دور الارصاد الجوية في خدمة الطيران المدني ...

دور الأرصاد الجوية في خدمة الطيران المدني

بقلم  - حسين الهامي

  يعتبر الطيران المدني هو النشاط الإنساني الفريد الذي يمارس بعيدا عن سطح الأرض ومحو ما في الغلاف الجوي ، متعرضا و مواجها لأحوال جوية مؤثرة علي أداء و سلامة الطائرات ، وكما هو معلوم أن أول ما يتعلمه المتخصصون في علوم الطيران سواء أكانوا طيارين أو مهندسين أو فنيين هو طبيعة الوسط الذي سيتعاملون معه وهو الغلاف الجوي، إذ أن فهم الطبيعة الفيزيائية لهذا الوسط هي التي ستتحكم في أداء المركبات الجوية بمختلف أنواعها و بالتالي كيفية تصميمها و تشغيلها.ومن ثم فان دور الأرصاد الجوية في التنبؤ والتوقع بالأحوال الجوية يمثل خير معين للطيران استعدادا إجرائيا وعمليا واتخاذا لمسارات وارتفاعات آمنة واقتصادية بعيدا عن مناطق سوء الأحوال الجوية التي يتسبب عنها 11 - 13 % من حوادث الطائرات.

الغلاف الجوي 

   يتكون الغلاف الجوي من عدة طبقات صعودا من الأرض : التروبوسفير والاستراتوسفير والميزوسفير والثيرموسفير والاكسوسفير بارتفاع يصل إلى 10000 كم ويحتوي الغلاف الجوي علي غازات بنسب متفاوتة وذلك لتوفير الجو والمناخ الملائم للكائنات الحية ؛ ويحتوي الغلاف الجوي علي غاز النيتروجين بنسبة 78 % وغاز الأكسجين 21% بينما تمثل باقي الغازات مثل ثاني أكسيد الكربون والآرجون ما نسبته 1% . و يقوم الغلاف الجوي بحماية الحياة علي الأرض وذلك بامتصاصه الإشعاع الشمسي والأشعة فوق البنفسجية الضارة ويخفض التغير الكبير في درجات الحرارة بين الليل و النهار.

  

   و تتركز 75 - 80 % من كتلة الغلاف الجوي في الطبقة الأولى التي تعرف بالتروبوسفير وهى مصطلح يوناني متكون من كلمتين تروبو ( متغير ) ، و كلمة سفير (كروي) ، و يبلغ متوسط ارتفاع طبقة التروبوسفير 11 كم و يكون عند الأقطاب 7 كم ويزداد عند خط الاستواء ليصل إلى 17 كم . 

   و ينشط في طبقة التروبوسفير معظم الظواهر الطبيعية والتغيرات الجوية وحيث يتركز النشاط الإنساني من طيران إلى رصد الظواهر الطبيعية ، وحيث ينخفض معدل الأكسجين والضغط و كثافة الهواء مع الارتفاع ، ومن أهم المتغيرات درجة الحرارة التي تنخفض بمعدل حوالي 6.5 درجة مئوية لكل 1 كيلومتر أو 2 درجة مئوية لكل 1000 قدم ، لتصل في أعلى الطبقة إلى حوالي 56 درجة مئوية تحت الصفر .

   وقد ارتأى خبراء الأرصاد الجوية استخدام قياس معياري دولي للغلاف الجوي (ISA)على أساس متوسط المؤثرات المناخية في مختلف الفصول و الارتفاعات ، وطبقا لمنظمة الطيران المدني الدولي (الايكاو) فان المقياس المعياري للحرارة عند مستوي سطح البحر 15 درجة مئوية (59 فهرنهيت ) و الضغط الجوي 1013.2 مليبار (29.92 بوصة) بمعدل انخفاض في درجة الحرارة مع الارتفاع 1.98 درجة مئوية / 1000 قدم .

علم الارصاد الجوية

   علم الأرصاد الجوية هو بالتحديد علم الظواهر الجوية الذي يهتم بدراسة فيزياء و كيمياء وحركة الجو ، وما يتولد عن ذلك من أنماط وأشكال مختلفة من الحالات الجوية المترددة على هذا المكان أو ذاك في زمن معين. وقديماً حدد أرسطو عام 350 ق.م في كتابه «ميتيورولوجيكا» مجال اهتمام هذا العلم بدراسة الظواهر الجوية وتبدلاتها التي تؤثر في الحياة والتي تتم في نطاق الغلاف الجوي المحيط بالكرة الأرضية.

   و يهتم علم الأرصاد بالظواهر الجوية خاصة تلك التي تنعكس آثارها على سطح الأرض بوجه مباشر أو غير مباشر. وقد ساعد التطور في علوم الأرصاد و أدواته و تقنياته و بخاصة مع استخدام الأقمار الصناعية والحاسبات و علم الإحصاء علي دراسة الأجزاء العليا من الجو والكشف عن العلاقات بين ما يجري من ظواهر جوية عند السطح، وما يحدث من حركات جوية في الأجزاء المرتفعة، ولا سيما التغيرات الكيماوية في واعلي طبقة الاستراتوسفير.

   ولا يتوقف علم الأرصاد الجوية عند إظهار حركية الجو وخصائصه الفيزيائية والكيماوية، بل يتعدى ذلك إلى الكشف عن أنماط الجو وظواهره المتكررة في الزمان والمكان، وتحديد قيمها، وتفسير آلية نشأتها وتطورها، وتقدير ما ستؤول إليه الأحوال الجوية في المستقبل، فالتنبؤ الجوي اليوم جزء أساسي من اهتمامات علم الأرصاد الجوية. ولا يمكن عزل هذا العلم عن المناحي الحياتية المختلفة على سطح الأرض.

   ولهذا انتشر فوق سطح الأرض الكثير من محطات الرصد الجوي المتنوعة الأغراض التي تقوم بقياسات لمختلف عناصر الطقس: درجة الحرارة والرطوبة والضغط الجوي والرياح والتغطية بالسحب وأنواعها و هطول الأمطار والرؤية والتبخر وغيرها.

ومجالات علم الأرصاد الجوية واسعة ومتشعبة. ويؤلف كل مجال من مجالاته فرعاً من فروع هذا العلم، ويهتم علم الأرصاد التطبيقي بدراسة الآثار الناتجة من فعل الظواهر الجوية المتعددة في الجوانب البيئية المختلفة، وتقديم الخدمات الممكنة بغية الحد والتخفيف قدر الإمكان من الآثار السلبية للظواهر الجوية، مما جعل لهذا العلم عدة فروع منها الأرصاد الجوية للملاحة الجوية ....

الطقس والمناخ

   ويجدر التأكيد علي مفهوم الطقس و المناخ نظرا للالتباس الذي يتردد كثيرا بين الناس و وسائل الأعلام ؛ ذلك ان الطقس يعرف بأنه حالة نظام الغلاف الجوي في مكان ما خلال فترة وجيزة من الزمن، تتراوح بين الساعة الواحدة إلى عدة شهور. وفي معظم الأماكن قد يتغير الطقس بين ساعة وأخرى, ومن يوم إلى يوم, ومن فصل إلى فصل. ولذلك فإن حالات الطقس حالات آنية للغلاف الجوي تبين ماذا يحدث فيه في مكان ما خلال وقت ما .

   بينما يعرف المناخ بأنه حالة نظام الغلاف الجوي في مكان ما خلال فترة طويلة من الزمن تقدر بعدة عقود من السنين, ولا تقل عن خمس سنوات, وعادة تحدد بحوالي 30 سنة. وتعد حالات المناخ معدلا لحالات الطقس ومحصلةً أو تراكماً لها, مع الأخذ بالاعتبار الحالات المتطرفة والشاذة التي قد تتكرر عشوائيا كل بضعة سنين بسبب تغيرات ديناميكية تحدث في الغلاف الجوي.

التطورات الحديثة 

    تبلورت في منتصف القرن العشرين معظم الأسس النظرية والتجريبية لعلم الأرصاد الجوية بفروعه المختلفة. وقبل منتصف الثلاثينات من القرن العشرين كانت معرفة الأحوال الجوية في الأجزاء العليا من الجو محدودة، لعدم توافر الوسائل الممكنة لسبر تلك الأجزاء، والتي لم تكن تتعدى في البداية بعض الطائرات الورقية (1890- 1925) والطائرات العادية بعد عام 1925، والبالونات (المناطيد العادية) منذ عام 1892. وقد أحدث دخول المسبار اللاسلكي منذ عام 1937 ثورة في علم الأرصاد اذ مكن العلماء من معرفة الأحوال الجوية السائدة حتى علوٍ يقارب 35 كم ، وسبر الجو رأسياً وقياس درجة الحرارة والرطوبة والضغط الجوي وتحديد اتجاه وسرعة الرياح . 

   وساهم الرادار أيضاً إسهاماً فعالاً في دراسة الكثير من الظواهر الجوية، و قام الطيران النفاث منذ دخوله الأجواء العالمية في الخمسينات من القرن العشرين بتوفير معلومات غزيرة عن الجو وأحواله خلال سمك يزيد ارتفاعه على عشرة كيلومترات، وكذلك صواريخ الطقس التي فاقت في ارتفاعها إلى 25- 48 كم ، و حدث تطور كبير في عالم الأرصاد باستخدام الأقمار الصناعية في مجال الأرصاد الجوية مما أدى إلى معرفة خصائص أكبر سمك من جو الأرض يتراوح بين 700كم - 36 ألف كم حسب ارتفاع و تغطية الأقمار الصناعية الثابتة و المتحركة .

    ويعد القمر الصناعي الرصدي الأمريكي المستكشف اكسبلور - 7 الذي أطلق عام  1959 أول قمر رصدي بينما القمر تيروس -1  Tiros-1، الذي أطلق في الأول من شهر ابريل عام 1960 يعد أول قمر صناعي لخدمة الأرصاد الجوية باستخدام الأشعة تحت الحمراء في تصوير تكوينات السحب في الطبقات المنخفضة من الغلاف الجوي ، تلاه بعد ذلك سلسلة من الأقمار الصناعية الرصديه الأمريكية والسوفييتية والأوربية واليابانية. ومن التقنيات الحديثة التي أدت إلى تطور علم الأرصاد الجوية، ولا سيما في مجال التنبؤ الجوي، استخدام الحاسب الآلي ، أيضا ساعد ازدياد كثافة شبكة محطات الرصد الجوي في العالم وتطور وسائل الاتصال وتبادل المعلومات على إعطاء قوة دفع للتنبؤات الجوية وتوفير مزيد من المعرفة عن الجو وأحواله.

   و حتى عام 1994 كان يوجد ما يزيد عن 900 محطة مراقبة أرضية و 7000 سفينة طوعية تقوم بمراقبة جميع المحيطات ، و تقدم قياسات أساسية عن حالة الطقس كل 3 ساعات ، كما ترسل الطائرات التجارية حوالي 10000 تقريرا يوميا بالإضافة إلى 350 محطة أرضية تقوم بمتابعة مراقبة الطقس آليا أو شبه آلية ...

اهمية الرصد الجوي

    يقوم الأرصاد الجوية بدور كبير في مختلف الأنشطة الاقتصادية ومجالات الحياة اليومية من زراعة و سياحة و تخطيط عمراني لتحديد مواقع المطارات والموانئ البحرية وخطوط نقل الطاقة والمواصلات والنقل و السدود حيث كان لا بد، عند إقامة أي منشأة من تلك المنشآت الاعتماد على معطيات الأرصاد الجوية بغية توفير الشروط الملائمة لتلك المنشأة وللتخفيف ما أمكن من آثارها السلبية على البيئة. 

    ويعتمد اختيار موقع إنشاء المطارات ومدارجها علي دراسات زمنية سابقة و متوقعة للأحوال الجوية . وتهدف خدمات الأرصاد الجوية إلى تمكين الإنسان من استغلال الكثير من مصادر البيئة الطبيعية، وتوليد الطاقة الكهربائية من الرياح وأشعة الشمس . كما أسهمت الأرصاد الجوية في تجنيب الإنسان الكثير من الويلات، ولا سيما في المناطق التي تقع في طريق الأعاصير الجوية العنيفة، ولا يمكن أن ينسى دور الأرصاد الجوية في الأعمال العسكرية فعلي سبيل المثال كان تحديد ساعة الصفر في حرب أكتوبر 1973 بمرجعية إلى تنبؤات الأرصاد الجوية .

   وضمان سلامة الطائرات من أخطار الجو من الأمور الهامة لذا يتم تزويد قائد الطائرة في مطار الإقلاع بحالة الجو في خلال الرحلة و في مطاري الإقلاع و الهبوط الأساسي و البديل ، إضافة إلى إمكانية التزود بمعلومات الأرصاد لاسلكيا طوال الرحلة من المحطات الأرضية ، كما تتوفر بالطائرات محطات أرصاد توفر معلومات رصدية طوال الرحلة وتفي بالقدر الأكبر من حاجات الإقلاع و الهبوط .

    و تبرز أهمية معرفة الأحوال الجوية بالنسبة للطيار ، خاصة في مجال الطيران المنخفض و المتوسط ، أي عند اقل من 10 كم ارتفاعا حيث تتركز الظواهر الجوية ، و الظواهر التي يتم رصدها في محطات الأرصاد كالرياح العليا التي تؤثر على توجيه و سرعة الطيران ، و الرياح السطحية لتأثيرها على الإقلاع و الهبوط ، التغير الرأسي في سرعة الرياح بما يسمي القص الرأسي ، ودرجة تغطية السماء بالغيوم و أنواع الغيوم و ارتفاع قواعدها ، ومدي الرؤية الأفقية والرأسية ، و درجة حرارة الهواء في الأجواء العليا حيث مستوي الطيران لأهمية ذلك في كفاءة المحركات و معدل استهلاك الوقود ، ودرجة حرارة الهواء السطحية ، و درجة حرارة نقطة الندي التي تعطي مؤشرا لتكون الضباب وانخفاض الرؤية ، والضغط الجوي وكثافة الهواء بما يحدد قوة رفع الطائرة ، و هطول الأمطار بأشكاله و غزارته ومع توفر الشروط فان بلوغ سمك الغيوم 4 آلاف قدم أو يزيد يؤدي إلى هطول الأمطار ، والعواصف الترابية الرملية ، والعواصف الرعدية .

الظواهر المؤثرة على عمليات الطيران

الطيران في السحب 

   يدرك الطيار أهمية الحذر عند الطيران في السحب خاصة إذا كانت السحب من النوع المنخفض أو العاصف أو المناسبة لتراكم الجليد علي الطائرات ، و يستطيع الطيار بخبرته و علمه استغلال ذلك لفائدته فيمكنه التكهن بواسطة التعرف على السحب من توقع حالة الجو المنتظرة ، و الأسلم في اغلب الأحيان أن يتحاشى الطيار ولوج السحاب حيث تتعاظم احتمالات الخطر من تعذر الرؤية و التصادم و التعرض لتيارات هوائية أو كهربائية أو تراكم الثلوج .

الاضطرابات و العواصف الرعدية

   تحدث الاضطرابات الهوائية عندما تتحرك التيارات الهوائية بسرعات مختلفة في مسافات قصيرة مما يؤدي إلى اهتزاز الطائرات نتيجة المطبات الهوائية الناجمة عن تيارات الحمل الهوائية خاصة في الارتفاعات المنخفضة و هي تيارات عمودية صاعدة و هابطة ، كما تسببها أيضا المعوقات الطبيعية التي تعترض التيارات الهوائية و تحولها إلى دوامات متعاكسة أو دائرية ، و تسببها أيضا التيارات المتعاكسة و الدوامية التي تحدثها عمليات قص الريح لدي التقاء تيارين متعاكسين بسرعات مختلفة و درجات حرارة متباينة للغاية ، أما العواصف الرعدية المصحوبة بالبرق و الأمطار الغزيرة و الرياح المفاجئة فتكون عادة قصيرة الأجل و ترتبط ببعض أنواع السحب خاصة ما يسمي السحاب المزني الركامي .

تراكم الجليد

   يتكون الجليد عادة عندما تنخفض درجة الحرارة في الهواء إلى نقطة التجمد مع توفر رطوبة كافية ، و يعتبر تكون الغطاء الجليدي علي الطائرة من ابرز المخاطر التي تهدد الطيران ، فالغطاء الجليدي يزيد من وزن الطائرة و يقلل من فاعليتها و قدرتها علي الصعود و اندفاعها و يزيد من جرها نحو الأرض ، كما يهدد الجليد بعطل المحرك و تعطل أجهزة الاتصالات اللاسلكية و تقديم معلومات خاطئة عن أجهزة الملاحة و تعطل أجهزة الهبوط و المكابح 

نقص الأوكسجين

   يشكل الأوكسجين 20 % من الغلاف الجوي ، و ينخفض ضغط الأوكسجين كلما ارتفعنا عن سطح الأرض ، و غالبا يتعرض الطيار إلى لنقص الأوكسجين في حال استمراره بالارتفاع و الطيران لمدة طويلة دون أن يتلقي كمية إضافية من الأوكسجين ، و يسبب الشعور بالإرهاق و الدوار و فقدان التحكم و قد يؤدي إلى فقدان الوعي ، لذا يتزود الطيار بالأوكسجين في الرحلات التي يزيد عن نصف ساعة و عندما يطير علي ارتفاع يزيد عن 12500 إلى 14000 قدم عن سطح البحر، كما يتم توفير الأوكسجين باستمرار للركاب على ارتفاع 15000 قدم ، وينصح الطيار الذي يعاني من عوارض نقص الأوكسجين بالهبوط بطائرته تدريجيا إلى ارتفاعات مناسبة .

المنظمة العالمية للأرصاد الجوية

   كان للمنظمة العالمية للأرصاد الجوية (W.M.O) التابعة للأمم المتحدة، والتي مقرها مدينة جنيف - سويسرا فضل كبير في التطورات الحديثة في مجال الأرصاد الجوية، ودورها المهم في تنسيق عمليات الرصد الجوي، وشبكات محطات الرصد في العالم وتطوير بحوث مجال الأرصاد الجوية والأسس الرياضية والفيزيائية الناظمة للحركات الجوية واختبارها.وعمليات التنبؤ الجوي والتوسع في الدراسات التطبيقية لعلم الأرصاد الجوية، وتطوير مراكز الأرصاد الجوية، وتدريب عناصرها الفنية، وتسهيل عمليات تبادل المعلومات الرصدية.

    وتحتفل المنظمة العالمية للأرصاد الجوية وأعضاؤها البالغ عددهم 188 عضواً، وأوساط الأرصاد الجوية في جميع أنحاء العالم باليوم العالمي للأرصاد الجوية في 23 مارس سنويا . وهذا اليوم هو تاريخ بدء نفاذ اتفاقية إنشاء المنظمة في عام 1950 ، التي أصبحت بعد ذلك في عام 1951 وكالة متخصصة في إطار منظومة الأمم المتحدة. وموضوع احتفال هذا العام هو 'الطقس والمناخ والهواء الذي نستنشقه'.

   و يعتبر الراحل الأستاذ / محمد فتحي طه الرئيس الأسبق للأرصاد الجوية المصرية الرائد الأول للأرصاد الجوية في الدول العربية و الأفريقية ، و كان قد شارك في وضع ميثاق إنشاء المنظمة الدولية للأرصاد الجوية عام 1947 في واشنطن بالولايات المتحدة الأمريكية ، و قد اختير بعد ذلك عضوا في المجلس التنفيذي للمنظمة لفترة تصل إلى ربع قرن ، وشغل منصب رئيس المنظمة لمدة ثمان سنوات ( 1971 - 1979 ) ...

الهيئة العامة للأرصاد الجوية

   هيئة الأرصاد الجوية في مصر عضو في المنظمة العالمية للأرصاد الجوية ، و هي من الهيئات العلمية والتطبيقية العريقة التابعة لوزارة الطيران المدني والتي تؤدي خدمات جليلة للطيران المدني وقطاعات النشاط الاقتصادي و السياحي والعمراني والزراعي والعسكري والمائي والبحري و الصيد و الطرق و المرور .. ، و التدريب و البحوث ، بل يمكن القول ان خدمات هيئة الأرصاد تغطي تقريبا كل الأنشطة الاقتصادية بصورة مباشرة أو غير مباشرة ، ليس ذلك فقط بل أنها تقدم خدمات أخرى علي المستوي الإقليمي و القاري و الدولي ، و تملك رصيد من الانجازات الوطنية و الدولية الرائعة .

    و يعمل بها ذخيرة من الخبراء و المتخصصين علي اعلي مستوي علمي ، و مزودة بأحدث وسائل العصر من تكنولوجيا اتصالات و رصد و تنبؤ ، و في الحقيقة ان المرء يشعر بالاحترام والتقدير لصرح يحق ان يفخر به كل مواطن علي ارض مصر ، ويؤكد ذلك ما توليه وزارة الطيران من اهتمام و رعاية لهيئة الأرصاد التي توفر خدماتها لشركات الطيران الوطنية و العالمية والمطارات بأعلى مستوى من الأداء بما قد يشجع علي دراسة إمكانية التحول إلى العمل تحت مظلة قانون قطاع الإعمال.

    هذا وقد بدأ نشاط الأرصاد الجوية في مصر عام 1829 بقياس درجة الحرارة خمس مرات يومياً متزامنة مع توقيتات الصلاة ، و في عام 1900 أنشئت إدارة الأرصاد الجوية المصرية بمصلحة المساحة لتشرف على شبكات محطات الأرصاد الجوية التي بدأت في مصر و السودان و فلسطين و قبرص . و منذ عام 1924 بدأت الاستفادة من عمليات الرصد الجوى في أغراض الطيران والمطارات المدنية ، شهد عام 1947 إنشاء مصلحة الأرصاد الجوية المصرية تتبعها ثلاث مراكز متخصصة للتنبؤات وهى المركز الرئيسي بمبنى الهيئة بالقاهرة ومطار القاهرة الدولي ومطار الماظة. 

   و في عام 1971 صدر قرار جمهوري بإنشاء الهيئة العامة للأرصاد الجوية المصرية تتولى بمقتضاه إدارة المرفق على مستوى الجمهورية ومنذ ذلك التاريخ تقوم الهيئة ببناء الكوادر الفنية والأكاديمية وتحديث كافة أجهزتها ومحطاتها لمواكبة التطور السريع في أجهزة الأرصاد الجوية وتكنولوجيا الاتصالات المتعلقة بها.

   ومن أهم الأهداف للهيئة العامة للأرصاد الجوية المصرية مراقبة التغيرات التي تحدث بالغلاف الجوى والتنبؤ بحدوثها وتقديم كافة الخدمات والمعلومات الخاصة بالأرصاد الجوية لقطاعات الدولة المختلفة بالإضافة الى تبادل البيانات في إطار التعليمات الصادرة من المنظمة العالمية للأرصاد الجوية WMO والمنظمة الدولية للطيران المدني ICAO .

   بالإضافة إلى الدور الريادي للمراكز الإقليمية الستة للمنظمة العالمية للأرصاد الجوية والموجودة بالمركز الرئيسي بالهيئة وهى:المركز الإقليمي للاتصالات والمركز الإقليمي للتدريب و المركز الإقليمي للإشعاع والمركز الإقليمي للمعايرة وصيانة الأجهزة والمركز الإقليمي لمراقبة الطقس والمركز الإقليمي للأوزون.

   وتوفر الهيئة العامة للأرصاد شبكة من محطات الرصد التي تغطي أنحاء مصر وتتكون من أكثر من 100 محطة رصد جوية سطحية منهم 30 محطة تبث معلوماتها علي العالم كل 3 ساعات بالإضافة إلى 6 محطات هواء علوي تبث معلوماتها لطبقات الجو العليا وذلك من خلال شبكة الاتصالات الدولية التابعة للمنظمة الدولية للأرصاد الجوية وذلك علي مدار اليوم علاوة علي 12 محطة لقياس الإشعاع الشمسي و 4 محطات لقياس الأوزون فضلا عن نظم استقبال صور الأقمار الصناعية من المراكز العالمية في فرنسا و ألمانيا و المملكة المتحدة ..

   و تقوم الهيئة العامة للأرصاد الجوية بتقديم خدماتها للطيران المدني من خلال مراكز التنبؤات الجوية الملحقة بالمطارات والتي تعمل على مدار الساعة حيث تصدر التقارير والتنبؤات الجوية لخطوط الطيران الوطنية والدولية والتي تعمل في جمهورية مصر العربية أو العابرة للأجواء المصرية وتشمل التقارير بيانات نصف ساعية وساعية عن الأحوال الجوية بالمطارات كما يتم إصدار الإنذارات في الحالات الطارئة ويتم تزويد الطائرات قبل الإقلاع بتقارير كاملة عن الأحوال الجوية عن خط السير بكل رحلة حيث تستخدم في تحديد حمولة الطائرات وزمن الرحلة وكمية الوقود المستخدم وغبرها من عناصر اقتصاديات الطيران.