ويصف التقلبات الطبيعية في المناخ والأنماط المناخية التي تتكرار على مدى سنة، والتي شكلتها ميكانيكيات مدار الأرض، وتيارات المحيطات، وديناميات الغلاف الجوي، وهذه التحولات الدورية ليست مجرد علامات تقويمية - هي أساس الإنتاج الغذائي العالمي، والأمن المائي، والصحة العامة، ويسمح فهم الآليات الكامنة وراء تقلبات الموسم بأن يكيف العلماء مع الجفاف، مثل الظواهر الحرارية.

The Fundamentals of Seasonal Climate Variability

ويشتمل التقلبات المناخية الموسمية على الإيقاعات التي يمكن التنبؤ بها في درجات الحرارة، والتهطال، والرياح التي تحدث في مدارات الأرض في الشمس، وكذلك الانحرافات عن المعايير التي تنشأ عن التفاعلات بين الغلاف الجوي والمحيطات وأسطح الأرض، ومتوسط القدرة على إحداث الاحترار في موسم الأمطار، الذي يتراوح بين 23.5 درجة و5 درجة مئوية، وذلك فيما يتعلق بمتوسط الغلاف الجوي الجنوبي الذي يتسبب في تلف في تلفيق متغيرات

تحديد دورة الموسمية وهومالاتها

إن الدورة الموسمية ذاتها هي نتاج من الفرض الفلكي الذي يمكن التنبؤ به، حيث إن الكوكب يدور حول الشمس، وهو زاوية التغيرات الطارئة على الإشعاع الشمسي، مما يؤدي إلى التدرج المألوف من الربيع إلى الصيف إلى الخريف إلى الشتاء في المناطق المعتدلة، ومع ذلك فإن الطقس الفعلي الذي شهده أي موسم معين نادراً ما يضاهي المتوسط الرئوي.

سائقو السيارات الموسمية

وهناك عوامل مترابطة عديدة تؤثر على حجم وتوقيت التغيرات الموسمية، وفي حين أن الإشعاع الشمسي يوفر مدخلات الطاقة، فإن توزيع هذه الطاقة واستبقائها يتوقفان على التركيبة الجوية، وتخزين حرارة المحيطات، والسمات الجغرافية.

الاشعاع الشمسي والتحرير المداري

وكمية الطاقة الشمسية التي تصل إلى سطح الأرض تتفاوت مع خط العرض و الموسم و الدورة الشمسية التي تمتد 11 سنة، وخلال الصيف، تضرب أشعة الشمس في زاوية حادة، وتولد طاقة أكبر لكل منطقة، وترتفع درجات الحرارة، وعلى العكس من ذلك، فإن الزوايا المتفرعة عن الشتاء تولد طاقة أقل.

تخزين ونقل مياه المحيطات

وتستوعب المحيطات حوالي 90 في المائة من الحرارة الزائدة التي تحاصرها غازات الدفيئة وتطلقها ببطء، وتعمل كحاجز حراري ضخم يسلس درجات الحرارة الموسمية، وتقوده تيارات المحيط، وترتفع فيها درجة الحرارة، وتسخن حرارة الملوحة في جميع أنحاء العالم، وتنتقل مجرى الخليج، على سبيل المثال، إلى المياه المدارية الدافئـة شمالاً، مما يخلق مناخاً في أوروبا الغربية.

دائرة الغلاف الجوي وخط التدريم الديناميكي

إن التداول العام للغلاف الجوي - هادلي، وفيرل، والخلايا القطبية - يحرك أحزمة الرياح وطرق العواصف السائدة، ويتسبب تدفق الطائرات، وهو شريط سريع التصريف يقع بالقرب من تروبوس، في إحداث موجة من الهرم الشمسي، في حدوث تحولات غير عادية في منطقة القطب الشمالي، حيث تتحول العواصف إلى مناطق جنوبية.

Teleconnections and Global Climate Patterns

ونادرا ما يحدث تغير المناخ الموسمي في عزلة، ويمكن أن تؤدي الأنماط الكبيرة في جزء من العالم إلى آثار متتالية في مختلف القارات، وهي معروفة بوصلات الاتصالات عن بعد - علاقات هامة من الناحية الإحصائية بين الشذوذ المناخي في المناطق النائية، وتشمل الاتصالات الرئيسية التي تشكل تفاوتا موسميا بين النينيو وجنوبي التلقيح، واضطرابات المحيط الهادئ الديموغرافي.

El Niño and La Niña in the Tropical Pacific

إن منظمة " نينيو " هي أكثر الأساليب تأثيراً في تغير المناخ من سنة إلى أخرى، حيث تحدث في منطقة المحيط الهادئ الاستوائية، كل سنتين إلى سبع سنوات، حرارة (إل نينيو) أو تبرد (لا نينيا) في درجات حرارة سطح البحر، مصحوبة بتغيير أنماط الضغط الجوي التي تغير الرياح التجارية وسقوط الأمطار.

الاضطرابات التناقصية وتأثيرها

وبعد التقلبات السنوية، والتضخمات على نطاق المداهة، مثل قانون منع التمييز ضد المرأة، والمنظمة البحرية الدولية، يُحدث المناخ الموسمي على مدى 20-30 سنة، ويمكن أن يتحول مركز منع التمييز بين الجنسين، الذي تحدده أنماط SST في شمال المحيط الهادئ، بين المراحل الدافئة والرائعة، ويؤثر على تواتر أحداث النينيو وسلوك منخفضي.

أنواع التباين الموسمي عبر التوقيت

وتتجلى التباينات المناخية الموسمية في مختلف الجداول الزمنية، لكل منها آليات متميزة وأفق التنبؤ.

الفرق بين السنوات

إن التغيرات التي تحدث بين السنة والأعوام هي أكثر أشكال التقلب الموسمي إلماما، وهي تنشأ أساسا عن التفاعلات بين المحيط والغلاف الجوي مثل الانسو، والانفجارات البركانية التي تحقن الهباء الجوي في الغلاف الجوي، والتقلبات العشوائية في الغلاف الجوي، ويعزى التقلبات الحادة التي تحدث بين السنوات إلى التركيز الرئيسي لنظم التنبؤ الموسمي، التي تهدف إلى توفير التحولات التي تنجم عن عام 2015 إلى ستة أشهر.

التغير داخل البحار

وفي موسم واحد، يمكن أن تهتز أنماط الطقس في فترات زمنية تمتد إلى أشهر، حيث أن تذبذب مادن - جوليان هو اضطرابات مدارية تدور حول العالم كل 30 إلى 60 يوما، وتزيد من سقوط الأمطار على المحيط الهندي، ثم تتحول إلى الشرق، وتكبح في نهاية المطاف الانقسام في المحيط الهادئ، ويمكن أن تؤثر منظمة العدالة والمساواة في التنبؤات الجوية في موسم الأمطار، وتثير هذه الأحداث المتطرفة.

التغير التناقصي والاتجاهات الطويلة الأجل

وفي فترات زمنية مدتها عقد أو أكثر، تقترن التغيرات المناخية الداخلية بالضغط الخارجي على غازات الدفيئة والتغير الشمسي لإحداث تغييرات بطيئة في الظروف الموسمية الأساسية، وقد يكون التكاثر المتعدد الوسائط في المحيط الأطلسي، مثلا، قد يعزز أو يوقف موسم الأعاصير على مدى فترة 30 عاما، غير أن تغير المناخ الناجم عن الكوارث آخذ في الاتساع بشكل متزايد، مما يؤدي إلى تحويل احتمالية التوزيع في موسم الأمطار المتطرفة الموسمية.

الآثار في مختلف القطاعات

ويسفر التقلبات المناخية الموسمية عن عواقب بعيدة المدى على المجتمع والنظم الإيكولوجية والاقتصاد، ويتيح فهم هذه الآثار للجهات المعنية تخطيط الموارد وتخصيصها على نحو أكثر فعالية.

الزراعة والأمن الغذائي

وتُعيَّن النظم الزراعية على متوسط الظروف الموسمية، فتوقيت الزراعة، واختيار أصناف المحاصيل، والجدول الزمني للري يعتمد على توقعات موسمية موثوقة، وعندما تنحرف الظواهر المتفاوتة عن المعايير، يمكن أن تكون العواقب شديدة، ويمكن أن يؤدي التجمد المبكر في الخريف إلى تدمير محاصيل الفواكه؛ ويمكن أن يحول التأخر في استخدام المارشات في جنوب آسيا؛ وقد يؤدي ارتفاع الأمطار أثناء الحصاد إلى تلف في عام 2012.

إدارة موارد المياه

وترمي مخازن المياه الجوفية، وإعادة تغذية المياه، والهياكل الأساسية لمراقبة الفيضانات إلى مواجهة التقلب الموسمي التاريخي، ويمكن أن تقطع الشواذ المناخية هذه النظم، وتحتوي حزمة الثلج في المناطق الجبلية - وهي مصدر حرج للمياه في العديد من المناطق التي تتوقّع في الأمطار الشتوية ودرجات حرارة الربيع، ويتسبب قياس الشتاء الدافئ غير العادي في ثلج سييرا نيفادا في 50 في المائة، مما يؤدي إلى نقص المياه الصيفية في مياه كاليفورنيا الزراعية.

الصحة العامة والأمراض الحشرية - البورن

(أ) إن التقلبات الموسمية تؤثر مباشرة على الإصابة بالأمراض التي تنتقل بواسطة البعوضات والدغات وغيرها من النواقل، فالتقلبات والتهيؤات تؤثر على بقاء الناقلات، والإنجاب، ومعدلات العض، على سبيل المثال، الفيروس المُنقَل يُنقل بواسطة Aedes aegypti)

الطلب على الطاقة والإمداد بها

إن نظم الطاقة حساسة إزاء تقلبات المناخ الموسمي، حيث إن الطلب على التسخين في الشتاء وطلب التبريد في الصيف يُعزى مباشرة إلى شذوذ درجة الحرارة، كما أن الشتاء البارد في أوروبا يمكن أن يُسبِّب استهلاك الغاز الطبيعي، وتخزين التدريب، والقدرة على شبكات الطاقة، وعلى العكس من ذلك، يمكن للموجات الصيفية أن تُغمر نظم تكييف الهواء، مما يؤدي إلى انقطاع الكهرباء، وفي جانب العرض، يعتمد توليد الطاقة الكهرمائية على توقعات للحفاظ على تدفقات الطاقة الشمسية.

قياس وإثبات التباين الموسمي

ويتطلب القياس الدقيق والتنبؤ بالتغير الموسمي للمناخ مزيجا من الملاحظات والنماذج والتقنيات الإحصائية.

نظم الرصد

وفي محطات الطقس في الموقع، توفر طوافات المحيطات، والسواتل المحمولة بالسواتل، تدفقا مستمرا للبيانات المتعلقة بدرجات الحرارة، والتهيؤ، ودرجة حرارة سطح البحر، والرطوبة الجوية في الغلاف الجوي، وتجميع الشبكة العالمية لعلم المناخ التاريخي (GHCN) بيانات عن محطات قياسية شهرية من آلاف المواقع في العالم، تشكل الأساس لاكتشاف المناخ.

Dynamical Climate Models

ويعتمد التنبؤ الموسمي على نماذج محيطية مقترنة تحفّز العمليات المادية التي تحكم التقلبات المناخية، وتُستهل هذه النماذج بالملاحظات الحالية وتُدمج إلى الأمام لعدة أشهر، وتأتي مهارة هذه النماذج من قدرتها على استيعاب المكونات المتطورة ببطء مثل المحتوى الحراري للمحيطات ونطاق الجليد البحري، وتُجمع بين نواتج العمليات الرئيسية - بما في ذلك المقياس المتغير للبيئة، والمراكز الوطنية للتنبؤات البيئية في الولايات المتحدة، وبين نماذج عدم التيسير في القارة.

الطرائق الإحصائية والتعلم في مجال الآلات

وتكملة النماذج الدينامية والنُهج الإحصائية تستغل العلاقات التاريخية بين متغيرات التنبؤ (مثل أنماط التتبع) والنتائج الموسمية، وتتراوح هذه الأساليب بين التراجع البسيط إلى الشبكات العصبية المعقدة، وعلى سبيل المثال، لم تُستخدم العلاقة بين مؤشر التذبذب الجنوبي وسقوط الأمطار الأسترالية منذ عقود للتنبؤ بسقوط الأمطار في الشتاء، ويجري الآن تدريب خوارزميات التعلم الماكنة على مجموعات بيانات تنبؤية كبيرة من أجل تحديد المواهب الجديدة.

التحديات في مجال التنبؤ الموسمي

وعلى الرغم من التقدم المحرز، فإن التنبؤ بالتغير الموسمي للمناخ لا يزال محفوفاً بالصعوبة، فالجو في جوهره فوضوي، حيث تنمو بسرعة أخطاء صغيرة في الظروف الأولية، وخلافاً للتنبؤات الجوية (التي تصل إلى نحو 10 أيام)، فإن التنبؤات الموسمية هي في الواقع سمة متسمة بالضعف في نوعية التقلبات الاستوائية، وهي توفر أيضاً احتمال وجودة أعلى، أو أقل من المعتاد، علاوة على ذلك، فإن الإشارات التي يمكن التنبؤ بها مثل الانتاجتها، لا سيما في فصل الربيع.

وتشمل الجهود المبذولة للتغلب على هذه التحديات تحسين حل النماذج، وتحسين تمثيل العمليات على نطاق دون إقليمي مثل التكافل، وتطوير نظم استيعاب البيانات المقترنة التي تدمج على الوجه الأمثل الملاحظات في الظروف الأولية النموذجية، وينسق البرنامج العالمي لبحوث المناخ الفريق العامل المعني بوضع النماذج المزدوجة الجهود الدولية الرامية إلى تعزيز قدرات التنبؤ الموسمي.

استراتيجيات التكيف والإدارة

ونظراً لعدم التيقن المتأصل في التنبؤات الموسمية، تركز استراتيجيات التكيف على بناء القدرة على التكيف عبر عدة جداول زمنية.

الزراعة المرنة

ويمكن للمزارعين أن يقللوا من الضعف من خلال تناوب المحاصيل المتنوعة، وأصناف مقاومة الجفاف، وجداول الزراعة المرنة.() وقد ساعدت برامج التأمين القائمة على المؤشرات التي تحفز دفعات استنادا إلى العجز الموسمي في الأمطار أو الفائض منها على توفير الحماية المالية في المناطق التي لا تتوفر فيها تأمين السوق.() وقد ساعدت برامج البنك الدولي المتعلقة بالتأمينات على أساس الرقم القياسي في أفريقيا على إدارة الملايين من المزارعين في موسم آسيا.

الإدارة المتكاملة للمياه

وتعتمد وكالات المياه نُهجا متكاملة تجمع بين التوقعات الموسمية وبين مرونة إدارة الطلب والهياكل الأساسية، ويمكن أن تؤدي قواعد عمليات الخزان الديناميكي التي تضبط جداول إطلاقها استنادا إلى توقعات التدفقات الداخلية إلى تحسين موثوقية إمدادات المياه مع الحفاظ على القدرة على حماية الفيضانات، وفي حوض نهر كولورادو، يستخدم مكتب الاستخلاص الأمريكي تنبؤات بأحزمة الثلج الموسمية لتخصيص المياه بين الدول، مع خطط الطوارئ لفترات الجفاف.

نظم الإنذار المبكر

وبالنسبة للأحداث الموسمية المتطرفة مثل الموجات الحرارية، والجفاف، والفيضانات، فإن نظم الإنذار المبكر ذات أهمية حاسمة، كما أن تحديث المناخ العالمي للأرصاد الجوية الذي تقدمه المنظمة العالمية للأرصاد الجوية يوفر منافذ محتملة مرتين في السنة، ويساعد على إصدار إنذارات بشأن خدمات الأرصاد الجوية الوطنية، وفي شرق أفريقيا، تدمج شبكة نظم الإنذار المبكر بالمجاعة توقعات سقوط الأمطار الموسمية مع بيانات الأمن الغذائي المسبقة في إصدار إنذارات بأزمات محتملة.

النظر إلى الرأس

إن التقلبات المناخية الموسمية سمة أساسية من سمات نظام المناخ في الأرض، مدفوعة بالتفاعلات الخفية بين الإشعاع الشمسي والمحيطات والغلاف الجوي، ومع تغير المناخ، فإن طابع التغير الموسمي في التغير: فالموجات الحرارية تزداد كثافة وأكثر تواترا، وأنماط التهطال تتحول، وتتغير الدورة الموسمية نفسها.