تويت
ارصاد جويه (علم)
Meteorology - Météorologie
الأرصاد الجوية (علم -)
علم الأرصاد الجوية meteorology هو بالتحديد «علم الظواهر الجوية»، أو «علم الأنواء»، ويمكن القول إنه 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.
وقديماً حدد أرسطو عام 350 ق.م في كتابه «ميتيورولوجيكا» Meteorologica مجال اهتمام هذا العلم بدراسة الظواهر الجوية وتبدلاتها التي تؤثر في حياة النبات والحيوان بعد الإنسان، والتي تتم في نطاق الغلاف الجوي المحيط بالكرة الأرضية.
وإذا كان غلاف الأرض الجوي يمتد حتى قرابة 1000كم، فإن علم الأرصاد الجوية لم يبلغ في معالجته العلمية ذلك المستوى الشاسع، وإنما اقتصر على الجزء من ذلك الغلاف الذي تترك فيه الظواهر الجوية آثارها على سطح الأرض بوجه مباشر أو غير مباشر. على أن تحليق بعض السواتل الصنعية الرصدية قد تم فوق ارتفاعات عالية وقدم الكثير من المعلومات عن الأجزاء العليا من الغلاف الجوي. وقد تطور ذلك الجزء الذي يوليه علم الأرصاد الجوية اهتمامه مع تطور وسائل رصد الأجزاء العليا من الجو وطرائقه، والكشف عن العلاقات بين ما يجري من ظواهر جوية عند السطح، وما يحدث من حركات جوية في الأجزاء المرتفعة، ولا سيما في طبقة الستراتوسفير، وما يحدث من تغيرات في كيمياوية تلك الطبقة وما فوقها. ذلك أن 0.9 من كتلة الجو تتركز في الكيلومترات الستة عشر الأولى القريبة إلى سطح الأرض، في حين يتركز 0.99 من كتلة الجو دون 35كم.
وهكذا يتبين أن المجال الذي يحظى باهتمام علم الأرصاد يكاد يتحدد بطبقتي التروبوسفير والستراتوسفير (سماكة 55كم تقريباً)، وخاصة طبقة التروبوسفير (السطح 12 كم وسطياً).
ولا يتوقف علم الأرصاد الجوية عند إظهار حركية الجو وخصائصه الفيزيائية والكيمياوية، بل يتعدى ذلك إلى الكشف عن أنماط الجو وظواهره المتكررة في الزمان والمكان، وتحديد قيمها، وتفسير آلية نشأتها وتطورها، وتقدير ما ستؤول إليه الأحوال الجوية في المستقبل، فالتنبؤ الجوي اليوم جزء أساسي من اهتمامات علم الأرصاد الجوية. ولا يمكن عزل هذا العلم عن المناحي الحياتية المختلفة على سطح الأرض، لما تؤدي إليه أحوال الجو الآنية (الطقس) من تأثيرات مباشرة في النبات والحيوان والإنسان.
ولهذا كله انتشر فوق سطح الأرض الكثير من محطات الرصد الجوي المتنوعة الأغراض التي تقوم بقياسات لمختلف عناصر الطقس: درجة الحرارة والرطوبة، والضغط الجوي والرياح والتهطال والتغطية بالسحب وأنواعها والرؤية والتبخر وغيرها.
أقسام علم الأرصاد الجوية ومجالاته
إن مجالات علم الأرصاد الجوية واسعة ومتشعبة. ويؤلف كل مجال من مجالاته فرعاً من فروع هذا العلم، ويمكن تمييز خمسة أقسام رئيسة لهذا العلم، هي الآتية:
علم الأرصاد الجوية الطبيعي: يُعنى علم الأرصاد الجوية الطبيعي physical meteorology بدراسة الجو وتركيبه، وانتقال الإشعاع الكهرمغنطيسي والأمواج الصوتية في الجو، وإظهار العمليات الطبيعية التي تتدخل في تشكل السحب وتطورها، وحدوث التهطال وآليته والظواهر الكهربائية الجوية، وما يتعلق بمسائل أخرى خاصة بفيزياء الجو وكيمياويته.
علم الأرصاد الشمولي(الإجمالي): ويهتم علم الأرصاد الشمولي synoptic meteorology بدراسة الحركات الجوية وتحليلها بمقاييس كبيرة، بغية تحديد سلوك الجو، وللتنبؤ بالتطورات المقبلة في الأحوال الجوية. والتنبؤات الجوية من الاهتمامات الرئيسة لهذا العلم الذي تعود بداية ظهوره إلى منتصف القرن التاسع عشر، وتعزز موقعه منذ أوائل الخمسينيات من القرن العشرين لازدياد كثافة محطات الرصد الشمولية (السينوبتية) ولاستخدام تقنيات متطورة في سبر الجو رأسياً، وفي تبادل المعلومات وتحليلها، وغير ذلك.
علم الأرصاد الدينامي (التحريكي): يهتم علم الأرصاد الدينامي dynamic meteorology بدراسة العمليات الترمودينامية الأساسية التي تحدد حركات الهواء، والظواهر الناتجة عنها، كما يدرس النماذج العددية لإظهار العمليات الجوية، والتنبؤ العددي عن الطقس الذي تطور منذ أواخر الأربعينات من القرن العشرين، ويشمل هذا العلم الحركات الجوية من مختلف المقاييس، ومن ذلك الأنظمة الصغيرة المقياس والمتوسطة. ولقد تضاءلت اليوم الفروق بين علمي الأرصاد الشمولي والدينامي، لازدياد استخدام علم الأرصاد الشمولي القوانين الناظمة لحركة الجو واعتماده كثيراً على المنهج التحليلي.
علم الأرصاد المكروي: يهتم علم الأرصاد المكروي micrometeorology بدراسة الجزء الأسفل من الجو القريب إلى سطح الأرض، من مستوى ذلك السطح حتى ارتفاع بضعة أمتار.
علم الأرصاد التطبيقي: يهتم علم الأرصاد التطبيقي applied meteorology بدراسة الآثار الناتجة من فعل الظواهر الجوية المتعددة في الجوانب البيئية المختلفة، وتقديم الخدمات الممكنة بغية الحد والتخفيف قدر الإمكان من الآثار السلبية للظواهر الجوية، مما جعل لهذا العلم عدة فروع منها: الأرصاد الجوية الزراعية والأرصاد الجوية للملاحة الجوية، والأرصاد الجوية للملاحة البحرية، والأرصاد الجوية العسكرية، والأرصاد الجوية الطبية وغيرها.
تاريخ علم الأرصاد الجوية
مع أن السجلات القديمة أعطت بعض الملامح عن معرفة الجو وأحواله، كما جاء في بعض أشعار الإغريق وكتابات العهد القديم، وما عثر عليه أيضاً في بلاد ما بين النهرين، فإن مفهوم الطقس weather لم تتضح معالمه العلمية إلا في القرن الخامس قبل الميلاد، إذ أعد هيرودت Herodote عام 440ق.م كتاباً بعنوان «تاريخ الطقس والرياح الموسمية»، يذكر فيه أن إعصاراً مصحوباً بوابل مر على طيبة بمصر فدمر الكثير من مبانيها. ويعد كتاب أبقراط Hippocrate عام 400 ق.م بعنوان «الهواء، الماء، والمكان» أول كتاب يصف أحوال الجو.ويعتقد أن أول كتاب في الأرصاد الجوية هو كتاب أرسطو السابق ذكره. وقد أتيح للدولة الإسلامية في أوج ازدهارها معرفة الكثير عن الأحوال الجوية في المناطق المختلفة، وظهر عدد من العلماء الذين تطرقوا إلى ذلك (المسعودي والبيروني وابن خلدون وإخوان الصفا). كما ساعد اشتغال العرب بالتجارة البحرية في بحر العرب والمحيط الهندي على مراقبة الدورة العامة للغلاف الجوي فوق المحيط الهندي، والرياح الموسمية.
غير أن الأرصاد الجوية بوصفها علماً لم تتبلور إلا بعد أن أعدت أجهزة القياس لترصد قيم الظواهر الجوية وتغيراتها. ومن المحتمل أن تكون المجتمعات الزراعية في عصور ما قبل التاريخ قد عرفت قياس المطر بمقاييس أولية بسيطة، كما حدث في الهند في القرن الرابع قبل الميلاد. والمقياس الآخر الذي استخدم قديماً هو دوارة الرياح wind vane. وقد بقي علم الأرصاد الجوية، منذ أن وضع أرسطو كتابه حتى اختراع أجهزة القياس الأساسية يعتمد الوصف والتخمين والمقارنة أحياناً، ليصبح منذ بداية القرن السابع عشر الميلادي علماً فيزيائياً حقيقياً. ففي عام 1593 اخترع غاليليو Galileo ميزان الحرارة. وفي عام 1643 اخترع توريشلي E.Torricelli مقياس الضغط الجوي (البارومتر الزئبقي). وفي عام 1648 أوضح باسكال أن ارتفاع الزئبق في أنبوبة مقياس الضغط يتغير بحسب ارتفاع المكان عن سطح البحر. وقد مكّن هذان الاختراعان من إنشاء الكثير من المراصد الجوية في أوربة. وأعطى علم الأرصاد الجوية دفعاً إلى الأمام، العالم البريطاني روبرت بويل R.Boyle بقانونه الشهير عام 1622م، الذي أرسى الأسس الأولى لمبادئ التحريك الحراري (الترمودينامية) في دراسة الغلاف الجوي، إذْ أظهر العلاقة بين الضغط وحجم الغاز ودرجة الحرارة. وفي عام 1783 اخترع دوسوسور Horace Bénédict De Saussure مقياس الرطوبة الشعري. وبعد ذلك بنحو سبع سنوات - أي عام 1790- تم اختراع مقياس سرعة الرياح (الأنيمومتر) anemometer.
ويعد العالم الألماني دوفي Dove أول من وضع في عام 1827 مفهوم علم الأرصاد الشمولي (السينوبتي). وفي عام 1835 أثبت عالم الفيزياء الفرنسي غاسبار كوريوليس G.Coriolis رياضياً تأثير دوران الأرض في حركة الهواء، وبرهن على ذلك وأكده الأمريكي وليم فريل W.Ferrel عام 1856.
وفي عام 1820 حاول هينريش