الأحوال الجوية تعني حالة الغلاف الجوي التي تتميز عادة بدرجة حرارة الهواء والضغط والرطوبة والسرعة ووجود السحب أو عدم وجودها. دعونا نلقي نظرة فاحصة على القضايا المتعلقة بالطقس والمناخ.
المفاهيم والمصطلحات العامة
عند الحديث عن الأحوال الجوية ، غالبًا ما يستخدمون مصطلحات مثل الطقس أو المناخ. يُفهم الطقس على أنه الحالة الحالية للغلاف الجوي ، أي أنه صافٍ أو غائم ، بارد أو حار ، الهواء رطب أو جاف ، رياح قوية تهب ، أو أن هناك هدوءًا في منطقة معينة. عندما يتحدثون عن المناخ ، فإنهم يعنون سمة من سمات ظواهر الغلاف الجوي على مدى فترة زمنية أطول ، على سبيل المثال ، مناخ الصيف أو الخريف.
اختلاف آخر بين مفهومي "الطقس" و "المناخ" هو العامل الإقليمي. يمكن أن يختلف الطقس من مكان إلى آخر ، على سبيل المثال ، في مدينة معينة قد تهطل الأمطار ، وفي الساعة 20كم من المدينة يمكن أن يكون الطقس صافياً. المناخ هو خاصية ممتدة ليس فقط في الوقت المناسب ولكن أيضًا في الفضاء. إذن ، هناك مفاهيم عن المناخ الاستوائي أو القاري أو القطبي.
لماذا تختلف المناخات في مناطق مختلفة من الأرض؟
الجواب على هذا السؤال هو الشكل الكروي لكوكبنا. يتسبب هذا الشكل في سقوط أشعة الشمس بزوايا مختلفة على سطحها. كلما اقتربت زاوية سقوط الأشعة من 90o، زاد ارتفاع درجة حرارة السطح والهواء. هذا الوضع نموذجي للمناطق الاستوائية وشبه الاستوائية. على العكس من ذلك ، كلما ابتعدت زاوية سقوط الأشعة عن الزاوية اليمنى ، قلت الطاقة الشمسية التي تتلقاها التربة والهواء ، وكان المناخ أكثر برودة. مثال صارخ على المناخ البارد هو حالة الغلاف الجوي في القارة القطبية الجنوبية.
بدوره ، يؤدي الاختلاف في درجات الحرارة في المناطق القطبية والاستوائية للكوكب إلى ظهور الرياح ، كما أنه يخلق متطلبات مسبقة لتكوين السحب الممطرة. تؤدي ظروف الأرصاد الجوية المختلفة في خطوط عرض الأرض إلى ظهور واختفاء الأعاصير (مناطق الضغط الجوي المنخفض) والأعاصير (مناطق ذات ضغط هواء مرتفع).
سبب وجود الفصول
يعرف كل طفل منذ صغره أن هناك 4 مواسم: الشتاء والخريف والربيع والصيف. ومع ذلك ، فإن كل هذه الفصول ، التي يتميز كل منها بظروف مناخية وجوية معينة ، تحدث فقط في خطوط العرض الوسطى لكوكبنا.يتميز شريط كوكبنا ، الذي يقع من خط العرض 40 من الجنوب إلى خط العرض 40 من نصفي الكرة الشمالي ، بمناخ استوائي وشبه استوائي ، والذي يتميز مرتين فقط أو مواسم السنة: رطب وجاف.
اكتشفنا سبب اختلاف ظروف الأرصاد الجوية عند خطوط العرض المختلفة. لكن لماذا يتغير الموسم؟ تكمن الإجابة على هذا السؤال في ميل محور دوران الأرض بالنسبة لمستوى مدار الأرض. يدور كوكبنا حول الشمس في دائرة شبه كاملة ، وإذا لم يكن هناك ميل لمحور الأرض بمقدار 23.5o، فلن يتغير المناخ في كل خط عرض خلال العام. يوفر المحور المائل لدوران الكوكب تقلبات في كمية الطاقة الشمسية القادمة إلى سطح الكوكب في كل نقطة خلال العام. تؤدي هذه التغيرات في الطاقة إلى تقلبات في درجة حرارة الهواء تكون عادةً ± 40 درجة مئوية. درجات الحرارة القصوى والدنيا المسموح بها هي + 58 درجة مئوية (العزيزية ، ليبيا) و -89.2 درجة مئوية (أنتاركتيكا) على التوالي.
لاحظ أن ميل محور دوران كوكبنا لم يكن ثابتًا طوال فترة وجوده. من المعروف أصلاً أنه خلال وجود الديناصورات على الأرض ، كان الأمر مختلفًا بالتأكيد. يمكن أن يتأثر هذا المنحدر بكل من العوامل الخارجية المرتبطة بالأجسام الكونية المختلفة ، والعوامل الداخلية بسبب التغيرات في توزيع الكتلة على سطح كوكبنا.
الأحوال الجوية المواتية وغير المواتية
في كثير من الأحيان يمكنك ذلكاستمع إلى الكلمات: "طقس جيد" أو "طقس سيء متوقع في هذه المنطقة". ما معنى هذه العبارات؟ للإجابة على السؤال ، إليك المعلمات الرئيسية التي تحدد حالة الغلاف الجوي (على وجه الدقة ، نحتاج إلى قول التروبوسفير ، حيث تحدث جميع الظواهر الجوية في الجزء السفلي من الغلاف الجوي للأرض):
- درجة الحرارة ؛
- ضغط ؛
- سرعة الرياح ؛
- رطوبة الهواء ؛
- وجود او غياب الغيوم
تسمح لنا مؤشرات المعلمات الخمسة المذكورة أعلاه بالحديث عن ظروف الأرصاد الجوية المواتية وغير المواتية (NMU). على سبيل المثال ، ارتفاع درجة الحرارة والضغط ، والشمس الساطعة للغاية ورطوبة الهواء المنخفضة أو ، على العكس من ذلك ، درجات الحرارة المنخفضة ، والمطر ، وسرعة الرياح العالية ، والضغط المنخفض - كل هذه هي NMU. تتميز الظروف الجوية المواتية عادة بقيم متوسطة للمعلمات المناخية المذكورة أعلاه.
المصدر الرئيسي لجميع عمليات الغلاف الجوي
بالطبع ، محرك جميع عمليات الغلاف الجوي (وليس فقط) هو الإشعاع الشمسي. هي التي تجعل العديد من المواد الكيميائية تكمل دورتها في الطبيعة. فيما يتعلق بالمناخ والطقس ، يمكننا أن نقول ما يلي: أشعة الشمس المتساقطة على الأرض لا تسخن الغلاف الجوي مباشرة ، أولاً وقبل كل شيء ، تزداد درجة حرارة الغلاف الصخري ، ثم الغلاف المائي. عند التبريد ، يصدر الغلاف الصخري والغلاف المائي موجات كهرومغناطيسية تحت الحمراء ، والتي تسمى بعبارات بسيطة "الحرارة". بالضبطهذه الموجات تسخن الغلاف الجوي للكوكب
نقطة مهمة في تكوين ظروف الأرصاد الجوية للموئل هي المعدل المختلف للتدفئة والتبريد للغلاف الصخري والغلاف المائي. وبالتالي ، فإن الغلاف الصخري يسخن بسرعة ويبرد ، ولكن بالنسبة للغلاف المائي ، فإن هذه العمليات تكون أبطأ بكثير. سبب هذا السلوك المختلف فيما يتعلق بالإشعاع الشمسي هو السعة الحرارية المختلفة ، وكذلك الطاقة الإشعاعية.
مصادر الطاقة الأخرى التي تؤثر على الطقس
تقدم الطاقة الشمسية المساهمة الرئيسية في جميع العمليات التي تحدث في طبقة التروبوسفير. ومع ذلك ، هناك مصادر أخرى للطاقة يمكن أن تؤثر على حالة الأحوال الجوية في منطقة معينة ، وتضمن أيضًا استقرار هذه الظروف:
- الطاقة الحرارية الأرضية والعمليات البركانية ؛
- عملية التنفس وفضلات منتجات الكائنات الحية التي تلعب دورًا مهمًا في الحفاظ على التركيب الكيميائي المستقر للغلاف الجوي.
عمليات الغلاف الجوي ومقاييسها الزمانية والمكانية
كما لوحظ ، ترتبط أي عمليات في الغلاف الجوي بتقلبات في كمية الطاقة الشمسية التي تدخل الأرض. نتيجة لهذه التقلبات ، يسخن الهواء ويبرد ليلاً ونهارًا. هذا تغيير يومي في الطقس. عمليات تكوين وذوبان الثلوج هي بالفعل سنوية.
تسخين الهواء في منطقة معينة يؤدي إلى تمدده مما يعني انخفاض الضغط. يؤدي التغيير في الضغط إلى تكوين رياح تميل إلى ذلكمعادلة الفرق. فهي ذات طبيعة مختلفة وفي حالات الطوارئ يمكن أن تؤدي إلى تكوين الأعاصير والأعاصير. في الحالة الأخيرة ، يتحدث المرء عن ظروف جوية صعبة للغاية. في المقابل ، تعتبر الأعاصير ظاهرة قصيرة المدى لمنطقة معينة ، أي أنها تتميز بمعلمات زمنية مكانية وطويلة المدى.
توقعات الأرصاد الجوية
يصعب تخيل العالم الحديث بدون معلومات عن توقعات الطقس في أي منطقة من مناطق الكوكب. وبالتالي ، تعتمد رحلات الطائرات والأنشطة الزراعية والتجارية بشكل متزايد على بيانات الأرصاد الجوية كل عام. على سبيل المثال ، تتغير جداول الرحلات بشكل كبير خلال الظروف الجوية السيئة.
توقعات الأرصاد الجوية هي نتيجة معالجة الكثير من البيانات باستخدام أقوى أجهزة الكمبيوتر التي تعالج معلومات الإدخال في إطار بعض النماذج التجريبية المعقدة باستخدام قوانين الفيزياء المعروفة. يتم جمع البيانات المتعلقة بظروف الأرصاد الجوية لمنطقة معينة باستخدام محطات الطقس ذات الموقع الاستراتيجي على الأرض ، باستخدام الأقمار الصناعية والمركبات الجوية بدون طيار.
دراسة عمليات الغلاف الجوي على الكواكب الأخرى
علم الأرصاد الجوية هو علم متعدد التخصصات. النتيجة العملية لهذا العلم هي التنبؤ بالأرصاد الجوية. يرتبط تعقيد المهمة نفسها بالدراسة اللازمة لمئات وآلاف من العوامل التي تؤثر على نتيجة التنبؤ. للأفضلفهم تأثير هذه العوامل على طقس كوكب الأرض ، يشارك العلماء في جميع أنحاء العالم في مراقبة ودراسة عمليات الغلاف الجوي على الكواكب الأخرى في النظام الشمسي. على سبيل المثال ، البقعة الحمراء العظيمة على كوكب المشتري ، وهو إعصار قوي موجود منذ أكثر من 300 عام.
