محددات الطقس والمناخ: نظرة شاملة

تأثير الموقع الجغرافي

يُعتبر الموقع الجغرافي أو ما يعرف بـ “خطوط العرض” أحد أهم العوامل التي تؤثر في تحديد الخصائص المناخية لمنطقة ما. حيث يتم تحديد كمية الإشعاع الشمسي الواصل إلى المنطقة، وبالتالي تحديد التغيرات المناخية على مدار العام. فكلما اقتربنا من خط الاستواء، زادت الحرارة، وتكون كمية الإشعاع الشمسي ثابتة تقريبًا على مدار العام، وبالتالي لا تشهد هذه المناطق تغيرات كبيرة في المناخ على مدار العام. وعلى العكس من ذلك، تشهد المناطق القطبية تذبذبًا كبيرًا في الإشعاع الشمسي مما يؤدي إلى تغيرات مناخية موسمية.

أثر القرب من المسطحات المائية

يلعب القرب من المسطحات المائية دورًا حيويًا في تحديد طبيعة المناخ. المناطق القريبة من المسطحات المائية تتميز بثبات درجات الحرارة وتغيرات قليلة خلال فصلي الصيف والشتاء أو حتى بين الليل والنهار، مقارنة بالمناطق البعيدة التي تشهد تقلبات كبيرة في درجات الحرارة.

يعود ذلك إلى الاختلافات في طبيعة هذه المناطق. المسطحات المائية تستغرق وقتًا أطول لتسخين أو تبريد المياه خلال النهار مقارنة باليابسة، حيث تتركز أشعة الشمس على طبقة رقيقة من التربة، مما يؤدي إلى تسخين أسرع خلال النهار وتبريد أسرع خلال الليل. بالإضافة إلى ذلك، يتم استخدام جزء كبير من الطاقة الشمسية التي تمتصها المياه في عمليات التبخر. أما في المناطق البرية البعيدة عن المسطحات المائية، فإن معظم الطاقة الشمسية الممتصة تذهب لتسخين درجة حرارة الأرض بشكل أكبر.

تأثير التضاريس والارتفاع

تتأثر طبيعة المناخ بشكل كبير بالتضاريس. المناطق الموجودة على جوانب الجبال تكون عادة أكثر جفافًا من المناطق المواجهة للرياح. ويرجع ذلك إلى أن الكتل الهوائية تتحرك إلى الأعلى فوق المناطق الجبلية، مما يؤدي إلى تبريد الهواء وتكاثف بخار الماء وهطول الأمطار والثلوج. بينما تتحرك هذه الكتل الهوائية على المناطق الجانبية للجبال، فإنها تفقد الكثير من رطوبتها وتزداد درجة حرارتها، مما يجعلها قادرة على الاحتفاظ بالرطوبة على شكل بخار.

بالإضافة إلى ذلك، يعتبر الارتفاع عن مستوى سطح البحر من العوامل المؤثرة في تحديد المناخ. فكلما ارتفعنا عن مستوى سطح البحر، انخفضت درجة الحرارة بسبب عمليات التبريد التي تحدث للهواء. فكلما ارتفعنا بمقدار 300 متر تقريبًا، تنخفض درجة الحرارة بمقدار 1.5 درجة مئوية، وذلك عندما تكون العوامل الأخرى للمناخ متشابهة.

دور التيارات المائية

تلعب المحيطات دورًا حيويًا في الحفاظ على دفء كوكب الأرض. حيث تمتص المحيطات معظم الإشعاع الشمسي، خاصة في المياه الاستوائية حول خط الاستواء. تعمل المحيطات كألواح شمسية ضخمة تحتفظ بالحرارة. بالإضافة إلى ذلك، تمتص المناطق اليابسة بعض الإشعاع الشمسي، ويساعد الغلاف الجوي في الاحتفاظ بالحرارة التي قد تشع وتنتشر بسرعة إلى الفضاء بعد غروب الشمس.

لا تقتصر وظيفة المحيط على تخزين الإشعاع الشمسي فقط، بل تساعد أيضًا في توزيع الحرارة في جميع أنحاء العالم. فعندما يتم تسخين جزيئات الماء، فإنها تتبادل بحرية مع الهواء في عملية تسمى التبخر. يتبخر الماء باستمرار، مما يزيد من درجة حرارة ورطوبة الهواء المحيط به، مما يؤدي إلى تكوين أمطار وعواصف تنقلها الرياح الجارية بعد ذلك.

تعتبر المحيطات مصدرًا رئيسيًا لتساقط الأمطار في جميع أنحاء الأرض، وتزداد نسبة هطول الأمطار في المناطق الاستوائية نظرًا لكميات التبخر العالية التي تحدث في المحيطات الموجودة في تلك المناطق.

وبينما تؤثر كميات التبخر على المناخ في المناطق الاستوائية، فإن المناطق الأخرى تتأثر بالحركة المستمرة لمياه المحيط والتي تُعرف بالتيارات المحيطية. تنشأ هذه التيارات عن حركة الرياح السطحية، بالإضافة إلى عوامل أخرى مثل دوران الأرض، والمد والجزر، ودرجة الحرارة، والملوحة. تعمل هذه التيارات كوسيلة لنقل جزيئات الماء الدافئة وهطول الأمطار من مناطق خط الاستواء إلى المناطق القطبية، ثم حمل جزيئات الماء الباردة من المناطق القطبية إلى المناطق الاستوائية.

تتحرك التيارات المحيطية عبر الأرض باتجاه مماثل لعقارب الساعة في النصف الشمالي للأرض، بينما تتحرك بعكس هذا الاتجاه في النصف الجنوبي. وتأخذ أنماطًا دائرية للحركة عبر المناطق الساحلية. تُعتبر التيارات المحيطية من الأمور التي تعمل على تنظيم المناخ العالمي من خلال تعديل التوزيع اللامتساوي لمقدار الإشعاع الشمسي الذي يصل إلى سطح الأرض. فبدون وجود هذه التيارات، ستكون المناطق القطبية باردة جدًا والمناطق الاستوائية حارة جدًا، مما سيقلص من المناطق الصالحة للسكن البشري عبر الأرض.

أهمية رطوبة الأرض

تؤثر رطوبة التربة على المناخ في المناطق التي تتواجد بها. المناطق التي تمتلك تربة رطبة تكون ذات تغيرات مناخية قليلة خلال فترات النهار والليل مقارنة بتلك التي تمتلك طبيعة أسطح صلبة كالصخور أو الرمال. ويعود ذلك إلى أن المناطق التي تحتوي على تربة رطبة تحدث فيها عمليات تبخر بفعل الطاقة الشمسية مما يجعلها ذات درجات حرارة باردة خلال النهار، فهي بذلك بحاجة إلى اكتساب المزيد من الطاقة الحرارية لتسخين سطحها.

تأثير الرطوبة الجوية

تعتبر الرطوبة عاملا مهما في التغيرات المناخية. المناطق الرطبة التي تحتوي على كميات كبيرة من بخار الماء في الغلاف الجوي تكون أقل عرضة للتقلبات المناخية واختلاف درجات الحرارة خلال الليل والنهار من المناطق الجافة. تظهر أهمية الرطوبة مناخياً خلال فترات الليل بشكل خاص، حيث تكون المناطق التي تحتوي على كميات كبيرة من غاز بخار الماء دافئة أكثر من غيرها من المناطق إذ يُعد هذا الغاز من الغازات الدفيئة.

أما في فترات النهار، فإن بخار الماء يعمل على امتصاص جزء من الطاقة المنبعثة من الشمس مما يجعل سطح تلك المنطقة بارداً خلال النهار، ويتعزز هذا الأمر من خلال ازدياد حجم جزيئات الهباء الموجودة في الهواء الرطب مما يجعلها قادرة على امتصاص وعكس المزيد من الأشعة الشمسية قبل وصولها لسطح الأرض.

أثر الغيوم

تعتبر الغيوم من العوامل الهامة في التأثير على المناخ فهي إحدى العناصر الرئيسية التي تدخل في عملية دورة الماء في الطبيعة، وهذا الأمر جعلها بمثابة رابط مشترك وهام بين العديد من العناصر الطبيعية كالأمطار والثلوج، والمسطحات المائية، والكائنات الحية كالنباتات والحيوانات، وفضلاً عن تلك الأهمية التي تشكلها الغيوم بالنسبة للمناخ فإنها كذلك تعد من الأمور التي تؤثر على ارتفاع أو انخفاض درجات الحرارة على سطح الأرض.

قد يختلف تأثير الغيوم على درجات الحرارة تبعاً لمكان وجودها في الغلاف الجوي. ففي حين تواجد الغيوم بشكل كثيف على علو مقارب لـ 1.6 كيلومتر عبر الجو فإنها تعمل بمثابة خافض لدرجة حرارة سطح الأرض، حيث تعمل هذه الغيوم القريبة على عكس الأشعة الشمسية والحرارة الناتجة عنها ومنع وصولها إلى الأرض مما يؤدي إلى تبريد سطح الأرض وتقليل درجات حرارته.

وعلى الطرف الآخر، فإن الغيوم الرقيقة الواقعة على ارتفاعات عالية عن سطح الأرض، قد تكون سبباً في رفع درجة حرارة سطح الأرض، وذلك عن طريق حجز الطاقة الشمسية، إذ تعمل هذه الغيوم كعازل من شأنه حفظ درجات الحرارة الشمسية التي اكتسبتها الأرض في فترات النهار ليبقى سطحها دافئاً أثناء الليل.

تأثير طبيعة السطح

يعتمد التأثير المناخي في بعض المناطق على طبيعة السطح الذي تتكون منه تلك المناطق، فهذا الأمر قد يكون من العوامل المؤثرة بشكل كبير على تشكل المناخ. وعلى سبيل المثال، فإن السطح الذي تتكون منه الأراضي النباتية يكون لا ترتفع به درجات الحرارة سريعاً كما هو الحال في الأراضي ذات الأسطح الرملية أو الصخرية، حيث إن النباتات الموجودة في تلك المناطق النباتية تقوم بامتصاص جزء من الطاقة الحرارية لإكمال عمليات نموها وتغذيتها.

كما أن الأسطح التي تكون موجودة تحت ظل معين كظل الأشجار لا تكون عرضة لارتفاع كبير في درجات الحرارة كتلك الأسطح التي تتعرض بشكل مباشر لأشعة الشمس، وكذلك الأمر بالنسبة للأسطح الرطبة التي تسخن وتبرد بشكل أسرع من تلك الجافة، وقد تشكل قابلية السطح لعكس الأشعة أمراً هاماً في تأثير المناخ عليه، فالأسطح البيضاء تمتص الطاقة الشمسية بشكل أقل من تلك ذات اللون الأسود.

احتراق مصادر الطاقة

ينتج عن احتراق الوقود الأحفوري، الذي يقوم به الإنسان، غاز ثاني أكسيد الكربون (CO2)، وهو من الغازات الدفيئة التي تتراكم في الغلاف الجوي وتبقى لفترة طويلة. يعتبر غاز ثاني أكسيد الكربون السبب الرئيسي لتغير المناخ، لأنه يعزز من تأثير الاحتباس الحراري في الغلاف الجوي.

ينتج عن ذلك انبعاثات مستمرة للغازات الدفيئة التي تجعل الأرض أكثر دفئًا، وقد تصل حرارة الأرض في بعض الأحيان إلى مستويات لم يسبق لها مثيل في التاريخ.

إزالة الغابات

تمتص الأشجار في الغابات غاز ثاني أكسيد الكربون من الغلاف الجوي وتخزنه داخلها. ولكن عند إزالة الغابات، يبقى غاز ثاني أكسيد الكربون منتشرًا في الغلاف الجوي، والذي عادة ما تمتصه الأشجار ويخزن فيها، مما يسبب تغيرًا في المناخ نتيجة لزيادة تركيز الغازات الدفيئة من غاز ثاني أكسيد الكربون، وبالتالي زيادة تأثير الاحتباس الحراري على الغلاف الجوي.

يذكر أن إزالة الغابات الاستوائية خلال الفترة ما بين 2015-2017 م أدى إلى زيادة غاز ثاني أكسيد الكربون في الجو بنحو 4.8 مليار طن سنويًا.

تربية الماشية

يحدث الرعي الجائر نتيجة لتعرض النباتات للرعي من قبل الماشية لفترات طويلة دون السماح لها بالنمو، ويؤدي ذلك إلى مشكلات بيئية عديدة. كما ينتج عن تربية الماشية والزراعة الحيوانية غازات دفيئة مثل غاز الميثان وأكسيد النيتروز، ولهذه الغازات دور كبير في التأثير على الاحتباس الحراري العالمي.

ينتج غاز الميثان نتيجة لتخزين السماد والتخمر المعوي. فعندما تهضم الأبقار والأغنام والماشية الأخرى طعامها، فإنها تنتج الميثان.

يؤثر غاز الميثان في الاحتباس الحراري أكثر من تأثير ثاني أكسيد الكربون بنحو 28 مرة، في حين ينتج غاز أكسيد النيتروز من تخزين السماد الطبيعي واستخدام الأسمدة العضوية وغير العضوية في التربة، ويؤثر غاز أكسيد النيتروز في الاحتباس الحراري أكثر من تأثير ثاني أكسيد الكربون بنحو 265 مرة.

الزراعة على حساب البيئة

تساهم زراعة المحاصيل في زيادة تركيز الغازات الدفيئة في الغلاف الجوي بكميات كبيرة، مما يؤدي إلى تغير المناخ بشكل كبير، وذلك لأن الزراعة المكثفة تؤدي إلى إزالة الغابات، مما يؤدي إلى انبعاث الكربون إلى الغلاف الجوي، إضافة إلى فقدان التنوع البيولوجي وتعرض التربة للتآكل.

يمر الغذاء أيضًا بعدة مراحل، مثل الإنتاج والتخزين والمعالجة والنقل، وكل هذه المراحل تساهم في زيادة الغازات المنبعثة، كما تؤثر النفايات الكيميائية الزراعية في زيادة حموضة المحيطات، مما يؤثر في المناخ أيضًا.

التوسع الحضري

يسبب التوسع العمراني وهجرة الناس إلى المناطق الحضرية تغيرًا في المناخ بشكل كبير، وذلك لأن الاكتظاظ السكاني يسبب زيادة التلوث وسوء الصرف الصحي، كما أن التوسع الحضري يعد سببًا في قطع الغابات وزيادة تركيز الغازات الدفيئة في الغلاف الجوي، وبالتالي التأثير في المناخ.

استخدام وسائل النقل

تؤثر وسائل النقل بشكل كبير في المناخ، إذ تتسبب بنسبة 15-20% من انبعاث الغازات الدفيئة في كل عام، وذلك بسبب زيادة استخدامها للوقود الأحفوري للحصول على الطاقة، والذي يتسبب عند احتراقه بإطلاق كميات كبيرة جدًا من غاز ثاني أكسيد الكربون إلى الغلاف الجوي، مما يؤدي إلى تأثير كبير على الاحتباس الحراري وزيادة كبيرة وسريعة في درجات الحرارة.

الأنشطة الصناعية

ينتج عن الأنشطة الصناعية آثار بيئية ضارة تسبب تغيرات في المناخ، إذ تستخدم عمليات التصنيع الآلات بدلًا من العمالة البشرية في الصناعات، وتحتاج هذه الآلات إلى كمية كبيرة من الطاقة والتي تتسبب في انبعاث الغازات بشكل غير مباشر إلى الغلاف الجوي، كاستخدام الكهرباء والوقود.

كما تتسبب في انبعاثات مباشرة كإنتاج المواد الكيميائية أو الحديد أو الفولاذ، والتي تحتاج لكميات كبيرة من الطاقة، كما أن بعض عمليات التصنيع تستخدم الوقود الأحفوري والذي يؤثر في المناخ أيضًا بشكل سلبي.

تتسبب الأنشطة البشرية في زيادة نسبة عالية من تركيز الغازات الدفيئة في الغلاف الجوي وزيادة درجات الحرارة بسرعة كبيرة، وبالتالي تغير المناخ، وذلك من خلال الأنشطة الصناعية ووسائل النقل وحرق كميات كبيرة من الوقود الأحفوري، إضافة إلى التوسع العمراني وإزالة الغابات.

الأنماط المناخية الرئيسية

تتفرع المناخات الرئيسية إلى التقسيمات الآتية:

• المناخ المداري:يمتاز المناخ المداري بارتفاع حرارته على مدار العام بالإضافة إلى هطول كميات كبيرة من الأمطار، ويُرمز له بالحرف A .
• المناخ الجاف:يُرمز للمناخ القاحل بالحرف B، ويمتاز بكمية أمطار قليلة ودرجات حرارة عالية على مدار اليوم، وتُعتبر مناخات s و w مناخات فرعية مُرافقة للمناخ الجاف.
• المناخ المعتدل: يُرمز له بالرمز C، ويمتاز المناطق التي تخضع لهذا المناخ بصيفها الجاف والدافئ وشتاءها البارد والرطِب.
• المناخ القاري:تتغير درجات الحرارة بشكل ملحوظ بالمناخ القاري، وتكون كميّات هطول الأمطار معتدلة، ويُرمز لهذا المناخ بالرمز D.
• المناخ القطبي:يُرمز للمناخ البارد بالحرف E، ويتواجد هذا النوع من المناخ في بعض أجزاء المناطق التي يتواجد بها الجليد بشكل دائم، حيث تشهد تلك المناطق لدرجات أعلى من معدلات درجة التجمُد لمدة 4 أشهر فقط.

التصنيفات الفرعية الأولية

يُشير هذا التصنيف إلى الخصائص الموسمية لدرجات الحرارة والهطول المطري، وهي كما يأتي: (a،w،s،m،f)، فمثلاً يُشير الرمز f إلى المناخ الرطب.

التصنيفات الفرعية الثانوية

يشير هذا التصنيف للتباين الحراري السنوي بالمناطق، ويُِشار لها بالأحرف a, b, c, d, h, k ، فعلى سبيل المثال المناخ k يرمز للمناخ الجاف البارد مع درجات حرارة يكون معدلها السنوي أقل من 18 درجة مئوية، وهي تترافق مع مناخات من نوع B فقط.