वेधशाळा, वातावरणविज्ञानीय

वेधशाळा, वातावरणविज्ञानीय : वातावरणाच्या निरनिराळ्या घटकांची व आविष्कारांची ठरलेल्या वेळी निरीक्षणे घेणे, निरीक्षणे मध्यवर्ती कार्यालयाकडे पाठविणे, वातावरणीय उपकरणांची देखभाल करणे, मध्यवर्ती कार्यालयातून आदेश मिळाल्यावर विशेष निरीक्षणे घेऊन कार्यालयाकडे पाठविणे, संपूर्ण महिन्यातील निरीक्षणांच्या नोंदी पूर्णपणे तपासून मध्यवर्ती कार्यालयात पाठविणे इ. कार्यांसाठी वातावरणविज्ञानीय वेधशाळा स्थापन केल्या आहेत. हवामानाचे नकाशे तयार करणे, नकाशांचे विश्लेषण करून वातावरणाच्या सद्य:स्थितीचा तसेच पुढे घडणाऱ्या हवामानातील बदलांचा अंदाज बांधणे, निरनिराळ्या लोकोपयोगी कार्यांस आवश्यक असलेली वातावरणविज्ञानीय सेवा उपलब्ध करून देणे, वातावरणविषयक संशोधन करणे इ. कार्यांसाठी या निरीक्षणांचा उपयोग केला जातो. अठराव्या शतकात जगातील वातावरणविज्ञानीय वेधशाळा मोजक्याच होत्या. मानवी कार्यांसाठी वातावरणविज्ञानाचा उपयोग वाढू लागल्यावर वेधशाळांची संख्या वाढू लागली. १८५० ते १९५० या काळात वेधशाळांचे जाळे बरेच दाट झाले. त्यानंतरही वेधशाळांची संख्या बरीच वाढली आहे.

जागतिक वातावरणविज्ञान संघटनेने वेधशाळांचे पुढे दिल्याप्रमाणे चार वर्ग केले आहेत : (१) प्रमुख वेधशाळा, (२) सामान्य वेधशाळा, (३) वर्षण वेधशाळा आणि (४) विशिष्ट कार्यासाठी स्थापन केलेल्या वेधशाळा. काही देशांत वेधशाळांची वर्गवारी तेथे होत असलेल्या कामाच्या दृष्टीने केलेली असते.

  ग्रिनिच माध्य वेळ ००, ०३, ०६, ०९, १२, १५, १८ आणि २१ या वेळी भूपृष्ठीय निरीक्षणे घेतली जातात. जर वेधशाळा विमानतळावर असेल, तर वैमानिकीय कार्यांसाठी प्रत्येक अर्ध्या वा एक तासाने, गरज असेल त्याप्रमाणे, हवामानाची निरीक्षणे घेतली जातात आणि ती विमान वाहतूक कार्यालयास पुरविली जातात. तसेच, विमान उड्डाणास अथवा विमान जमिनीवर उतरण्यास हवामान घातक असेल, तेव्हा त्यासंबंधीची निरीक्षणे वैमानिकांस विमान वाहतूक कार्यालयामार्फत पाठविली जातात.

पाऱ्याचा वायुभारमापक (क्यू आकृतिबंधाचा), स्टिव्हनसन स्क्रीनमध्ये ठेवलेली कोरडी, ओली, कमाल व किमान तापमापके, पर्जन्यमापक वा हिममापक, पवन दिशा व वेग मापक, स्वयंचलित दाबमापके, तापमापके व पर्जन्यमापके, आलेख यंत्रे किंवा सूर्यप्रकाशकालमापक इ. उपकरणे वेधशाळेत असतात [→ वातावरणविज्ञानीय उपकरणे].

समुद्रपृष्ठावरील किंवा भूपृष्ठावरील हवेचा दाब, त्यात झालेला बदल, हवेचे कोरडे किंवा ओले तापमान, २४ तासांतील हवेचे कमाल व किमान तापमान, ठराविक काळातील पर्जन्य किंवा हिम वृष्टी, वाऱ्याची दिशा व गती, सूर्यप्रकाशकाल, ढग व त्यांचे प्रकार, ढगांनी व्यापलेला आकाशाचा हिस्सा, नीच उंचीवरील ढगांनी व्यापलेला आकाशाचा हिस्सा, ढगांची उंची, क्षैतिज दृश्यमानता (निरनिराळ्या अंतरांवर असलेल्या चिन्हांच्या साहाय्याने मापलेली), भूत व चालू हवामानाचे आविष्कार इ. निरीक्षणे ठरलेल्या वेळी घेतली जातात. वेधशाळा समुद्रकिनाऱ्यावर असेल, तर तेथे सागरीपृष्ठाचे तापमान, लाटांची उंची व गती यांसंबंधीची निरीक्षणेही घेतली जातात.

भूपृष्ठीय वेधशाळा : ह्या प्रकारच्या वेधशाळेचे सहा वर्ग आहेत. ते याप्रमाणे : (अ) प्रथम वर्ग : येथे ठरलेल्या वेळेप्रमाणे दिवसातून तीन किंवा अधिक वेळा निरीक्षणे घेतली जातात. येथे स्वयंचलित आलेख यंत्रेही असतात. (आ) दुसरा वर्ग : येथे दिवसातून ठरलेल्या वेळांपैकी कमीत कमी दोन वेळा (०३ व १२ ग्रिनिच माध्य वेळ) निरीक्षणे घेतली जातात.(इ) तिसरा वर्ग : दिवसातून ठरलेल्या वेळांपैकी कमीत कमी एक वेळ निरीक्षणे घेतली जातात.(ई) चौथा वर्ग : हवेच्या दाबाशिवाय इतर निरीक्षणे दिवसातून ठरलेल्या वेळांपैकी एक अगर दोन वेळा घेऊन महिन्याच्या शेवटी मध्यवर्ती केंद्राकडे पाठविली जातात.(उ) पाचवा वर्ग : ठरलेल्या वेळी फक्त वर्षणाची नोंद घेऊन ती मध्यवर्ती केंद्राकडे ताबडतोब पाठविली जाते. (ऊ) सहावा वर्ग : उपकरणांशिवाय घेता येण्यासारखी वातावरणविषयक निरीक्षणे ठरलेल्या वेळी येथे घेतली जातात आणि ती महिन्याच्या शेवटी मध्यवर्ती केंद्राकडे पाठविली जातात.

जलवातावरणविज्ञानीय वेधशाळा : पूरनियंत्रण प्रकल्प व नद्यांच्या खोऱ्यांतील प्रकल्प यांसाठी लागणारी निरीक्षणे ठरलेल्या वेळी घेतली जातात आणि ती मध्यवर्ती केंद्राकडे पाठविली जातात. या वेधशाळांचे पाच वर्ग असून ते त्या ठिकाणी असणारी उपकरणे, तेथे घेता येणारी निरीक्षणे व त्यांची संख्या आणि मध्यवर्ती केंद्राकडे पाठविण्यात येणाऱ्या

निरीक्षणांची संख्या यांवर ठरविलेले आहेत.

प्रारण वेधशाळा : या वेधशाळेत सौर प्रारण (तरंगरूपी ऊर्जा), रात्रीच्या वेळी पृथ्वी-प्रारण (म्हणजे भूपृष्ठापासून अवकाशात जाणारे प्रारण) आणि आकाश-प्रारण (आकाशातून पृथ्वीकडे येणारे प्रारण) यांचे मापन केले जाते.   

सरळ सौर प्रारणास लंब असलेल्या एक एकक क्षेत्रावर पडणाऱ्या प्रारणाचे मापन सौरतापमापकाने केले जाते. हे उपकरण एका विद्युत यंत्रावर बसविलेले असते आणि हे यंत्र फिरवून क्षेत्र सरळ (थेट) प्रारणास नेहमी लंब ठेवले जाते. सरळ सौर प्रारण आणि संपूर्ण आकाश घुमटापासून येणारे विसरित वा प्रसृत प्रारण या दोहोंचे मिळून मापन पिरानोमीटर या उपकरणाने केले जाते. पिरजीओमीटर या उपकरणाने पृथ्वी-प्रारण व आकाश-प्रारण यांचे मापन केले जाते. कँबेल-स्टोक्स सूर्यप्रकाशकालमापकाने दिवसातील सूर्यप्रकाशकालाचे मापन केले जाते. त्यांशिवाय हवेचा दाब, भूपृष्ठीय तापमान व वारा यांसंबंधीची निरीक्षणेही येथे घेतली जातात.

उपरी वारे व तापमान मापन करणाऱ्या वेधशाळा : अशा वेधशाळांचे खाली दिल्याप्रमाणे निरनिराळे उपप्रकार आहेत. उपरी वारे (विविध उंचींवरील वातावरणाच्या थरांतील वारे) व तापमान यांच्या मापनाच्या एकंदर चार वेळा आहेत. त्या ००, ०६, १२ आणि १८ ग्रिनिच माध्य वेळ याप्रमाणे आहेत. मोठ्या वेधशाळा दिवसातून ३ किंवा ४ वेळा वारा व तापमान यांचे मापन करतात. बाकीच्या वेधशाळा 00 आणि १२ या वेळी मापन करतात. ह्या सर्व वेधशाळा भूपृष्ठीय निरीक्षणेही घेतात. बऱ्याच वेधशाळा फक्त वाऱ्याचेच मापन करतात [→ वारे].

मार्गदर्शी बलून वेधशाळा : येथे हायड्रोजन वायूने भरलेला फुगा (बलून) व थिओडोलाइट यांचा उपयोग करून निरनिराळ्या उंचींवरील वाऱ्याची गती व दिशा मिळवितात. फुग्यात ठराविक प्रमाणात हायड्रोजन भरून फुग्यास ठराविक ऊर्ध्व गती राहील अशी व्यवस्था करण्यात येते. फुगा वर सोडल्याबरोबर त्यास थिओडोलाइटाच्या दृष्टिपथात आणले जाते आणि थिओडोलाइट क्षैतिज पातळीत तसेच ऊर्ध्व पातळीत फिरवून फुगा नेहमी थिओडोलाइटाच्या दृष्टिपथात ठेवला जातो. ठराविक कालांतराने (साधारणपणे प्रत्येक दोन मिनिटांनी) फुग्याचे ⇨दिगंश व ⇨उन्नतांश थिओडोलाइटाच्या मोजपट्ट्यांवर वाचून त्यांची नोंद केली जाते. फुगा फुटेपर्यंत अथवा दिसेनासा होईपर्यंत त्याचा थिओडोलाइटामधून पाठपुरावा केला जातो. फुग्याची उंची, दिगंश व उन्नतांश यांचा उपयोग करून क्षैतिज पृष्ठावर फुग्याचा मार्ग एका कागदावर काढला जाऊन त्यावरून निरनिराळ्या उंचींवरील वाऱ्यांरच्या दिशा व गती यांचे मापन केले जाते. रात्री फुगा दिसण्यासाठी एक दिवा व विद्युत् घटमाला फुग्यास जोडली जातात. [→ वातायन].

रडारने वाऱ्याचे मापन करणाऱ्या वेधशाळा : रडार उपकरणाच्या साहाय्याने फुग्याचे तिरके अंतर, दिगंश व उन्नतांश यांचे ठराविक कालांतराने मापन केले जाते. या माहितीवरून निरनिराळ्या उंचींवरील वाऱ्यांची दिशा आणि गती यांचे मापन केले जाते. [→ रडार].

    रेडिओसाँड रेविन वेधशाळा : येथे वातावरणातील निरनिराळ्या उंचींवरील तापमान, आर्द्रता, वाऱ्याची दिशा व गती यांचे मापन केले जाते. या मापनांसाठी वापरण्यात येणाऱ्या उपकरण-समूहात रेडिओसाँड, फुगा आणि भूपृष्ठावरील यंत्रणा यांचा समावेश होतो. रेडिओसाँडमध्ये दाबमापक, तापमानमापक, आर्द्रतामापक, रेडिओ प्रक्षेपक आणि विद्युत् घटमाला असतात. ठराविक कालांतराने रेडिओ प्रक्षेपक हवेचा दाब, तापमान आणि आर्द्रता यांसंबधीचे संदेश पाठवितो. एका फुग्याला रेडिओसाँड जोडला जातो आणि फुगा वातावरणात सोडला जातो. दाब, तापमान व आर्द्रता यांसंबधीचे संदेश भूपृष्ठावरील यंत्रणेतील रेडिओग्राहीत मिळतात. त्यांवरून हवेचा दाब, तापमान व आर्द्रता मिळतात. भूपृष्ठावरील यंत्रणेत रेडिओ थिओडोलाइट, म्हणजे स्वयंचलित मार्ग निरीक्षक आकाशक (अँटेना) असतो. तो रेडिओसाँडच्या मार्गाचे निरीक्षण करतो आणि ठराविक कालांतराने फुग्याचे दिगंश व उन्नतांश मिळवितो. या माहितीवरून भूपृष्ठाच्या पातळीवर फुग्याचा मार्ग काढता येतो. हवेचा दाब, तापमान व आर्द्रता यांचा उपयोग करून हवेच्या निरनिराळ्या दाबांवर असलेली फुग्याची उंची काढता येते. फुग्याचे दिगंश व उन्नतांश यांचा उपयोग करून निरनिराळ्या उंचींवरील वाऱ्यासची दिशा व गती मिळतात.

रॉकेटने वारे व तापमान मापन करणाऱ्या वेधशाळा : रॉकेटला रेडिओसाँड जोडून रॉकेट आकाशात पाठविले जाते. ६० किमी. उंचीवर रेडिओसाँड रॉकेटपासून अलग केले जाते आणि हवाईछत्रीच्या साहाय्याने रेडिओसाँड हळूहळू खाली येते. तेव्हा ६० किमी. ते २५ किमी. या उंचीवरील वारे व तापमान यांचे मापन केले जाते.

वादळ-शोधक वेधशाळा : येथे वादळांसंबंधीच्या निरीक्षणांशिवाय भूपृष्ठीय वेधशाळांत घेता येणारी निरीक्षणेही घेतली जातात.

गडगडाटी वादळ शोध : यासाठी ३ सेंमी. तरंगलांबीचे रडार वापरले जाते. या उपकरणाच्या साहाय्याने गडगडाटी वादळांची ठिकाणे (रडारपासून दिशा आणि अंतर) निश्चित केली जातात. याशिवाय वादळाच्या गतीचे मापन केले जाते आणि वादळातील ढगांची शिखरे किती उंच पोहोचली आहेत, याचेही निरीक्षण केले जाते. गडगडाटी वादळांसंबंधीची सर्व निरीक्षणे हवाई वाहतूक नियंत्रण कार्यालयात पाठविली जातात आणि त्या कार्यालयातून ती वैमानिकांकडे पाठविली जातात. साधारणपणे ही निरीक्षणे प्रत्येक तासाला (गरज भासल्यास प्रत्येक अर्ध्या तासाला) घेतली जातात. [→ गडगडाटी वादळ].

उष्ण कटिबंधीय चक्री वादळ शोध : येथे १० सेंमी. तरंगलांबीचे रडार वापरले जाते. अशा वेधशाळा समुद्रकिनाऱ्यावर स्थापन केल्या जातात. सागरावरील चक्री वादळ वेधशाळेपासून ४०० किमी. पेक्षा कमी अंतरावर आले म्हणजे रडारच्या नकाशा-स्थान दर्शकावर (विविध लक्ष्यांकडून येणारे प्रतिध्वनी सुस्पष्ट ठिपक्यांनी दर्शविणाऱ्या रडार साधनांवर) क्षैतिज पातळीतील चक्री वादळाचे केंद्र दिसते. यावरून वादळाच्या केंद्राचे अंतर व दिगंश ही माहिती मिळते. रडारच्या पल्ला-उंची दर्शकावर (रडारच्या लक्ष्याची उंची व पल्ला – मर्यादांतर एकाच वेळी दर्शविणाऱ्या साधनावर) एखाद्या ठराविक दिगंशात चक्री वादळाची उंची किती आहे, हे कळते. चक्री वादळाची सर्व निरीक्षणे निरनिराळ्या समुद्रकिनाऱ्याँवरील गावांना, वैमानिकांस व जहाज चालकांस बिनतारी संदेश यंत्रणेवर पाठविली जातात. वादळ आढळल्यापासून त्यासंबंधीची निरीक्षणे प्रत्येक तासाला किंवा अर्ध्या तासाला घेतली जातात. आणि संबंधित कार्यालये तसेच विमान अथवा जहाज चालकांस पाठविली जातात. [→ चक्रवात].

कृषी वातावरणविज्ञानीय वेधशाळा : ह्या वेधशाळा कृषी विद्यालये व विद्यापीठे, शेतकी संशोधन केंद्रे व शेतकीच्या इतर खात्यांशी संबंधित असलेली फलोद्याने, नारळ, सुपारी, चहा, कॉफी, वनविभाग, पशुविभाग इ. संशोधन केंद्रे या ठिकाणी असतात. येथे भूपृष्ठीय वेधशाळेप्रमाणे (पण हवेचा दाब वगळून) निरीक्षणे रोज स्थानिक वेळेप्रमाणे सकाळी ७ व दुपारी २ वाजता घेतात. त्याबरोबर पिकांची होणारी वाढ व त्यावर पडणारी कीड, रोग, पिकांचे उत्पन्न यांसंबंधी नोंदी ठेवतात. या वेधशाळांत शेतीला उपयुक्त असलेली पुढील निरीक्षणेही घेतली जातात : बाष्पीभवनमापकाने एका दिवसात जमिनीच्या व पाण्याच्या पृष्ठापासून होणाऱ्या बाष्पीभवनाचे मापन, जमिनीतील निरनिराळ्या खोलींवरील तापमान तसेच तेथील ओलावा यांचे मापन आणि सूक्ष्म वातावरण निरीक्षणे. प्रमुख वेधशाळांमधून कृषी वातावरणविज्ञानीय संशोधनही केले जाते.

सागरावरील वेधशाळा : पृथ्वीवर सागरी पृष्ठभाग सु. ७० टक्के आणि जमिनीचा पृष्ठभाग सु. ३० टक्के याप्रमाणे आहे. इतक्या मोठ्या सागरी पृष्ठावर वेधशाळांचे प्रमाण (बेटांवरील वेधशाळा) बरेच कमी आहे. त्याचे कारण सागरावर वेधशाळा स्थापन करणे व त्या चालू ठेवणे फार खर्चाचे आणि कठीण आहे. सागरी पृष्ठावर काही ठराविक ठिकाणी जहाजे स्थित (स्थिर स्थितीत) ठेवून निरीक्षणे घेणे बऱ्याच दृष्टींनी उपयोगी आणि फायद्याचे असेल, तर अशा ठिकाणी जहाजे स्थित ठेवून जहाजांवर वेधशाळा स्थापन करतात. पॅसिफिक आणि अटलांटिक महासागरांत काही ठिकाणी अशा वेधशाळा स्थापन केल्या आहेत. अशा सागरी हवामान जहाजांवर जमिनीवरील वेधशाळेप्रमाणे सर्व भूपृष्ठीय निरीक्षणे तसेच उपरी वातावरणीय निरीक्षणे घेतली जातात.

व्यापारी जहाजांवर वेधशाळांची व्यवस्था केलेली असते. या वेधशाळा ००,०६,१२ आणि १८ या ग्रिनिच माध्य वेळेप्रमाणे चार वेळा भूपृष्ठीय निरीक्षणे घेतात आणि बिनतारी संदेश यंत्रणेने किनारपट्टीवरील सर्वांत जवळच्या वातवरणविज्ञानीय कार्यालयास पाठवितात. निरीक्षणात निरीक्षणाच्या वेळी असलेले जहाजाचे अक्षांश व रेखांश दिले जातात. समुद्रावर जर चक्री वादळ असेल, तर त्या भागातील जहाजांवरील वेधशाळा त्यांना संदेश येईल त्याप्रमाणे अतिरिक्त निरीक्षरे घेऊन ही निरीक्षणे किनाऱ्यावरील वातावरणविज्ञानीय कार्यालया बिनतारी यंत्रणेने पाठवितात. या अतिरिक्त निरीक्षणांचा उपयोग करून किनाऱ्यावरील कार्यालय वादळाचे नक्की ठिकाण निश्चित करते आणि जहाजांना कळविते.

समुद्रावर तरंगणाऱ्याग वेधशाळाही स्थापन केलेल्या आहेत. लाकडाच्या मोठ्या तरंगत्या तराफ्यांवर निरीक्षण उपकरणे लावलेली असतात. अशी वेधशाळा नांगर टाकून स्थिर केलेली असते. तिच्यातील उपकरणांकडून ठरलेल्या वेळी (म्हणजे ००,०६,१२ आणि १८ ग्रिनिच माध्य वेळ) निरीक्षणे बिनतारी संदेश यंत्रणेने जवळच्या किनाऱ्यावरील कार्यालयात प्राप्त होतात. वाऱ्याची दिशा व गती, हवेचे तापमान, सागरीपृष्ठाचे तापमान आणि हवेचा दाब यांसंबंधीची ही निरीक्षणे असतात.

विशिष्ट कार्यांसाठी स्थापन केलेल्या वेधशाळा : जेव्हा राष्ट्रीय व आंतरराष्ट्रीय प्रयोग अथवा शोध मोहीम यांचे आयोजन केले जाते, तेव्हा त्यांच्या कालावधीकरिता वेधशाळा स्थापन करण्यात येतात. उदा., आंतरराष्ट्रीय हिंदी महासागर मोहीम (१९६३-६५), इंडो-यू.एस्‌.एस्‌.आर्‌. मॉन्सून प्रयोग (१९७३ आणि १९७७), आंतरराष्ट्रीय मॉन्सून प्रयोग (१९७९). या काळात बरीच जहाजे हिंदी महासागर, अरबी समुद्र व बंगालचा उपसागर या भागांवर स्थिर स्थितीत ठेवण्यात आली. या जहाजांनी वेधशाळेचे काम करून पृष्ठीय व उपरी वातावरणाची बरीच निरीक्षणे घेतली. यांशिवाय जमिनीवर काही ठिकाणी वेधशाळा स्थापन करण्यात आल्या. या सर्व निरीक्षणांचा संशोधन कार्यासाठी उपयोग करण्यात आला.

कृत्रिम उपग्रहावरील वेधशाळा : उपग्रहांत प्रामुख्याने दोन प्रकार आहेत. पहिला प्रकार, पृथ्वीभोवती ध्रुवीय कक्षेत भ्रमण करणारा आणि दुसरा प्रकार, विषुववृत्तावर ३६,००० ते ३७,०००किमी. उंचीवर भूस्थिर वर्तुळाकार कक्षेत भ्रमण करणारा उपग्रह [→ उपग्रह, कृत्रिम]. व्हिडिकॉन कॅमेरे आणि प्रारणमापक या उपग्रहांत बसविलेले असतात. व्हिडिकॉन कॅमेरे ढगांचे चित्रण करतात आणि प्रारणमापक उत्सर्जित प्रारणाचे मापन करतात. उपग्रहातील प्रारणमापक वातावरणाच्या बाह्य सीमेवर प्राप्त होणाऱ्या सौर प्रारणाचे, तसेच पृथ्वी आणि वातावरण यांपासून अवकाशाकडे जाणाऱ्या दीर्घतरंग प्रारणाचे मापन करते. या निरीक्षणांद्वारे पृथ्वी-वातावरण यांच्या प्रारणीय संतुलनाचा अभ्यास केला जातो. प्रारणमापकाच्या साहाय्याने भूपृष्ठीय तापमान, ढगाच्या माथ्याची उंची, ढगातील पाण्याचे प्रमाण, २० किमी. उंचीपर्यंत वातावरणातील तापमान इ. गोष्टींचे मापन केले जाते. या निरीक्षणांचे चुंबकीय पट्टीवर संग्रहण केले जाते. संबंधित जमिनीवरील वेधशाळा ही निरीक्षणे सांकेतिक संदेश पाठवून अथवा सातत्याने संकलित करतात.

साधारणपणे मोठ्या गावी असलेल्या वेधशाळेत भूपृष्ठीय वेधशाळा, उपरी वारे व तापमान यांचे मापन करणारी वेधशाळा, प्रारण वेधशाळा, वादळ-शोधक वेधशाला इ. वेधशाळांचा समावेश होतो.

पहा:एलियट, सर जॉन जलवायुविज्ञान भारतीय वातावरणवैज्ञानिक खाते वातावरणविज्ञान वातावरणविज्ञानीय उपकरणे हवामान हवामान नकाशा हवामानाचा अंदाज व पूर्वकथन.

गद्रे, कृ. म. मुळे, दि.आ.

“