عناصر المناخ
يُعرّف المناخ (بالإنجليزية: Climate) بأنّه الظروف الجوية السائدة في منطقة معينة، على مدى فترة طويلة من الزمن، ويتحدد المناخ من خلال تأثير مجموع عناصر الغلاف الجوي والتغييرات الحاصلة فيها على المدى الطويل.
يتشكّل الطقس (بالإنجليزية: Weather) من تأثير عناصر الغلاف الجوي خلال فترات زمنية قصيرة، وتشمل عناصر الغلاف الجوي هذه؛ الإشعاع الشمسي، ودرجة الحرارة، والرطوبة، والهطول، والضغط الجوي، والرياح.
الإشعاع الشمسي
يُعتبر الإشعاع الشمسي (بالإنجليزية: Solar Radiation) أهم عنصر في المناخ، ويعرف بأنّه الإشعاع أو الطاقة التي نحصل عليها من الشمس، ويأتي الإشعاع الشمسي بأشكال متعددة، مثل: الضوء المرئي، وموجات الراديو، والحرارة أو الأشعة تحت الحمراء ، والأشعة السينية، والأشعة فوق البنفسجية، ويبدأ تأثير الإشعاع الشمسي على الطقس والمناخ أولاً عندما يُسخّن سطح الأرض، والذي بدوره يُسخّن الهواء أعلاه، فتُحدد درجة حرارة الهواء استقراره.
يتسبب الإشعاع الشمسي أيضاً بحدوث تبخر للمياه على سطح الأرض، ممّا يُؤثّر في تطور السحب وهطول الأمطار، وتختلف كمية الإشعاع الشمسي التي تصل إلى المناطق المختلفة على سطح الأرض، بحيث يعتمد ذلك على الموقع الجغرافي للمنطقة، والوقت خلال اليوم، والموسم، والطقس المحلي، وتضاريس المنطقة وما تحتويه من عناصر طبيعية، وينتج عن التسخين غير المتكافئ لسطح الأرض اختلافات في ضغط الهواء والذي بدوره ينتج الرياح.
يعتمد مناخ الأرض على التوازن الدقيق بين الإشعاع الشمسي الذي يصل إليها، والإشعاع الحراري الصادر منها، بالإضافة إلى مكونات الغلاف الجوي للأرض، حيث إن حوالي 30% من الطاقة الشمسية التي تصل إلى الأرض تنعكس عنها، حيث تؤدي الغيوم والرذاذ الجوي دوراً في تحويل مسار الأشعة القادمة، وكذلك يؤثر ما على سطح الأرض من ثلج وجليد ورمال وأسطح المحيطات، وحتى أسطح المنازل، في كمية الإشعاع الذي تتلقاه الأرض، أمّا ما نسبته 70% المتبقية من الطاقة الشمسية، فتُمتص عن طريق الأرض والمحيطات والغلاف الجوي.
درجات الحرارة
تؤثر درجة الحرارة (بالإنجليزية: Temperature ) على كل تفاصيل حياة الإنسان اليومية وأنشطته المختلفة، من تحديد نوع الملابس إلى اختيار نوع الطعام، وحتى اختيار وسيلة التنقل، وتحظى التغيّرات في درجة الحرارة على مستوى العالم باهتمام العلماء وصانعي القرار لما له من أثر على تغيير أنماط المناخ، وتأثيرها على بقية عناصر المناخ الأخرى.
يُمكن أن يؤدي الانخفاض الحاد في متوسط درجات الحرارة إلى تغيير في أنماط الهطول وتقليل كمية الأمطار، والذي بدوره يؤثر على إنتاج المحاصيل الزراعية سلباً، وقد ينتج عن الارتفاع في درجات الحرارة آثاراً أكثر تدميراً، مثل ذوبان الثلوج الذي يتسبب في ارتفاع مستويات سطح البحر بشكل خطير، كما يمكن أن ينتج من ارتفاع درجات الحرارة سلسلة من التغيرات حول العالم، ذلك لأن زيادة درجة حرارة الهواء تؤثر على أنماط الطقس، وعلى المحيطات، وكمية الثلج والجليد، بل وحتى على النباتات والحيوانات.
الرطوبة
يشير مصطلح الرطوبة (بالإنجليزية: Humidity) إلى كمية بخار الماء الموجودة في الهواء، وتؤدي الرطوبة دوراً مهماً في تحديد المناخ، إلا أنه لا يعد دوراً رئيسياً، نظراً لكون الطاقة الشمسية هي المحرك الرئيسي للطقس على الأرض، فقد تختلف المواقع التي تقع على نفس خط العرض في مناخها، رغم تعرضها لكمية متماثلة من الإشعاع الشمسي، ويظهر ذلك الاختلاف في متوسط درجة الحرارة.
ومن الأمثلة على ذلك: يقع جبل إفرست والصحراء الكبرى على نفس خط العرض لكن الفرق بين مناخيهما كبير جداً، ويعود هذا الاختلاف بنسبة كبيرة إلى فرق الارتفاع لكن حتى المناطق ذات الارتفاع المتقارب والموقع المتشابه على خط العرض قد يختلف مناخها، ويعود هذا الاختلاف في المناخ إلى الرطوبة.
تُخففّ الرطوبة من التقلّبات في درجات الحرارة، لأن الماء يحمل حرارة كامنة، فعندما يبرد الهواء ليلاً في المناطق الرطبة، يتكثف بخار الماء الموجود في الهواء ويطلق حرارته الكامنة في الجو، فيؤدي ذلك إلى تسخين الهواء حتى مع غياب الشمس، ويحدث عكس ذلك خلال النهار، فعندما تشرق الشمس تُسخّن أشعتها الهواء، فيتحول الماء إلى بخار، ومع هذا التبخر يمتص الماء طاقة إضافية كانت ستستخدم في تسخين الأرض والهواء، وبالتالي لا ترتفع درجة الحرارة بسرعة.
ومن الأمثلة على ذلك: المناطق الرطبة مثل مدينة شيكاغو الأمريكية الواقعة على ضفاف بحيرة ميشيغان، والتي لا تشهد تفاوتاً كبيراً في درجات الحرارة بين اليوم والليلة، على عكس المدن الجافة مثل مدينة فينيكس الأمريكية في وسط الصحراء الجافة.
الهطول
يعد الهطول (بالإنجليزية: Precipitation) جزءاً من التبادل المستمر للمياه بين الغلاف الجوي وسطح الأرض، وهو إحدى العمليات الثلاثة المكونة للدورة المائية الطبيعية على الأرض مع عمليتي التبخر والتكاثف، حيث يتبخر الماء من المحيطات، واليابسة، والمياه العذبة السطحية، وينتقل هذا البخار عالياً بواسطة التيارات الهوائية، ليتكثف بعد أن يبرد مشكلاً الغيوم، فيعود إلى سطح الأرض على شكل هطول، ويشمل الهطول تساقط الماء بأشكاله الثلاثة من الغلاف الجوي إلى سطح الأرض، وهي الثلج، والبرد، والمطر، وحتى الضباب.
ويعد الهطول جزءاً مهماً من المناخ، حيث تؤثر التغيرات في كمية الهطول على حياة الإنسان بعدة طرق، فالكثير من الأنشطة البشرية اليومية، والأعمال، والصناعة، والزراعة، والبيئة، تتطلب الكثير من المياه التي يعد الهطول مصدراً لها، فقلة الهطول يؤدي إلى جفاف التربة، وضعف في جريان الجداول المائية، ونقص إمدادات المياه، ومع ذلك فقد يكون لكثرة الهطول تأثير سلبي، فقد تؤدي كثرة الأمطار وذوبان الثلوج إلى حدوث فيضانات، مما يعرّض الكائنات الحية والمحاصيل الزراعية للغرق، ويمكن أن تجرف الفيضانات المنازل والمنشآت وتجرد الأراضي.
الضغط الجوي
يعرف الضغط الجوي (بالإنجليزية: Atmospheric pressure) بأنه وزن الهواء أو القوة التي يؤثر بها الهواء على سطح الأرض بفعل الجاذبية الأرضية ، ويعتبر مؤشراً على الطقس، فهو يحدد أنماط الطقس المحتمل حدوثها، فعندما تتأثر منطقة ما بضغط جوي منخفض تتعرض لرياح وهطول للأمطار، أما المنطقة المتأثرة بضغط جوي مرتفع فتشهد طقساً دافئاً وهادئاً.
وفيما يأتي دور الضغط الجوي في تشكيل المناخ عند الضغط المنخفض، والضغط المرتفع:
- أنظمة الضغط المنخفض (Low-Pressure Systems): نظام الضغط الجوي المنخفض أو منطقة الضغط الجوي المنخفض، هي المنطقة التي يكون فيها الضغط الجوي فيها أقل من المنطقة المحيطة بها، وعادة ما ترتبط الانخفاضات الجوية بالرياح العاتية، والسحب والأمطار، واضطرابات أخرى في الطقس، مثل العواصف الاستوائية و الأعاصير ، ومن مميزات المناطق الأكثر عرضة للمنخفضات الجوية عدم تباين درجات الحرارة اليومية فيها بشكل كبير، كما لا تتعرض للاختلافات الموسمية الكبيرة في درجات الحرارة، فالغيوم تعكس الإشعاع الشمسي الوارد إلى الغلاف الجوي، وفي الليل تعمل هذه الغيوم كعازل يحبس الحرارة في الأسفل.
- أنظمة الضغط المرتفع (High-Pressure Systems): في منطقة الضغط المرتفع يكون الضغط الجوي أعلى من ضغط المنطقة المحيطة، وتتحرك أنظمة الضغط المرتفع في اتجاه عقارب الساعة في نصف الكرة الشمالي، وعكس عقارب الساعة في نصف الكرة الجنوبي، وذلك بسبب تأثير كوريوليس (Coriolis Effect)، وتحدث مناطق الضغط المرتفع عادة بسبب هبوط الهواء، أي أن الهواء عندما يبرد في الأعلى يصبح أكثر كثافة فيهبط نحو الأرض، فيزداد الضغط بسبب زيادة كمية الهواء التي تملأ المساحة، كما أن هبوط الهواء يؤدي إلى تبخر معظم الماء في الغلاف الجوي لذلك ترتبط أنظمة الضغط العالي عادةً بالسماء الصافية والطقس الهادئ، وبسبب عدم وجود السحب في المناطق المعرضة للضغط المرتفع، فهي تتميز بتباين كبير في درجات الحرارة اليومية والموسمية، نظراً لعدم وجود الغيوم تمنع الإشعاع الشمسي الوارد، أو تحجز الإشعاع الحراري الصادرة من الأرض في الليل.
الرياح
تؤدي الرياح دوراً مهماً في تحديد المناخ والطقس والتحكم فيهما، وتُعرف الرياح (بالإنجليزية: Wind) في علم المناخ بأنها حركة الهواء فوق سطح الأرض، وتحدث الرياح نتيجةً لاختلاف درجة حرارة الهواء بسبب تسخين الشمس غير المتساوي لسطح الأرض، ويتحرك الهواء فوق قطاعات كبيرة من سطح الأرض على شكل تيارات هوائية.
تُسمّى التيارات الهوائية التي تهب في اتجاه واحد وتسود في اتجاه حركتها بالرياح السائدة (بالإنجليزية: Prevailing winds)، وتؤثر الرياح السائدة في المناخ، فالرياح الدافئة على سبيل المثال، التي تنتقل فوق الماء تجمع الرطوبة أثناء حركتها، ثم يتكثف بخار الماء الموجود في الهواء عند انتقاله إلى مناخات أكثر برودة، لذلك غالباً ما تشهد المناطق الساحلية المعتدلة هطولاً غزيراً للأمطار.
