আবহাওয়াবিজ্ঞান

আবহাওয়াবিজ্ঞান বায়ুমণ্ডলীয় বিজ্ঞানের একটি শাখা যেখানে মূলত আবহাওয়ার পূর্বাভাস প্রদানের জন্য পৃথিবীর বায়ুমণ্ডল ও স্বল্প-মেয়াদী বায়ুমণ্ডলীয় ঘটনাবলী (তথা আবহাওয়া) অধ্যয়ন করা হয়। সামরিক বাহিনী, বিমান চলাচল, শক্তি উৎপাদন, পরিবহন, কৃষি, নির্মাণ, দুর্যোগ ব্যবস্থাপনাসহ আরও বহু ক্ষেত্রে আবহাওয়াবিজ্ঞানের প্রয়োগ রয়েছে। 
আবহাওয়াবিজ্ঞানীরা আবহাওয়াজনিত ঘটনাবলী (যেগুলির সিংহভাগই ট্রপোমণ্ডল ও নিম্ন স্ট্র্যাটোমণ্ডল স্তরে ঘটে থাকে) অধ্যয়ন করেন, যেগুলি সৌর বিকিরণ, পৃথিবীর ঘূর্ণন, সামুদ্রিক স্রোত, ভূসংস্থান বায়ুমণ্ডলের গঠন, জলীয় বাষ্প এবং বায়ুরেখা ও চাপ ব্যবস্থাগুলির আন্তঃক্রিয়ার ফসল। এই আবহাওয়াবৈজ্ঞানিক ঘটনাবলীর মধ্যে দৈনন্দিন ঘটনা যেমন মেঘ, বারিপাত, বায়ুপ্রবাহের বিন্যাস, কুয়াশা, শিশির গঠন ও বায়ুর তাপমাত্রার তারতম্য থেকে শুরু করে বিপজ্জনক ও গুরুতর আবহাওয়াজনিত ঘটনা যেমন গুরুতর বজ্রঝড়, ক্রান্তীয় ঘূর্ণিঝড়, গুরুতর শৈত্যঝড় ও চরম তাপীয় ঘটনাগুলিও অন্তর্ভুক্ত। তাঁরা আবহাওয়াজনিত ঘটনাগুলিকে পরিমাপ ও বর্ণনা করতে বিভিন্ন আবহাওয়াবৈজ্ঞানিক চলরাশি যেমন বায়ুর তাপমাত্রা, বায়ুচাপ, আর্দ্রতা, বায়ুপ্রবাহের গতিবেগ, পদার্থ প্রবাহের হার এবং সেগুলির সময়ের সাথে তারতম্য ও পারস্পরিক আন্তঃক্রিয়ার সাহায্য নেন। এই চলরাশিগুলিকে তারপর স্থানীয় (অণুমাপনী), আঞ্চলিক (মধ্যম-মাপনী ও বৃহৎ-মাপনী) এবং বৈশ্বিক মাপনীতে আবহাওয়া বর্ণনা ও আবহাওয়ার পূর্বাভাস করতে ব্যবহার করা হয়। ভূপৃষ্ঠতলে অবস্থিত আবহাওয়া কেন্দ্রগুলিতে তাপমান যন্ত্র, বায়ুচাপমান যন্ত্র, বায়ুবেগমাপক যন্ত্র, বায়ুর দিকনির্দেশক (হাওয়া নিশান) ইত্যাদির দ্বারা প্রাপ্ত প্রাথমিক পরিমাপের পাশাপাশি তাঁরা বিভিন্ন আবহাওয়া উপগ্রহ, আবহাওয়া বেলুন (বেতার-এষণী), আবহাওয়া জরিপ বিমান, আবহাওয়া বয়া (অতীতের আবহাওয়া জাহাজের প্রতিস্থাপক), আবহাওয়া রাডার, স্বয়ংক্রিয় পৃষ্ঠ পর্যবেক্ষণ ব্যবস্থা এবং অন্যান্য যথাস্থানিক বা দূর-সংবেদী আবহাওয়াবৈজ্ঞানিক যন্ত্রপাতি (যেমন বিকিরণমাপক যন্ত্র ও লাইডার) ব্যবহার করে আবহাওয়ার উপাত্ত সংগ্রহ করেন।
আবহাওয়াবিজ্ঞান, জলবায়ুবিজ্ঞান (আবহাওয়ার ঘটনাগুলির দীর্ঘমেয়াদী অধ্যয়ন ও প্রতিমান নির্মাণ), বায়ুমণ্ডলীয় পদার্থবিজ্ঞান (বায়ুমণ্ডলের অভ্যন্তরে গতিবিজ্ঞান, তাপগতিবিজ্ঞান ও বিকিরণীয় স্থানান্তরের গবেষণা) এবং বায়ুমণ্ডলীয় রসায়ন (বায়ুর গুণমান, বায়ব বিক্ষেপ বা অ্যারোসলের আন্তঃক্রিয়া এবং দূষক পদার্থগুলির বিক্ষেপ অধ্যয়ন) একত্রে মিলে বায়ুমণ্ডলীয় বিজ্ঞান নামক বৃহত্তর গবেষণা ক্ষেত্রটি গঠন করেছে। পৃথিবীর বায়ুমণ্ডল ও মহাসমুদ্রগুলির মধ্যকার আন্তঃক্রিয়া (যাদের মধ্যে এল নিনিও ও লা নিনিয়া বিশেষভাবে উল্লেখ্য) জল-আবহাওয়াবিজ্ঞান নামক আন্তঃশাস্ত্রীয় গবেষণা ক্ষেত্রটিতে অধ্যয়ন করা হয়, যেটি আবহাওয়াবিজ্ঞান ও জলবিজ্ঞান থেকে উদ্ভূত হয়েছে। অন্যান্য আন্তঃশাস্ত্রীয় বিজ্ঞানের মধ্যে আছে প্রাণ-আবহাওয়াবিজ্ঞান (জীবন্ত ব্যবস্থাগুলির উপর আবহাওয়ার প্রভাব), মহাকাশ আবহাওয়া (পৃথিবীর ঊর্ধ্ব বায়ুমণ্ডল ও প্রযুক্তিগত অবকাঠামোর উপর সৌর কর্মকাণ্ডের প্রভাব) এবং গ্রহীয় আবহাওয়াবিজ্ঞান (অন্যান্য নভোবস্তুর বায়ুমণ্ডলীয় ঘটনাবলী)। আবহাওয়ার পূর্বাভাসের একটি গুরুত্বপূর্ণ শাখা হল সামুদ্রিক আবহাওয়ার পূর্বাভাস, যা সামুদ্রিক ও উপকূলীয় নিরাপত্তার সাথে সম্পর্কিত এবং যেখানে বৃহৎ জলরাশির সাথে বায়ুমণ্ডলের আন্তঃক্রিয়ার ফলে উদ্ভূত আবহাওয়া অধ্যয়ন করা হয়।
আবহাওয়া নিয়ে গবেষণা বহু হাজার বছর ধরে চলে আসছে। প্রাচীন মিশরীয়, ভারতীয়, ব্যাবিলনীয় ও গ্রিক সভ্যতাগুলিতে লোকজ্ঞান, জ্যোতিষীবিদ্যা, ধর্মীয় আচার ও প্রাথমিক পর্যবেক্ষণের সাহায্যে আবহাওয়ার পূর্বাভাস প্রদানের চেষ্টা করা হত। এই সব জ্ঞান গ্রিক দার্শনিক অ্যারিস্টটলের রচিত মেতেওরোলোগিকা নামক গ্রন্থে পূর্ণতা লাভ করে, তাই তাঁকে পাশ্চাত্যে আবহাওয়াবিজ্ঞানের জনক হিসেবে গণ্য করা হয়। মধ্যযুগের প্রথমভাগে শাস্ত্রটির তেমন কোনও অগ্রগতি ঘটেনি। তারপর রেনেসাঁস পর্বে এসে এটি পুনরুজ্জীবন লাভ করে, যখন ইবনুল হায়সাম ও র‍্যনে দেকার্ত অ্যারিস্টটলীয় তত্ত্বগুলির বিরোধিতা করেন এবং পর্যবেক্ষণভিত্তিক বৈজ্ঞানিক পদ্ধতি প্রয়োগের উপর জোর দেন। ১৮শ শতকে সঠিক পরিমাপকারক যন্ত্রপাতির (যেমন বায়ুচাপমান যন্ত্র ও তাপমান যন্ত্র) বায়ুমণ্ডলের উপরে পরিমাণবাচক উপাত্ত সংগ্রহ সম্ভব হয় এবং সেসময় ইতিহাসের প্রথম আবহাওয়াবৈজ্ঞানিক পণ্ডিতসমাজের প্রতিষ্ঠা ঘটে, যার নাম ছিল সোসিয়েতাস মেতেওরোলোজিকা পালাতিনা। ১৯শ শতকে ক্ষেত্রটিতে তেমন কোনও তাত্ত্বিক অগ্রগতি না ঘটলেও তারবার্তা (টেলিগ্রাফ) যন্ত্রের সুবাদে বিস্তীর্ণ অঞ্চল জুড়ে আবহাওয়া পর্যবেক্ষণ জালকব্যবস্থা গঠন করা হয়। ২০শ শতাব্দীতে সাংখ্যিক আবহাওয়া পূর্বাভাস বিকাশলাভ করে, যাতে উপগ্রহ ও রাডার প্রযুক্তির পাশাপাশি প্রবাহী গতিবিজ্ঞান ও তাপগতিবিজ্ঞান শাস্ত্রের সূত্রগুলি প্রয়োগ করে পরিশীলিত পূর্বাভাস প্রতিমান (মডেল) নির্মাণ করা হয়। ২০শ শতাব্দীর মধ্যভাগে পরিগণক যন্ত্র তথা কম্পিউটারের আবির্ভাবের পরে আবহাওয়ার পূর্বাভাসে বিপ্লব ঘটে, যার ফলে বিপুল পরিমাণ আবহাওয়াজাত উপাত্তসেটের তাৎক্ষণিক প্রক্রিয়াজাতকরণ ও প্রতিমান সমীকরণগুলির স্বয়ংক্রিয়া সমাধান সম্ভব হয়। বৃহৎ উপাত্ত ও অতিপরিগণক (সুপারকম্পিউটিং) ২১শ শতাব্দীর আবহাওয়াবিজ্ঞানের মূল চালিকাশক্তি। এগুলির সুবাদে আবহাওয়া ও জলবায়ুর পূর্বাভাসে সঠিকতা অর্জনে নাটকীয় উন্নতি সাধিত হয়েছে। নবনব প্রযুক্তি যেমন যন্ত্রীয় শিখন (মেশিন লার্নিং), একত্রিত পূর্বাভাস এবং উচ্চ-বিভেদন বৈশ্বিক জলবায়ু প্রতিমান নির্মাণ পূর্বাভাসের সূক্ষ্মতা আরও বাড়িয়ে দিতে পারে। তা সত্ত্বেও বায়ুমণ্ডলের বিশৃঙ্খল প্রকৃতির (প্রজাপতি প্রতিক্রিয়া যার একটি উদাহরণ) কারণে সহজাতভাবেই সম্পূর্ণ নিশ্চয়তার সাথে আবহাওয়ার পূর্বাভাস প্রদান এখনও সম্ভব নয়।
মানব সভ্যতার মাঝে বার্ষিক কালক্রমে বৃষ্টি অথবা বন্যার ভবিষ্যদ্বাণী ব্যবহার হয়ে আসছে কৃষি যুগের সময় থেকে। শুরুর সময়টাতে পুরোহিতরা আবহাওয়া পূর্বাভাষ প্রদান করতেন, যার পুরোটা নির্ভর করত সে সময়ের জ্যোতির্বিজ্ঞান এর উপর। ব্যাবিলন সভ্যতার কিউনিফর্ম শিলালিপিতে বজ্র ও বৃষ্টিপাতের পূর্বাভাষ সম্পর্কিত ধারণাগুলো লক্ষ করা যায়। ক্যালডীয়ার অধিবাসীরা ২২° জ্যোতিশ্চক্র ও ৪৮° জ্যোতিশ্চক্রের মাঝে পার্থক্য করেন । প্রাচীন ভারতীয় উপনিষদে মেঘ ও মৌসুমের কথা বর্ণিত রয়েছে। তেমনি কিছু নির্দিষ্ট আবহাওয়া পরিবর্তন সংক্রান্ত ঘটনাকে কেন্দ্র করে বিসর্জন দেওয়া সামবেদে উল্লেখ আছে। ৫০০ খ্রিস্টাব্দে বরাহমিহির রচনা করেন তার অন্যতম বই বৃহৎ-সমিথা, যা আবহাওয়া পর্যবেক্ষণের প্রমাণসমূহ বহন করে । ৩৫০ খ্রিস্টপূর্বাব্দে এরিস্টটল তার বই প্রকাশ করেন। তাঁকে আবহাওয়া বিজ্ঞানের জনক হিসেবে বিবেচনা করা হয়ে থাকে। তার অন্যতম আকর্ষণীয় অর্জন হচ্ছে পানিচক্র যার বর্ণনা তিনি ব্যাখ্যা করেন তার বইটিতে।
২৫০ খ্রিষ্টপূর্বে অথবা ৩৫০ থেকে ২০০ খ্রিষ্টপূর্বের মাঝামাঝি সময়ে রচিত বই "অন দা উনিভারস" -এ উল্লেখ আছেঃ 
""যদি অগ্নি স্ফুলিঙ্গও সদৃশ আলো ঝলকানো কিছু পৃথিবীর পৃষ্টে প্রচণ্ড গতিতে ছোটাছুটি করে তাকে বজ্রপাত বলা হয়। কিন্তু যদি এমন কিছু থাকে যা অনেক বৃহৎ আকৃতির ও আরো তীব্র এবং যার অর্ধেক অংশে আগুন দেখা যায় তাকে উল্কা বলা হয়। আর যদি এঁর পুরটা জুড়ে আগুন থাকে তাহলে সেটা হচ্ছে ধূম্র-পাত। সামগ্রিক ভাবে তাদের সবগুলোকেই বলা হয় বজ্রপাত বলা হয় কারণ সবগুলোই সমাপ্তিতে মাটিতে পতিত হয়। কখন-কখনও বজ্রের সাথে ধোঁয়া লক্ষ্য করা যায় তখন তাদের বলে ধূমায়িত বজ্র; আবার কখনও এটা বায়ুমণ্ডলে অতি দ্রুত বিক্ষিপ্ত হয়ে ছড়িয়ে পরে যা আর স্পষ্টভাবে দেখা যায়। অন্য সময়ে তাদের আড়াআড়ি ভাবে কয়েকটি শাখায় বিভক্ত হয়ে ছুটতে দেখা যায়, তখন তাদের দ্বিশৃঙ্গ-বজ্র বলা হয়। অত:পর যখন বজ্র ভূপৃষ্ঠে কোন কিছুর উপর পতিত হয় তাকে বজ্রপাত বলে।""গ্রিক বৈজ্ঞানিক থিওফ্রাস্টাস আবহাওয়া পূর্বাভাষ সম্পর্কে একটি বই সংকলন করেন যার নাম হচ্ছে "বুক অফ সাইন্স" (বাংলাঃ লক্ষণসমূহের বই) । প্রায় ২০ শতাব্দী ধরে থিওফ্রাস্টাস এঁর কাজ আবহাওয়া ও আবহাওয়া পূর্বাভাষের উপর কর্তৃত্ব পূর্ণভাবে প্রভাব বিস্তার করে। ২৫ খ্রিস্টাব্দে খ্যাতিমান রোমান ভূগোলবিদ পম্পোনিয়াস মেলা আঞ্চলিক জলবায়ুগত পদ্ধতি প্রণয়ন করেন। তৌফিক ফাহাদ এঁর মত অনুযায়ী ৯০০ খ্রিস্টাব্দের সময়কালে, আল-দিনাওয়ারী রচনা করেন "কিতাব আল-নাবাত"(আরবিঃ كتاب النباتات) যাতে তিনি আলোচনা করেন আরবিও কৃষি বিপ্লবের সময়ে কৃষিকাজের উপর আবহাওয়া বিজ্ঞানের প্রভাব নিয়ে। তিঁনি বর্ণনা করেন আবহাওয়া বিজ্ঞান সংক্রান্ত বিষয়বস্তু সকল যেমন আকাশ, গ্রহ, নক্ষত্রপুঞ্জ, সূর্য, চন্দ্র ও চন্দ্র পর্যায় গুলি যা মৌসুম ও বৃষ্টি নির্দেশ করে এবং বায়ুমণ্ডলীয় বিষয়বস্তু যথাঃ বাতাস, বিদ্যুৎ, বজ্রপাত, তুষারপাত, বন্যা, উপত্যকা, নদী ও পুকুর ।
শুরুর দিকে আবহাওয়া পূর্বাভাষের সকল প্রচেষ্টা নির্ভর করত অনুমান ও ভবিষ্যদ্বাণীর পাশাপাশি জ্যোতির্বিজ্ঞানের উপর। রবার্ট ফিটজরয় বৈজ্ঞানিক ও আনুমানিক ভবিষ্যদ্বাণীকে আলাদা করার চেষ্টা করেছিলেন।
"আরো জানুনঃ রংধনু, সন্ধ্যা ও বৃষ্টি"
টলেমি জ্যোতির্বিজ্ঞান পর্যবেক্ষণের পরিপ্রেক্ষিতে আলোর বায়ুমণ্ডলীয় প্রতিসরণ নিয়ে লিখেছিলেন। ১০২১ খ্রিস্টাব্দে, হাসান ইবনুল হায়সাম প্রমাণ করেছিলেন যে বায়ুমণ্ডলীয় প্রতিসরণ মূলত গোধূলির জন্য হয়ে থাকে; তিঁনি ধারণা করেছিলেন সূর্য যখন দিগন্তের ১৯° নিচে থাকে তখন থেকে গোধূলির সময় আরম্ভ হয়, তার ধারণার জ্যামিতিক নির্ধারণার মাধ্যমে তিনি অনুমান করেন যে পৃথিবীর বায়ুমণ্ডলের সর্বোচ্চ উচ্চতা প্রায় ৪৯ মাইল বা ৭৯ কিলোমিটার।
আলবার্টাস ম্যাগনাস সর্ব প্রথম প্রস্তাব করেন যে প্রতিটি বৃষ্টির ফোটাই ছোট-ছোট গোলক আকৃতির। যার মানে রংধনুর উৎপন্ন হয়ে থাকে প্রতিটি ছোট ছোট বৃষ্টির ফোটার সাথে আলোর পরস্পর সংযোগের মাধ্যমে। রজার বেকন সবার প্রথম রংধনুর কৌণিক আকার নির্ধারণ করতে সক্ষম হন। তিনি বিবৃতি করেন যে রংধনুর শিখর কখনই দিগন্ত থেকে ৪২° থেকে অধিক হতে পারে না। ১৩শ শতাব্দীর শেষের দিকে ১৪শ শতাব্দীর শুরুর দিকে কামাল আল-দীন আল-ফারসি এবং ফ্রেইবার্গের থিওডোরিক সর্বপ্রথম রংধনু হওয়ার সঠিক ব্যাখ্যা দেন। থিওডোরিক উপরন্তু গৌণ রংধনু নিয়েও ব্যাখ্যা প্রধান করেন। ১৭১৬ খ্রিস্টাব্দে, এডমন্ড হ্যালি প্রস্তাব করেন মেরুপ্রভা হয়ে থাকে মূলত পৃথিবীর চৌম্বক ক্ষেত্রের চারপাশে চৌম্বকীয় প্রবাহের কারণে।
"আরও জানুনঃ সেলসিয়াস, ফারেনহাইট ও বিউফর্ট স্কেল"
১৪৪১ সনে কোরিয়ার রাজা সেজং এর রাজপুত্র মুজং সর্ব প্রথম প্রমিত বৃষ্টি পরিমাপক যন্ত্র আবিস্কার করেন। সে বৃষ্টি পরিমাপক যন্ত্র কোরিয়ার সমগ্র জেসন রাজবংশে বিপণন করা হয়েছিল যেন কৃষকদের সম্ভাব্য ফসল উৎপাদনের উপর কর মূল্যায়ন করা সম্ভব হয়। ১৪৫০ সালে, লিওন বাতিস্তা আলবার্ট
এটি একটি স্কেল যার মাধ্যমে এক লক্ষ ভাগের এক ভাগ ছোট জিনিস মাপা যায়।