*خالد العتيبي*
03/12/2009, 01:45 AM
بسم الله الرحمن الرحيم
غلاف الموضوع
http://oo3xnq.blu.livefilestore.com/y1pjRG8eiA-Gj2kheku8VYqOySMQK-7krNRK1wSZ4EplER638Tb1om9O3tj_wD0-Q6z9TyyneANFKzOrUvAwtxqM03wnrTCBbE2/12-3-2009%201-42-33%20AM.png
قبل أن تقرأ نماذج التوقعات : هذه رحلة في فيزيائية النماذج العددية
قبل أن نتطرق إلى توضيح الأسس القاصرة التي بنيت عليها
النماذج العددية ينبغي أن نذكر :
ما معنى نموذج عددي ؟
إجابة هذا السؤال تحتاج إلى إطالة تشق على موضوعنا وتخرج بنا
خارج إطار هذه الدراسة .
لكن باختصار :
تعتبر النماذج العددية نماذج حاسوبية رياضية قسمت الكرة الأرضية إلى شبكات
أو مربعات أو دوائر بحسب نوع النموذج تتمثل العلاقات بين تلك الأشكال
على أنها عمليات حسابية ثابتة تعطي على قدر التبادل بين ظواهر المربع الأول مثلا حسابا معينا حينما يكون هناك علاقة مع ظواهر المربع التالي وهكذا .
وناتج الحساب يمثل ظاهرة معينة مثلا .
ونماذج الميترولوجيا نماذج متنوعة ليس في أيدي الهواة منها إلا النماذج
المبسطة غير المتخصصة .. أو الصورة الأخيرة إن صح التعبير .
وهي أساسا تحاول أن تحاكي حركة الغلاف الجوي
بمبدأ المعادلات الرياضية والتي تحاكي ( تشابه ) ما يدور في الغلاف الجوي بعد أخذ التجارب في المختبرات العلمية على ذلك كما سنعلم بعد قليل بإذن الله .
،،
،،
يجب أن نعلم أن دراسة الغلاف الجوي للأرض تمر بعدة نماذج أو موديلات
بمعنى أن ما نراه حاليا بكثرة هنا في نماذج التوقعات ونشرات الطقس لا يعد
ممثلا حقيقيا لدراسة الغلاف الجوي بل هو مرحلة بسيطة من المراحل كما سنعرف
من النماذج التي تدرس الغلاف الجوي وهي كثيرة :
أولا : النموذج الفرضي
وهو نموذج يعنى بتوضيح المفاهيم العامة والعلاقات الواسعة في عالم المناخ
وهو كتبسيط لبعض أدواره : يطرح الأسئلة لتتم الإجابة عليها في المختبرات الفيزيائية .
ثانيا : النماذج الرسومية
وهي النماذج التي تقوم بتصدير خرائط الطقس ويوضح عليها الظواهر الجوية كلا على حدة .
ثالثا : النماذج الفيزيائية
وهي التي نشأت بادئ الأمر لترسية بعض النظريات المتعارف عليه بين العلماء ثم بدأت تراجع الآن الغلاف الجوي مرة أخرى وتنقد النظريات السابقة
من مثل : أن الظواهر الجوية تنشأ بسبب رئيسي من السطح فقط
دون الرجوع إلى الغلاف الجوي .
وتحاول النماذج الفيزيائية محاكاة الظواهر الجوية مخبريا
ومراقبتها ومعرفة سلوكها بدقة وجمع العلاقات بين بعضها البعض .
من مثل : محاكاة الأعاصير ( الهيريكين ) داخل تجارب مخبرية
لمعرفة طرق القضاء عليها أو تغيير مسارها الطبيعي أو سبل السلامة منها .
رابعا : النماذج العددية :
وهي نماذج تقوم على وضع معادلات رياضية للظواهر التي تحدث في الغلاف الجوي بحيث تحاول أن تضع تصورا رياضيا لتحرك الهواء من جهة إلى جهة أخرى ولها كما قلنا أكثر من طريقة تضع بها تلك المعادلات .
وهي متنوعة وكثير بحسب نظرة الجهة الدارسة للمناخ
ولعل آخرها ظهورا هو نموذج Wrf
The Weather Research and Forecasting
بحوث الطقس والتنبؤ
،،
،،
،،
عيوب النماذج العددية :
ينبغي أن نذكر بأنه لم يأت اليوم الذي يوضع فيه للمطر
معادلة رياضية ثابتة يتداولها الناس متى ما أرادوا !
بمعنى أن ما نراه الآن هو : محاولات تقريبية أو تخيلية إن صح التعبير .
لكن دعونا نرى العيب الأساسي الذي بنيت عليه هذه النماذج :
تم بناء المفاهيم الحركية للدورة الهوائية العامة في الغلاف الجوي
على تجارب مخبرية في معامل الفيزياء عبر علماء الميترولوجيا
السابقين وحتى الآن تعطى لطلاب كليات الأرصاد ولا أدري
عن كلية أرصاد جدة هل تعطي الطلاب هذه التجربة
لمحاكاة الغلاف الجوي أم لا .
هذه التجارب هي :
تجارب الأحواض المائية أو ما يعرف بـ :
Dishpan Experiments
صورة لخبراء في جامعة شيكاغو يحاكون القبة القطبية وموجات روسبي
http://public.blu.livefilestore.com/y1pYjFKoXlKQPgiSyfuK7RlJZxqinYTLcMfFT5ecXkd0lKyUoc BkdClbn9RBKdKOsWS-pzKZnaI5iHQ_RIonB9UGA/647ed33706a597fd_landing.jpg
ـ
http://public.blu.livefilestore.com/y1ppaxQKYt9XZwkMMMne9pbHfrBl2CBoMbIgI0M0ppUAtrW8GF LLroRLGaY9wJK5Uzscqclek00sAVD-MGpWeL8MQ/312f056abca729ca_landing.jpg
ـ
http://public.blu.livefilestore.com/y1p2o3ivmXsghqS8cbVhPo7wLobsWr5bzMkGFznCyF2E9CWtLT cBgQ69VYIuCSPrCbHV04pJNuMYjG-vdkcipT82A/96adf02579c205dd_landing.jpg
ـ
والغالب أن منفذي هذه النظرية يعتمدون على الملخص التالي تقريبا :
إناء ماء يوضع في وسطه ثلج محمي داخل إناء أصغر
حول هذا الثلج ، يتواجد ماء عادي الحرارة
أطراف الإناء يتم تسخينها بالحرارة
يتم وضع لون مخالف داخل إناء الماء يمثل بخار الماء أو عدة ألوان ترمز إلى ظواهر جوية
ثم يتم تدوير هذا الإناء دورانا يحاكي دوران الكرة الأرضية
لذلك :
الثلج يمثل : القطب البارد
الماء : يمثل الهواء
التسخين يمثل : خط الاستواء
اللون : يمثل بخار الماء .. مثلا .
الإناء يمثل الكرة الأرضية .
هذه النظرية أو هذا المفهوم تم عن طريقه وضع بيانات النماذج العددية
أو بالتحديد وضعت المعادلات الحسابية على الغلاف الجوي عبر
مثل هذه النظرية والتي استفاد العلماء منها مثلا :
http://public.blu.livefilestore.com/y1p_GIswvyVC_3s4iuJbUl2E91ii-9Ug2u3HIf91oqbfog0FfTF9ei-ev9f4vpbxeaymmTXWxsdU5fukpIPKRF-nw/101929-004-0AC1F903.jpg
معرفة سلوك الغلاف الجوي وأمواج روسبي ( تموجات التيار النفاث )
ومعرفة المنخفضات العلوية والمرتفعات العلوية
لكن، وهذا هو العيب الأساسي :
لم تأخذ بالحسبان أطرافا كثيرة :
مثل : جغرافية الأرض وتضاريسها والثلوج الساقطة وأثرها .
بل لم تأخذ بالحسبان علاقة القطب الشمالي بالقطب الجنوبي .
بل لم تأخذ بالحسبان أثر التيارات الهوائية في نصف الكرة الجنوبي على نصف الكرة الشمالي .
بل لم تأخذ بالحسبان أثر الجفاف على بعض المناطق التي لم تصب بالجفاف .
بل لم تأخذ بالحسبان الكثير من العلاقات المناخية المتداخلة بين اليابس والمحيطات
التي هي أكبر وأكثر تداخلا من مجال الحوض المائي الصغير .
في الفترات القريبة الماضية تصدت وكالات الميترولوجيا في العالم إلى إنشاء
شبكات حاسوبية ضخمة أخذت على عاتقها البحث عن العناية بكافة
العلاقات المناخية رغم أن هذا الأمر صعب جدا جدا على أعتى أجهزة سوبر
كمبيوتر المخصصة للغلاف الجوي .
لأن تلك الأمور متداخلة فيما بينها وتنتج أمورا أكثر تعقيدا
يقف العقل البشري بعدته وعتاده عاجزا أمامها .
لذلك :
فحتى الآن لم تجد أحدا يحاول أن يوضح :
ما الذي يمكن أن يحدث في حركة الغلاف الجوي لو زادت نسبة الغبار في الغلاف الجوي ؟
ما الذي يمكن أن يحدث في حركة الغلاف الجوي لو تم إزالة الغابات الأفريقية ؟
ما الذي يمكن أن يحدث في حركة الغلاف الجوي لو تزايدت نسبة غاز ثاني
أكسيد الكربون ؟
وأقول : ما الذي يمكن أن يحدثه أو أحدثه فتح قناة السويس في مناخ الجزيرة العربية عبر إدخال مياه البحر الأبيض المتوسط في مياه البحر الأحمر والعكس صحيح ؟
والكثير منكم حتما لديه الكثير !
لاشك أن هناك صورا كثيرة نجحت فيها النماذج العددية لكنها تفسر على أنها :
وقعت قبل أن تتغير العوامل الغير مدونة في حسابات النماذج العددية .
لا ننس أن العالم الأمريكي الشهير :
إدوارد نورتون لورنز
عبر نظريته الشهيرة :
أثر الفراشة :
Butterfly Effect
زاد الطين بلة والجرح علة !
وقال :
التوقع ( الخالي من التغيير أحسبه يقصد ذلك ) لمدة أسبوعين أو ثلاثة ضرب من الأوهام والخيال .
وقصده في الأخير من اللفظ الشاعري ( أثر الفراشة ) :
على أن الظواهر التي تدور في الأرض وتشهد في مسارها الديناميكي
انحرافات بسيطة ، هذه الانحرافات مع المدى البعيد تتعاظم لتقوم
بتغيير شكل أو مسار تلك الظاهرة .
وهذا مما تعم به البلوى على العقل الحاسوبي !
وأخيرا لا أصح من :
قول الله تعالى :
( إنَّ اللَّهَ عِندَهُ عِلْمُ السَّاعَةِ وَيُنَزِّلُ الغَيْثَ وَيَعْلَمُ مَا في الأَرْحَامِ وَمَا تَدْرِي نَفْسٌ مَّاذَا تَكْسِبُ غَدًا وَمَا تَدْرِي نَفْسٌ بِأَيِّ أَرْضٍ تَمُوتُ إنَّ اللَّهَ عَلِيمٌ خَبِيرٌ)
سورة لقمان: 34
في أمان الله تعالى
غلاف الموضوع
http://oo3xnq.blu.livefilestore.com/y1pjRG8eiA-Gj2kheku8VYqOySMQK-7krNRK1wSZ4EplER638Tb1om9O3tj_wD0-Q6z9TyyneANFKzOrUvAwtxqM03wnrTCBbE2/12-3-2009%201-42-33%20AM.png
قبل أن تقرأ نماذج التوقعات : هذه رحلة في فيزيائية النماذج العددية
قبل أن نتطرق إلى توضيح الأسس القاصرة التي بنيت عليها
النماذج العددية ينبغي أن نذكر :
ما معنى نموذج عددي ؟
إجابة هذا السؤال تحتاج إلى إطالة تشق على موضوعنا وتخرج بنا
خارج إطار هذه الدراسة .
لكن باختصار :
تعتبر النماذج العددية نماذج حاسوبية رياضية قسمت الكرة الأرضية إلى شبكات
أو مربعات أو دوائر بحسب نوع النموذج تتمثل العلاقات بين تلك الأشكال
على أنها عمليات حسابية ثابتة تعطي على قدر التبادل بين ظواهر المربع الأول مثلا حسابا معينا حينما يكون هناك علاقة مع ظواهر المربع التالي وهكذا .
وناتج الحساب يمثل ظاهرة معينة مثلا .
ونماذج الميترولوجيا نماذج متنوعة ليس في أيدي الهواة منها إلا النماذج
المبسطة غير المتخصصة .. أو الصورة الأخيرة إن صح التعبير .
وهي أساسا تحاول أن تحاكي حركة الغلاف الجوي
بمبدأ المعادلات الرياضية والتي تحاكي ( تشابه ) ما يدور في الغلاف الجوي بعد أخذ التجارب في المختبرات العلمية على ذلك كما سنعلم بعد قليل بإذن الله .
،،
،،
يجب أن نعلم أن دراسة الغلاف الجوي للأرض تمر بعدة نماذج أو موديلات
بمعنى أن ما نراه حاليا بكثرة هنا في نماذج التوقعات ونشرات الطقس لا يعد
ممثلا حقيقيا لدراسة الغلاف الجوي بل هو مرحلة بسيطة من المراحل كما سنعرف
من النماذج التي تدرس الغلاف الجوي وهي كثيرة :
أولا : النموذج الفرضي
وهو نموذج يعنى بتوضيح المفاهيم العامة والعلاقات الواسعة في عالم المناخ
وهو كتبسيط لبعض أدواره : يطرح الأسئلة لتتم الإجابة عليها في المختبرات الفيزيائية .
ثانيا : النماذج الرسومية
وهي النماذج التي تقوم بتصدير خرائط الطقس ويوضح عليها الظواهر الجوية كلا على حدة .
ثالثا : النماذج الفيزيائية
وهي التي نشأت بادئ الأمر لترسية بعض النظريات المتعارف عليه بين العلماء ثم بدأت تراجع الآن الغلاف الجوي مرة أخرى وتنقد النظريات السابقة
من مثل : أن الظواهر الجوية تنشأ بسبب رئيسي من السطح فقط
دون الرجوع إلى الغلاف الجوي .
وتحاول النماذج الفيزيائية محاكاة الظواهر الجوية مخبريا
ومراقبتها ومعرفة سلوكها بدقة وجمع العلاقات بين بعضها البعض .
من مثل : محاكاة الأعاصير ( الهيريكين ) داخل تجارب مخبرية
لمعرفة طرق القضاء عليها أو تغيير مسارها الطبيعي أو سبل السلامة منها .
رابعا : النماذج العددية :
وهي نماذج تقوم على وضع معادلات رياضية للظواهر التي تحدث في الغلاف الجوي بحيث تحاول أن تضع تصورا رياضيا لتحرك الهواء من جهة إلى جهة أخرى ولها كما قلنا أكثر من طريقة تضع بها تلك المعادلات .
وهي متنوعة وكثير بحسب نظرة الجهة الدارسة للمناخ
ولعل آخرها ظهورا هو نموذج Wrf
The Weather Research and Forecasting
بحوث الطقس والتنبؤ
،،
،،
،،
عيوب النماذج العددية :
ينبغي أن نذكر بأنه لم يأت اليوم الذي يوضع فيه للمطر
معادلة رياضية ثابتة يتداولها الناس متى ما أرادوا !
بمعنى أن ما نراه الآن هو : محاولات تقريبية أو تخيلية إن صح التعبير .
لكن دعونا نرى العيب الأساسي الذي بنيت عليه هذه النماذج :
تم بناء المفاهيم الحركية للدورة الهوائية العامة في الغلاف الجوي
على تجارب مخبرية في معامل الفيزياء عبر علماء الميترولوجيا
السابقين وحتى الآن تعطى لطلاب كليات الأرصاد ولا أدري
عن كلية أرصاد جدة هل تعطي الطلاب هذه التجربة
لمحاكاة الغلاف الجوي أم لا .
هذه التجارب هي :
تجارب الأحواض المائية أو ما يعرف بـ :
Dishpan Experiments
صورة لخبراء في جامعة شيكاغو يحاكون القبة القطبية وموجات روسبي
http://public.blu.livefilestore.com/y1pYjFKoXlKQPgiSyfuK7RlJZxqinYTLcMfFT5ecXkd0lKyUoc BkdClbn9RBKdKOsWS-pzKZnaI5iHQ_RIonB9UGA/647ed33706a597fd_landing.jpg
ـ
http://public.blu.livefilestore.com/y1ppaxQKYt9XZwkMMMne9pbHfrBl2CBoMbIgI0M0ppUAtrW8GF LLroRLGaY9wJK5Uzscqclek00sAVD-MGpWeL8MQ/312f056abca729ca_landing.jpg
ـ
http://public.blu.livefilestore.com/y1p2o3ivmXsghqS8cbVhPo7wLobsWr5bzMkGFznCyF2E9CWtLT cBgQ69VYIuCSPrCbHV04pJNuMYjG-vdkcipT82A/96adf02579c205dd_landing.jpg
ـ
والغالب أن منفذي هذه النظرية يعتمدون على الملخص التالي تقريبا :
إناء ماء يوضع في وسطه ثلج محمي داخل إناء أصغر
حول هذا الثلج ، يتواجد ماء عادي الحرارة
أطراف الإناء يتم تسخينها بالحرارة
يتم وضع لون مخالف داخل إناء الماء يمثل بخار الماء أو عدة ألوان ترمز إلى ظواهر جوية
ثم يتم تدوير هذا الإناء دورانا يحاكي دوران الكرة الأرضية
لذلك :
الثلج يمثل : القطب البارد
الماء : يمثل الهواء
التسخين يمثل : خط الاستواء
اللون : يمثل بخار الماء .. مثلا .
الإناء يمثل الكرة الأرضية .
هذه النظرية أو هذا المفهوم تم عن طريقه وضع بيانات النماذج العددية
أو بالتحديد وضعت المعادلات الحسابية على الغلاف الجوي عبر
مثل هذه النظرية والتي استفاد العلماء منها مثلا :
http://public.blu.livefilestore.com/y1p_GIswvyVC_3s4iuJbUl2E91ii-9Ug2u3HIf91oqbfog0FfTF9ei-ev9f4vpbxeaymmTXWxsdU5fukpIPKRF-nw/101929-004-0AC1F903.jpg
معرفة سلوك الغلاف الجوي وأمواج روسبي ( تموجات التيار النفاث )
ومعرفة المنخفضات العلوية والمرتفعات العلوية
لكن، وهذا هو العيب الأساسي :
لم تأخذ بالحسبان أطرافا كثيرة :
مثل : جغرافية الأرض وتضاريسها والثلوج الساقطة وأثرها .
بل لم تأخذ بالحسبان علاقة القطب الشمالي بالقطب الجنوبي .
بل لم تأخذ بالحسبان أثر التيارات الهوائية في نصف الكرة الجنوبي على نصف الكرة الشمالي .
بل لم تأخذ بالحسبان أثر الجفاف على بعض المناطق التي لم تصب بالجفاف .
بل لم تأخذ بالحسبان الكثير من العلاقات المناخية المتداخلة بين اليابس والمحيطات
التي هي أكبر وأكثر تداخلا من مجال الحوض المائي الصغير .
في الفترات القريبة الماضية تصدت وكالات الميترولوجيا في العالم إلى إنشاء
شبكات حاسوبية ضخمة أخذت على عاتقها البحث عن العناية بكافة
العلاقات المناخية رغم أن هذا الأمر صعب جدا جدا على أعتى أجهزة سوبر
كمبيوتر المخصصة للغلاف الجوي .
لأن تلك الأمور متداخلة فيما بينها وتنتج أمورا أكثر تعقيدا
يقف العقل البشري بعدته وعتاده عاجزا أمامها .
لذلك :
فحتى الآن لم تجد أحدا يحاول أن يوضح :
ما الذي يمكن أن يحدث في حركة الغلاف الجوي لو زادت نسبة الغبار في الغلاف الجوي ؟
ما الذي يمكن أن يحدث في حركة الغلاف الجوي لو تم إزالة الغابات الأفريقية ؟
ما الذي يمكن أن يحدث في حركة الغلاف الجوي لو تزايدت نسبة غاز ثاني
أكسيد الكربون ؟
وأقول : ما الذي يمكن أن يحدثه أو أحدثه فتح قناة السويس في مناخ الجزيرة العربية عبر إدخال مياه البحر الأبيض المتوسط في مياه البحر الأحمر والعكس صحيح ؟
والكثير منكم حتما لديه الكثير !
لاشك أن هناك صورا كثيرة نجحت فيها النماذج العددية لكنها تفسر على أنها :
وقعت قبل أن تتغير العوامل الغير مدونة في حسابات النماذج العددية .
لا ننس أن العالم الأمريكي الشهير :
إدوارد نورتون لورنز
عبر نظريته الشهيرة :
أثر الفراشة :
Butterfly Effect
زاد الطين بلة والجرح علة !
وقال :
التوقع ( الخالي من التغيير أحسبه يقصد ذلك ) لمدة أسبوعين أو ثلاثة ضرب من الأوهام والخيال .
وقصده في الأخير من اللفظ الشاعري ( أثر الفراشة ) :
على أن الظواهر التي تدور في الأرض وتشهد في مسارها الديناميكي
انحرافات بسيطة ، هذه الانحرافات مع المدى البعيد تتعاظم لتقوم
بتغيير شكل أو مسار تلك الظاهرة .
وهذا مما تعم به البلوى على العقل الحاسوبي !
وأخيرا لا أصح من :
قول الله تعالى :
( إنَّ اللَّهَ عِندَهُ عِلْمُ السَّاعَةِ وَيُنَزِّلُ الغَيْثَ وَيَعْلَمُ مَا في الأَرْحَامِ وَمَا تَدْرِي نَفْسٌ مَّاذَا تَكْسِبُ غَدًا وَمَا تَدْرِي نَفْسٌ بِأَيِّ أَرْضٍ تَمُوتُ إنَّ اللَّهَ عَلِيمٌ خَبِيرٌ)
سورة لقمان: 34
في أمان الله تعالى