11الطقس والمناخ

في الأسبوع الثاني من يناير، تصل إلى المدرسة بطاقتان بريديتان. الأولى، من ابنة عم لينا، تُظهر أطفالًا يبنون قصرًا من الرمل على شاطئ مشمس تحت أشجار النخيل. والثانية، من جدة توم، تُظهر أطفالًا يبنون رجل ثلج في حديقة مكسوة بالثلج. يسأل توم: «كيف يكون صيف وشتاء في الأسبوع نفسه؟»

ليس طقس يوم واحد هو ما يختلف كل هذا الاختلاف بين المكانين. بل الطقس الذي يعرفانه، سنة بعد سنة: أي مناخهما.

ما تعرفه من قبل

الطقس هو حال الهواء في مكان ولحظة معيّنين: مشمس، غائم، ماطر، مثلج، عاصف (الفصل 1). ومقياس الحرارة يقيس درجة حرارة الهواء، بالدرجات المئوية؛ ومقياس المطر يقيس المطر، بالمليمترات (الفصل 7). وخط الاستواء يدور حول وسط مجسم الكرة الأرضية، في منتصف المسافة بين القطب الشمالي والقطب الجنوبي (الفصل 6). وقد بيّنت كتب الفيزياء أن الأرض تدور حول الشمس في سنة واحدة، وأن فصولها تأتي من ميل محورها: ففي الصيف تصعد الشمس أعلى في السماء وتطول الأيام.

11.1 الطقس هو اليوم، والمناخ هو المعتاد

يتغير الطقس من يوم إلى يوم، بل من ساعة إلى ساعة. أما المناخ فشيء آخر.

تعريف 11.1 (المناخ)

المناخ لمكان ما هو الطقس الذي يعرفه عادة، شهرًا بعد شهر، على مدى سنين كثيرة: كم يكون كل فصل دافئًا أو باردًا، رطبًا أو جافًا. ويحسبه علماء الطقس بأخذ متوسط قياسات 30 سنة.

«إنها تمطر هذا الصباح» جملة عن الطقس. «إنها تمطر كثيرًا في الخريف هنا» جملة عن المناخ. ويوم بارد واحد في الصيف لا يغيّر المناخ؛ إنه مجرد طقس غير معتاد.

علماء الطقس في العالم كله يتبعون القاعدة نفسها: يأخذون متوسط 30 سنة من القياسات. والمتوسطات المستعملة اليوم هي متوسطات السنوات من 1991 إلى 2020.

11.2 المخطط المناخي

لنبين مناخ مكان في صورة واحدة، نرسم مخططًا.

تعريف 11.2 (المخطط المناخي)

المخطط المناخي يبين، لكل شهر من أشهر السنة، متوسط درجة الحرارة في مكان ما (منحنى) ومتوسط كمية المطر والثلج التي تسقط فيه (أعمدة، بالمليمترات من الماء).

طريقة 11.3 (قراءة مخطط مناخي)

1. جد أدفأ شهر وأبرد شهر على المنحنى الأحمر، واقرأ درجتي حرارتهما على التدريج الأيسر. هل المنحنى مستوٍ (درجة الحرارة نفسها طوال السنة) أم يرتفع وينخفض (فصول دافئة وفصول باردة)؟ وهل ينزل تحت 0 $^\circ$C (الصقيع)؟
2. جد أكثر الأشهر مطرًا وأقلها مطرًا بين الأعمدة الزرقاء، واقرأها على التدريج الأيمن. هل الأعمدة طويلة أم قصيرة؟ وهل هناك فصل جاف؟
3. اجمع ذلك في جملة واحدة: «حار وجاف طوال السنة»، «معتدل ورطب، مع صيف جاف»…

مثال 11.4 (سياتل)

في سياتل، أدفأ الأشهر أغسطس (نحو 20 $^\circ$C)، وأبردها ديسمبر (نحو 6 $^\circ$C): فالمنحنى يرتفع وينخفض، لكنه لا ينزل أبدًا تحت درجة التجمد. وأطول الأعمدة عمود نوفمبر (نحو 160 mm)، وأقصرها عمود يوليو (نحو 15 mm). وفي جملة واحدة: شتاء معتدل، وصيف لطيف، ومطر في الخريف والشتاء، وجفاف نسبي في الصيف. وفي السنة كلها يسقط نحو 1 000 مليمتر من المطر: أي متر من الماء.

11.3 أربعة مناخات

هذه المخططات المناخية لأربع مدن في الولايات المتحدة، متباعدة بعضها عن بعض: فينيكس، في صحراء أريزونا؛ وهيلو، في جزيرة هاواي وسط المحيط الهادئ؛ وسياتل، على الساحل الغربي؛ وأوتكياغفيك، في أقصى شمال ألاسكا، على ساحل المحيط المتجمد الشمالي. والمخططات الأربعة تستعمل التدريجات نفسها، فنستطيع أن نقارنها بنظرة واحدة.

الصحراء. في فينيكس، الأعمدة قصيرة إلى حد أننا لا نكاد نراها: ففي السنة كلها يسقط أقل من 200 مليمتر من المطر. والصيف حار جدًا: ففي يوليو يبلغ متوسط درجة الحرارة 35 درجة.

تعريف 11.5 (الصحراء)

الصحراء مكان يسقط فيه قليل جدًا من المطر: أقل من 250 مليمترًا في السنة. وقليل من النباتات يستطيع العيش فيها، وكثيرًا ما تكون الأرض عارية.

الصحاري ليست حارة دائمًا. انظر إلى أوتكياغفيك: يسقط فيها أقل من 150 مليمترًا في السنة، أي أقل حتى مما يسقط في فينيكس: إنها صحراء باردة. فالصحاري قد تكون حارة أو باردة.

الغابة المطيرة. هيلو عكس فينيكس. فأعمدتها أطول أعمدة المخططات الأربعة: يسقط فيها أكثر من 3 000 مليمتر من المطر في السنة، وكل شهر رطب. ومنحناها الأحمر شبه مستوٍ: بين 22 و25 درجة طوال السنة. فلا شتاء فيها أبدًا.

تعريف 11.6 (الغابة المطيرة)

الغابة المطيرة غابة كثيفة من أشجار طويلة جدًا، تنمو حيث يكون الجو دافئًا رطبًا طوال السنة، مع مطر غزير في كل شهر. وأكثر الغابات المطيرة تقع قرب خط الاستواء.

المناخ المعتدل. سياتل في الوسط: منحناها يرتفع في الصيف وينخفض في الشتاء، لكن ليس كثيرًا أبدًا؛ ومطرها وفير إلى حد ما، وأكثره في الخريف والشتاء. هذا مناخ معتدل: لا حر شديد، ولا برد شديد.

المناخ القطبي. في أوتكياغفيك، يبقى المنحنى الأحمر تحت 0 $^\circ$C ثمانية أشهر من السنة؛ وفي فبراير يكون المتوسط 24 درجة تحت الصفر. وحتى في يوليو، أدفأ الأشهر، لا يتجاوز نحو 5 درجات.

11.4 النطاقات الحارة والمعتدلة والباردة

لماذا يكون الجو دافئًا قرب خط الاستواء وباردًا قرب القطبين؟ بسبب الشمس. فقرب خط الاستواء، تقف شمس الظهر عالية في السماء طوال السنة: فيسقط ضوؤها عموديًا تقريبًا ويسخّن الأرض بقوة. أما قرب القطبين، فتبقى الشمس منخفضة دائمًا: فيصل ضوؤها مائلًا، موزعًا على مساحة كبيرة، فلا يسخّن إلا قليلًا. وفي الشتاء هناك، قد لا تشرق الشمس أبدًا.

زوجان من الخطوط حول مجسم الكرة الأرضية يقسمان الأرض إلى نطاقات مناخية.

تعريف 11.7 (المداران والدائرتان القطبيتان)

المداران خطان حول مجسم الكرة الأرضية، أحدهما شمال خط الاستواء والآخر جنوبه، يحددان أبعد مكان عن خط الاستواء يمكن أن تكون فيه شمس الظهر عمودية فوق الرأس تمامًا: مدار السرطان في الشمال، ومدار الجدي في الجنوب. والدائرتان القطبيتان خطان حول مجسم الكرة الأرضية، قرب القطبين، لا تشرق الشمس وراءهما في منتصف الشتاء يومًا واحدًا على الأقل، ولا تغرب في منتصف الصيف: الدائرة القطبية الشمالية في الشمال، والدائرة القطبية الجنوبية في الجنوب.

ميل محور الأرض هو الذي يحدد مواضع هذه الخطوط.

تعريف 11.8 (النطاقات المناخية)

تنقسم الأرض إلى ثلاثة أنواع من النطاقات المناخية: النطاق الحار، بين المدارين، حول خط الاستواء؛ والنطاقان المعتدلان، بين مدار ودائرة قطبية، حيث يختلف الصيف عن الشتاء؛ والنطاقان الباردان، وراء الدائرتين القطبيتين، حول القطبين.

النطاقات تعطي صورة أولى تقريبية. وفي داخل كل نطاق، أشياء كثيرة أخرى تغيّر المناخ: بُعد المكان عن البحر، وارتفاعه، والجهة التي تأتي منها رياحه. وستتعرف إليها في الصفوف اللاحقة.

ملاحظة 11.9 (فينيكس والنطاقات)

على خريطة النطاقات، تقع فينيكس شمال مدار السرطان بقليل، في النطاق المعتدل، ومع ذلك فهي صحراء حارة. فالنطاقات صورة أولى تقريبية: كثير من الصحاري الحارة الكبرى يقع قرب المدارين، على حافة النطاق الحار، وستعرف السبب في الفصل 24.

11.5 تمارين

تمرين 11.1 ★

طقس أم مناخ؟

1. [(أ)] إنها تثلج في أوتكياغفيك هذا الصباح.
2. [(ب)] في فينيكس، الصيف حار جدًا وجاف.
3. [(ج)] بعد ظهر أمس هبت ريح قوية في سياتل.
4. [(د)] في هيلو، تمطر كثيرًا في كل شهر من أشهر السنة.

حل

حل التمرين 11.1.

(أ) طقس (هذا الصباح فقط). (ب) مناخ (كل صيف). (ج) طقس (بعد ظهر أمس). (د) مناخ (كل شهر، سنة بعد سنة).

تمرين 11.2 ★

ما مناخ مكان ما؟ وعلى مدى كم سنة يأخذ علماء الطقس متوسط قياساتهم ليصفوه؟

حل

حل التمرين 11.2.

مناخ مكان ما هو الطقس الذي يعرفه عادة، شهرًا بعد شهر، على مدى سنين كثيرة. ويأخذ علماء الطقس متوسط قياسات 30 سنة.

تمرين 11.3 ★

على المخطط المناخي لسياتل، أي الأشهر أبردها؟ وأيها أكثرها مطرًا؟ وهل تنزل درجة الحرارة يومًا تحت 0 $^\circ$C؟

حل

حل التمرين 11.3.

أبرد الأشهر ديسمبر (نحو 6 $^\circ$C؛ ويناير يكاد يكون بالبرودة نفسها). وأكثرها مطرًا نوفمبر (نحو 160 mm). لا: المنحنى لا ينزل أبدًا تحت 0 $^\circ$C.

تمرين 11.4 ★

على المخطط المناخي لأوتكياغفيك، أي الأشهر أدفؤها؟ وهل يوجد شهر أدفأ من 10 $^\circ$C؟

حل

حل التمرين 11.4.

يوليو أدفأ الأشهر، بنحو 5 $^\circ$C. ولا يوجد شهر أدفأ من 10 $^\circ$C.

تمرين 11.5 ★

في أي نطاق مناخي يقع كل مكان من هذه الأماكن: خط الاستواء؛ القطب الشمالي؛ مكان في منتصف المسافة بين خط الاستواء والقطب الجنوبي؟

حل

حل التمرين 11.5.

خط الاستواء: النطاق الحار. القطب الشمالي: النطاق البارد (الشمالي منهما). ومنتصف المسافة بين خط الاستواء والقطب الجنوبي: النطاق المعتدل الجنوبي (فهو يقع بين مدار الجدي والدائرة القطبية الجنوبية).

تمرين 11.6 ★

استعن بخريطة النطاقات. في أي نطاق مناخي تقع كل مدينة من المدن الأربع: فينيكس، هيلو، سياتل، أوتكياغفيك؟

حل

حل التمرين 11.6.

هيلو: النطاق الحار. فينيكس وسياتل: النطاق المعتدل الشمالي. أوتكياغفيك: النطاق البارد الشمالي، وراء الدائرة القطبية الشمالية.

تمرين 11.7 ★★

هذا متوسط المطر في كل شهر في سياتل، بالمليمترات، مقرّبًا إلى أعداد صحيحة (الأشهر مرقّمة من 1، يناير، إلى 12، ديسمبر):

1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
147	96	106	81	48	37	15	25	41	99	160	145

كم من المطر يسقط في سياتل في السنة كلها؟ وكم يسقط في الأشهر الثلاثة ديسمبر ويناير وفبراير؟

حل

حل التمرين 11.7.

السنة كلها: $147 + 96 + 106 + 81 + 48 + 37 + 15 + 25 + 41 + 99 + 160 + 145 = 1\,000$ مليمتر. وديسمبر ويناير وفبراير: $145 + 147 + 96 = 388$ مليمترًا، أي أكثر من ثلث مطر السنة في ثلاثة أشهر.

تمرين 11.8 ★★

في فينيكس، متوسط درجة الحرارة 14 $^\circ$C في يناير و35 $^\circ$C في يوليو. وفي هيلو، 22 $^\circ$C في يناير و25 $^\circ$C في يوليو. احسب الفرق بين يوليو ويناير في كل مدينة. أين تغيّر الفصول درجة الحرارة أكثر؟

حل

حل التمرين 11.8.

فينيكس: $35 - 14 = 21$ درجة. هيلو: $25 - 22 = 3$ درجات. فالفصول تغيّر درجة الحرارة أكثر بكثير في فينيكس؛ أما في هيلو فتكاد تكون هي نفسها طوال السنة.

تمرين 11.9 ★★

هذه متوسطات مدينة خيالية (الأشهر مرقّمة من 1، يناير، إلى 12، ديسمبر).

الشهر	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
درجة الحرارة ($^\circ$C)	27	27	28	28	28	27	27	27	27	27	27	27
المطر (mm)	250	230	280	290	260	180	170	160	190	230	250	260

أهو مناخ صحراء، أم غابة مطيرة، أم مناخ معتدل، أم مناخ قطبي؟ أعطِ سببين. وفي أي نطاق يُرجّح أن تقع المدينة؟

حل

حل التمرين 11.9.

مناخ الغابة المطيرة: فالجو حار طوال السنة (27 أو 28 $^\circ$C، بلا شتاء)، ويسقط مطر كثير في كل شهر (160 mm على الأقل، وأكثر من 2 000 mm في السنة). والأرجح أن المدينة في النطاق الحار، قرب خط الاستواء.

تمرين 11.10 ★★

عد إلى البطاقتين البريديتين في بداية الفصل، المرسلتين في الأسبوع نفسه من يناير. أعطِ تفسيرين مختلفين لكيف يمكن لأطفال أن يلعبوا على شاطئ مشمس في مكان، بينما يبني آخرون رجل ثلج في مكان آخر.

حل

حل التمرين 11.10.

التفسير الأول: الشاطئ في النطاق الحار، حيث الجو دافئ طوال السنة، والحديقة المثلجة في نطاق معتدل أو بارد، حيث يقع يناير في الشتاء. والتفسير الثاني: الشاطئ في النصف الجنوبي من الأرض، حيث يقع يناير في الصيف، والحديقة المثلجة في النصف الشمالي، حيث يقع يناير في الشتاء: فالفصول معكوسة بين نصفي الكرة الأرضية.

تمرين 11.11 ★★★

تقول نور: «فينيكس وسياتل كلتاهما في النطاق المعتدل، فلا بد أن يكون لهما المناخ نفسه.» استعن بالمخططات المناخية لتبين أنها مخطئة: قارن درجات حرارتهما ومطرهما. ثم قل ما تخبرنا به النطاقات المناخية، وما لا تخبرنا به.

حل

حل التمرين 11.11.

درجات الحرارة: فينيكس أحر بكثير، نحو 35 $^\circ$C في يوليو مقابل نحو 20 $^\circ$C في أغسطس لسياتل، ويناير فيها (نحو 14 $^\circ$C) دافئ بقدر مايو في سياتل. والمطر: أقل من 200 mm في السنة في فينيكس، وهي صحراء، مقابل نحو 1 000 mm في سياتل. فليس لهما المناخ نفسه. والنطاقات تخبرنا، تقريبًا، كم تسخّن الشمس مكانًا ما، من خط الاستواء إلى القطبين؛ لكنها لا تخبرنا كم يسقط من المطر، ولا بأثر البحر، أو الجبال، أو الرياح.