ما هو بالضبط ميكروكليما؟

إن الكائنات المجهرية هي منطقة مناخية محلية تختلف عن المناخ الإقليمي الأوسع، ويمكن أن توجد هذه التباينات المناخية الصغيرة على مناطق صغيرة مثل بضعة أمتار مربعة أو كبيرة مثل عدة كيلومترات مربعة، وقد تنطوي الاختلافات على درجة الحرارة، والرطوبة، وسرعة الرياح، والتعرض للضوء الشمسي، وأنماط التهطال، وتنشأ المزايدات من سمات طبيعية مثل الارتفاع، والارتقاء بالنباتات، وأجهزة المياه.

ولا يعرف هذا المفهوم منذ وقت طويل أن أحد أركان الميدان قد يكون خالياً من الصمامات بينما يجمع الآخر الهواء البارد، ولكن العلم الحديث قد عمق فهمنا للآليات القائمة، واليوم، تجمع الدراسات الجزئية بين القياسات الميدانية والاستشعار عن بعد والنماذج المتطورة للتنبؤ بكيفية تغير الظروف المحلية في ظل تغيرات مناخية أوسع نطاقاً، ووفقاً لصحيفة المتعلقة بتغير المناخ.

How Microclimates Form: Key Influencing Factors

وهناك عوامل متعددة تتفاعل وتخلق أشكالاً مصغرة، وأكثرها تأثيراً هي التضاريس والنباتات والجسم المائي ونوع التربة والتنمية البشرية، ويمكن لكل عامل أن يضخ أو يعوض الآخرين، وينتج ظروفاً محلية للغاية.

التسلسل والترقية

وتتسبب التغيرات في ارتفاع درجة الحرارة في ما يقرب من ٦ إلى ١٠ درجات مئوية لكل ٠٠٠ ١ متر، ولكن التلال والوادي والمنحدرات تخلق أنماطا أكثر تعقيدا، ويزداد ارتفاع الهواء المبرد وتدفقات الفيضان، ويجمع في قاعات الوديان ويخلق جيوب متجمدة، وتتلقى المنحدرات الجنوبية من المنحدرات المتخلفة في نصف الكرة الشمالي مزيدا من الضوء المباشر للشمس، ويدفئ بسرعة أكبر ويبقى بعيدا عن الشمال.

الغطاء النباتي

وتُعدِّل النباتات الميكروفونات عن طريق التظلُّم والتبخر وعرقلة الرياح، كما أنَّ أكثر أشكال الإشعاع الشمسي الواردة في غابات الكواشف، مما يخلق قلوب أكثر برودة وأكثر رطوبة، ويمكن أن يكون الفرق بين إزالة الغبار والأرض الحرجية المتاخمة 5-10 درجات مئوية في عصر الصيف، كما أنَّ الغابات تخفض سرعة الرياح وتُخَفَفَضْصْ من التقلب، مما يُضِّر، مما يُضِّرُ منْنُ في التربة، على نحو درجة الحرارة المحلية، وفي المقابل.

هيئات المياه

فالبحيرات والأنهار والمحيطات تسودها مناخات محلية معتدلة لأن المياه بها قدرة حرارية عالية ومرتفعة، وتدفأ ببطء، مما يؤدي إلى صيف أكثر برودة وشتاء مليئ بالقرب من أجساد المياه الكبيرة، وكثيرا ما تكون المناطق الساحلية تمر بقاع بحرية تضغط على البر بارد أثناء اليوم، مما يؤدي إلى ظهور مجموعة ضيقة من المناخ المعتدل، وفي الشتاء، تؤدي الغابات غير المتجمدة إلى حرارة، مما يؤدي إلى بقاء المناطق الساحلية أكثر حرارة.

الهيكل الحضري والهياكل الأساسية

فالتنمية البشرية تخلق بعض أكثر الميكروفونات فتمتص المباني الطاقة الشمسية أثناء النهار وتطلقها ليلاً، مما يزيد درجة الحرارة المحلية - مما يحدث في الجزر الحضرية الحرارية، كما أن السقف المظلمة، والطرق المعبدة، تزيد من حدة هذا الحد من الطلاء (الإنتعاش) وفي الوقت نفسه، فإن الملوثات الأرضية التي تشتعل في المناطق الحضرية (الآثار التي تشتعل بواسطة المباني الطويلة) تحجبها أو توجهها.

التربة وشبه الاستراتيجية

ويؤثر لون التربة ومحتويات الرطوبة والتكوين على الكائنات المجهرية، وتستوعب التربة المظلمة إشعاعاً شمسياً أكثر ودفءاً أسرع من التربة الملونة بالضوء، وتستنزف التربة الرملية بسرعة وتدفئ بسرعة ولكن تبرد بسرعة في الليل، وتحتفظ التربة الثقيلة أو الترابات الغنية بالعضوية بمزيد من الرطوبة، وتميل إلى التبريد وتقلب درجة الحرارة.

الأنواع العكسية من الميكرويات عبر البيئات

وتتحدث المزلاجات الدقيقة في كل مشهد تقريبا، ولكن بعض البيئات تظهرها بوضوح خاص، ويساعد فهم هذه الفئات في تطبيق المعارف الدقيقة على الميادين العملية.

الميكروفونات الحضرية

وكما ذكر، فإن المدن هي مجموعة من الميكروفيتسات، ويمكن أن يؤدي تأثيرها في الجزر الحرارية إلى جعل المراكز الحضرية أكثر دفئاً من المناطق الريفية المحيطة بها، ولكن في المدن، تختلف الظروف: فوجود ملوثات حرارية عالية في وسط المدينة قد يكون أكثر حرارة من الحدائق المجاورة التي تنمو فيها الأشجار، حيث تكون ملوثات المياه، والملوحات ذات الصلة بالمناطق الحضرية ذات الميكروفية، متأثرة بالتوجهات، والمواد، والمظللة.

Microclimates

وتخلق الغابات مهابط متعددة المستويات، وتعترض الأشعة الشمسية 70-90%، وتخفض درجات الحرارة تحت الأشجار، وتزيد أيضاً الرطوبة بسبب الرطوبة وتحولها، وقد تكون درجة حرارة الغابات 5-10 درجات مئوية من الفتح، مع انخفاض مستويات الريح والضوء، ولكن التوليدات الدقيقة تتباين بشكل عمودي:

الميكرويات الساحلية والجزرية

وتهيمن على الميكروفونات الساحلية البحر القريب، حيث تسخن الأرض أسرع من الماء خلال النهار، مما يخلق أجنحة بحرية على الشاطئ يمكن أن تقل درجات الحرارة عن 3-6 درجة مئوية في بضعة كيلومترات من الساحل، وفي الليل، تتراجع العملية وتنتج مناطق صغيرة من الجليد، وتشهد المناطق الساحلية رطوبة أعلى، وضبابا، وغطا سحابيا.

الميكروفونات الزراعية وزجاجات الحدائق

ويعالج المزارعون والبستانيون الميكرويات عن قصد، ويزيد دفء الأسرّة المرتجفة بسرعة أكبر في الربيع، ويغطي التصفيف حرارة الفخ، ويقلل التلال المهددة من التبخر، ويخلق التلال المتطاير تنوعاً في زراعة الترسبات المهددة بالهرم، ويزيد من أشعة المناقصات الشمالية من حيث تبدل الرطوبة المحلية ودرجة الحرارة.

ميكروكسيمات الجبال والوادي

وتنتج هذه المناطق الجبلية تنوعا بالغا في الكائنات الدقيقة، حيث يمكن أن تؤدي الريح والهواء البارد، وتخلق تقلبات في درجات الحرارة حيث تنمو مسبحات الهواء الباردة في قاعها بينما تظل المنحدرات أكثر دفئا، وتتلقى مواقع ارتفاعا أكبر من الإشعاع الشمسي، ولكن انخفاض كثافة الهواء والضغط يؤدي إلى فقدان حراري سريع بعد غروب الشمس، ويقرر جانب المنحدرات التي تنجم عنها آثار مختلفة تماما.

المبردات والميكروسات العريدية

وحتى في الصحراء توجد مهابط صغيرة، ويمكن أن تقل درجات الحرارة من الصخور أو الشجيرات بمقدار 10-20 درجة مئوية، مما يوفر الاحتفاظ بالرطوبة الحيوية للنباتات والحيوانات، وتحتفظ الأنهار الجافة (الجوازة) بمزيد من الرطوبة، وغالبا ما تكون النباتات المرفأة، وترتفع حرارة الرمل بسرعة خلال النهار وتبرد بسرعة في الليل، بينما تخلق الكائنات المائية الخبيثة سلوكاً مصغراً.

لماذا الميكروسات المصغرة:

وتؤثر الميكروفونات على كل جانب من جوانب الحياة على الأرض تقريباً وتتراوح نفوذها بين دورة الكربون العالمية وراحة غرفة واحدة.

الزراعة وتربية الأحياء الفقيرة

ويستخدم المزارعون دائماً المعارف الدقيقة، إذ يُختارون منحدّد الجنوب للمحاصيل المبكرة، ويزرعون أنواعاً حساسة من الفروست على أرض أعلى، أو يستخدمون ريح الريح، وهي جميعها استراتيجيات مصغرة، ومع تغير المناخ، أصبحت إدارة الكائنات المجهرية أكثر أهمية: فبإمكان المزارعين تحديد نُظم مبردة لمواصلة زراعة محاصيل معينة، أو استخدام شباك الري والري لزيادة الحرارة القصوى.

التنوع البيولوجي وحفظه

وتخلق الكائنات الدقيقة متجانسات الموئل، التي تدعم طائفة أوسع من الأنواع، وفي الغابات، تتيح الظروف المتباينة في ظل الكثافة المختلفة النسيج التعايش بين النباتات المتحملة للظل والمضاءة، كما أن العديد من الأنواع النادرة والمستوطنة تعتمد على ملوثات صغيرة محددة، مثل النباتات الحرجية السحابية التي تتطلب رطوبة عالية باستمرار، وحيث أن الخرائط المجهرية الأوسع نطاقاً يمكن أن تكون ملاذات الحافظة.

التخطيط الحضري والعمارة

فالتصميم على الميكرويات يمكن أن يجعل المدن أكثر قابلية للزراعة ويقلل من استخدام الطاقة، إذ أن زراعة الأشجار المتفككة في الجانب الجنوبي من المباني توفر ظلاً في الصيف، ولكنها تتيح ضوء الشمس في الشتاء، وتخفض السقف والأسور الخضراء درجات الحرارة السطحية وتحسن العزل، وتبرد سمات المياه من خلال التبخر، وتستخدم المخططات الحضرية نماذج مصغرة لتقييم أنماط الرياح، والتعرض الشمسي، وتوزيع المياه، ثم تكيف مسارات البناء في المناطق الحضرية.

صحة الإنسان ورفوف

فالجزر ذات الحرارة الحضرية تزيد من الأمراض المتصلة بالحرارة أثناء الموجات الحرارية، وتوفر المتنزهات والشوارع المظللة ميكروبات أكثر برودة حيث يمكن للناس أن يجدوا الإغاثة، كما أن الميكروفونات المصممة داخلياً يمكن أن تكون لها بقع ساخنة أو مسودة تؤثر على رفاهية المصابيح، ويساعد فهم الميكرويين على تصميم بيوت شمسية وأجهزة لاختيار الهواء الطبيعي

الطاقة المتجددة وعلم الأحياء

وتُجري الطوابق الشمسية واللوحات الشمسية بشكل مختلف على أساس الميكروكليكوم، وتلتقط توربينات على الحواف رياح أقوى وأقل اضطراباً، وتنتج لوحات شمسية على المنحدرات الجنوبية ذات المظلة الدنيا طاقة أكبر، كما أن البيانات الدقيقة تحسن التنبؤات الجوية ونموذج المناخ بإضافة تفاصيل محلية إلى التنبؤات العالمية، مثلاً، مع معرفة الاختلافات الدقيقة بين الوادي والهانات.

قياس ورسم الخرائط

وتتطلب الكميات المجهرية الكمية الحصول على بيانات في مجال التحليل المكاني والزمني العالي، وتوفر محطات الطقس التقليدية اتجاهات عامة، ولكنها كثيرا ما تكون مساحات واسعة النطاق جدا لاستخلاص التباينات على نطاق ضيق، ويستخدم الباحثون والممارسون عدة نُهج.

القياسات الميدانية

وتوزع أجهزة الاستشعار المحمولة (الطبيعة، الرطوبة، سرعة الرياح، الإشعاع الشمسي) في صفوف عبر منطقة دراسة، وتسجل سجلات البيانات كل بضع دقائق أنماطاً من قبيل تصريف الهواء البارد أو التدفئة النهارية، ويمكن أن تضيف درجة حرارة التربة وأجهزة الرطوبة بيانات دون سطح الأرض، وفي الزراعة يستخدم المزارعون مقاييس خام بسيطة في مقاييس الأحواض التي تحتوي على خرائط ذات عيار واحد في أجزاء مختلفة من الميدان.

الاستشعار الحراري عن بعد

وتوفر السواتل مثل لاندسات (100 متر) وMODIS (1-كيلوغرام من المقاييس) صوراً حرارية بالأشعة تحت الحمراء تبين أنماط درجات الحرارة السطحية، غير أن هذه الصور تكون في كثير من الأحيان مُحكمة للغاية بالنسبة للتحليلات الدقيقة، ويمكن للأجهزة المحمولة بالكاميرات الحرارية أن تنتج خرائط مفصلة لدرجات الحرارة السطحية، وتحدد البقع الساخنة والبقع الباردة عبر مزرعة أو كتل حضرية.

النموذج والتحكُّم

ويمكن أن تؤدي نماذج الحواسيب مثل ENVI-met، وSOLWEIG، ونموذج بحوث الطقس والتنبؤ به، إلى تحفيز الميكرويات عند حلول عالية، وهي تتضمن الهندسة المعمارية، والمواد السطحية، والنباتات، والفيزياء في الغلاف الجوي للتنبؤ بالحرارة، والرياح، وميادين الإشعاع، وتستخدم هذه النماذج في التخطيط الحضري لاختبار آثار الأسطح الخضراء، أو بناء الأشجار.

دراسات الحالات الإفرادية: المهارات الدقيقة في العمل

Vineyard Microclimates in Burgundy

وفي منطقة نبيذ بورغوندي، تُحدث تغييرات صغيرة في المنحدرات والجانب والتربة فناء كبير من الكرو مع مهابط صغيرة جداً، وتواجه كوت ديفوار نسيجاً شرقاً، وتلتقط شمس الصباح بينما تتجنب أشعة الظهيرة الحارة، وهذا التوجه، بالاقتران مع تربة حجر الجيري التي تعكس الحرارة، ينتج ظروفاً مثالية لزفاف قرويات بيتنوار مختلفة.

المناطق الحضرية كجزر باردة

وقد أظهرت الدراسات أن الحدائق الحضرية الكبيرة يمكن أن تكون أكثر تبريدا من المناطق المحيطة بالبناء، وعلى سبيل المثال، فإن المنتزه المركزي في مدينة نيويورك ينشئ جزيرة باردة تمتد عدة مئات مترات إلى ما وراء حدودها، وتؤثر على الميكروفون في المباني المتاخمة، ويعود هذا الأثر إلى الظل من الأشجار، والتهرب من العشب والماء، وتخفض أعداد المبردات في الأحياء.

خاتمة

إن المزلاجات الدقيقة تعمل على نطاق يؤثر تأثيرا مباشرا على المكان الذي نعيش فيه، وما نزرعه، وكيف نصمم محيطاتنا، ومن جيبها المكسور في الميدان إلى الزقاق الدافئ وراء مبنى، فإن هذه التغيرات المناخية المحلية تشكل تحديا وفرصة، وتحتاجنا إلى النظر إلى أبعد من المتوسطات الإقليمية وإلى الظروف المحددة للموقع، مع كون تغير المناخ في حدائق، والقدرة على تحديد وقياس وزرعة.