివేచనను ఉపయోగించి తన దగ్గరికి వచ్చిన దత్తాంశానికి ఎంత విలువివ్వాలో నిర్ధారిస్తాడు. అలా ఆయన మరింత ఖచ్చితమైన వాతావరణ సూచకుడవుతాడు.

ఉదాహరణకు, నార్త్‌ సీ మూలంగా చల్లబడిన గాలి యూరప్‌ భూభాగం మీదికి వచ్చినప్పుడు తరచు సన్నని మేఘపు పొర ఏర్పడుతుంది. ఈ మేఘపు పొర తర్వాతి రోజు యూరప్‌ భూభాగంపై వర్షాలు కురిపిస్తుందా, లేక సూర్యుడి వేడికి ఊరికే ఆవిరైపోతుందా అన్నది ఒక్క డిగ్రీ ఉష్ణోగ్రతలో కొన్ని పదుల వంతు తేడాపైనే ఆధారపడివుంటుంది. వాతావరణ సూచకుని దగ్గరున్న దత్తాంశం, అలాగే అలాంటి పరిస్థితుల్లో ఆయనకున్న పూర్వపు అనుభవజ్ఞానం ఆయన నమ్మదగ్గ సూచనలివ్వడాన్ని సాధ్యపరుస్తుంది. ఖచ్చితమైన వాతావరణ సూచనలు చేయడానికి కళ, శాస్త్రాల సమ్మేళనం చాలా అవసరం.

ఎంత వరకు నమ్మవచ్చు?

ప్రస్తుతం బ్రిటన్‌లోని వాతావరణశాస్త్ర కార్యాలయం తన 24 గంటల సూచనల్లో 86 శాతం ఖచ్చితంగా ఉంటున్నాయని చెప్పుకుంటోంది. యూరోపియన్‌ సెంటర్‌ ఫర్‌ మీడియం-రేంజ్‌ వెదర్‌ ఫోర్‌కాస్ట్స్‌ సంస్థ చేసే ఐదురోజుల సూచనలు దాదాపు 80 శాతం ఖచ్చితత్వాన్ని సాధిస్తున్నాయి​—⁠1970ల తొలిభాగంలో చేయబడిన రెండ్రోజుల సూచనల కన్నా ఇది మెరుగే. చాలా మెచ్చుకోదగిందే, కానీ పరిపూర్ణం మాత్రం కాదు. వాతావరణ సూచనలు ఇంకా నమ్మదగ్గవిగా ఎందుకు లేవు?

సాధారణమైన కారణమేమిటంటే వాతావరణ వ్యవస్థలు ఎంతో సంక్లిష్టమైనవన్నదే. పొరబాట్లు లేని సూచనలు చేయడానికి అవసరమయ్యే కొలతలన్నింటినీ తీసుకోవడం సాధ్యమయ్యే పని కాదు. మహాసముద్రాల్లో విస్తారమైన ప్రాంతాల్లో ఉపగ్రహంద్వారా భూమ్మీది కేంద్రాలకు సమాచారాన్ని పంపేందుకు వాతావరణ పరిశీలక పరికరాలు లేవు. పరిశీలక కేంద్రాలు సరిగ్గా చట్రపు గళ్ళ మధ్యలోనే ఉండే అవకాశాలు కూడా  తక్కువే. అంతేగాక, శాస్త్రజ్ఞులు ఇప్పటికీ వాతావరణాన్ని ప్రభావితం చేసే ప్రకృతిలోని శక్తులను పూర్తిగా అర్థం చేసుకోలేదు.

అయితే వాతావరణ సూచనల్లో నిరంతరం మెరుగులు దిద్దబడుతూనే ఉన్నాయి. ఉదాహరణకు ఇటీవలికాలం వరకు వాతావరణ సూచనలు ప్రధానంగా వాయుమండలాన్ని పరిశీలించడంపైనే ఆధారపడివుండేవి. కానీ భూగోళ ఉపరితలం యొక్క 71 శాతం సముద్రాలతోనే నిండివుండడం మూలంగా పరిశోధకులు సముద్రాల్లోని శక్తి ఎలా నిలువ ఉంటోంది, అదెలా గాలికి తర్జుమా అవుతోంది అనే విషయాలపై తమ దృష్టిని కేంద్రీకరిస్తున్నారు. భూగోళ సముద్ర పరిశీలక వ్యవస్థ అనే సంస్థ సముద్రాలపై వాతావరణ పరిశీలక పరికరాల ద్వారా నీటి ఉష్ణోగ్రతలో చిన్న పెరుగుదల జరిగినా ఆ సమాచారాన్ని అందిస్తోంది. నీటి ఉష్ణోగ్రతలో చిన్న పెరుగుదలే జరిగినా అది ఎంతో దూరంలోని వాతావరణంపై ప్రభావం చూపగలదు. *

పితరుడైన యోబు ఇలా ప్రశ్నించబడ్డాడు: “మేఘములు వ్యాపించు విధమును, [దేవుని] మందిరములోనుండి ఉరుములు వచ్చు విధమును ఎవడైనను గ్రహింపజాలునా?” (యోబు 36:​29) నేడు కూడా మానవునికి మన వాతావరణాన్ని ప్రభావితం చేసే విషయాల గురించి తెలిసింది చాలా తక్కువ. ఆధునిక వాతావరణ సూచనశాస్త్రం సరిపడేంత ఖచ్చితంగానే ఉంది, మనం దాన్ని పరిగణలోకి తీసుకోవచ్చును. వేరే విధంగా చెప్పాలంటే, ఈసారి వాతావరణ సూచనల్లో వర్షం పడే సూచనలున్నాయని వినిపించినప్పుడు ఓ గొడుగు పుచ్చుకోవడం శ్రేయస్కరం!(g01 4/8)

[అధస్సూచి]

[15వ పేజీలోని చిత్రాలు]

లవెర్యే

తొలి గ్లాస్‌ థర్మామీటర్‌

టారిసెల్లీ

తన ప్రయోగశాలలో లావోయిజర్‌

[చిత్రసౌజన్యం]

లవెర్యే, లావోయిజర్‌, టారిసెల్లీల చిత్రాలు: Brown Brothers

థర్మామీటర్‌: © G. Tomsich, Science Source/Photo Researchers

[17వ పేజీలోని చిత్రాలు]

ఉపగ్రహాలు, వాతావరణ బెలూన్లు, కంప్యూటర్లు వాతావరణ సూచకుల పరికరాలు

[చిత్రసౌజన్యం]

17 పేజీలోని ఉపగ్రహం: NOAA/Department of Commerce; తుపాను: NASA photo

Commander John Bortniak, NOAA Corps