علم الأرصاد الجوية هو دراسة الغلاف الجوي للأرض والتغيرات في درجات الحرارة وأنماط الرطوبة التي تنتج ظروفًا جوية مختلفة. بعض الموضوعات الرئيسية للدراسة هي أحداث مثل هطول الأمطار (الأمطار والثلوج) والعواصف الرعدية والأعاصير والأعاصير المدارية والعواصف الشمالية الشرقية .
إن نتائج الأحداث المناخية محسوسة بعدة طرق. على سبيل المثال، يؤدي الجفاف إلى نقص المياه، وتلف المحاصيل، وانخفاض معدلات تدفق الأنهار، وزيادة احتمالات اندلاع حرائق الغابات. بالإضافة إلى ذلك، قد تؤدي هذه التأثيرات إلى تقييد حركة الأنهار، وتسرب المياه المالحة إلى طبقات المياه الجوفية والخلجان الساحلية، والضغط على أنواع مختلفة من النباتات والحيوانات، وحتى التحولات السكانية. وقد أدى تأثير الطقس على النشاط البشري إلى تطوير علم التنبؤ بالطقس غير المؤكد.
اشتُقت كلمة علم الأرصاد الجوية من الكلمة اليونانية meteoron ، والتي تشير إلى أي ظاهرة في السماء. تناول كتاب Meteorologica لأرسطو (340 قبل الميلاد) جميع الظواهر فوق سطح الأرض. أصبح علم الفلك، بما في ذلك دراسة النيازك، أو “النجوم الساقطة”، فيما بعد تخصصًا منفصلاً. اقتصر علم الأرصاد الجوية في النهاية على دراسة الغلاف الجوي.
دراسة علم الأرصاد الجوية اليوم
يركز علم الأرصاد الجوية الحديث في المقام الأول على أنماط الطقس النموذجية التي يتم رصدها، بما في ذلك العواصف الرعدية والأعاصير المدارية والجبهات والأعاصير المدارية والأعاصير المدارية المختلفة. وعادة ما يُنظر إلى علم الأرصاد الجوية على أنه يصف ويدرس الأساس المادي للأحداث الفردية. وعلى النقيض من ذلك، يصف علم المناخ ويدرس أصل الأنماط الجوية التي يتم رصدها بمرور الوقت.
إن الجهود المبذولة لفهم الغلاف الجوي تعتمد على العديد من مجالات العلوم والهندسة. وتُسمى دراسة حركات الغلاف الجوي علم الأرصاد الجوية الديناميكي. وهي تستخدم معادلات تصف سلوك سائل قابل للضغط (الهواء) على كرة دوارة (الأرض). ومن بين التعقيدات المهمة في هذه الدراسة حقيقة أن الماء في الغلاف الجوي يتغير ذهابًا وإيابًا بين الصلب والسائل والغاز بطريقة معقدة للغاية. وتؤدي هذه التغييرات إلى تعديل كبير للمعادلات المستخدمة في علم الأرصاد الجوية الديناميكي.
تتعامل الأرصاد الجوية الفيزيائية، أو الفيزياء الجوية، مع العديد من مجالات الدراسة المتخصصة. على سبيل المثال، تتضمن دراسة السحب والأشكال المختلفة للظواهر الجوية المائية تحقيقات في سلوك الماء في الغلاف الجوي. وتهتم دراسة النقل الإشعاعي بالمصدر الأساسي للطاقة الذي يحرك العمليات الجوية، ألا وهو الإشعاع الشمسي، والطرق التي يتم بها توظيف الطاقة الإشعاعية بشكل عام وتبديدها في الغلاف الجوي. وتتعامل التخصصات المتخصصة الأخرى مع الظواهر التي تنطوي على الضوء (البصريات الجوية) والصوت (الصوتيات الجوية).
إن بعض فروع علم الأرصاد الجوية تتحدد من حيث حجم الظواهر التي يتم دراستها. على سبيل المثال، الدراسة الدقيقة بشكل أساسي التفاعلات الصغيرة الحجم بين أدنى مستوى للغلاف الجوي والأسطح التي يتلامس معها. ويتعامل علم الأرصاد الجوية المتوسطة الحجم مع الظواهر متوسطة الحجم ـ العواصف الرعدية والرياح الجبلية على سبيل المثال. ويهتم علم الأرصاد الجوية الشامل بالعمليات الأكبر حجماً مثل أنظمة الضغط المرتفع والمنخفض وجبهاتها، وهكذا حتى دراسة الدورة الجوية الكلية على مدى فترات زمنية لا تتجاوز بضعة أيام. وينبع التنبؤ بالطقس، وهو الجانب التنبؤي من علم الأرصاد الجوية، من هذه التخصصات.
علم الأرصاد الجوية مقابل علوم الغلاف الجوي مقابل علم المناخ
على الرغم من أن “علم الأرصاد الجوية” و”علوم الغلاف الجوي” يُستخدمان غالبًا بالتبادل، إلا أنهما ليسا نفس الشيء. تدرس علوم الغلاف الجوي الغلاف الجوي للأرض بالكامل، وعملياته، والطرق التي يتفاعل بها مع مياه الأرض ومناظرها الطبيعية والكائنات الحية.
يمكن اعتبار “العلوم الجوية” مصطلحًا شاملًا لكل ما يتعلق بالغلاف الجوي. والأرصاد الجوية ليست سوى أحد المجالات الفرعية للعلوم الجوية.
علم المناخ هو مجال فرعي آخر من العلوم الجوية ويتضمن دراسة محددة للتغيرات الجوية التي تحدد المناخ ببطء بمرور الوقت. إذا كان علم الأرصاد الجوية هو دراسة الطقس، فيمكن اعتبار علم المناخ دراسة الطقس بمرور الوقت. علم المناخ هو مجال دراسة يكتسب شعبية بسرعة مع تزايد أهمية تغير المناخ.
إقرا ايضاً: التسجيل في تطوع كأس العالم 2026 في كندا وأمريكا والمكسيك
ما هي فروع علم الأرصاد الجوية المختلفة؟
بالإضافة إلى علم الأرصاد الجوية وعلم المناخ، هناك العديد من الفروع الأخرى التي تركز على الطقس والمناخ.
- البارومتري – دراسة الضغط الجوي ، وكيفية قياسه، والطرق التي يرتبط بها بالطقس والمناخ.
- علم الأرصاد الجوية الحيوية – دراسة كيفية تأثير الظروف الجوية وأنماط الطقس على ظروف المعيشة.
- علم الأرصاد الجوية المائية – دراسة كيفية انتقال الماء والطاقة بين سطح الأرض وغلافها الجوي.
- علم الأرصاد الجوية البحرية – دراسة أنظمة الطقس والمناخ الشاملة وتأثيراتها على البيئات البحرية.
ما هي أدوات الطقس التي يستخدمها خبراء الأرصاد الجوية؟
لقد أتاحت التكنولوجيا الحديثة لخبراء الأرصاد الجوية المحترفين والهواة الحصول على معدات متطورة يمكنها اكتشاف أنماط الطقس الإقليمية وحتى العالمية. بالإضافة إلى ذلك، تسمح أجهزة الرادار الحديثة والأقمار الصناعية وبرامج النمذجة الحاسوبية بالتنبؤ بالطقس على المدى الطويل.
تتضمن بعض أدوات الطقس المتنوعة التي يستخدمها خبراء الأرصاد الجوية ما يلي:
درجة حرارة
موازين الحرارة – المعيار المستخدم لقياس درجات حرارة الهواء والتربة والمياه.
مقاييس الحرارة القصوى والدنيا – تسجل فقط أعلى وأدنى درجات الحرارة المسجلة خلال فترة زمنية محددة.
كاشف درجة الحرارة المقاومة (RTD) – يحدد درجة حرارة الهواء رقميًا استنادًا إلى المقاومة الكهربائية للمعدن.
الضغط الجوي والرياح
البارومتر – هو المعيار المستخدم لقياس الضغط الجوي.
مقياس الضغط السائل – يحتوي على كمية من الزئبق تتغير مع زيادة أو نقصان الضغط الجوي.
مقاييس الضغط الهوائية اللاسائلية – تحتوي هذه المقاييس على كمية ثابتة من الهواء المحكم الغلق داخل غشاء مرن. ومع تمدد الغشاء أو انكماشه مع تغير ضغط الهواء، تشير إبرة إلى القراءة الصحيحة.
مقياس سرعة الرياح – هو المعيار المستخدم لقياس سرعة الرياح واتجاهها.
رُطُوبَة
مقياس الرطوبة – هو المعيار المستخدم لقياس الرطوبة ، أو نسبة بخار الماء في الهواء. وتشمل الأنواع الأخرى ما يلي:
- جهاز قياس الرطوبة الكهربائي
- جهاز قياس الرطوبة حسب نقطة الندى
- جهاز قياس الرطوبة بالأشعة تحت الحمراء
- خلية الندى
جهاز قياس الرطوبة – يكتشف الفرق في درجة الحرارة بين لمبة مقياس الحرارة الجاف وأخرى رطبة لقياس الرطوبة.
أجهزة قياس هطول الأمطار – المعيار المستخدم لقياس هطول الأمطار.
أجهزة قياس الثلوج – المعيار المستخدم لقياس تساقط الثلوج.
بالونات الطقس
تقيس البالونات الجوية الرطوبة، وضغط الهواء، ودرجة الحرارة، وسرعة الرياح ، واتجاهها.
يتم إطلاق البالونات الجوية مرتين على الأقل يوميًا من أكثر من ألف موقع حول العالم، حيث ترتفع إلى ارتفاع 20 ميلًا فوق سطح الأرض وتنقل المعلومات حول الظروف الجوية إلى خبراء الأرصاد الجوية من خلال الموجات الراديوية.
الأدوات التكنولوجية
منذ أن بدأت الأقمار الصناعية للأرصاد الجوية في الدوران حول الأرض ومع اختراع الرادار أصبح بإمكان هذه الأقمار الصناعية نقل المعلومات إلى الأسفل، أصبحت التنبؤات الجوية طويلة الأمد على نطاق عالمي أكثر دقة بشكل متزايد.
وتشمل هذه الأدوات ذات التقنية العالية ما يلي:
- الرادار التقليدي
- رادار دوبلر
- رادار الاستقطاب المزدوج
- الأقمار الصناعية البيئية التشغيلية الثابتة بالنسبة للأرض
- أقمار صناعية بيئية تشغيلية من شركة بولار
تركز فروع أخرى من علم الأرصاد الجوية على الظواهر في مواقع محددة، مثل المناطق الاستوائية والمناطق المدارية والمناطق البحرية والمناطق الساحلية والأقطاب والجبال. كما يتم دراسة الغلاف الجوي العلوي بشكل منفصل. وتركز التخصصات الأخرى على إجراء الملاحظات باستخدام التقنيات، بما في ذلك الراديو والرادار والأقمار الصناعية. يتم تطبيق تكنولوجيا الكمبيوتر على نطاق واسع، بما في ذلك التنبؤ العددي بالطقس وتحليل البيانات التفاعلية وأنظمة العرض.
لقد اكتسب السلوك الكيميائي للغلاف الجوي، والذي تتم دراسته في الكيمياء الجوية، أهمية متزايدة بسرعة بسبب التغيرات غير المقصودة التي يسببها البشر في التركيب الجزيئي للغلاف الجوي. لقد تجاوزت التغيرات في تركيزات الأوزون (وطبقة الأوزون) وثاني أكسيد الكربون، وارتفاع مستويات الأمطار الحمضية، حالة المشاكل المحلية لتصبح قضايا إقليمية أو عالمية.
إقرا ايضاً: ترجمة باستخدام الكاميرا | أفضل مواقع ترجمة عن طريق الكاميرا
ما هي التطبيقات الشائعة للأرصاد الجوية؟
- التنبؤ بالطقس
- تجارة البضائع
- الأرصاد الجوية للطيران
- الأرصاد الجوية الزراعية
- الأرصاد الجوية البيئية
- الأرصاد الجوية المائية
- الأرصاد الجوية الشاملة
- الأرصاد الجوية البحرية
- الأرصاد الجوية العسكرية
- الأرصاد الجوية النووية
- طاقة متجددة
- إدارة الطقس القاسي والكوارث
في الختام، يعد علم الأرصاد مجالًا حيويًا ومتنوعًا يمتد تأثيره إلى العديد من جوانب حياتنا اليومية. من خلال فهمنا للتغيرات المناخية وظواهر الطقس المتنوعة، نستطيع التنبؤ بالأحداث الجوية المستقبلية والاستعداد لها بشكل أفضل. هذه المعرفة تساعدنا في حماية الأرواح والممتلكات، وتحسين التخطيط الزراعي، وتعزيز سلامة الطيران، وتطوير استراتيجيات فعالة لإدارة الكوارث الطبيعية.
كما أن التطور التكنولوجي المستمر يساهم بشكل كبير في تقدم هذا العلم، من خلال استخدام الأقمار الصناعية وأجهزة الرادار والنماذج الحاسوبية المتقدمة. مما يمكن العلماء من دراسة الغلاف الجوي بطرق أكثر دقة وفعالية.
على المدى الطويل، يتزايد الاهتمام بعلم الأرصاد الجوية بسبب التحديات البيئية العالمية مثل تغير المناخ. هذا يتطلب مزيدًا من البحث والتعاون الدولي لفهم التأثيرات المعقدة لهذه الظواهر ووضع حلول مستدامة. ليس فقط علمًا لدراسة الطقس، بل هو علم مرتبط بشكل وثيق بصحة كوكبنا ومستقبل البشرية.
