مناخ

علم المناخ القديم

علاوةً على ذلك، في علم المناخ القديم يُدرس المناخات التي سادت على الأرض في العصور السابقة من تاريخ. ويستعمل في معرفة المناخ القديم للأرض عدة أدلة كالصفائح الجليدية، وحلقات الأشجار، والرواسب، والشعاب المرجانية، والصخور. كما ويحدد هذا العلم فترات الاستقرار أو التغير التي مرت على الأرض، ويحاول معرفة ما إذا كانت هذه التغيرات تتبع دورات في أوقات محددة من عمر الأرض.

العصر الحديث

وفي السياق ذاته، حديثاً تستعمل عدة أجهزة لقياس عناصر المناخ منها ميزان الحرارة، والبارومتر، والمرياح. واستعملت هذه الأجهزة في القرون القليلة الماضية فقط. وتغيرت هذه الأجهزة على مر السنين خلال الزمن الحديث، وكانت نسبة الخطأ فيها معروفة، وكذلك البيئة المباشرة وتعرضها لمتغيرات المناخ على مر السنين. وهذه البيانات يجب أن تأخذ بعين الاعتبار عند دراسة المناخ في القرون الماضية.

قراءة مُوسَّعة

• المعجم الجغرافي المناخي: علي حسن موسى.
• المراجع
• اقرأ كذلك
• مناخ الفضاء
• طقس فضائي
• وصلات خارجية
• مشروع التنبؤ بالمناخ
• رسومات مناخية
• مناخ العالم
• الموسوعة المناخية
• البيانات المناخية العالمية
• المؤشرات المناخية
• Climate: بينات وجداول المناخ للولايات المتحدة والعالم

تصنيف كوبن

إضافةً إلى ذلك، الغطاء الجليدي القطبي أو القبعة الجليدية القطبية وهي خطوط العرض البعيدة عن خط الاستواء في أي كوكب أو قمر وتكون مغطية بالجليد بالكامل، وتتكون هذه الأغطية الجليدية نتيجة تلقيها أشعة شمس أقل من المناطق الاستوائية، مما يؤدي لانخفاض درجة حرارة السطح.

ومن جهة أخرى، الرياح الموسمية وهي الرياح التي تنتشر في موسم ما وتستمر لعدة أشهر، مما يؤدي لتساقط الأمطار في المنطقة. وتحدث الرياح الموسمية في أمريكا الشمالية وأمريكا الجنوبية وأفريقيا جنوب الصحراء الكبرى وأستراليا وشرق آسيا.

ومن ناحية أخرى، مناخ البحر الأبيض المتوسط وهو المناخ الذي يُشبه المناخ السائد على أراضي حوض البحر الأبيض المتوسط، ومن هذه المناطق أجزاء من غرب أمريكا الشمالية، وأجزاء من أستراليا الغربية وأستراليا الجنوبية، وفي المنطقة الجنوبية الغربية لجنوب أفريقيا، وأجزاء من وسط تشيلي. وهذا المناخ يتميز بصيفٍ حار وجاف وشتاءٍ بارد ورطب.

ومن ناحية أخرى، الغابات المطيرة تتميزة بكميات هطول مطرية كبيرة جداً، ومعدل الهطول المطري فيها ما بين 1,750 ملم وبين 2,000 ملم. ومتوسط درجات الحرارة تتجاوز 18°مئوية خلال جميع أشهر السنة.

وفي السياق ذاته، المناخ القاري الرطب يتميز بأنماط طقس متغيرة وتباين كبير بدرجات الحرارة الموسمية. ويدخل تحت هذا التصنيف الأماكن التي يزيد متوسط درجة الحرارة اليومية فيها عن 10°مئوية، وأبرد درجة حرارة شهرية تصل إلى −3°مئوية، وهذه المنطقة لا تستوفي معايير المناطق الجافة وشبه الجافة، لذلك تُصنف على أنها قارية.

من جانب آخر، التُندرا وهو المناخ السائد في أقصى شمال نصف الأرض الشمالي، شمال حزام التايغا، ومناخ التُندرا ينتشر بشكل واسع في شمال روسيا وكندا.

ومن ناحية أخرى، يعتمد تصنيف كوبن على متوسط القيم الشهرية لدرجة الحرارة وهطول الأمطار. الشكل الأكثر شيوعاً من تصنيف كوبن يتكون من خمس درجات من الحرف A إلى E. والدرجات الرئيسية هي A: استوائي، B: جاف، C: معتدل في دوائر العرض المتوسطة، D: بارد في دوائر العرض المتوسطة، E: قطبي. كما يُمكن تصنيف هذه التصنيفات الرئيسية إلى تصنيفات ثانوية، مثل الغابات المطيرة والرياح الموسمية والسافانا المدارية والمناخ الرطب شبه المداري والمناخ الرطب القاري والمناخ المحيطي والمناخ المتوسطي والصحراء والسهوب والمناخ شبه القطبي والتندرا والغطاء الجليدي القطبي.

وفي هذا السياق، الصحراء وهي المناطق الطبيعية التي تتلقى أقل معدل لهطول الأمطار، كما أنها مناطق لديها أكبر تباين في درجات الحرارة خلال اليوم الواحد وكذلك بين فصول السنة بارتفاع وانخفاض مستمر. أعلى درجات الحرارة في هذا المناخ تكون في نهار فصول الصيف وتصل إلى أعلى من 45°مئوية، وأقل درجات الحرارة تكون في ليالي فصل الشتاء وتصل إلى أقل من 0°مئوية، وذلك بسبب الرطوبة المنخفضة للغاية. تتشكل أغلب الصحاري بسبب الظل المطري، حيث تمنع الجبال مسار الرطوبة والأمطار إلى الصحراء.

وفي السياق ذاته، المناخ المحيطي عادةً ما يتم العثور على المناخ المحيطي على طول السواحل الغربية في خطوط العرض الوسطى لجميع قارات العالم، وكذلك في جنوب شرق أستراليا، وفي هذا المناخ يحدث هطول وفير على مدار السنة.

علاوةً على ذلك، السافانا المدارية وهي أرض عشبية تعتبر موطن بيئي ومناخها يتراوح ما بين شبه القاحل وشبه الرطب، وتقع هذه المنطقة ما بين المناطق شبه الاستوائية والاستوائية على خطوط العرض الجغرافية. ومعدل درجات الحرارة تكون أعلى من 18° مئوية طوال العام، ومعدل تساقط الأمطار السنوي يكون بين 750 ملم وبين 1,270 ملم. وهي منتشرة في إفريقيا، وتوجد في الهند والأجزاء الشمالية من أمريكا الجنوبية وماليزيا وأستراليا.

من جانب آخر، المناخ شبه القطبي وهو مناخ شحيح الأمطار، أعلى معدل لدرجات الحرارة في هذا المناخ 10°مئوية ويستمر هذا المعدل لمدة ثلاثة شهور، تنتشر فيها التربة الصقيعية على مساحة واسعة بسبب انخفاض درجات الحرارة طوال العام. درجة حرارة الشتاء في المناخ شبه القطبي تصل في المناطق الشمالية إلى أقل من 0°مئوية.

وفي هذا السياق، شبه الاستوائية الرطبة وهي منطقة مناخية تهطل فيها الأمطار في فصل الشتاء وأحياناً الثلوج، وتترافق هذه الأمطار مع عواصف ضخمة تتحكم بها الرياح الغربية القادمة من الغرب إلى الشرق. أما الأمطار الصيّفية تحدث خلال العواصف الرعدية أو الأعاصير الإستوائية. تقع المناخات شبه الاستوائية الرطبة على الجانب الشرقي من القارات، بين خطي العرض 20 درجة و40 درجة على وجه التقريب بعيدًا عن خط الاستواء.

كذلك، السهوب وهي أراضي عشبية جافة، تتباين فيها درجات الحرارة إلى حدّ كبير جداً، حيثُ تصل بالصيف إلى 40°مئوية وخلال فصل الشتاء تصل إلى أقل من −40°مئوية.

ثورنثويت

وفي السياق ذاته، أما التصنيفات الحرارية ضمن نظام ثورنثويت تحتوي التصنيفات التالية: منخفض الحرارة، متوسط الحرارة، مرتفع الحرارة. المناخ المُصنف بأنه منخفض الحرارة يشمل مناطق فيها موسم الصيف قصير جداً، وفيها متوسط درجات الحرارة بين 0°مئوية و14°مئوية، وفيها نسبة التبخر المحتملة بين 14 سم و43 سم. أما المناخ المُصنف بأنه متوسط الحرارة فلا يدوم فيه ارتفاع الحرارة أو انخفاضها، وفيها نسبة التبخر المحتملة بين 57 سم (22 إنش) و114 سم (45 إنش). أما المناخ المُصنف بأنه مرتفع الحرارة يكون دائماً حار ووفرة الأمطار عالية، ونسبة التبخر السنوي المحتمل أعلى من 114 سم (45 إنش).

في هذا الإطار، والفئات المستعملة في تصنيف الرطوبة تكون كالتالي: عالي الرطوبة، رطب، شبه رطب، قاحل أولي، شبه قاحل وتكون قيمه بين (-20 إلى -40)، قاحل وتكون قيمه بين (-40 وأقل). تشهد المناطق الرطبة هطولًا أكثر من التبخر كل عام، بينما تشهد المناطق القاحلة تبخراً أكبر من هطول الأمطار سنوياً. وحسب هذا التصنيف يُعتبر 33% من مساحة اليابسة على كوكب الأرض إما قاحلة أو شبه قاحلة، وتشمل هذه الفئة مناطق جنوب غرب أمريكا الشمالية، وجنوب غرب أميركا الجنوبية، وأغلب مناطق شمال قارة أفريقيا وأجزاء صغيرة أخرى منها، والجنوب الغربي من قارة آسيا وأجزاء من شرقها، وجزاء كبيرة من قارة أستراليا. وتشير الدراسات إلى أن فعالية هطول الأمطار (PE) ضمن مؤشر رطوبة المناخ في تصنيف ثورنثويت يُبالغ في تقديره في فصول الصيف والتقليل من تأثيره في فصول الشتاء. يُمكن استخدام هذا المؤشر لتحديد عدد أنواع العواشب والثديات التي في منطقة معينة. كما يُستعمل هذا المؤشر لدراسة التغيرات المناخية.

طرق تسجيل بيانات المناخ

وفي السياق ذاته، هذه الطريقة في تصنيف المناخ ابتكرها عالم المناخ والجغرافيا الأمريكي ثورنثويت، وطريقة هذا التصنيف تعتمد على كمية المياه في التربة باستخدام التبخر. ويقيس كمية هطول الأمطار الإجمالية المستغلة لري النباتات في منطقة ما. ويستعمل عدة مؤشرات مثل مؤشر الرطوبة ومؤشر الجفاف لتحديد نظام الرطوبة في المنطقة بناءً على متوسط درجة الحرارة، ومتوسط هطول الأمطار، ومتوسط نوع الغطاء النباتي. وإذا انخفضت قيمة المؤشر في أي منطقة معينة، كلما كانت المنطقة أكثر جفافاً.

تعريفات

ومن جهة أخرى، تصف المنظمة العالمية للأرصاد الجوية «المعايير» المناخية بأنها «النقاط المرجعية التي يستعملها علماء المناخ لمقارنة الاتجاهات المناخية الحالية بالاتجاهات السابقة أو ما يعتبر» عادياً«. أما» العادي«فهو المتوسط الحسابي لعنصر الطقس (مثلاً درجة الحرارة على مدى 30 عاماً. تستعمل فترة»30 عاماً«لأنها فترة طويلة بما يكفي لتصفية الاختلافات والشذوذ المحتمل في القراءات، لكنها تعتبر كذلك فترة قصيرة بما يكفي لإظهاراتجاهات مناخية أطول». نشأت المنظمة العالمية للأرصاد الجوية من المنظمة الدولية للأرصاد الجوية والتي نشأت تأسست كلجنة فنّية لعلم المناخ عام 1929. في اجتماعها المنعقد في فيسبادن عام 1934، حدّدت اللجنة الفنية فترة الثلاثين عاماً من 1901 حتى 1930 كإطار زمني مرجعي للمعايير القياسية المناخية. وافقت المنظمة العالمية للأرصاد الجوية عام 1982 على تحديث المعايير المناخية، ثم استُكملت لاحقاً على أساس البيانات المناخية من 1 كانون الثاني (يناير) 1961 حتى 31 كانون الأول (ديسمبر) 1990.

ومن جهة أخرى، اشتق مصطلح "climate" (المناخ) من الكلمة اليونانية "klima" والتي تعني «الميل»، ويُعرّف المناخ بشكل شائع بأنه متوسط قراءات حالة الطقس على مدى فترات طويلة. متوسط الفترة القياسية هي 30 عاماً، إلا أنه قد تستعمل فترات أخرى حسب الغرض. يشمل المناخ كذلك إحصاءات خلاف المعدل (أو المتوسط)، كحجم الاختلافات من يوم ليوم أو من سنة لسنة. يعرّف تقرير التقييم الثالث للجنة الدولية للتغيرات المناخية الصادر عن اللجنة الدولية للتغيرات المناخية المناخ كما يلي:

من جانب آخر، يمكن تلخيص الفرق بين المناخ والطقس من خلال العبارة الشائعة «المناخ هو ما تتوقعه، أما الطقس فهو ما تحصل عليه». خلال فترات العصور التاريخية، كان ثمة عدد ثابت من المتغيرات التي تحدّد المناخ، بما فيها العرض الجغرافي والارتفاع، ونسبة اليابسة إلى المياه، ومجاورة المحيطات والجبال. تكون هذه التغييرات خلال فترات زمنية مدتها ملايين السنين بسبب العمليات الجيولوجية كالصفائح التكتونية. ثمة محددات أخرى للمناخ أكثر ديناميكية: فالدورة الحرارية الملحية للمحيط تسبب ارتفاع درجة حرارة شمال المحيط الأطلسي بمعدل 5 درجات مئوية مقارنة بأحواض المحيطات الأخرى. تعيد تيارات محيطية أخرى توزيع الحرارة بين الأرض والمياه على نطاق إقليمي أكبر. تؤثر كثافة ونوع الغطاء النباتي على امتصاص الحرارة الشمسية، واحتباس الماء وهطول الأمطار على المستوى الإقليمي. أما التغييرات في كمية غازات الدفيئة في الغلاف الجوي فتحدد كمية الطاقة الشمسية التي يحتفظ بها الكوكب، ما يؤدي إلى الاحتباس الحراري أو التبريد العالمي. المتغيّرات التي تحدد المناخ عديدة، ومعقدة التفاعلات؛ لكن ثمة اتفاق عام على أن الخطوط العريضة مفهومة، على الأقل فيما يتعلق بمحددات تغيّر المناخ التاريخية.

أنماط المناخ

ومن جهة أخرى، يستعمل العلماء الكثير من الطرق لتصنيف المناخ إلى أنظمة بيئية متشابهة. وضع اليونانيون القدماء تعريفاً للمناخ تم تصنيفه اعتماداً على خطوط العرض. لكن حديثاُ يوجد الكثير من الطرق لتصنيف أنماط المناخ المختلفة، والتي تعتمد غالباً على الطرق الوراثية، والتي تركز على مسببات حدوث مناخ ما، والأساليب التجريبية التي تركز على تأثيرات المناخ. ومن الأمثلة على الطرق الوراثية لتصنيف المناخ الطرق التي تستند إلى التكرار النسبي لأنواع مختلفة من الكتل الهوائية أو مواقع اضطرابات الطقس الإجمالية. ومن الأمثلة على الأساليب التجريبية تحديد المناطق المناخية حسب قدرة النباتات على احتمال الظروف البيئية، أو نسب التبخر، أو بالاعتماد على تصنيف كوبن للمناخ، والذي تم تصميمه في الأصل لتحديد المناخات المرتبطة ببعض الأقاليم البيولوجية. لكن هذه التصانيف تواجه قصوراً بسبب وضعها حدوداً واضحة بين الأقاليم، بدلاً من وجود تدرج بالانتقال من إقليم لآخر وهو الأكثر شيوعاً في الطبيعة.

النماذج المناخية

إضافةً إلى ذلك، أخيراً نموذج الدوران العام والذي يربط بين المحيطات والغلاف الجوي والجليد البحري، يُمكنه حل وتوضيح جميع معادلات الكتلة ونقل الطاقة وتبادل الاشعاعات.

وفي هذا الصدد، نموذج نقل الحرارة المشع البسيط الذي يعامل الأرض كنقطة واحدة ومتوسط الطاقة الصادرة.

وعلى صعيد آخر، في السنوات الأخيرة كثُر ذِكر عواقب زيادة غازات الدفيئة في هذه النماذج، وخاصة غاز ثاني أكسيد الكربون. وتتنبأ هذه النماذج باحتمالية تصاعد متوسط درجة حرارة الأرض، مع توقع زيادة أسرع في درجات حرارة خطوط العرض على شمال خط الاستواء.

• أنواع الأجهزة المستعملة لقياس عناصر المناخ هي:
• مقياس الحرارة
• مقياس الضغط الجوي
• مقياس الريح
• جهاز قياس الرطوبة
• انظر كذلك
• الهيئة الحكومية الدولية المعنية بتغير المناخ
• كليموغراف
• نظام بيئي
• تأثير زاوية الشمس على المناخ
• تأثير البيت الزجاجي
• مناخ أصغري
• دورة شمسية

وفي هذا الصدد، النموذج السابق يُمكن التوسع به أفقياً أو عامودياً من خلال نماذج الحمل الإشعاعي.

يمكن أن تتراوح هذه النماذج بين البسيطة نسبياً إلى المعقدة:

من جانب آخر، تُستعمل النماذج المناخية لمحاكاة تفاعلات الغلاف الجوي للأرض والمحيطات وسطح الأرض والجليد بطرق كميّة. ثم يتم استخدامها في الكثير من الدراسات المختلفة، مثل دراسة ديناميكية نظام الطقس والمناخ إلى دراسة توقعات المناخ المستقبلي. وجميع النماذج المناخية متوازنة، أو قد تكون على وجه التقريب متوازنة. ويكون هذا التوازن بين الطاقة الكهرومغناطيسية الواردة إلى الأرض كالموجات القصيرة (بما فبها المرئية)، وبين الطاقة الكهرومغناطيسية الصادرة كالموجات الطويلة (بما فيها الأشعة تحت الحمراء). وأي خلل في هذا التوازن ينتج عنه تغير بدرجات الحرارة على كوكب الأرض.

التغير المناخي

وفي هذا السياق، في الواقع كوكب الأرض تعرض لتغيرات مناخية عديدة في الماضي، من بينها أربع عصور جليدية في الماضي، وتكون الظروف الجوية أبرد من المعتاد خلال هذه العصور، مفصولة بعصور بين جليدية. يؤدي تراكم الثلوج والجليد إلى زيادة بياض السطح، مما يؤدي إلى زيادة انعكاس أشعة الشمس إلى الفضاء، وذلك يُحافظ على انخفاض درجة الحرارة الغلاف الجوي. النشاط البركاني وغيرها ترفع نسبة الغازات الدفيئة في الغلاف الجوي، مما يُساعد على ارتفاع الحرارة وحدوث الفترات البين جليدية (فترة حارة بين عصران جليديان). ومن الأسباب المحتملة لحدوث العصور الجليدية: التغير في مواقع القارات، والتغير في مدار الأرض، والتغير في إنتاج الطاقة الشمسية، والبراكين.

كذلك، تغير المناخ هو التباين في مناخ العالم أو الإقليم بمرور الزمن. وهو يعكس التغيرات في تقلبات الجو أو متوسط الحالية الجوية على مدى نطاقات زمنية تتراوح بين عقود وملايين السنين. يمكن أن تحدث هذه التغييرات بسبب العمليات الداخلية للأرض، أو بسبب القوى الخارجية (مثل الاختلافات في كثافة أشعة الشمس) أو الأنشطة البشرية كما يحدث في العقود الأخيرة.

في هذا الإطار، مؤخراً وخاصةً في السياسة البيئية يستعمل مصطلح «التغير المناخي» للإشارة للتغيرات المناخية الحديثة فقط، وأهم تغير يشيرون له هو تغير درجة حرارة سطح الأرض الذي يُسمى الاحترار العالمى. وأحياناً أخرى يُستعمل المصطلح للإشارة للمسببات البشرية لحدوث التغير المناخي، كما هو الحال في اتفاقية الأمم المتحدة الإطارية بشأن التغير المناخي (UNFCCC). وهذه الاتفاقية تستعمل مصطلح «التقلبات المناخية» للإشارة للمسببات غير البشرية.

تصنيف بيرغيرون والتجميعي المكاني

إضافةً إلى ذلك، بحسب مخطط تصنيف بيرغيرون، وهو نظام التصنيف التجميعي المكاني (SSC)، فإنه يوجد ست فئات ضمن هذا المخطط: جاف قطبي (شبيه بالقطب القارّي)، وجاف معتدل (شبيه بالبحري الفائق)، والاستوائي الجاف (شبيه بالاستوائي القاري)، والقطبي الرطب (شبيه بالقطب البحري)، ورطب معتدل (هجين بين القطبي البحري والاستوائي البحري)، والاستوائي الرطب (شبيه بالاستوائي البحري والرياح الموسمية البحرية والاستوائي البحري).

ومن جهة أخرى، في حين استعملت كتلة الهواء في الأصل في التوقّعات الجوّية خلال عقد الخمسينيات، بدأ علماء المناخ إنشاء مناخات متزامنة بناءً على هذه الفكرة عام 1973.

وفي هذا السياق، أبسط تصنيف هو الذي يتضمن حسابات الكتل الهوائية. يُعتبر تصنيف بيرغيرسون الأكثر قبولاً لتصنيف كتلة الهواء. يتضمن تصنيف كتلة الهواء ثلاثة أحرف، الأول يصف خصائص الرطوبة، حيث يُستعمل حرف c للدلالة على الكتل الهوائية القارية (الجافة)، وحرف m للدلالة على الكتل الهوائية البحرية (الرطبة). يصف الحرف الثاني الخصائص الحرارية لمنطقة مصدر الكتلة الهوائية: حيث يرمز حرف T للمناطق الاستوائية وحرف P للمناطق القطبية وحرف A للمناطق القطبية الشمالية أو القطب الجنوبي، أما حرف M فيرمز للرياح الموسمية وحرف E للمناخ الاستوائي وD للهواء الفائق (الهواء الجاف الذي تشكّله هبوطية كبيرة في الغلاف الجوي). أما الحرف الثالث فيستعمل لتعيين استقرار الغلاف الجوي، فإذا كانت الكتلة الهوائية أبرد من الأرض فإنها تُسمّى k، وإذا كانت أكثر دفئاً من الأرض التي تحتها فإنها تسمّى w.