ما هي الحكامة؟

الـحرارة

 مقدمة:

     من أهم عناصر المناخ، الحرارة، وهي تعبير فيزيائي للطاقة الكامنة في كل جسم. فكلما زادت طاقة جسم ما، كلما زادت درجة حرارته.

وتتحكم الحرارة في العناصر المناخية الأخرى بما فيها الضغط الجوي والرياح  و التبخر الفيزيائي والفيزيلوجي  وفي التكاثف وبالتالي في التساقطات.

وبما أن الشمس هي المصدر الرئيسي للحرارة، فهذه الأخيرة لها علاقة مباشرة بتوزيع الإشعاع الشمسي على سطح الأرض. إلا أن الحركات الهوائية والتيارات البحرية تعمل على خلق نوع من التوازن الحراري، وذلك بنقل الطاقة الحرارية من مناطق الفائض إلى مناطق العجز أو الخصاص ( مثلا من المناطق البيمدارية إلى مناطق العروض العليا خصوصا القطبية منها).

I- وحدات قياس الحرارة:

1-    الدرجة المئوية أو درجة سلسيوس:  نسبة إلى Celsius (1670-1756) الذي هو مخترع هذه الوحدة.

وتنقسم إلى مائة درجة، يعتبر الصفر ° 0 س الدرجة التي يبدأ الماء فيها بالتجمد، و  °100س  هي الدرجة التي يبدأ فيها الماء بالغليان أي بداية تحويله إلى غاز.

2-    درجة فرنهايت Fahrenheit (1710):  هذا المقياس هو أكثر استعمالا في الدول الأنكلوسكسونية إذ يعتبر درجة تجميد الماء هي ° 32 ف ودرجة غليان الماء هي 212 ف حيث أن :

212°F = 100°C   ;    32°F = 0° C

(  C   = س = سلسيوس  و  F = ف = فرنهايت  )

هناك صيغة أو معادلة رياضية لتحويل الدرجة المئوية إلى درجة فرنهايت وهي :

C = 5/9 (F – 32)

F = (9/5  x C) + 32

II- أجهزة قياس الحرارة:

لقياس درجة الحرارة يستعمل جهاز "المحرار" Thermomètre  ، وهو ينقسم إلى نوعين:

1-    المحرار الزئبقي : وهو عمود زجاجي به زئبق يمتد عند ارتفاع الحرارة ويسجل بذلك الحرارة العليا أثناء النهار.

2-     حرار الكحول : وهو عمود زجاجي به كحول يستعمل لقياس الحرارة الدنيا أثناء الليل، لأن الزئبق يتجمد إذا انخفضت درجة الحرارة إلى اقل من °39 – مئوية تحت الصفر. ويستعمل محرار الكحول خصوصا في البلدان الشديدة  البرودة.

 ولتسجيل درجات الحرارة الفعلية للهواء،تستعمل محطات الأرصاد الجوية مخابئ خشبية مهواة (أي بها فتحات) على علو 1.5 متر أو مترين فوق ارض معشوشبة يوضع فيها المحرار، حتى لا يتأثر هذا الأخير بأشعة الشمس المباشرة، أو بالأشعة المنعكسة على الأماكن المجاورة، و يسجل بذلك حرارة مرتفعة عن الواقع ، فدرجة حرارة الهواء يجب أن تقاس تحت الظل.

3-    المحرار المسجل Thermographe  :

  هو أقل دقة من حيث القياس، وتكمن إيجابياته في كونه يسجل درجات الحرارة بواسطة ريشة على شريط من الورق مجزأ إلى 7 أجزاء، كل جزء يشير إلى يوم، فيعطينا رسما بيانيا يمثل التقلبات الحرارية لمدة أسبوع مع ساعة تسجيل الحرارة العليا والدنيا.

III-  كيف يتم تسخين الهواء ؟

يتم تسخين الهواء وتوزيع الحرارة من مكان إلى آخر بواسطة 3 طرق :

1-    التوصيل Conduction:

        عند تلامس جسم أكثر حرارة لجسم أقل حرارة، تنتقل هذه الأخيرة من الجسم الأول إلى الثاني تبعا لقانون التوازن الحراري.

2-    الحركات الهوائية:

        حيث يتم نقل الحرارة بواسطة التيارات الهوائية إما بطريقة تصاعدية convection أو بطريقة أفقية Advection.

أ‌- التصاعد: ناتج عن تسخين القشرة الأرضية للهواء، حيث يخف وزنه، فيرتفع إلى الأعلى مسخنا بذلك الطبقات الهوائية التي يصل إليها.

ب- التأفق Advection : ونعني به انتقال الهواء بواسطة حركات أفقية    ما بين منطقة دافئة و أخرى باردة مثلا ما بين اليابس و البحار (نسيم البحر ونسيم البر) أو رياح الشرقي التي تحمل هواء دافئا وجافا من المناطق الشرقية و الجنوبية الشرقية إلى المناطق الغربية و الشمالية الغربية.

ج- تحرير الحرارة الكامنة  Chaleur latente   : عند ارتفاع درجة الحرارة يتبخر الماء، فتكمن تلك الحرارة في ذرات بخار الماء، وعندما يحدث التكاثف ثم التساقطات ، يتم تحرير تلك الحرارة الكامنة وتساهم بذلك في تسخين الطبقات الهوائية التيي تمت فيها عملية التكاثف (كمثال لذلك: ظاهرة الفوهن).

IV-  التوزيع المجالي للحرارة :

1-    التوزيع العمودي:

القاعدة العامة لهذا التوزيع هو الانخفاض التدريجي للحرارة مع الارتفاع بمعدل °0.6 كل 100 متر، ويسمى هذا الانخفاض بالممال أو التدريج الحراري أي " Le thermique gradient ". إلا أن هذه النسبة غير قارة إذ تختلف في الحقيقة من وقت إلى آخر ومن مكان إلى آخر، وهذا الممال يمكننا من رسم منحنى يسمى "منحنى الحالة" Courbe d’étatt.

أ‌- الحالة العادية: عندما يكون الهواء ثابتا و قارا Air stable.

 في هذه الحالة  يكون التناقص منتظما ومنحنى الحالة مستقيما وهذا يدل على أن أشعة الشمس المباشرة ليست المسؤولة عن تسخين الهواء الملامس لسطح الأرض وإنما هذا الأخير نفسه عن طريق التلامس، إضافة إلى الغازات الموجودة في الطبقات السفلى  التي تعمل على امتصاص الأشعة الشمسية وتحويلها إلى حرارة.

إلا أن هناك حالات خاصة يرسم فيها منحنى الحالة انكسارات لظروف مناخية محلية ومن بين هذه الحالات غير العادية :

ب‌- وجود انقلاب حراري :

هنا الحرارة تزداد مع الارتفاع إلى حدود 3 كلم، وتصبح الحالة عادية بعد هذا المستوى.

السبب وجود سطح بارد جدا يبرد الطبقة الهوائية الملامسة لسطح الأرض، ويضعف هذا التأثير كلما ابتعدنا عن سطح الأرض.

 وتحدث هذه الحالة في فصل الشتاء أثناء الليل ،نظرا لطوله ، حيث يكون الجو صافيا إذ يبرد سطح الأرض بسرعة ويقوم بتبريد طبقات الجو الملامسة له، في حين تبقى طبقات الجو العليا دافئة .

ونجد هذه الحالة كذلك في المناطق الجبلية أثناء الليل إذ أن الهواء عندما يبرد في الليل ترتفع كثافته ويزداد وزنه فينزلق إلى قعر الأودية التي تصبح أبرد من أعالي السفوح. و لا تعود الأمور إلى ا لحالة العادية إلا بعد طلوع الشمس (بعد تدفئة قعر الوادي).

وعادة ما ينتج عن هذه الحالة حدوث الصقيع.

ج‌- هبوط مفرط بالنسبة للحالة العادية

يمكن أن يطرأ على رسم منحنى الحالة هبوط مفرط بالنسبة للحالة العادية إذا تواجدت طبقة هوائية  باردة بطبقة الانقلاب (أو الهبوط المفرط لدرجة الحرارة).

 د‌- انقلاب حراري عكسي:

 دائما داخل "الطبقة الجغرافية" يمكن أن يحدث انقلاب حراري عكسي ويكون ذلك ناتج إما:

- عن تلاقي كتل هوائية باردة مع كتل هوائية دافئة، فينزلق الهواء البارد تحت الهواء الدافئ لأنه أثقل.

- أو عند وجود سحب بمنطقة الانقلاب الحراري (حيث تكون السحب حاجبة للشمس) فتسخن ذرات الماء التي بالسحب ويترتب عن ذلك هذا الانقلاب العكسي.

2-    التوزيع الأفقي للحرارة :

تستعمل لدراسة التوزيع العالمي للحرارة خرائط مناخية تسمى "خرائط توزيع الحرارة" ممثلةبخطوط الحرارة المتساوية Isothermess، وهي عبارة عن خطوط  تربط بين عدة مناطق لها  نفس درجة الحرارة (تذكرنا بخطوط التسوية).

بالنسبة للخرائط المحلية (50000/1) أو الإقليمية (200000/1) تمثل درجات الحرارة الحقيقة.

بالنسبة للخرائط العالمية والأطالس Atlas، ولتلافي تأثير التضاريس على هذا التوزيع، تعدل درجات الحرارة إلى مستوى سطح البحر حسب المعادلة التالية:

الفرق في درجات الحرارة=(الممال الحراري xالارتفاع م)/100

 فمثلا بالنسبة لمحطة أرصاد جوية توجد على علو 1000 متر، فالفرق في درجات الحرارة هو °6 (بما أن الممال الحراري هو °0.6 كل 100 م)، إذن سنضيف هذا الفرق إلى درجة المحطة المعنية للحصول على درجة معدلة إلى سطح البحر(و العكس صحيح، أي يمكن طرح هذا الفرق من حرارة محطة توجد عند مستوى سطح البحر إذا أردنا معرفة مقابلها عند القمة).

      إذا نظرنا إلى خرائط توزيع الحرارة في العالم نلاحظ:

أن درجة الحرارة تنخفض مع تزايد العروض،

أعلى درجات الحرارة توجد بالمناطق المدارية وشبه المدارية، (حيث تتواجد الضغوط المرتفعة و يقل بخار الماء) الشيء الذي يفسر ارتفاع خط الاستواء الحراري عن مستوى خط  الاستواء الجغرافي. واقل درجات الحرارة توجد عند القطبين.

(خط الاستواء الحراري هو المنحنى الفاصل بين خطوط تساوي الحرارة في النصف الشمالي و الجنوبي من الكرة الأرضية – يمكن تشبيهه بمحور تماثل خطوط تساوي الحرارة).

التباينات الحرارية ضعيفة في المناطق البيمدارية بينما تنخفض درجات الحرارة بسرعة في اتجاه القطبين حيث تصل إلى اقل من °50 – تحت الصفر عند القطب الجنوبي.

خطوط تساوي الحرارة أقل تعرجا في النصف الجنوبي من الكرة الأرضية مقارنة مع النصف الشمالي،لأن سطح  الأرض اكثر تجانسا  في النصف الجنوبي حيث تقل المساحات اليابسة وتزداد المساحات المائية و التي تمثل نسبة 5/4 نصف الكرة الجنوبي.

هناك تباينات حرارية مهمة بين المناطق الساحلية والمناطق الداخلية، ويظهر ذلك من خلال انثناء و انعراج خطوط تساوي الحرارة الذي يوافق وجود تيارات بحرية باردة أو دافئة (قارن ذلك مع خريطة التيارات البحرية). لذلك نلاحظ، على خرائط توزيع الحرارة، أن هناك انثناء خطوط تساوي الحرارة نحو خط الاستواء في المناطق التي توجد بها التيارات البحرية الباردة. (مثلا غرب إفريقيا و سواحل البيرو والشيلي) وانثناء خطوط تساوي الحرارة نحو القطبين في المناطق التي توجد بها تيارات بحرية دافئة (مثلا شمال أوربا الغربية والسواحل الشرفية للولايات المتحدة الأمريكية بسبب مرور تيار خليج المكسيك الدافئ.

أن خطوط تساوي الحرارة تتحرك نحو الجنوب في شهر يناير ونحو الشمال في شهر يوليوز تبعا للحركة الظاهرية للشمس، ويظهر ذلك جليا من خلال وضع خط الاستواء الحراري.

3-    القارية والقرب من البحر:

ونعني هنا الاختلاف الحراري بين اليابس والبحار، فالبحر يلعب دور المنظم الحراري " Le régulateur thermiques"   إذ يلطف من حرارة المناطق الساحلية، هذا الدور يتلاشى كلما اتجهنا نحو الداخل حيث ترتفع درجة الحرارة في الصيف وتنخفض في فصل الشتاء ،و  يترتب عن ذلك وجود مدى حراري سنوي مرتفع.

فإذا أخذنا مجموعة من المحطات على نفس خط العرض، و التي من المفروض أن تكون لها نفس درجة الحرارة ، سنلاحظ أن درجة حرارة الهواء ستختلف بين المحطات الساحلية والمحطات الداخلية ، وقد يصل هذا الاختلاف إلى اكثر من °30 درجة مئوية (و هذا هو الذي يجعل خطوط تساوي الحرارة ترسم انثناءات عند السواحل).

فعكس سطح الأرض الذي يبرد ويسخن بسرعة، فإن مياه البحر تختزن الحرارة لمدة أطول وتفقدها ببطء، و هاته العملية تجعل درجة حرارة الهواء فوق البحار تكون مرتفعة عما هي عليه فوق اليابس في فصل الشتاء، و العكس صحيح في فصل الصيف.

لهذا السبب، يلعب البحر دور المنظم الحراري بتلطيف الهواء في فصل الصيف وتدفئته في فصل الشتاء عند السواحل، فيخفف بذلك من حدة التباينات الحرارية بين الفصول وبين الليل والنهار. ويتلاشى  هذا الدور كلما اتجهنا نحو الداخل.

و لتعزيز هذه الفكرة، سنأخذ مثالا من المغرب لمحطات توجد عند نفس خط العرض تقريبا.

المحطة	خط العرض	البعد عن البحر بكلم	معدل الحرارة الدنيا	معدل الحرارة القصوى	المدى الحراري
الرباط	03°34’	5	12.6	22.5	9.9
القنيطرة	'18°34	10	12.4	23.3	10.9
سيدي سليمان	'16°34	53	11.4	25.4	14
تازة	'13°34	220	10	27.1	17.1

           (ملاحظة : يظهر من خلال هذا الجدول أن المدى الحراري يزداد كلما ابتعدنا من الساحل ، حيث يفقد البحر مفعوله وتأثيره في المناطق الداخلية)

ونشير كذلك إلى أن المدى الحراري السنوي يرتفع مع تزايد العروض ويبقى ضعيف عند خذ الاستواء، ويعزى ذلك إلى اختلاف طول الليل والنهار حسب الفصول كما رأينا في المحور المتعلق بالظواهر الإشعاعية.

و بتضافر عامل القارية والعروض، نجد أن المحطات التي تعرف أكبر مدى حراري سنوي، هي التي توجد في المناطق الداخلية ذات العروض العليا( أكثر من °40) مثلا في الاسكا وسيبريا. أما في المناطق الاستوائية، فإن المدى الحراري لا يتعدى °4 (انظر خريطة المدى الحراري في العالم).

4-    التنظيمات الحرارية Les régimes thermiques   (أو التوزيع الحراري حسب الزمان):

تعتبر من أهم المعطيات لدراسة خصائص المناخ لمنطقة معينة ويعبر عنها برسوم بيانية تمثل التطور الحراري لمدة معينة تكون عادة سنة، وتكون مبنية على المتوسطات الحرارية الشهرية، أو على المتناهيتين العليا والدنيا الشهريتين.

كما تمكننا من دراسة التغيرات الحرارية الدورية خاصة السنوية منها.

المحطة	Eurika Canada	Brest France	Cayenne Guyane
خط العرض (الشهور)	'30°82 ش	'27 °48 ش	'50 °4 ش
يناير	35.9-	6.1	25.1
فبراير	37.3-	5.8	25.2
مارس	37.6-	7.8	25.5
أبريل	26.8-	9.2	25.7
ماي	9.7-	11.6	25.3
يونيو	2.7	14.4	25.2
يوليوز	5.7	15.6	25.1
غشت	3.8	16	26.6
شتنبر	6.7-	14.7	26.1
أكتوبر	21.6-	12	26.3
نونبر	30.6-	9	26
دجنبر	35.2-	7	25.4
المعدل السنوي	19.1-	10.8	25.5
المدى الحراري	43.3	10.2	1.2

ملاحظة : في أوركا ، المدى الحراري السنوي مهم، إلا انه يصعب الحديث هنا عن فصل الصيف، لأن أحر شهر لا تتعدى متوسط درجة حرارته °6 .

المدى الحراري السنوي هو الفرق بين أقصى متوسط شهري و أدنى متوسط شهري، وهو ما يسمى بمتوسط المدى الحراري السنوي.

المدى الحراري السنوي المطلق هو الفرق بين الدرجة العليا المطلقة للشهور والدرجة الدنيا المطلقة للشهور).

 التعليق على الجدول:

1-     اوركا : المدى الحراري السنوي مهم يتعدى °40، كما نجد غلبة لدرجات الحرارة السلبية مما  يدل على برودة مفرطة، إذن فمناخ هذه المحطة قطبي.

2-     بريست : لا نجد حرارة شهرية متوسطة تقل عن °0 أو تزيد عن °20،المدى الحراري متوسط (°10.2)، إذن فمناخ هذه المحطة معتدل.

3-     كايين : منحنى توزيع الحرارة داخل السنة يرسم خطا شبه مستقيما دلالة على وجود مدى حراري ضعيف، حيث نجد تقريبا نفس درجة الحرارة على طول السنة ومرتفعة نسبيا، إذن فالمحطة توجد داخل نطاق مناخ استوائي لا يعرف فصول، لأن المتوسطات الشهرية  متشابهة .

نموذج من المغرب : أكادير ومراكش

المحطة العرض	اكادير '23°30	مراكش '37°31
يناير	14	11.9
فبراير	15.1	13.4
مارس	16.5	15.7
ابريل	17.5	17.7
ماي	19.1	21.1
يونيو	20.6	24.4
يوليوز	22.1	28.2
غشت	22.4	28.6
شتنبر	21.6	25.1
اكتوبر	20.4	21.2
نونبر	18	16.4
دجنبر	14.4	12.2
المعدل السنوي	18.5	19.7
المدى الحراري	8.4	16.7

 التعليق:

نلاحظ أن درجات الحرارة الدنيا مسجلة في شهر يناير والعليا في شهر غشت بالنسبة للمحطتين، إلا انه بالنسبة  لمدينة أكادير، فالحرارة الدنيا مرتفعة مقارنة بمثيلتها في مراكش، أما الحرارة العليا فيقع العكس  حيث نجدها اكثر ارتفاعا في مراكش.

إذن ففي فصل الشتاء تتجاوز درجات الحرارة بمدينة أكادير حرارة مدينة مراكش، في حين نجد أن المتوسطات الشهرية أكثر ارتفاعا في مراكش في فصل الصيف ، وبعبارة أخرى ، فان المدى الحراري السنوي اكبر بمدينة مراكش مما يدل على قارية المحطة.

في حين يبقى المدى الحراري ضعيف بمدينة  أكادير نظرا لتدخل البحر الذي يلعب دور المنظم الحراري، و يساهم بالتالي في التخفيف من حدة التباينات الحرارية الفصلية.