[ولد حريملاء]

توقعات الحالة الجوية

تمكننا توقعات الحالة الجوية من وضع خطط قائمة على التغيرات المحتملة في الأحوال الجوية.إذ يَطَّلع ملايين الناس يوميًا على تقارير الأحوال الجوية التي تُذيعها محطات الإذاعة والتلفاز، وتنشرها الصحف. وتُعَدُّ معرفة ما يمكن أن يكون عليه الجو مسبقًا أمرًا مريحًا عادة بالنسبة لمعظمنا؛ فالتنبؤات الجوية تساعدنا على اختيار الملابس التي نرتديها، وعلى تقرير ما إذا كنا نستطيع مزاولة بعض الأنشطة في الهواء الطلق. وللتنبؤات الجوية أهمية أعظم من ذلك أيضا. فعلى سبيل المثال، تمكن التقارير الخاصة باتجاه وسرعة الرياح ملاحي الطائرات من معرفة كمية الوقود التي يحتاجونها لرحلاتهم. ويحتاج عمال البناء ـ قبل عملية صب الخرسانة ـ إلى معرفة ما إذا كانت السماء ستمطر، حتى لا تتلف الخرسانة قبل أن تتصلب. ويستطيع المزارعون ـ إذا ما تلقوا تحذيرًا بسقوط الصقيع ـ أن يتخذوا الإجراءات الكفيلة بحماية محاصيلهم، كما أن التنبؤ بالأعاصير اللولبية والأعاصير الممطرة والفيضانات يمكن أن ينقذ حياة الكثيرين ويقلل الخسائر في الممتلكات.

ويسمى العلماء الذين يرصدون الأحوال الجوية علماء الأرصاد الجوية (التنبؤ بالطقس). وهم يجمعون البيانات الخاصة بحالة الغلاف الجوي في مختلف أنحاء العالم، ويستخدمونها لإعداد خرائط تبين درجة الحرارة، والضغط الجوي وحركة الرياح، ودرجة الرطوبة في المناطق المختلفة، ثم يحللون الخرائط ويعدون توقعاتهم للحالة الجوية.



رصد الأحوال الجوية حول العالم

رصد الطقس (الأحوال الجوية). تعتمد دقة توقعات الحالة الجوية على الرصد الدائم للطقس في جميع أنحاء العالم. وربما أبدت الدول ـ في مجال تبادل المعلومات الخاصة بالجو ـ تعاونًا أكثر من أي مجال آخر. وترعى المنظمة العالمية للأرصاد الجوية ـ التابعة للأمم المتحدة البرنامج العالمي لمراقبة الطقس، ومن خلال هذا البرنامج تتولى أكثر من 140 دولة ـ وهي الدول المشتركة في البرنامج ـ جمع المعلومات الخاصة بالطقس، وتوزيعها على الدول الأعضاء بوساطة شبكة اتصالات عالمية هي نظام الاتصالات العالمي.
وتقدم هيئات الأرصاد الجوية بالدول الأعضاء الإمكانات لهذا البرنامج. وتتضمن وسائل رصد الأحوال الجوية: 1ـ محطات رصد جوي 2ـ بالونات أرصاد جوية 3ـ أقمار صناعية للرصد.

محطات الرصد الجوي.
وهي تقوم بتسجيل الأحوال الجوية على الأرض. ويوجد أكثر من 3,500 محطة حول العالم، تقيس ـ كل ساعة ـ درجة الحرارة، واتجاه الرياح وسرعتها، والرطوبة، وكمية المطر، وغيرها من الأحوال الجوية، ثم تبث هذه المعلومات إلى مراكز توقعات الحالة الجوية.


رادار الطقس يساعد علماء الأرصاد الجوية على تحديد مكان سقوط المطر، حيث تعكس قطرات الماء موجات الراديو التي يصدرها نظام الرادار، وتظهر المناطق الممطرة على الشاشة.

بالونات الأرصاد الجوية تحمل أجهزة تقيس الأحوال الجوية للغلاف الجوي على ارتفاعات مختلفة، وتبث البيانات إلى الأرض. وقد أُطلق البالون الموجود في الصورة من أنتاركتيكا.

صورة بالأقمار الصناعية لأمريكا الشمالية تبين نمط السحب فوق هذه القارة. والنمط الدوار على مبعدة من الساحل الشمالي الشرقي للولايات المتحدة هو لإعصار ممطر (إعصار الهاركين).
وتستخدم محطات الرصد الجوي وسائل متعددة لتسجيل الأحوال الجوية؛ فمقياس الحرارة (الترمومتر) يقيس درجة حرارة الهواء، والبَارومِتر (مقياس الضغط الجوي) يبين الضغط الجوي، ودليل الأرصاد الجوية (دوارة الريح) يبين اتجاه الرياح، والمرياح (الأَنيمُومِتر) يقيس سرعة الرياح، ومقياس الرطوبة النسبية (الهَيْجْرُومِتْر) يقيس كمية الرطوبة في الهواء، ومقياس المطر يقيس كمية المطر.

تستخدم بعض محطات الرصد الجوي الرادار أيضًا لتكشف عن الأمطار التي تسقط على مسافات بعيدة، حيث يطلق النظام موجات راديوية، فتعكسها قطرات المطر وحبات الجليد الموجودة في السحاب. ويمكن كشف الموجات المنعكسة حتى مسافة حوالي 400 كم. ويظهر موضع المنطقة الممطرة على شاشة تشبه شاشة التلفاز. ويستطيع علماء الأرصاد الجوية -باستخدام الرادارـ أن يحَددوا اتجاه العاصفة وسرعتها. وفي حالات كثيرة، تدل قوة الأشعة المنعكسة على نوع العاصفة القادمة. فالأشعة المنعكسة بوساطة حبات البرد في عاصفة رعدية ـ على سبيل المثال ـ قوية جدا. ويُمكِّن الرادار علماء الأرصاد الجوية من التوقع بموعد مرور عاصفة ما على منطقة معينة. وقد طورت الإدارة القومية للمحيطات والغلاف الجوي بالولايات المتحدة شبكة لمحطات رادار دوبلر ذات الموجات النابضة، وهذا الرادار يكشف موجات الهواء المتحركة بسبب التغيرات الدقيقة في تردد الإشعاع المنعكس والمعروفة باسم تغييرات دوبلر


بالونات الأرصاد الجوية.
وهي تقيس الأحوال الجوية في الطبقات العليا من الغلاف الجوي. فكل يوم، تطلق حوالي 800 محطة رصد جوي حول العالم بالونين لكل منها، ويُملأ البالون بغاز الهيليوم أو الهيدروجين، ويحمل جهازًا يسمى المسبار اللاسلكي وهو جهاز يبث المعلومات الجوية إلى المحطات الأرضية بواسطة جهاز إرسال لاسلكي، وهو يقيس درجة الحرارة، والضغط الجوي، ورطوبة الجو على ارتفاعات مختلفة. أما اتجاه الرياح وسرعتها فيمكن تحديدهما على الأرض من خلال تتبع حركة البالون بوساطة جهاز تحديد الاتجاه. وينفجر البالون عندما يصل إلى ارتفاع حوالي 27,000م، حينئذ تُفتح مظلة الهبوط (الباراشوت) المتصلة بالمسبار اللاسلكي، فتُعيده إلى الأرض.

وهناك نوع آخر من بالونات الأرصاد الجوية يسمى البالون ثابت المستوى، وهو يحلق على ارتفاع معين، ويظل الغاز بداخله عند ضغط ثابت تقريبا. ويحدد حجم البالون الارتفاع الذي يحلق عليه. ويمكن للبالونات ثابتة المستوى أن تظل في الهواء شهورًا كثيرة، وهي تمدنا بقياسات طويلة الأجل للأحوال الجوية على ارتفاع معين. وتبث البالونات البيانات إلى الأقمار الصناعية التي توصلها بدورها إلى المحطات الأرضية.

الأقمار الصناعية.
هي آلات تصوير تحمل آلات تصوير تلفازية تلتقط صورًا للأرض. وتبين الصور أنماط السحب التي تعلو الأرض، ومساحات كبيرة من الثلج والجليد على سطحها. وتبث الأقمار الصناعية صورًا عن طريق الإشارات إلى المحطات الأرضية، حيث تُعد صورًا فوتوغرافية من هذه الإشارات. ويستطيع علماء الأرصاد الجوية ـ بدراسة هذه الصور ـ تحديد أماكن الأعاصير الممطرة وغيرها من الأعاصير الخطيرة التي تتشكل فوق المحيط، ومن ثم، تستطيع إدارة الخدمات الجوية إصدار التحذيرات المناسبة قبل أن تضرب العواصف اليابسة. وتأخذ الأقمار الصناعية أيضًا قياسات لدرجة الحرارة والرطوبة. وبالإضافة إلى ذلك، يستطيع علماء الأرصاد الجوية تحديد اتجاه الرياح وسرعتها عن طريق ملاحظة حركة السحب في سلسة من صور الأقمار الصناعية.

وهناك نوعان من الأقمار الصناعية للطقس: قُطبِيّ المدار وأرضيّ المدار. وتدور الأقمار الصناعية للطقس قطبية المدار حول الأرض على ارتفاع يتراوح بين 800 و1400 كم تقريبا، ويقع مدارها فوق القطبين الشمالي والجنوبي. وحــيـث إن الأرض تـدور، فـإن القمـر الصناعي القطـبي المـدار يمــر فـوق مـنـاطـق مختـلفة مـن الأرض فـي كــل دورة. وقــد تغـطي مـساحة الصور التي يلتقطها ما يصل إلى 10 ملايين كم²، أو حوالي 2% من مساحة سطح الأرض. ويمكن لبعض الأقمار الصناعية قطبية المدار أن تصور الأرض مرتين في اليوم الواحد.

أما الأقمار الصناعية للطقس أرضية المدار ـ والتي يطلق عليها أيضًا أقمار صناعية أرضية التزامن ـ فتدور حول خط الاستواء على ارتفاع يبلغ 35,890كم. وعلى هذا الارتفاع تتزامن حركة قمر الأرصاد الجوية مع دوران الأرض، وبذا يكمِل القمر دورة واحدة في نفس الوقت الذي تُكمِل فيه الأرض دورة واحدة، ومن ثم يظل في موقع واحد فوق الأرض. ولأن الأقمار الصناعية للطقس ـ أرضية المدار ـ تدور على مثل هذا الارتفاع العالي، لذا فهي تستطيع أن تلتقط صورًا تغطي مساحات أوسع من تلك التي تلتقطها الأقمار الصناعية قطبية المدار. وإذا ما وُضِعَت أقمار صناعية أربعة فإنها تستطيع أن تلتقط في وقت واحد صورًا تغطي الكرة الأرضية بأكملها.

وسائل الرصد الأخرى. وهي تتضمن الطائرات والسفن، وبعض الطائرات التجارية المزودة بأجهزة خاصة تسجل اتجاه الرياح وسرعتها ودرجة الحرارة عند مستوى الطيران. ويستطيع عدد من الطائرات أن يرسل هذه المعلومات إلى الأقمار الصناعية للطقس أرضية المدار. وهناك أيضا طائرات خاصة للأرصاد الجوية تسجل قياسات للأحوال الجوية. وبالإضافة إلى ذلك، تُطلق الطائرات نوعًا من المسبار اللاسلكي يسمى درُبسُونْد يسجل الأحوال الجوية أثناء هبوطه إلى الأرض بمظلة الهبوط.

وتوصِّل السفن التجارية وسفن الأرصاد الجوية معلومات عن الأحوال الجوية إلى المحطات الأرضية بوساطة أجهزة الراديو، كما تُطلق سفن الأرصاد الجوية أيضا بالونات تسجل الأحوال الجوية في أعلى الغلاف الجوي. وبالإضافة إلى ذلك، تطلق السفن إلى المحيطات طوافات خاصة ـ وهي وسائل تطفو على سطح الماء. وتسجل الطوافات الأحوال الجوية عند مستوى سطح البحر، وتبث المعلومات إلى الأقمار الصناعية للطقس قطبية المدار. وبعض الطوافات مثبتة في الماء، وبعضها الآخر ينجرف مع التيار.


تحليل المعلومات الخاصة بالطقس. من أجل تحليل المعلومات الخاصة بالطقس يجب توفر أكثر من عامل مثل إعداد خريطة الطقس والتوقعات بالأحوال الجوية.

إعداد خريطة الطقس.
تُستخدم المعلومات التي تم جمعها بوساطة محطات الأرصاد الجوية والبالونات والأقمار الصناعية وغيرها من الوسائل لإعداد خرائط الطقس. وقد بدأ علماء الأرصاد الجوية في الخمسينيات من القرن العشرين، يجمعون المعلومات ويُعدُّون الخرائط الخاصة بالطقس باستخدام الحواسيب. وتُبين خريطة الطقس السطحية الأحوال الجوية التي تم قياسها عند سطح الأرض في وقت معين من اليوم. وتوجد في الخرائط خطوط تسمى خطوط تساوي درجة الحرارة (خطوط التحاور)، وهي تربط بين الأماكن التي سجلت نفس درجة الحرارة، كما توجد خطوط تسمى خطوط تساوي الضغط الجوي (الإيسوبار)، وهي تربط بين الأماكن التي سجلت نفس الضغط الجوي.

وتميل الرياح إلى أن تهب موازية تقريبا لخطوط تساوي الضغط الجوي. وإذا كانت هذه الخطوط متقاربة، كانت الرياح شديدة أما اذا كانت متباعدة، فالرياح تكون خفيفة. أما التساقط فتمثله المناطق المظللة. وتبين خرائط الطقس السطحية كذلك مواضع الجبهات الهوائية على الخرائط.

وتوجد خريطة 500 مليبار تبين درجة الحرارة واتجاه الرياح وسرعتها والرطوبة التي تم قياسها على ارتفاع حوالي 5,608م في المتوسط. ويبلغ الضغط الجوي -عند هذا الارتفاع- حوالي500 مليبار، أو حوالي نصف معدل الضغط الجوي عند مستوى سطح البحر. وتبين خريطة الحرارة أعلى درجات الحرارة السطحية وأصغرها في الأماكن المختلفة خلال 24 ساعة. وتبين خريطة التساقط (خريطة تكثف البخار إلى مطر) الأماكن التي حدث فيها التساقط خلال 24 ساعة. وتُستخدم خريطة توقع حالة الطقس للتنبؤ بدرجة الحرارة، والضغط الجوي، واتجاه الرياح وسرعتها، والرطوبة، والتساقط في وقت معين في يوم ما. وتُعِدُّ الحواسيب هذه الخرائط من خلال حل معادلات رياضية معقدة، تستخدم معلومات الأرصاد الجوية كنقطة بداية.

توقعات الطقس.
وهي تتضمن تحليل خرائط الطقس. وهناك نوعان أساسيان من التوقعات الجوية، توقعات قصيرة المدى و توقعات طويلة المدى. وتتنبأ التوقعات قصيرة المدى بالطقس خلال الثماني عشرة ساعة، أو الست والثلاثين ساعة التالية. وتحدث هذه التوقعات عدة مرات في اليوم، كلما تَلَقَّى علماء الأرصاد الجوية معلومات جديدة عن الطقس. وهناك عدة أنواع من التوقعات طويلة المدى. فأحدها يتنبأ بالأحوال الجوية خلال الأيام الخمسة التالية ويراجعه علماء الأرصاد الجوية يوميًا، والنوع الآخر يغطي الأيام الستة أو العشرة التالية. ويُراجَع ثلاث مرات في الأسبوع. ويُعِدُّ علماء الأرصاد الجوية أيضًا توقعات تمتد إلى ثلاثين يومًا، ويراجعونها مرتين في الشهر. وكلما طالت الفترة التي تغطيها التوقعات الجوية، قلت التفصيلات التي تتضمنها، وقل احتمال دقتها.

ولا يستطيع علماء الأرصاد الجوية الاعتماد على خرائط الطقس وحدها لإعداد توقعات دقيقة، إنما يستخدمون حواسيب سريعة جدًا لإعداد توقعاتهم.

وتستخدم معظم نظم الحاسوب نموذجًا يقسم الغلاف الجوي إلى شبكة مربعات. ويتلقى الحاسوب المعلومات من محطات الأرصاد الجوية والأقمار الصناعية، ويعد خريطة طقس نموذجية ثم يحسب التطورات التي ستطرأ على المتغيرات الجوية كالضغط والحرارة وسرعة الرياح واتجاهها خلال الأيام القليلة التالية، ومن خلال هذه الحسابات تُعد نشرة الأحوال الجوية. فعلى سبيل المثال، تستخدم مصلحة الأرصاد الجوية في المملكة المتحدة نموذج حاسوب يحتوي على 60,000 نقطة على الكرة الأرضية، وهو يماثل شبكة مربعات عرضها 90كم. وللحصول على تنبؤات جوية أكثر دقة ـ كما هو الحال في المناطق الساحلية على سبيل المثال ـ تستخدم نماذج الحاسوب شبكة مربعات أصغر، لا يتعدى عرضها عدة كيلومترات. وغالبا ما تخطئ خرائط توقعات الأحوال الجوية التي يعدها الحاسوب لعدد من الأسباب: أحد هذه الأسباب أن الصيغ التي تستخدمها نظم الحاسوب هي مجرد وصف تقريبي لسلوك الغلاف الجوي. وبالإضافة إلى ذلك، غالبًا ما تكون التوقعات الطقسية غير دقيقة، لأن الأحوال الجوية المحتملة كثيرة جدًا، كما أنه من المحتمل أن تتغير هذه الأحوال العامة بسرعة فائقة. وخرائط التوقعات الجوية التي تتنبأ بالأحوال العامة للطقس أكثر دقة من تلك التي تتنبأ بحالة الجو في مكان معين ووقت محدد.

بالإضافة إلى تحليل خرائط التوقعات الجوية، يحلل علماء الأرصاد الجوية خرائط ومخططات أخرى للتنبؤ بالطقس في مدينة معينة. ومن أسباب عدم دقة توقعاتهم أن الأحوال الجوية لايتم رصدها في جميع أنحاء العالم بما فيه الكفاية. إذ توجد محطات أرصاد جوية في معظم أنحاء اليابسة ولكن لا يوجد العدد الكافي من طائرات وسفن الأرصاد الجوية وطوافات المحيطات، لمراقبة جميع المحيطات التي تغطي أكثر من ثلثي سطح الأرض. ونادرا ما يجري رصد حالة الغلاف الجوي فوق مناطق شاسعة من المحيطات إلا عن طريق الأقمار الصناعية. وهذه بمفردها لاتزودنا بمعلومات كافية عن هذه المناطق، ومن ثم، لا يستطيع علماء الأرصاد الجوية دائما أن يخبرونا بنوعية الطقس الذي سيسود جهة معينة من العالم.

--------------------------------------------------------------------------------