دور نظم المعلومات الجغرافية في إنتاج الخرائط المناخية GIS and climate maps

 دور نظم المعلومات الجغرافية في إنتاج الخرائط المناخية 
GIS and climate maps



من المعروف ان العالم مقسم إلى أنماط مناخية patterns( استوائي ،جاف ،معتدل،بارد قطبي حسب تصنيف كوبن) 

ولكل نمط خصائص يتميز بها عن الاخر مثل معدل الامطار او التساقط او معدلات درجة الحرارة او الرياح او الرطوبة او الجفاف او غيرها من العناصر الأخرى. 

اذا ماهو المناخ؟

 هو متوسط حالات الطقس على المدى الطويل، ويُحتسب عادةً على مدى 30 سنة. 

من خلال حساب متوسط (درجة الحرارة  والضغط الجوي والرياح والاشعاع الشمسي وهطول الأمطار) .

وبشكلٍ عام، فمناخ المنطقة هو الحالة العامة للنظام المناخي  في ذلك الموقع في الوقت الحالي.


ما أهمية المناخ في الحياة :

يعتبر المناخ من العناصر المهمة جدا التي تؤثر في حياتنا اليومية وفي والأنشطة البشرية عموما فالمناخ يمكن ان يحدد اي نوع من النباتات يمكن أن تنمو او تزرع، 

واي نوع من الحيوانات يمكن أن تعيش او تنقرض، 

ويمكن للمناخ ان يتحكم في اشياء أخرى  كثيرة مثل نوعية البناء واللبس وموسم الزراعة وبسبب المناخ يمكن أن يخسر الجنود الحرب وان تفشل المواسم الزراعية واي تغير في المناخ يمكن أن يحدث تأثير على أشياء كثيرة مثل الفيضانات والحرائق والجفاف والتصحر وتدهور التربة وغيرها من الآثار. 


ماهي الخرائط المناخية؟

هي الخرائط التي تعرض مناخ منطقة ما او إقليم ما region. 

ويمكننا ان نقول هي 

رسم بياني chart يوضح التوزيع الجغرافي لمتوسط ​​القيم الشهرية أو السنوية للمتغيرات المناخية.

ومن أشهر الخرائط المناخية هي الخرائط التي تعرض المتوسط الشهرية او السنوية للأمطار و الحرارة. 

تعطي الخرائط فكرة او نظرة عامة عن مناخ منطقة ما او إقليم والمقارنة بين عناصر المناخ(حرارة، أمطار، رطوبة، رياح) لفترة زمنية طويلة. 

وتفيد الخرائط المناخية في دراسة توزيع وعرض المتغيرات المناخية لفترة زمنية طويلة (متوسطات شهرية، اوسنوية، لعناصر المناخ المختلفة من تساقط، درجة حرارة، رطوبة، ضغط جوي)

فحساب متوسط هذه العناصر لفترة  زمنية طويلة قد تكون سنوات (30 حسب الأمم المتحدة)يمكن أن يعطى فكرة عن مناخ  تلك المنطقة. 


مافائدة الخرائط المناخية:؟

او ما الذي تخبرنا به الخرائط المناخية؟

فالخرائط المناخية لا تعطينا خلفية او نظرة شاملة لمناخ المنطقة فقط  وإنما تزودنا بمعلومات أخرى مثل تحديد نطاقات معينة zones داخل الإقليم الواحد، فيمكن ان يكون هنالك  عدة أنماط patterns داخل الإقليم region الواحد (دولة 'قارة). 

أيضا من خلال الخرائط المناخية يمكننا أن نرى تغير المناخ عبر الزمن، ويمكننا ان نفسر ونستنتج معلومات يمكن أن تساعدنا في اتخاذ قرارات في المستقبل ووضع الخطط والبرامج. 

أيضا يمكننا من خلال الخرائط المناخية ان نتنبأ هل يمكن أن يتغير المناخ او لا وكيف سيكون المناخ بعد عدة سنوات من خلال معرفة توزيع الرياح والامطار ودرجة الحرارة ودراسة العلاقة بين هذه العناصر.،وغيرها من العوامل التي نستند عليها.


كما أن هنالك العديد من النماذج models التي صممت من أجل التنبؤ بالمناخ بناء على معايير وعوامل عديدة من ضمنها معدلات درجة الحرارة والتساقط وغيرها من العوامل

كيف تنتج الخرائط المناخية :؟ 

يمكن أن ننتج الخريطة المناخية اذا توفرت لنا بيانات او إحصائيات من متوسط درجة الحرارة او الأمطار عبر فترات زمنية بعيدة قد تمتد لسنوات.

ويمكننا ان نجمع تلك البيانات من خلال :

محطات الرصد الأرضية ground observation

او من الاستشعار عن بعد خصوصا صور الأقمار الاصطناعية مثل( سلسلة أقمار لاندسات)

او من خلال صور الرادار مثل رادار دوبلر

او من خلال الجمع بين كل هذه الطرق لإنتاج بيانات اكثر دقة خصوصا في حالة عدم وجود محطات أرضية تغطي كل المنطقة.

وبعد ان حصلنا على تلك البيانات يمكننا تمثيلها عن طريق الخرائط التي تظهر المتوسطات الشهرية او السنوية لاحدي عناصر المناخ.


مادور نظم المعلومات الجغرافية في إنتاج الخرائط المناخية :

يواجه العديد من الطلاب و الباحثين مشكلة في كيفية الحصول على البيانات المناخية ومعالجتها وتمثيلها ، كما ان تكلفة الحصول على البيانات المناخية وجمعها تعتبر مكلفة جدا ولكن مع ظهور وتطور نظم المعلومات الجغرافية و علم الاستشعار عن بعد وأجهزة القياس أصبح من الممكن جمع البيانات وتخزينها ومعالجتها وتحليليها وتمثيلها بصورة صحيحة وفي وقت اسرع. 

وهنا لابد لنا أن نشير إلى دور الاستشعار عن بعد في مراقبة وتتبع المناخ عبر الزمن، فأصبح بالإمكان جمع تلك البيانات ومعالجتها بواسطة برامج نظم المعلومات الجغرافية، بل أصبحت هنالك أقمار اصطناعية خصصت لمراقبة وجمع البيانات عن عناصر  الغلاف الجوي والارض بصورة مستمرة، مثل القمر الصناعي مودس MODS, sentinel5 ،فعن طريق الاستشعار عن بعض يمكننا جمع كل المعلومات الخاصة بعناصر المناخ لفترة زمنية طويلة والمناطق كبيرة، فأصبح بالإمكان الحصول على بيانات الطقس بصورة مستمرة طوال العام. 

يكمن دور نظم المعلومات الجغرافية في تخزين ومعالجة وتحليل وعرض تلك البيانات،وإدارة تلك البيانات المناخية من خلال جمعها وتخزينها ومعالجتها وتصحيحها من الأخطاء وتحليلهاوتمثيلها بعدة طرق (خرائط رسم بياني، جداول) واستكمال البيانات المفقودة missing data من خلال بيانات آخرى او أدوات أخرى، وتفسير تلك النتائج من خلال البيانات وأيضا التنبؤ بالمناخ لفترة زمنية طويلة من خلال جمع ومراقبة الأنماط المناخية، أيضا يمكننا عمل مودل model يمكننا أن نتنبأ من خلالة عن المناخ في المستقبل وأيضا يمكننا مراقبة عناصر الطقس بصورة دائمة ومستمرة من خلال صور الأقمار الاصطناعية، فنظم المعلومات الجغرافية تساعدنا في فهم الأنماط patterns وتفسير النتائج والإجابة على كثير من الأسئلة مثل:

 ماهو النمط المناخي  السائد؟ 

هل هنالك تغير في هذا النمط المناخي وما الأسباب التي أدت إلى تغير هذا النمط المناخي من خلال دراسة الكثير من العوامل مثل معدل تساقط الأمطار ومعدل ارتفاع او انخفاض درجة الحرارة، و الغطاء النباتي، وغيرها من العوامل التي يمكن أن تؤثر في المناخ. 

وليس هذا فقط بل تساعدنا في انتاخ الخرائط المناخية لكافة العناصر من درجات الحرارة والتساقط والضغط الجوي والرياح والرطوبة من خلال البيانات المرصودة من محطات الرصد الأرضي ground station او من خلال صور الأقمار الاصطناعية او من خلال الاجهزة المخصصة لذلك 

أيضا دراسة العوامل المرتبطة بتغير المناخ مثل التصحر وعامل الجفاف وتدهرر التربة والغطاء الأرضي

 وتعتبر نظم المعلومات الجغرافية أداة فعالة في نظم اتخاذ القرار وإدارة الكوارت والتخطيط لها. 

 

مصادر البيانات المناخية :

هنالك العديد من المصادر التي يمكن من خلالها  الحصول على البيانات المناخية (تسجيلات الطقس لفترات  زمنية طويلة (شهرية، سنوية) ومن بين تلك المصادر :

_الهيئة العامة للأرصاد الجوي والتي توفر لنا مجموعة من البيانات المختلفة من خلال محطات الرصد الأرضي ground station حيث توفر لنا تسجيلات لدرجة الحرارة والضغط الجوي وتساقط الأمطار والاشعاع الشمسي والرطوبة. 

2- بعض الأجهزة والمعدات الأخرى مثل الجهاز الذي يستخدم لقياس الإشعاع الشمسي كجهاز البايرانومتر pyranometer

وبعض الأجهزة المحمولة والتطبيقات التي في الهواتف.


3_الاستشعار عن بعد  remote sensing -في مجال الأرصاد الجوية هو مفهوم جمع البيانات من الظواهر الجوية المناخية  التي يصعب الوصول إليها عن بعد للحصول على المعلومات الجوية.

والاستشعار بمختلف اقسامة (passiv, active )

يمكن أن يوفر انا بيانات عن الغلاف الجوي،

كالمعومات التي نشتقها من صور مرئية لاندسات 8 لتقدير حرارة السطح، وبيانات القمر الصناعي مودرس وسينتنال 5(غازات الغلاف الجوي اكسجين، نيتروجين، اوزون)

ويعتبر الرادار من أهم تقنيات الاستشعار التي نستفيد منها كثرا لقدرتة على التصوير ليلا ونهارا واختراقة الأجسام، فيمكن من خلالة حركة الرياح والسحاب بصورة مستمرة ومن

أهم استخدامات الرادار هي جمع المعلومات المتعلقة بالأمطار والرياح، وهنالك أقمار اصطناعية أخرى منها :


-سلسلة الأقمار الاصطناعية الخاصة بنوا NOAAو ناسا التى تسمى بGEOS

سلسلة الأقمار الاصطناعية metosat الخاصة بوكالة بوكالة الفضاء الأوروبية

أقمار GPM, Trmm الخاصة بمراقبة التساقط

سلسلة أقمار sentenal وخصوصا SAR الذي يعتمد على تقنية الرادار

لمزيدا من المعلومات حول الأقمار الصناعية الخاصة بمراقبة الغلاف الجوي والتي يمكن أن تفيد في دراسة المناخ انقر على الرابط التالي 

https://rmets.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/met.288


_بعض الموقع التي يمكننا أن نحصل منها على بيانات:

من أشهر تلك المواقع هو موقع وحدة البحوث المناخية CRU data اختصار إلى climate research unite هو موقع مفيد جدا للحصول على بيانات على المدى الطويل، حيث تم جمع البيانات الخاصة  بالطقس ومعالجتها ثم ارشفتها. البيانات متوفرة في هذا الموقع على صيغة بيانات شبكية Raster وهذه البيانات مرتبة على شكل فئات كل عشر سنوت (كل سنة تحتوى على 12 باند وكل باند هي تسجيل شهري لمتوسط درجة حرارة او رياح او امطار). 

وهو موقع مفيد جدا رغم انخفاض دقة البيانات (٢٥٠كل) لانه يساعدنا في تتبع العناصر المناخية 

حيث تتوفر فيه البيانات من عام 1901 إلى 2020

رابط الموقع

https://crudata.uea.ac.uk/cru/data/hrg/


-موقعworldclim هو موقع يوفر لنا كل البيانات المناخية الشهرية والسنوية (درجة الحرارة والرياح والامطار  ) 1970 إلى 2000, 2020

رابط الموقع 

https://www.worldclim.org/data/index.html


https://crudata.uea.ac.uk/cru/data/hrg/

_موقع NOAA, NAsa وهي من الوكالات الرائدة في مراقبة الأرض والغلاف الجوي من خلال موقع 

https://earthdata.nasa.gov/


أيضا موقع اخر  خاص بنوا  NOAA يمكنك أن تحصل على الامطار من القمر الصناعي TRmm

الرابط https://disc.gsfc.nasa.gov/datasets/TRMM_3B42_Daily_7/summary


وهذا على سبيل المثال لا للحصر، فهنالك العديد من المواقع الأخرى التي توفر لنا البيانات


دور نظم المعلومات الجغرافية في التحليل:

فنظم المعلومات الجغرافية لديها القدرة مع التعامل مع صيغ البيانات المختلفة للبيانات المناخية

Geo tiff, grid, NetCDf, GPS point،excel sheet, tabular data )

يمكن تخزين هذه البيانات ومعالجتها وتحليليها داخل بيئة نظم المعلومات الجغرافية، ومن أشهر تلك الأدوات التي تستخدم في التحليل 

_الحاسبة الشبكية Raster calculator التي تمكننا من جمع وطرح واستخراج المتوسط السنوي والشهري للبيانات عن طريق استخدام المعادلات الرياضية. 


_أدوات الاستكمال المكاني interpolation tools بمختلف انواعها(krigin, idw, ) التي تساعدنا في استكمال او تعويض القيم المفقودة البيانات خصوصا بيانات المحطات الأرضية فاغلبها لايغطي كل المناطق، وهذه الأدوات تساعدنا في اشتقاق القيم المفقودة لكتوين سطح في شكل بيانات شبكية. 


- خطوط isolines او خطوط التساوي contour بمختلف انواعها وتساعدنا في تحديد وربط  القيم المتساوية في الخريطة وتستخدم دائما في إنتاج خرائط الأمطار والحرارة والضغط الجويIsobar والاشعاع الشمسي isohel والتساقط isohyet 

 

-أدوات تحويل الصيغ multidimensional tools وهي الأدوات التي تساعدنا في البيانات التي تختوى على البعد الزمني وهذه الأدوات التي تساعدنا في التحويل من صيغة netcd إلى raster او إلى جدول وهي الأدوات التي استخدمناها لإنتاج هذه الخرائط

_ أدوات الإخراج النهائي الخريطة layout فبعد الانتهاء من تحليل البيانات يمكننا عرضها اما في شكل خريطة map او رسم بياني chart سواء كانت في شكل جداول او منحنى او دوائر نسبية.

وغيرها من الأدوات الأخرى الموجودة في داخل صندوق الأدوات Toolbox.


author-img
كوكب المنى

تعليقات

ليست هناك تعليقات
إرسال تعليق
    google-playkhamsatmostaqltradent