تاريخ مراحل التنبؤ الجوي حتى الوقت الحاضر

أستخدم كريستوفر كولومبس في عام 1502 الخبرة والفطنة للتنبؤ بالأعاصير والعواصف عبر المحيط الأطلسي. من الضروري أن تكون بارعا في التنبؤ الجوي إذا كنت تريد أن تكون ملاحا ناجحا. منذ قرون مضت ميز الملاحون المتغيرات في الظواهر الجوية وأنواع الغيوم، وظواهر جوية أخرى لنظم الطقس التي قد تواجههم في المحيطات والبحار. وكان البعض قادرا على استنباط حسابات تقريبية أعطت أحيانا تنبؤات دقيقة كانت تحفظهم من أهوال وتقلبات البحر. ففي عام 1502 بينما كان كريستوفر كولومبس قريبا من جزيرة هاييتي الكاريبية تنبأ وبنجاح عن تقدم إعصار مدمر مما نجى طاقم السفينة من الهلاك الأكيد في المحيط الأطلسي. وفي السادس عشر من أغسطس عام 1667 أستطاع الكابتن لانجفورد ضابط في البحرية البريطانية من وضع أسس علمية دقيقة توضح عن إشارات وتحذيرات متوقعة لاقتراب إعصار تمكن الملاحين من الاستفادة منها في التنبؤ الجوي للأعاصير في المحيطات والبحار وتمكنهم من المناورة وتجنب أسوأ ما في العاصفة والالتفاف حولها. وقد أستطاع لانجفورد التكهن عن أحدى الأعاصير التي دمرت أحدى الجزر الواقعة في مسار طريقها بعد ثلاثة أيام من التوقع. ولكن هل كان توقع الكابتن لانجفورد الفذ عملا بواقع الخبرة أم بواقع الحظ؟ وذلك لأن الأعاصير وبالرغم من التطور التكنولوجي حديثا لا يمكن التكهن بها وقد تشذ عن طريق مسارها وبطريقة غير متوقعة وبذلك تتحدى أكبر المتنبئين الجويين المتمرسين بعلم التنبؤ الجوي حديثا. من الواضح أن كريستوفر كولومبس و لانجفورد ومن عاصرهم في تلك الحقبة، كانوا يفقهون ببعض المعلومات والإشارات التحذيرية للأعاصير المدارية المقتربة منهم فقط، ولكنهم لم يعلموا كثيرا أو يستخدموا المصطلحات العلمية الفنية كالمقاييس السينوبتيكية ( السطحية) أو معلومات طبقات الجو العليا، والتي لم يعلم عن حجمها ولم تكتشف قبل القرن التاسع عشر، بل أن معظم نماذج الطقس والرياح للمحيطات والبحار اكتشفت وبالتفصيل بعد الحرب العالمية الأولى وفي منتصف القرن العشرين. وقد تم ذلك بعد استخدام الطائرات الاستطلاعية فوق الأعاصير، واستخدام مسبار اللاسلكي ( الراديو سوند)، والأقمار الصناعية وسفن الرصد في المحيطات والبحار. ومن أسباب النقص في رصد معلومات عناصر الطقس في الأعاصير قديما، وإن كان هذا من سوء حظ الملاحين والبحارة أن يجدوا أنفسهم في وسط واحدا منها، وبلا غرابة أنهم كانوا ينشغلون بإنقاذ أنفسهم ومراكبهم وحمولتها بدلا من المحاولة في أخذ رصدات جوية منتظمة تمكنهم من الاستفادة منها أو تدوينها في سجلاتهم الخاصة لأنها سيكون لها نفس المصير في قعر مياه المحيط . كانت الحاجة للحنكة والخبرة للملاحين قديما من الأمور الهامة والمطلوبة لدى الربان الناجح، وخاصة خبرتهم في أمور الطقس والتنبؤ فيه وطرق الملاحة البحرية. فقبل اكتشاف المذياع ( الراديو ) أو اللاسلكي، أو وسيلة الأقمار الاصطناعية، لم تكن هناك وسيلة لإرسال تنبؤات الطقس والتحذير بسوء الأحوال الجوي إلى المراكب والسفن في عرض البحار لتحذيرهم من العواصف الهوجاء. لذلك كان من الضروري أن يكونوا الملاحين رصادا مهرة بالطبيعة وبالفطرة، لأن حياتهم اعتمدت على مقدرتهم في التنبؤ بالطقس في حالة اقتراب الخطر. وفي الحقيقة أنه حتى في يومنا هذا وفي عصر الحاسوب وعصر الأقمار الاصطناعية وشبكات نقل المعلومات فإن الحاجة لملاحين بارعين في التنبؤ بتقلبات الجو مهمة جدا، فالحدس والخبرة تلعب دورا فعالا وكبيرا لاتخاذ القرار عندما تخطا التنبؤات الجوية والخرائط المتوقعة من قبل أخصائي الأرصاد الجوية، فهي ليست دقيقة وصحيحة دائما. لذلك كانت الحنكة والخبرة للملاحين قديما والتي بنيت على الأقوال المأثورة والحكمة، والقصائد، والاستنتاجات المبنية على الوقائع أساس عملية الرصد الجوي للطقس قديما والتي ما غالبا كانت تخيب بسبب قلة المعلومات والمتغيرات السريعة للغلاف الجوي. المفاهيم العلمية للنماذج الحسابية الجوية العالمية تختلف توزيعات الطقس والرياح في الأعاصير المدارية بشكل كبير عن تلك المنخفضات الغير مدارية، وقد عرف هذا الشيء منذ زمن طويل. وكانت الأفكار حول نظم الطقس غامضة قبل مطلع القرن التاسع عشر، فكانت المعلومات عن النماذج الجوية العلمية بسيطة جدا. ففي عام 1850 تم التعرف على النظامين المداري والشبه مداري وبأنها أنظمة تقع على المستوى السطحي السينوبتيكي وهي تقع بمراكز ساكنة لا تتغير كثيرا إلا خلال فصول السنة. فقد عرف عن المنخفضات الغير مدارية بأنها نظم غير متماثلة تحتوي على تدفق للهواء إلى نواحيها وهي واضحة المعالم. بينما عرف عن الأعاصير المدارية بأنها نظم متماثلة ومتشابهة في تكوينها وكان من المعتقد بأنها متجانسة أيضا. علاوة على ذلك فإن المنخفضات الغير المدارية تنشأ في مناطق ذات خط العرض المتوسطة لتأثير الرياح الغربية السائدة والتي تتحرك نموذجيا من الغرب إلى الشرق في نصف الكرة الشمالي بينما تكون العكس تقريبا في نصف الكرة الجنوبي. وبالمقارنة فإن الأعاصير المدارية نظم تتكون في خطوط العرض المتدنية، وتتحرك نموذجيا حول المرتفعات الجوية الدون مدارية لتدخل تدريجا خطوط العرض المتوسطة، حيث تتبدد سريعا وتتلاشى أو تتخذ الخصائص المدارية تدريجيا. كان التقدم بطيئا لمفاهيم النماذج العلمية الحسابية للتنبؤ الجوي بين منتصف القرن التاسع عشر ومنتصف القرن العشرين، ولم تكن هذه النظم مفهومة بالكامل، بالرغم من المحاولات العديدة لأخصائي الأرصاد الجوية البارزين منذ الحرب العالمية الثانية. ولا تزل النماذج الحسابية للأعاصير المدارية والغير مدارية بعيدة عن الكمال بسبب قلة المراصد وصعوبة المسطح المائي والتغيرات الجوية السريعة التي تقع فيه. إلا أن محاولة فريق الأرصاد الاسكندنافي بقيادة جيكوب بيركنز خلال الحرب العالمية الأولى لتفسير سلوك الغلاف الجوي في خطوط العرض المتوسطة والعالية القريبة من خط عرض 60 درجة لتحليل الطقس والتنبؤ الجوي لحركة الجبهات الجوية، في هذه المناطق كانت ولا تزال من أهم ما تم اكتشافه منذ القرن الماضي . اكتشاف العالم الرياضي ل. ف. ريتشاردسون للنماذج الحسابية بعد الحرب العالمية الأولى مباشرة قام عالم الرياضيات ريتشاردسون البريطاني الأصل بنشر كتابه بعنوان : “Weather Prediction by Numerical Process ” والذي أصبح الآن من الكتب الكلاسيكية في هذا المجال الرائد في الاكتشاف الجديد باستخدام الرياضيات والفيزياء في التوقع الجوي. كانت فرضيته الأولى بأن الغلاف الجوي محيط مائع، تتحكم فيه قوانين الديناميكية الحرارية لسلوك المائع حيث عبر عنها بمعادلات الحركة والمعادلات الخاصة بالديناميكا الحرارية. وقد أفترض أن حالة وحركة الغلاف الجوي مرتبطة بمتغيرات الضغط الجوي ودرجات الحرارة والسرعة للرياح، كما أفترض أيضا أنه يمكن التحقق والتنبأ لحركة الغلاف الجوي مستقبلا بحل هذه المعادلات، مفترضا معرفة ظروف الغلاف الجوي الابتدائية والقريبة. بعد محاولات كثيرة لتطبيق هذه المعادلات فشل ريتشاردسون أولا في تحقيق الهدف وكان الخطأ كبيرا بالنسبة لتغير مستويات الضغط الجوي مقارنة بالحقيقة. لكن سرعان ما أكتشف أسباب الفشل وكان التنبؤ دقيقا في المحاولة الثانية. ويقر العلماء الآن بأن محاولاته كانت صحيحة من حيث المبدأ، بل أتفق الجميع أن ريتشاردسون هو أب التنبؤ العددي باستخدام النماذج الحسابية. وقد رجح بعض الفشل لطريقته كانت بسبب نقص المعلومات، ومشاكل الحسابات والصعوبات الرياضية والتي كانت تحسب يدويا، وقلة عدد المحطات الجوية لطبقات الجو العليا، ونوعية المعلومات الغير دقيقة. لا يزال علماء الأرصاد الجوية منذ عام 1922 يعملون على تحسين النماذج الحسابية للتوقع الجوي والتي أسسها العالم ريتشاردسون. ولقد تطور العلم كثيرا وأصبحت معلومات طبقات الجو العليا دقيقة سواء باستخدام المسبار اللاسلكي أو الطائرات، أو الأقمار الاصطناعية. ورغم معرفة ظروف الغلاف الجوي والتحسينات في التغطية للعناصر الجوية سواء في الطبقات العليا أو السطحية فإن الحاجة للمزيد منها لمن الضروري لتحسين التنبؤ الجوي. علاقة الحاسب الآلي في عملية تطوير التوقع الجوي كان مفهوم نظريات العالم ريتشاردسون عام 1922 متقدما على زمنه. ولم تكن لديه أي حاسبات أليه توفر عليه الوقت والجهد لحساب المعادلات الحسابية بطريقة عددية وبسرعة كافية ليكون التنبؤ مفيدا وفعالا. ولكن لم يتبدد حلم ريتشاردسون والذي كانت من كلماته ” ربما يوما من الأيام وفي المستقبل القريب الغامض سوف يكون ممكنا أن تدفع الحسابات الرياضية بسرعة أكبر إلى التقدم في عملية التوقع عن الطقس وبكلفة أقل، وذلك للمحافظة على حياة البشر”. بل تحقق حلمه قبل موته عام 1953 حيث صنع أول حاسوب الكتروني كان قادرا على إجراء حسابات معقدة أسرع بعشر مرات مما كان عليه بالسابق. وقد تطور العلم حديثا وبمساعدة الحاسب الآلي الحديث والقادر على أنجاز ملايين من المعادلات الحسابية في الثانية. وقد أصبح الحل الرياضي الآن موثوق فيه بشكل كاف ليستخدم في عمليات التنبؤ بالأعاصير المدارية وحركة العواصف ونظم الطقس، وهذا ما كان يحلم به ريتشاردسون وعلماء الطقس. التنبؤ للمدى القصير بعد التطور الكبير الذي تم في عملية النماذج الحسابية للتوقع الجوي تم استخدام عدة أنواع. أولها تنبؤ الطقس للمدى القصير وهو التنبؤ لبضع ساعات إلى عدة أيام تالية عن الطقس ولمنطقة معينة أو أقليم معين. ويجب الحصول على المعلومات الجوية ومعالجتها،إلا أن النماذج الحسابية في المدى القصير يعتمد على الظروف الفيزيائية والديناميكية للغلاف الجوي. وهذه العملية الرياضية تكون عملية مبسطه مقارنة بتعقيدات الغلاف الجوي الحقيقي، فالحاسب الآلي يحاول أن يحرك نظم الطقس للغلاف الجوي ويحاول أن يتوقع في أي المناطق سوف تهطل الأمطار أو تتحرك الجبهات، أو تنشط الرياح، أو تتساقط الثلوج، أو تنخفض الرؤيا وكل ذلك في سبيل تحقيق توقع صحيح والتقليل من الكوارث الجوية التي قد تأثر على مصالح الإنسان. أهمية دقة المعلومات الجوية في النماذج الحسابية من الضروري أن تكون المعلومات الجوية كالرصدات والقياسات المستخدمة في تحديد الحالة الجوية الابتدائية للغلاف الجوي كافية كما ونوعا لتحقيق الهدف في توقع صحيح. وقد تحصل أخطاء كبيرة في تنبؤات الطقس للمدى القصير بشكل خاص بسبب قلة المعلومات ومحطات الرصد الجوية، وخاصة فوق المحيطات والمناطق النائية. ولذلك فمن الضروري جدا أن يكون للسفن البحرية سواء التجارية أو الحربية والتي تجول البحار والمحيطات دورا فعالا في عملية رصد عناصر الطقس وإرسالها إلى المراكز الوطنية للتنبؤ الجوي وهذا ما ذكره العالم أ. وودر وف في أكتوبر عام 1984 The Marine Observer يذكر أهمية دقة التحليل السطحي والذي يعتمد على رصدات السفن. عاصفة فاستنت خير دليل ما ذكر وودر ف في كتابه عن أهمية عملية الرصد الجوي في المسطحات المائية هو ما حصل في 13- 14 أغسطس من عام 1979 عندما كانت أكثر من 303 يختا ” سفن متعة صغيرة” تتنافس في سباق من كاوزر ( جزيرة وايت) إلى صخرة فاستنت وعودة إلى بلايموث في السواحل الجنوبية لبريطانيا. في نفس اليوم خرج مذيع النشرة الجوية وطمئن المشاهدين بأنه لا يتوقع أي خطورة للمنخفض الجوي المتمركز في غرب الجزيرة الأيرلندية وبأنه منخفض ضحل ضعيف سوف يتلاشى وينتهي مع الوقت. ولم تتوقع إدارة الأرصاد البريطانية أيضا بأن تكون هناك عاصفة أو هوريكان ( إعصار) سوف يصيب المنطقة ولم تصدر أي تحذير بذلك. ولكن في المنطقة الجنوبية لأيرلندا كانت العاصفة المصاحبة للمنخفض الجوي المتعمق قد بدأت وكانت الرياح قد وصلت إلى سرعة الإعصار وارتفعت الأمواج إلى 13 مترا. كانوا أصحاب اليخوت يجوبون البحر ويتسابقون ويحاولون الوصول إلى خط النهاية بلايموث للحصول على الجائزة، عندها فاجأتهم العاصفة وكانت نهاية بعض منهم. غرق 15 شخصا من أصحاب اليخوت، وغرقت خمس منها، وهجرت 19 واستعيدت فيما بعد، وأنهى السباق 85 يخت فقط من المجموع الكلي لأنهم كانوا محضوضين ولم يكونوا في مسار العاصفة بل تخطوها. أثيرت هذه العاصفة ضجة وانتقادات كبيرة في الإعلام والرأي العام البريطاني بسبب الأخطاء الفادحة وعدم دقة التنبؤ الجوي، وكانت الكارثة أكبر بسبب الخسائر البشرية والمادية التي حصلت. فسرت هذه المشكلة من قبل وودر وف كما يلي: بأن العاصفة عندما بدأت ذروتها في البحر عند الساعة 1:00 G.M.T في يوم 13 أغسطس 1979 أي قبل 24 ساعة من وصول العاصفة لذروتها، لم تكن هناك أي معلومات رصد جوية قد تمت على الإطلاق من المنطقة الحاسمة لوسط المحيط الأطلسي الشمالي حيث يتمركز المنخفض الجوي. وكانت تبعد أقرب سفينة من المركز بحوالي 350 ميلا بحريا، معطيا مؤشرات ضعيفة لقوته وسلوكه الغير متوقع. إضافة لذلك كانت السفن الأقرب من مركز المنخفض والذي كان يقترب من جنوب غربي أيرلندة قد أعطت قيم غير دقيقة للضغط الجوي ولسوء الحظ كانت كلها خاطئة. بحيث كانت القراءات توحي بأن المنخفض الجوي لا زال ظاهرة معتدلة نسبيا وهذا ما سبب نسبة خطئا كبيرة للتوقع الجوي وأودى بحياة الكثير من البشر. هنا تم توضيح نظرية وودر وف بأن الحاجة لمعلومات كافية من المراصد الجوية التي تغطي مساحة كبيرة من المحيطات من الأمور الهامة لتحقيق تنبؤ عددي دقيق، ومن ثم التقليل من الكوارث البحرية الغير متوقعة. تم حديثا استخدام صور الأقمار الاصطناعية العالية الدقة، خصوصا أثناء الليل والمستخدمة للأشعة دون الحمراء، والتي توضح موقع وكثافة الغيوم سواء على المستويات العالية أو المتوسطة أو المنخفضة وقد تكون هذه الصور الحديثة تبين موقع مركز المنخفضات والجبهات الجوية والتي تساعد المتنبئ الجوي المتخصص وتساند الخرائط الجوية، التي قد تعطي نسبه من الخطأ عن موقع مركز المنخفض وذلك بمسافة قد تزيد 100 ميل بحري (185 كم) من موقع التحليلي أي أن هناك فارق بالخطأ قد يصل إلى أربع ساعات أو أكثر عن التنبؤ لوقت وصولها لنقطة ما عن موقعها الحقيقي. كما أن تدخل خبرة المتنبئ الجوي أمر ضروري لمعرفة النواقص في التحليل، لإصدار نشرات جوية دقيقة وصحيحة.

بصراحه مش فاهم كل شي بس جهود تشكر عليها محمود الخطيب

مشكور اخي على الموضوع الرائع وانشالله نستفيد

مشكور على الموضوع المفيد