يُشكل علم الأرصاد الجوية فرعًا مهمًا من علوم الغلاف الجوي، حيث يُعنى بدراسة الظواهر والتغيرات في الجو، فهو أداة حيوية لفهم وتنبؤ الظواهر الجوية، مما يسهم في تحسين السلامة والاستدامة في مختلف جوانب الحياة البشرية والبيئية، وسنعرض لكم أهم وأبرز المعلومات حول هذا العلم.
ما هو علم الأرصاد الجوية؟
علم الأرصاد الجوية (Meterology): هو فرع من العلوم الطبيعية الذي يهتم بدراسة الغلاف الجوي، وبالتحديد هو علم الظواهر الجوية، أو علم الأنواء، ويمكن القول أنه علم فيزياء الجو؛ لاهتمامه بدراسة فيزيائية الجو وحركيته وكيمياويته، وما يتولد عن ذلك من أنماط وأشكال مختلفة من الحالات الجوية المترددة على هذا المكان أو ذاك في زمن معين.
أي هو العلم الذي يدرس التغيرات اليومية لعناصر الغلاف الجوي عن طريق رصد وقياس درجة حرارة الهواء والضغط الجوي واتجاه الرياح وسرعتها وكمية التساقط خلال يوم واحد لأي مكان من سطح الأرض.
يركز علم الأرصاد الجوية بشكل أساسي على الطبقة السفلية من الغلاف الجوي، خاصةً التروبوسفير، حيث تحدث معظم التغيرات الجوية ويساعد هذا العلم في توفير تنبؤات دقيقة للطقس والظواهر الجوية المختلفة لتحسين التخطيط واتخاذ القرارات في مجالات مثل الزراعة والطيران والبحرية والبنية التحتية والأنشطة الترفيهية.
وينقسم علم الأرصاد الجوية إلى:
- علم المناخ
- فيزياء الغلاف الجوي
- كيمياء الغلاف الجوي
- ترموديناميكا الغلاف الجوي
- مجالات ثانوية من العلوم الجوية
أهمية علم الأرصاد الجوية
- توفير تحذيرات مبكرة من الظروف الجوية القاسية مثل الإعصارات والفيضانات والعواصف الرعدية، مما يساعد في إنقاذ الأرواح وتقليل الخسائر البشرية وهذا بفضل تنبؤات الطقس الدقيقة التي يقدمها علم الأرصاد الجوية.
- تحديد الظروف الجوية الآمنة للطيران، ويوفر معلومات حول الرياح والعواصف والضباب التي قد تؤثر على سلامة الرحلات الجوية.
- يساعد المزارعين في تحديد أفضل الفترات لزراعة المحاصيل وتقديم توصيات بشأن إدارة المياه والتسميد، مما يساعد في زيادة الإنتاجية الزراعية وتقليل الخسائر الزراعية.
- توفير معلومات حول الطقس للمسافرين والسياح، مما يساعدهم في تخطيط أنشطتهم ورحلاتهم بشكل أفضل وتجنب الظروف الجوية السيئة.
الأدوات المستخدمة في علم الأرصاد الجوية
تُستخدم مجموعة متنوعة من الأدوات لقياس ورصد الظواهر الجوية ومن هذه الأدوات:
- الرادار الجوي: يستخدم لرصد حركة السحب والأمطار والعواصف الرعدية.
- المحطات الجوية: توجد هذه المحطات على الأرض وفي البحار والمحيطات، وتقوم بنقل البيانات إلى مراكز المراقبة للتحليل والتنبؤ، وتتضمن مجموعة من الأجهزة لقياس درجة الحرارة، والرطوبة النسبية، والضغط الجوي، وسرعة الرياح، واتجاهها.
- البالونات الجوية: تُطلق لقياس متغيرات الطقس بمختلف الارتفاعات حيث تحمل هذه البالونات أجهزة لقياس درجة الحرارة والرطوبة والضغط الجوي وسرعة الرياح.
- الأقمار الصناعية: تستخدم لرصد السحب وتحديد نمط الأحوال الجوية على نطاق واسع. ترسل الأقمار الصناعية الصور الجوية والبيانات الحرارية والرطوبة لتحليل الطقس.
- المركبات الجوية (الطائرات): تستخدم لجمع البيانات الجوية على ارتفاعات مختلفة وفي مناطق متعددة، مما يوفر بيانات دقيقة لتحليل الظواهر الجوية.
- أجهزة الاستشعار البعيد: تُستخدم لرصد الطقس من بعيد، مثل الأقمار الصناعية والطائرات بدون طيار التي تحمل أجهزة الاستشعار الجوي.
- محطات الرصد البحرية: تستخدم لرصد الظواهر الجوية في المحيطات والبحار، مثل درجة حرارة سطح البحر وسرعة الرياح واتجاهها.
الفرق بين علم الأرصاد الجوية وعلم المناخ
يمثل علم الأرصاد الجوية وعلم المناخ اثنان من فروع علوم الغلاف الجوي، إلا أن لكل منهما نطاقه وتركيزه الخاص في طبقات الغلاف الجوي، ويتمثل الفرق بينهم:
علم الأرصاد الجوية
يركز على الأحوال الجوية الفعلية والتغيرات اليومية والأحوال الجوية القريبة في مكان معين وفي فترة زمنية قصيرة، ويشمل توقعات الطقس لفترة تتراوح من ساعات إلى أيام، ويعتمد في توقعاته على البيانات الجوية الحالية المستمدة من المحطات الجوية والرادار والأقمار الصناعية وغيرها من الأجهزة.
علم المناخ
يركز علم المناخ على الأنماط الطويلة الأمد للطقس والتغيرات المناخية على مدى السنين والعقود، ويعتمد على تحليل البيانات الجوية والمناخية طويلة الأمد لتحديد الاتجاهات والتغيرات المناخية.
علاقة علم الأرصاد الجوية بالعلوم الأخرى
علم الأرصاد الجوية له علاقة وثيقة بعدة علوم أخرى ومنها:
- علم الفلك: يساعد علم الفلك في تحديد الأنماط الطويلة الأمد للطقس والمناخ من خلال دراسة حركة الكواكب والأقمار والنجوم.
- الزراعة وعلوم النبات: تؤثر الظواهر الجوية مثل درجات الحرارة وكميات الأمطار والرطوبة على نمو النباتات وإنتاج المحاصيل، وبالتالي لها علاقة بعلم الزراعة وعلوم النبات.
- علم الفيزياء: حيث يعتمد علم الأرصاد الجوية على مفاهيم في الفيزياء مثل حركة الهواء والحرارة والرطوبة والضغط الجوي لتفسير الظواهر الجوية المختلفة.
- علم الكيمياء: حيث تساعد الكيمياء في فهم تفاعلات الغلاف الجوي وتأثيراتها على تشكيل السحب والظواهر الجوية الأخرى.
- علم الجيولوجيا: تدرس الجيولوجيا تركيب وتاريخ الأرض وعمليات تكونها، وبالتالي فإن لها علاقة مباشرة بعلم الأرصاد الجوية في فهم تأثير الظواهر الجوية على الطبيعة والجيولوجيا، مثل الإعصارات والفيضانات والتآكل الجوي.
- علم البيولوجيا: تدرس البيولوجيا تأثيرات الظواهر الجوية على الكائنات الحية والنظم البيئية، مثل تأثير الأمطار والجفاف على النباتات والحيوانات.
الآثار المتوقعة للتغير المناخي على علم الأرصاد الجوية
يتأثر علم الأرصاد الجوية تأثرًا شديدًا بالتغير المناخي، ومن الآثار المتوقعة للتغير المناخي على علم الأرصاد الجوية ما يلي:
- حدوث تغييرات في الأنماط الجوية والتيارات الهوائية، مما يؤثر على توزيع الحرارة والرطوبة والضغط الجوي، وبالتالي يؤثر على الطقس.
- صعوبة التنبؤ بالطقس، من المحتمل أن يزيد التغير المناخي من حدة الظواهر الجوية المتطرفة مثل العواصف الرعدية، والأعاصير، والفيضانات، والجفاف مما يؤدي إلى جعل عملية التنبؤ بالطقس أكثر تعقيدًا.
- تغيرات في التركيب الكيميائي للغلاف الجوي مثل زيادة نسبة ثاني أكسيد الكربون والغازات الدفيئة الأخرى، مما يؤثر على الطقس والمناخ.
- حدوث تأثيرات على الطبيعة الأساسية للمناخ مثل الانتقالات الحرارية بين المحيطات والهواء، مما يؤثر على توزيع الحرارة والرطوبة في الغلاف الجوي.
التحديات التي يواجهها علم الأرصاد الجوية
يواجه علم الأرصاد الجوية العديد من التحديات التي تؤثر على قدرته على توقع الطقس بدقة وفهم الظواهر الجوية:
- عدم توفر البيانات في بعض المناطق الجغرافية، مما يجعل من الصعب توقع الطقس في تلك المناطق بدقة.
- تعقيدات الأنظمة الجوية واستمرارية تنوع وتغير التفاعلات بين مختلف العوامل الجوية، مما يجعل تحليلها وتوقعها تحديًا كبيرًا.
- التغيرات الجذرية في المناخ مما يؤدي إلى صعوبة التنبؤ بالطقس وبالتالي الحاجة إلى تحسين النماذج والتقنيات المستخدمة لزيادة دقة التنبؤ بالطقس.
- الحاجة إلى توفير تحذيرات مبكرة وفعالة للمساعدة في التصدي للكوارث الطبيعية والأحوال الجوية القاسية.
- افتقار بعض المناطق إلى البنية التحتية اللازمة لتركيب وصيانة أجهزة الرصد الجوي، مما يؤثر على دقة التوقعات في تلك المناطق.
التساؤلات الشائعة حول علم الأرصاد الجوية
في إطار حديثنا عن علم الأرصاد الجوية، سنجيبكم على أهم الأسئلة التي قد تتبادر إلى الأذهان أثناء القراءة عن علم الأرصاد الجوية ومن أهم هذه التساؤلات:
ما هي طبقات العلاف الجوي؟
يتكون الغلاف الجوي من عدة طبقات وهي:
- طبقة التروبوسفير: وهي الطبقة السفلى في الغلاف الجوي وتحدث فيها جميع الظواهر الجوية من سحب وأمطار وعواصف … إلخ.
- طبقة الستراتوسفير: هي الطبقة الثانية من الغلاف الجوي، ومصدر الحرارة في هذه الطبقة هو أشعة الشمس فوق البنفسجية التي يمتصها غاز الأوزون الموجود في هذه الطبقة.
- طبقة الميزوسفير: هي الطبقة الثالثة في الغلاف الجوي، ومصدر الحرارة في هذه الطبقة هو امتصاص الأوزون الموجود فيها لأشعة الشمس فوق البنفسجية وتحدث عمليات احتراق الشهب والنيازك الساقطة فيها.
- طبقة الأيونوسفير: تحدث في هذه الطبقة ظاهرة الشفق القطبي وهي ظاهرة ضوئية تحدث كوهج نتيجة لشحنات كهربائية مغناطيسية.
- طبقة الأكزوسفير: وهذه الطبقة تغلف باقي الطبقات وتفصلها عن الفضاء.
ماذا تعني الظواهر الجوية؟
الظواهر الجوية: هي الظواهر والأحداث التي نشاهدها في الجو، بما في ذلك الظواهر الضوئية، والتي يتم تفسيرها ودراستها من قبل علم الأرصاد الجوية. تتأثر هذه الظواهر بمجموعة من المتغيرات المعروفة باسم العناصر الجوية، والتي تشمل درجة الحرارة والضغط الجوي وبخار الماء، وتغيراتها مع مرور الوقت. تتمثل أغلب الظواهر الجوية على سطح الأرض في الطبقة السفلية من الغلاف الجوي، المعروفة بالتروبوسفير.
مَن هم أبرز العلماء المساهمين في علم الأرصاد الجوية؟
لا يمكن تحديد مكتشف بمفرده لعلم الأرصاد الجوية فقد هذا العلم نتاجًا لجهود علماء وباحثين عديدين ومنهم:
- أرسطو
- جون دالتون
- لوكا فاريني
- سيمون دالتون
- سير فرانسيس بيكنال
- لويس ريتشاردسون
- أدوارد لورنتز
