ذ.رمان الشعبة : الجغرافيا
المادة : علم المناخ
المحور الثاني
الحرارة La température
مقدمة:
من أھم عناصر المناخ، الحرارة، وھي تعبیر فیزیائي للطاقة الكامنة في كل جسم. فكلما زادت طاقة جسم ما، كلما زادت درجة حرارته .
وتتحكم الحرارة في العناصر المناخیة الأخرى بما فیھا الضغط الجوي والریاح . و التبخر الفیزیائي والفیزیلوجي وفي التكاثف وبالتالي في التساقطات.
وبما أن الشمس ھي المصدر الرئیسي للحرارة، فھذه الأخیرة لھا علاقة مباشرة بتوزیع الإشعاع الشمسي على سطح الأرض. إلا أن الحركات الھوائیة والتیارات البحریة تعمل على خلق نوع من التوازن الحراري، وذلك بنقل الطاقة الحراریة من مناطق الفائض إلى مناطق العجز أو الخصاص ( مثلا من المناطق البیمداریة إلى مناطق العروض العلیا خصوصا القطبیة منھا.)
I- وحدات قیاس الحرارة:
1- الدرجة المئویة أو درجة سلسیوس: نسبة إلى Celsius (1670-1756) الذي ھو مخترع ھذه الوحدة.
وتنقسم إلى مائة درجة، یعتبر الصفر ° 0 س الدرجة التي یبدأ الماء فیھا بالتجمد، و °100س ھي الدرجة التي یبدأ فیھا الماء بالغلیان أي بدایة تحویلھ إلى غاز.
2- درجة فرنھایت Fahrenheit (1710): ھذا المقیاس ھو اكثر استعمالا في الدول الأنكلوسكسونیة إذ یعتبر درجة تجمید الماء ھي ° 32 ف ودرجة غلیان الماء ھي 212 ف حیث أن :
212°F = 100°C ; 32°F = 0° C
( C = س = سلسیوس و F = ف = فرنھایت) ھناك صیغة أو معادلة ریاضیة لتحویل الدرجة المئویة إلى درجة فرنھایت وھي:
(C = 5/9 (F - 23
F = (9/5 x C) + 32
II- أجھزة قیاس الحرارة:
لقیاس درجة الحرارة یستعمل جھاز "المحرار" Thermomètre ، وھو ینقسم إلى نوعین:
1- المحرار الزئبقي : وھو عمود زجاجي بھ زئبق یمتد عند ارتفاع الحرارة ویسجل بذلك الحرارة العلیا أثناء النھار.
2- محرار الكحول : وھو عمود زجاجي بھ كحول یستعمل لقیاس الحرارة الدنیا أثناء اللیل، لأنالزئبق یتجمد إذا انخفضت درجة الحرارة إلى اقل من °39 – مئویة تحت الصفر. ویستعمل محرار الكحول خصوصا في البلدان الشدیدة البرودة.
ولتسجیل درجات الحرارة الفعلیة للھواء،تستعمل محطات الأرصاد الجویة مخابئ خشبیة مھواة (أي بھا فتحات) على علو 1.5متر أو مترین فوق ارض معشوشبة یوضع فیھا المحرار، حتى لا یتأثر ھذا الأخیر بأشعة الشمس المباشرة، أو بالأشعة المنعكسة عن الأماكن المجاورة، و یسجل بذلك حرارة مرتفعة عن الواقع ، فدرجة حرارة الھواء یجب أن تقاس تحت الظل.
3- المحرار المسجل Thermographe :
ھو اقل دقة من حیث القیاس، وتكمن ایجابیاتھ في كونھ یسجل درجات الحرارة بواسطة ریشة على شریط من الورق مجزأ إلى 7 أجزاء. كل جزء یشیر إلى یوم، فیعطینا رسما بیانیا یمثل التقلبات الحراریة لمدة أسبوع مع ساعة تسجیل الحرارة العلیا والدنیا
III- كیف یتم تسخین الھواء ؟
یتم تسخین الھواء وتوزیع الحرارة من مكان إلى آخر بواسطة 3 طرق:
1- التوصیل Conduction :
عند تلامس جسم أكثر حرارة لجسم اقل حرارة، تنتقل ھذه الأخیرة من الجسم الأول إلى الثاني تبعا لقانون التوازن الحراري.
2- الحركات الھوائیة:
حیث یتم نقل الحرارة بواسطة التیارات الھوائیة إما بطریقة تصاعدیة .Advection أو بطریقة أفقیة convection
أ- التصاعد: ناتج عن تسخین القشرة الأرضیة للھواء، حیث یخف وزنھ، فیرتفع إلى الأعلىمسخنا بذلك الطبقات الھوائیة التي یصل إلیھا.
ب- التأفق Advection : ونعني بھ انتقال الھواء بواسطة حركات أفقیة ما بین منطقة دافئة و أخرى باردة مثلا ما بین الیابس و البحار (نسیم البحر ونسیم البر) أو ریاح الشرقي التي تحمل ھواء دافئ وجاف من المناطق الشرقیة و الجنوبیة الشرقیة إلى المناطق الغربیة و الشمالیة الغربیة.
ج- تحریر الحرارة الكامنة Chaleur latente :عند ارتفاع درجة الحرارة یتبخر الماء ،فتكمن تلك الحرارة في ذرات بخار الماء، وعندما یحدث التكاثف ثم التساقطات ، یتم تحریر تلك الحرارة الكامنة وتساھم بذلك في تسخین الطبقات الھوائیة التي تمت فیھا عملیة التكاثف (كمثال لذلك: ظاھرة الفوھن.)
IV- التوزیع المجالي للحرارة:
1- التوزیع العمودي:
القاعدة العامة لھذا التوزیع ھو الانخفاض التدریجي للحرارة مع الارتفاع بمعدل °0.6 كل 100 متر، ویسمى ھذا الانخفاض بالممال أو التدریج الحراري أي » « Le gradient thermique . إلا أن ھذه النسبة غیر قارة إذ تختلف في الحقیقة من وقت لآخر ومن مكان لآخر، وھذا الممال یمكننا من رسم منحنى یسمى "منحنى الحالة" Courbe d’état.
أ- الحالة العادیة: عندما یكون الھواء ثابتا و قارا Air stable.
إلا أن ھناك حالات خاصة یرسم فیھا منحنى الحالة انكسارات لظروف مناخیة محلیة ومن بین ھذهالحالات الغیر عادیة:
ب- وجود انقلاب حراري :
ھنا الحرارة تزداد مع الارتفاع إلى حدود 3 كلم، وتصبح الحالة عادیة بعد ھذا المستوى.
السبب وجود سطح بارد جدا یبرد الطبقة الھوائیة الملامسة لسطح الأرض، ویضعف ھذا التأثیر كلما ابتعدنا من سطح الأرض.
وتحدث ھذه الحالة في فصل الشتاء أثناء اللیل ،نظرا لطولھ ، حیث یكون الجو صافیا إذ یبرد سطح الأرض بسرعة ویقوم بتبرید طبقات الجو الملامسة لھ، في حین تبقى طبقات الجو العلیا دافئة .
ونجد ھذه الحالة كذلك في المناطق الجبلیة أثناء اللیل إذ أن الھواء عندما یبرد في اللیل ترتفع كثافتھ ویزداد وزنھ فینزلق إلى قعر الأودیة التي تصبح ابرد من أعالي السفوح. و لا تعود الأمور إلى ا لحالة العادیة إلا بعد طلوع الشمس (بعد تدفئة قعر الوادي).
و عادة ما ینتج عن ھذه الحالة حدوث الصقیع.
ج- ھبوط مفرط بالنسبة للحالة العادیة
یمكن أن یطرأ على رسم منحنى الحالة ھبوط مفرط بالنسبة للحالة العادیة إذا تواجدت طبقة ھوائیة باردة بطبقة الانقلاب ( أو الھبوط المفرط لدرجة الحرارة.)
د- انقلاب حراري عكسي:
دائما داخل "الطبقة الجغرافیة" یمكن أن یحدث انقلاب حراري عكسي ویكون ذلك ناتج إما:
- عن تلاقي كتل ھوائیة باردة مع كتل ھوائیة دافئة، فینزلق الھواء البارد تحت الھواء الدافئ لأنھ أثقل.
- أو عند وجود سحب بمنطقة الانقلاب الحراري (حیث تكون السحب حاجبة للشمس) فتسخن ذرات الماء التي بالسحب ویترتب عن ذلك ھذا الانقلاب العكسي.
2- التوزیع الأفقي للحرارة :
تستعمل لدراسة التوزیع العالمي للحرارة خرائط مناخیة تسمى "خرائط توزیع الحرارة" ممثلة بخطوط الحرارة المتساویة isothermes، وھي عبارة عن خطوط تربط بین عدة مناطق لھا نفس درجة الحرارة (تذكرنا بخطوط التسویة.)
بالنسبة للخرائط المحلیة( 50000/1) أو الإقلیمیة (200000/1) تمثل درجات الحرارة الحقیقة.
بالنسبة للخرائط العالمیة والأطالس Atlas، ولتلافي تأثیر التضاریس على ھذا التوزیع، تعدل درجات الحرارة إلى مستوى سطح البحر حسب المعادلة التالیة:
الفرق في درجات الحرارة=(الممال الحراري xالارتفاع م)/10
فمثلا بالنسبة لمحطة أرصاد جویة توجد على علو 1000 متر، فالفرق في درجات الحرارة ھو 6° (بما أن الممال الحراري ھو 0.6 كل 100 م)، إذن سنضیف ھذا الفرق إلى درجة المحطة المعنیة للحصول على درجة معدلة إلى سطح البحر(و العكس صحیح ، أي یمكن طرح ھذا الفرق من حرارة محطة توجد عند مستوى سطح البحر إذا أردنا معرفة مقابلھا عند القمة.)
إذا نظرنا إلى خرائط توزیع الحرارة في العالم نلاحظ:
§ أن درجة الحرارة تنخفض مع تزاید العروض ،
§ أعلى درجات الحرارة توجد بالمناطق المداریة والشبھ المداریة، (حیث تتواجد الضغوط المرتفعة و یقل بخار الماء) الشيء الذي یفسر ارتفاع خط الاستواء الحراري عن مستوى خط الاستواء الجغرافي. واقل درجات الحرارة توجد عند القطبین.
(خط الاستواء الحراري ھو المنحنى الفاصل بین خطوط تساوي الحرارة في النصف الشمالي و الجنوبي من الكرة الأرضیة – یمكن تشبیھھ بمحور تماثل خطوط تساوي الحرارة.)
§ التباینات الحراریة ضعیفة في المناطق البیمداریة بینما تنخفض درجات الحرارة بسرعة في اتجاه القطبین حیث تصل إلى اقل من 50 – تحت الصفر عند القطب الجنوبي.
§ خطوط تساوي الحرارة اقل تعرجا في النصف الجنوبي من الكرة الأرضیة مقارنة مع النصف الشمالي،لأن سطح الأرض اكثر تجانسا في النصف الجنوبي حیث تقل المساحات الیابسة وتزداد المساحات المائیة و التي تمثل نسبة 5/4 نصف الكرة الجنوبي.
§ ھناك تباینات حراریة مھمة بین المناطق الساحلیة والمناطق الداخلیة، ویظھر ذلك من خلال انثناء و انعراج خطوط تساوي الحرارة الذي یوافق وجود تیارات بحریة باردة أو دافئة (قارن ذلك مع خریطة التیارات البحریة).لذلك نلاحظ، على خرائط توزیع الحرارة، أن ھناك انثناء خطوط تساوي الحرارة نحو خط الاستواء في المناطق التي توجد بھا التیارات البحریة
الباردة. (مثلا غرب إفریقیا و سواحل البیرو والشیلي) وانثناء خطوط تساوي الحرارة نحو القطبین في المناطق التي توجد بھا تیارات بحریة دافئة (مثلا شمال أوربا الغربیة والسواحل الشرفیة للولایات المتحدة الأمریكیة بسبب مرور تیار خلیج المكسیك الدافئ.
§ أن خطوط تساوي الحرارة تتحرك نحو الجنوب في شھر ینایر ونحو الشمال في شھر یولیوز تبعا للحركة الظاھریة للشمس، ویظھر ذلك جلیا من خلال وضع خط الاستواء الحراري.
3- القاریة والقرب من البحر:
ونعني ھنا الاختلاف الحراري بین الیابس والبحار، فالبحر یلعب دور المنظم الحراري " Le régulateur thermiques" إذ یلطف من حرارة المناطق الساحلیة، ھذا الدور یتلاشى كلما اتجھنا نحو الداخل حیث ترتفع درجة الحرارة في الصیف وتنخفض في فصل الشتاء ،و یترتب عن ذلك وجود مدى حراري سنوي مرتفع.
فإذا أخذنا مجموعة من المحطات على نفس خط العرض، و التي من المفروض أن تكون لھا نفس درجة الحرارة ، سنلاحظ أن درجة حرارة الھواء ستختلف بین المحطات الساحلیة والمحطات الداخلیة ، وقد یصل ھذا الاختلاف إلى اكثر من °30 درجة مئویة (و ھذا ھو الذي یجعل خطوط تساوي الحرارة ترسم انثناءات عند السواحل).
فعكس سطح الأرض الذي یبرد ویسخن بسرعة، فإن میاه البحر تختزن الحرارة لمدة أطول وتفقدھا ببطء، و ھاتھ العملیة تجعل درجة حرارة الھواء فوق البحار تكون مرتفعة عما ھي علیهافوق الیابس في فصل الشتاء، و العكس صحیح في فصل الصیف.
لھذا السبب، یلعب البحر دور المنظم الحراري بتلطیف الھواء في فصل الصیف وتدفئتھ في فصل الشتاء عند السواحل، فیخفف بذلك من حدة التباینات الحراریة بین الفصول وبین اللیل والنھار. ویتلاشى ھذا الدور كلما اتجھنا نحو الداخل.
و لتعزیز ھذه الفكرة، سنأخذ مثالا من المغرب لمحطات توجد عند نفس خط العرض تقریبا
(ملاحظة : یظھر من خلال ھذا الجدول أن المدى الحراري یزداد كلما ابتعدنا من الساحل ، حیث یفقد البحر مفعولھ وتأثیره في المناطق الداخلیة)
ونشیر كذلك إلى أن المدى الحراري السنوي یرتفع مع تزاید العروض ویبقى ضعیف عند خذ الاستواء ،ویعزى ذلك إلى اختلاف طول اللیل والنھار حسب الفصول كما رأینا في المحور المتعلق بالظواھر الإشعاعیة.
و بتضافر عامل القاریة والعروض، نجد أن المحطات التي تعرف اكبر مدى حراري سنوي، ھي التي توجد في المناطق الداخلیة ذات العروض العلیا( أكثر من °40) مثلا في الاسكا وسیبریا. أما في المناطق الاستوائیة، فإن المدى الحراري لا یتعدى °4 (انظر خریطة المدى الحراري في العالم.) v- التنظیمات الحراریة Les régimes thermiques (أو التوزیع الحراري حسب الزمان:) تعتبر من أھم المعطیات لدراسة خصائص المناخ لمنطقة معینة ویعبر عنھا برسوم بیانیة تمثل التطور الحراري لمدة معینة تكون عادة سنة، وتكون مبنیة على المتوسطات الحراریة الشھریة، أو على المتناھیتین العلیا والدنیا الشھریتین.
كما تمكننا من دراسة التغیرات الحراریة الدوریة خاصة السنویة منھا.
|
Cayenne
Guyane |
Brest
France |
Eurika
Canada |
المحطة |
|
'50 4° ش |
'27 48° ش |
'82°30 ش |
خط العرض (الشھور) |
|
25.1 |
6.1 |
-35.9 |
ینایر |
|
25.2 |
5.8 |
-37.3 |
فبرایر |
|
25.5 |
7.8 |
-37.6 |
مارس |
|
25.7 |
9.2 |
-26.8 |
اابریل |
|
25.3 |
11.6 |
-9.7 |
ماي
|
|
25.2 |
14.4 |
2.7 |
یونیو |
|
25.1 |
15.6 |
5.7 |
یولیوز |
|
26.6 |
16 |
.3.8 |
غشت |
|
26.1 |
14.7 |
-6.7 |
شتنبر
|
|
26.3 |
12 |
-21.6 |
أكتوبر
|
|
26 |
9 |
-30.6 |
نونبر |
|
25.4 |
7 |
-35.2 |
دجنبر
|
|
25.5 |
10.8 |
-19.1 |
المعدل
السنوي |
|
1.2 |
10.2 |
43.3 |
المدى
الحراري |
ملاحظة : في أوركا ، المدى الحراري السنوي
مھم، إلا انھ یصعب الحدیث ھنا عن فصل الصیف، لأن أحر شھر لا تتعدى متوسط درجة
حرارتها 6 درجات
المدى الحراري السنوي ھو الفرق بین أقصى متوسط شھري و أدنى
متوسط شھري، وھو ما یسمى بمتوسط المدى الحراري السنوي.
المدى الحراري السنوي المطلق ھو الفرق بین الدرجة العلیا المطلقة
المدى الحراري السنوي المطلق ھو الفرق بین الدرجة العلیا المطلقة
للشھور والدرجة الدنیا المطلقة للشھور
: التعلیق على الجدول و الشكل
اوركا : المدى الحراري السنوي مھم یتعدى °،40 كما نجد غلبة لدرجات الحرارة السلبیة مما یدل على برودة مفرطة، إذن فمناخ ھذه المحطة قطبي
بریست : لا نجد حرارة شھریة متوسطة تقل عن °0 أو تزید عن
.°20،المدى الحراري متوسط
(10.2°)، إذن فمناخ ھذه المحطة معتدل .
كایین : منحنى توزیع الحرارة داخل السنة یرسم خطا شبھ مستقیما دلالة على وجود مدى حراري ضعیف، حیث نجد تقریبا نفس درجة الحرارة على طول السنة ومرتفعة نسبیا، إذن فالمحطة توجد داخل نطاق مناخ استوائي لا یعرف فصول، لأن المتوسطات الشھریة
.متشابھة
المرجو الضغط هنا Pdf لتحميل هذا المحور الثاني على شكل 🔴