محطة الأرصاد الجوية

محطة الأرصاد الجوية هي منشأة، سواء على اليابسة أو في البحر، مزودة بأجهزة ومعدات لقياس الظروف الجوية بهدف توفير معلومات للتنبؤات الجوية ودراسة الطقس والمناخ . تشمل القياسات درجة الحرارة ، والضغط الجوي ، والرطوبة ، وسرعة الرياح ، واتجاهها ، وكمية الهطول . تُجرى قياسات الرياح في وجود أقل قدر ممكن من العوائق، بينما تُحفظ قياسات درجة الحرارة والرطوبة بعيدًا عن أشعة الشمس المباشرة . تُجرى الملاحظات اليدوية مرة واحدة على الأقل يوميًا، بينما تُجرى القياسات الآلية مرة واحدة على الأقل كل ساعة . تُقاس الأحوال الجوية في عرض البحر بواسطة السفن والعوامات، التي تقيس كميات أرصاد جوية مختلفة قليلاً، مثل درجة حرارة سطح البحر ، وارتفاع الموج، وفترة الموج. وتفوق عوامات الأرصاد الجوية العائمة نظيراتها الثابتة عددًا بشكل ملحوظ.

جهاز قياس الأحوال الجوية هو أي جهاز يقيس الظروف الجوية. ونظرًا لتنوع الظروف الجوية، تتنوع أيضًا أجهزة قياس الأحوال الجوية.

تحتوي محطات الأرصاد الجوية النموذجية على الأجهزة والمستشعرات التالية:

• مقياس حرارة لقياس درجة حرارة الهواء وسطح البحر
• مقياس الضغط الجوي
• مقياس الرطوبة لقياس الرطوبة
• مقياس سرعة الرياح
• مقياس الإشعاع الشمسي لقياس الإشعاع الشمسي
• مقياس المطر لقياس هطول الأمطار السائلة خلال فترة زمنية محددة.
• جورب الرياح لقياس سرعة الرياح العامة واتجاهها
• مؤشر اتجاه الرياح ، ويسمى أيضاً مؤشر اتجاه الرياح أو دوارة الرياح: فهو يوضح اتجاه هبوب الرياح.
• وعاء تبخير لقياس التبخر.

بالإضافة إلى ذلك، قد يتم استخدام أدوات إضافية في بعض محطات الأرصاد الجوية الآلية في المطارات ، بما في ذلك:

• مستشعر حالة الطقس الحالي لتحديد هطول الأمطار
• مقياس توزيع حجم القطرات
• مقياس نفاذية لقياس الرؤية
• مقياس السقف لقياس سقف السحب

قد تقوم المحطات الأكثر تطوراً أيضاً بقياس مؤشر الأشعة فوق البنفسجية ، ورطوبة الأوراق ، ورطوبة التربة ، ودرجة حرارة التربة، ودرجة حرارة المياه في البرك والبحيرات والجداول والأنهار، وأحياناً بيانات أخرى.

التعرض

باستثناء الأجهزة التي تتطلب التعرض المباشر للعوامل الجوية (مقياس سرعة الرياح، مقياس المطر)، ينبغي وضع الأجهزة الأخرى في صندوق مزود بفتحات تهوية، عادةً ما يكون من نوع ستيفنسون ، لحماية مقياس الحرارة من أشعة الشمس المباشرة ومقياس الرطوبة من الرياح. يمكن تصميم الأجهزة خصيصًا للسماح بالتسجيل الدوري، وإلا سيتطلب الأمر جهدًا يدويًا كبيرًا لحفظ السجلات. كما يُفضّل الإرسال التلقائي للبيانات، بتنسيق مثل METAR ، نظرًا لأهمية بيانات العديد من محطات الأرصاد الجوية في التنبؤات الجوية.

محطة الأرصاد الجوية الشخصية هي مجموعة من أجهزة قياس الطقس التي يشغلها فرد أو نادٍ أو جمعية أو شركة (حيث لا يُعدّ الحصول على بيانات الطقس وتوزيعها جزءًا من عملياتها التجارية). وقد تطورت محطات الأرصاد الجوية الشخصية بشكل ملحوظ، وأصبحت تضمّ العديد من أجهزة الاستشعار المختلفة لقياس الأحوال الجوية. تختلف هذه الأجهزة بين الطرازات، لكن معظمها يقيس سرعة الرياح واتجاهها، ودرجات الحرارة الخارجية والداخلية، والرطوبة الخارجية والداخلية، والضغط الجوي، وهطول الأمطار، والأشعة فوق البنفسجية أو الإشعاع الشمسي. كما تتوفر أجهزة استشعار أخرى لقياس رطوبة التربة ودرجة حرارتها، ورطوبة أوراق الأشجار. وتختلف جودة محطات الأرصاد الجوية الشخصية وعدد أجهزتها ومواقعها اختلافًا كبيرًا، مما يجعل تحديد المحطات التي تجمع بيانات دقيقة وذات مغزى وقابلة للمقارنة أمرًا صعبًا. وتتوفر في الأسواق مجموعة واسعة من محطات الأرصاد الجوية .

تتضمن محطات الأرصاد الجوية الشخصية عادةً وحدة تحكم رقمية تعرض قراءات البيانات التي يتم جمعها. ويمكن ربط هذه الوحدات بجهاز كمبيوتر شخصي حيث يمكن عرض البيانات وتخزينها وتحميلها إلى مواقع الويب أو أنظمة استيعاب/توزيع البيانات. وتتوفر محطات أرصاد جوية مفتوحة المصدر مصممة لتكون قابلة للتخصيص بالكامل من قبل المستخدمين. ^{[ 1 ]}

قد تُشغَّل محطات الأرصاد الجوية الشخصية لأغراض الترفيه والتثقيف فقط، بينما يشارك بعض أصحابها نتائجهم مع الآخرين. ويتم ذلك إما بتجميع البيانات وتوزيعها يدويًا، أو عبر الإنترنت، أو من خلال أجهزة الراديو للهواة . يُعدّ برنامج مراقبي الطقس من المواطنين (CWOP) خدمةً تُسهّل تبادل المعلومات من محطات الأرصاد الجوية الشخصية. تُرسَل هذه البيانات باستخدام برامج حاسوبية، وجهاز كمبيوتر شخصي، واتصال بالإنترنت (أو أجهزة الراديو للهواة)، وتستخدمها جهات مثل هيئة الأرصاد الجوية الوطنية (NWS) عند إنشاء نماذج التنبؤ . لكل محطة أرصاد جوية تُرسِل بياناتها إلى CWOP صفحة ويب خاصة بها تعرض البيانات المُرسَلة. يُعدّ موقع Weather Underground الإلكتروني وجهةً شائعةً أخرى لإرسال البيانات ومشاركتها مع الآخرين حول العالم. وكما هو الحال مع CWOP، لكل محطة تُرسِل بياناتها إلى Weather Underground صفحة ويب خاصة بها تعرض بياناتها المُرسَلة. كما يسمح موقع رصد الطقس التابع لمكتب الأرصاد الجوية البريطاني (WOW) بمشاركة هذه البيانات وعرضها. ^{[ 2 ]}

كانت سفينة الأرصاد الجوية سفينةً متمركزةً في المحيط كمنصةٍ لإجراء قياسات الأرصاد الجوية السطحية والعلوية، وذلك لاستخدامها في التنبؤات الجوية. كما كان يُقصد بها المساعدة في عمليات البحث والإنقاذ ودعم الرحلات الجوية عبر المحيط الأطلسي. ^{[ 3 ] [ 4 ]} وقد أثبت إنشاء سفن الأرصاد الجوية فائدته الكبيرة خلال الحرب العالمية الثانية، لدرجة أن منظمة الطيران المدني الدولي (ICAO) أنشأت شبكةً عالميةً تضم 13 سفينة أرصاد جوية في عام 1948. ^{[ 3 ]} ومن بين السفن الـ 12 المتبقية في الخدمة عام 1996، كانت تسع سفنٍ منها متمركزةً في شمال المحيط الأطلسي ، بينما كانت ثلاث سفنٍ متمركزةً في شمال المحيط الهادئ . وانتهى العمل باتفاقية سفن الأرصاد الجوية عام 1990. وقد أثبتت ملاحظات سفن الأرصاد الجوية فائدتها في دراسات الرياح والأمواج، لأنها لم تتجنب الأنظمة الجوية كما تفعل السفن التجارية، واعتُبرت موردًا قيّمًا. ^{[ 5 ]} وكانت آخر سفينة أرصاد جوية هي السفينة MS Polarfront  ، المعروفة باسم محطة الأرصاد الجوية M ("جيليندراس")، والواقعة عند خط عرض 66° شمالًا وخط طول 02° شرقًا، والتي كان يديرها المعهد النرويجي للأرصاد الجوية . أُخرجت سفينة "إم إس بولارفرونت" من الخدمة في الأول من يناير/كانون الثاني 2010. ومنذ ستينيات القرن الماضي، حلت الأقمار الصناعية والطائرات بعيدة المدى وعوامات الأرصاد الجوية محل هذا الدور إلى حد كبير . وتستمر عمليات رصد الأحوال الجوية من السفن، حيث تقوم آلاف السفن التجارية التطوعية التي تعمل في العمليات التجارية الروتينية بنسخ سجلات البحرية التي تعود إلى ما قبل عصر السفن المخصصة لهذا الغرض.

عوامات الأرصاد الجوية هي أدوات تجمع بيانات الطقس وعلم المحيطات في محيطات وبحيرات العالم. ^{[ 6 ] [ 7 ] [ 8 ]} تُستخدم العوامات المثبتة منذ عام 1951، ^{[ 9 ]} بينما تُستخدم العوامات العائمة منذ أواخر سبعينيات القرن الماضي. ^{[ 10 ]} تُربط العوامات المثبتة بقاع البحر باستخدام سلاسل أو خيوط نايلون أو بولي بروبيلين طافٍ . ^{[ 11 ]} مع تراجع استخدام سفن الأرصاد الجوية ، أصبحت العوامات تلعب دورًا أساسيًا في قياس الأحوال الجوية في أعالي البحار منذ سبعينيات القرن الماضي. ^{[ 12 ]} خلال ثمانينيات وتسعينيات القرن الماضي، ساعدت شبكة من العوامات في وسط وشرق المحيط الهادئ الاستوائي على دراسة ظاهرة النينيو-التذبذب الجنوبي . ^{[ 13 ]} يتراوح قطر عوامات الأرصاد الجوية الثابتة بين 1.5 و12 مترًا (5-40 قدمًا) ، ^{[ 11 ]} بينما تكون العوامات العائمة أصغر حجمًا، حيث يتراوح قطرها بين 30 و40 سنتيمترًا (12-16 بوصة) . ^{[ 14 ]} تُعد العوامات العائمة الشكل السائد من عوامات الأرصاد الجوية من حيث العدد، إذ يوجد منها 1250 عوامة موزعة حول العالم. ^{[ 10 ]} تتميز بيانات الرياح المُستقاة من العوامات بدقة قياس أقل من تلك المُستقاة من السفن. ^{[ 15 ]} كما توجد اختلافات في قيم قياسات درجة حرارة سطح البحر بين المنصتين، وتتعلق هذه الاختلافات بعمق القياس وما إذا كانت السفينة التي تقيس درجة الحرارة تُسخّن الماء أم لا. ^{[ 16 ]}  

محطات الأرصاد الجوية الشاملة هي أجهزة تجمع معلومات الأرصاد الجوية في أوقات التزامن الجوي 00:00، 06:00، 12:00، 18:00 ( بالتوقيت العالمي المنسق )، وفي ساعات التزامن الجوي المتوسطة 03:00، 09:00، 15:00، 21:00 (بالتوقيت العالمي المنسق). ويُخصص لكل محطة أرصاد جوية رمز فريد من قِبل المنظمة العالمية للأرصاد الجوية لغرض التعريف بها.

تشمل أدوات القياس الشائعة مقياس سرعة الرياح، ومؤشر اتجاه الرياح، ومستشعر الضغط، ومقياس الحرارة، ومقياس الرطوبة، ومقياس المطر.

يتم تنسيق مقاييس الطقس بتنسيق خاص وإرسالها إلى المنظمة العالمية للأرصاد الجوية للمساعدة في نموذج التنبؤ بالطقس.

تم إنشاء العديد من شبكات محطات الأرصاد الجوية الأرضية على مستوى العالم. بعض هذه الشبكات أساسية لتحليل الجبهات الجوية وأنظمة الضغط، مثل شبكة الرصد الجوي، بينما البعض الآخر ذو طبيعة إقليمية أكثر، ويُعرف باسم شبكات الرصد الجوي المتوسطة .

• نظام الاتصالات العالمي
• كشف البرق
• رصد وتحليل الأحوال الجوية السطحية
• رادار الطقس
• قمر صناعي للأرصاد الجوية
• جهاز قياس سرعة الرياح

• نايلور، سيمون (2024). تجربة المرصد: علم الأرصاد الجوية في بريطانيا وإمبراطوريتها . مطبعة جامعة كامبريدج.

• برنامج مراقبي الطقس من المواطنين
• إرشادات أولية للحصول على بيانات رصد الأرصاد الجوية التمثيلية في المواقع الحضرية، بقلم تيم ر. أوك
• دليل مراقبي الطقس الدوليين
• برنامج المراقبين التعاونيين التابع لهيئة الأرصاد الجوية الوطنية
• دليل المراقبة رقم 2 الصادر عن خدمة الأرصاد الجوية الوطنية: عمليات الرصد في المحطات التعاونية