الغلاف الغازى هو أحد الأغلفة التى تحيط بالكرة الأرضية بما يحتويه من طبقات ، ولولا هذا الغلاف لما وجدت حياة على سطح الأرض ولما كان هناك مجال تمارس فيه ظواهر الطقس والمناخ عملها مثل السحب والأمطار والندى والضباب والتساقط الثلجى وغيرها من الظواهر الجوية ، ومن ثم لاما عرفنا ما نسميه بالطقس والمناخ ، وتتركز ظواهر الطقس في الجزء السفلى من الغلاف الجوى في طبقة التروبوسفير Troposphereوالتى تضم بداخلها 75 ٪ من كتلة الهواء الجوى .
1- الطقس : Weather
يمثل الطقس حالة الجو في مكان ما في فترة زمنية محددة قد تكون ساعة أو عدة ساعات أو يوم أو أيام أو أسبوع أو شهر من السنة ، ويدرس هذا العلم مجموعة من العناصر، أهمها الإشعاع الشمسي ، ودرجة حرارة الهواء ، وأنواع التساقط ( مطرى – ثلجى ) ، والضغط الجوى، وما يستتبعه من حركة الهواء فيما يعرف باسم الرياح ، أى أن الطقس هو محصلة العمليات الجوية التى تحدث في الجزء السفلى من الغلاف الجوى في فترة زمنية محددة .
- المناخ : Climate
هو متوسط الأحوال الجوية في منطقة ما لفترة طويلة من الزمن ، كما يمكن اعتباره علاقة الظواهر الجوية بالبيئة سواء كانت طبيعية أو بشرية ، ويتكون المناخ من عدة عناصرelements ، وقد قام علم المناخ وارتكز لفترة زمنية طويلة على عنصرين من هذه العناصر وهما درجة حرارة الهواء وكمية التساقط المطرى Percipitation ، وهما العنصران اللذان لاحظهما الإنسان أكثر من غيرهما ، واللذان يؤثران في حياته اليومية أكثر من غيرهما ، وهما بالفعل عظيما الأهمية في دراسة ووصف حالة الجو ، ولما لهما من دور هام ومؤثر وبعيد المدى في العمليات المناخية والجوية ، ولكنهما ليسا عنصرى المناخ الوحيدين ، فسرعة واتجاه الرياح Wind Speed and Direction وكذلك نوع وكثافة السحب Cloud Tipes and Amounts ومدة سطوع الشمس Sunshine Duration والرطوبة الجوية Atmospheric Humidity وضغط الهواء الجوى Air Pressure وكذلك مدى الرؤية Visibility هى إضافة هامة لقائمة عناصر المناخ المختلفة التى نلاحظها كل يوم.
وبعض العناصر الأخرى قد تكون على نفس القدر من الأهمية بل أكثر في أوقات أو ظروف معينة ، وعلى سبيل المثال يعتبر محتوى الأرض الرطوبى Soil Moisture ودرجة حرارة التربة Soil Temperature والبخر Evaporation عناصر حيوية من وجهة نظر الزراعة وهى عناصر مرتبطة بالمناخ ، وكذلك فإن تركيزات المواد الملوثة Pollutant Concntration وحموضة مياه الأمطار Acidity of Precipitation هى عناصر عالية الأهمية فيما يتعلق بصحة الإنسان ، بينما تدفقات الطاقة الإشعاعيةRediant Energy Fluxes تعد بالغة الأهمية للمشتغلين بعلم المناخ في نطاق محاولتهم فهم التفاعلات والعمليات الجوية Atmospheric Processes .
قياس العناصر :
تعد القياسات السطحية قياسات موضعية أو موقعية أى خاصة بنقطة جغرافية معينة Point Specific ـ وتعبر عن زمن القياس فحسب ـ وعادة ما تكون هناك شبكة من المحطات المصممة بحيث يمكن بسهولة مقارنة قياسات إحدى المحطات أو المواقع مع تلك المقاسة في موقع أو مواقع أخرى ، لهذا فإن القياسات تتم باستخدام أجهزة وأدوات قياســيةStendardized Instruments ، ذات تعرض قيــاسى Standardized Exposure ، حيث يتم استخدامها أيضاً بأساليب وطرق قياسية متفق عليها . ومن الأمثلة المألوفة في هذا المجال مقياس المطر Rain Gauge المعتاد ، حيث تم جمع مياه المطر في إناء ذو فتحه قياسية ثابتة وحجم ثابت ، وكذلك ارتفاع ثابت عن سطح الأرض وشكل ومسافة من العوائق ثابتين ومتفق عليهما .
وهذا المقياس يتم تفريغه عند نفس الوقت في كل يوم ، ويتم قياس المطر المتجمع بطريقة قياسية ثابتة ، وكثيراً من القياسات أو الثوابت يتم الاتفاق عليها في اتفاقات دولية ، بين الجهات المتخصصة ، وتقوم هيئات ومحطات الأرصاد الجوية في كل دولة بتنفيذ وتطبيق تلك الاتفاقات ، وتعمل على التأكد من أن كل محطاتها تستخدم نفس القياسات ونفس الأجهزة والأسلوب أو الأساليب المتفق عليها ، ولكن هناك أيضاً العديد من محطات الأرصاد الجوية غير الرسمية التى تقوم بالرصد والقياسات وجمع البيانات ، وهذه قد تكون ملتزمة أو غير ملتزمة بالأساليب والأجهزة القياسية في جمعها للبيانات .
وبالنسبة لقياسات درجات الحرارة التى تصاحب قياسات المطر القياسية فهى تلك التى يتم قياسها بواسطة ترمومتر على ارتفاع حوالى
2متر فوق سطح الأرض ، والقياسات التي يتم الحصول عليها للحرارة بهذه الطريقة يطلق عليها إحدى التسميات المتعددة مثل الحرارة السطحية Surface Temperature أو حرارة الهواء Air Temperature أو حرارة الملجأ ****ter Temperature ( كشك القياس)، ويتم اختيـــار ارتفاع جهاز القيــاس (الترمومتر ) بحيث يكون القياس معبراً عن درجة الحرارة في الطبقة السفلى، من الجو والتى تجرى فيها الحياة ، حيث تمثل جزءاً من طبقة تمتد لارتفاعات أكبر .
ويرجع السبب في وضع الترمومتر على مسافة ما فوق سطح الأرض إلى الحرص على أحداث نوع من التكامل Integration بين تأثير سطح الأرض بأنواعه المختلفة وفى المواقع المختلفة ، حيث أن درجات الحرارة على سطح الأرض مباشرة يمكن أن تتفاوت وتتغير بشكل سريع عبر مسافة صغيرة ، ومن هنا فإن القياسات في هذه الحالة تتوقف بشكل مباشر على موقع وجود الجهاز بذاته .
وهذا من شأنه أن يجعل مقارنة القياسات بين المواقع المختلفة أمراً صعباً ، ولهذا فإن وضع الترمومتر في ملجأ (كشك) يعمل من جهة على منع امتصاص الترمومتر للأشعة الشمسية المباشرة من الجو ، وكذلك حمايته من جهة أخرى من تأثير الطاقة والأشعة المتدفقة لأعلى مع سطح الأرض، وتكون النتيجة بناء على هذا أقرب لدرجة حرارة الهواء عند مستوى الملجأ ممثلة ولهذه الحالة في منطقة واسعة ، ومن الممكن استخدام مستويات أخرى من التعرض ، وذلك بوضع الجهاز أعلى أو أسفل بداخل أو بدون مأوى .
وإلى جانب القياسات السطحية على اليابس توجد القياسات فوق المحيطات، وهى قياسات أقل فى حجمها من تلك التى تؤخذ على سطح الأرض . وتحتفظ بعض الدول بسفن متخصصة في عمليات الرصد والقياسات الجوية في مواقع ثابتة، وهذه تعمل في رصدها على أن تكون قراءاتها قياسية Standard Measurements كما سبق . ويتزايد دور عوامات الرصد بالمحيطات Ocean Buoys في تزويدنا بالمعلومات عن المناخ بالمحيطات . وتقوم هذه العوامات أيضاً بأخذ قيساتها وقراءاتها بطرق قياسية بقدر الإمكان في مواجهة الأحوال الجوية المحيطية التى غالباً ما تكون عنيفة ، وتقوم بنقل هذه المعلومات إلى مراكز أرضية غالباً عن طريق الاتصال عبر الأقمار الصناعية .
كما استخدمت أجهزة الراديو سوند Radiosonde أكثر الطرق شيوعاً في أخذ القياسات في طبقات الجو العليا ، وهى مجموعة من أجهزة القياس تعلق أسفل أحد البالونات ، وتقوم بقياس درجات الحرارة والرطوبة والضغط أثناء ارتفاعها إلى أعلى ، وتستخدم قياسات الضغط في تحديد الارتفاع فوق سطح البحر ، وترسل البالونات إلى أعلى مرتين في اليوم عند الظهر وعند منتصف الليل بتوقيت جرينتش من عدة مئات المحطات المنتشرة في العالم. وتستخدم بعض المحطات نوعاً أكثر تطوراً من هذه الأجهزة يعرف باسم راونسون Rawinsonde وهى تقيس ـ إضافة إلى ما سبق ـ سرعة الرياح واتجاهها .
وتستخدم بعض الطائرات المجهزة خصيصاً في بعض الأحيان للقيام بعمليات الرصد في طبقات الهواء الجوى الأعلى، إلا أن هذا لا يتم بشكل روتينى منتظم ، بل يقتصر استخدامها على الأبحاث التجريبية الخاصة بأحوال جوية معينة ، وتستخدم أحياناً أنواع من الصواريخ المجهزة بتجهيزات خاصة للقيام بدور مماثل في الطبقات الجوية الأكثر ارتفاعاً . ومعظم هذه القياسات هى قياسات اتصال مباشرة ، حين تكون أجهزة القياس على اتصال بالعناصر المقاسة ، وهى كذلك قياسات موضعية Point Measurements تتحدد الدقة فيها بمدى دقة أجهزة القياس نفسها وبمدى العناية المبذولة في صيانتها ، وكذلك الدقة في تعرضها Exposure وقراءاتها وكذلك الدقة في تحويل هذه القراءات إلى شكل من المعلومات يمكن للمشتغلين بالمناخ استخدامه .
