عناصر المناخ الرطبة، والاضطرابات الجوية

يتوقع من الطلبة بعد الانتهاء من الدرس أن يكونوا قادرين على:

• تعريف المفاهيم الواردة: التبخر، التسامي، الرطوبة الجوية، الرطوبة المطلقة، الرطوبة النسبية، الترسيب، الضباب، التكاثف، البرد، الثلج، الكتلة الهوائية، الجبهة الهوائية.
• استنتاج العلاقة بين العناصر المناخية الرطبة.
• استنتاج العوامل المؤثرة في التبخر.
• بيان أثر الرطوبة النسبية.
• تفسير كيفية تشكل كل من: الضباب، السحب، الندى، الصقيع، العواصف الرعدية، البرق، والرعد، والصواعق.
• تصنيف أنواع التساقط حسب خصائصها.
• توضيح مفهوم الاضطرابات الجوية وأهم أنواعها.
• الموازنة بين الكتل الهوائية والجبهات الهوائية.
• استنتاج الفرق بين المنخفضات والمرتفعات الجوية.

عناصر المناخ الرطبة:

نشاط (١): نتأمل الشكل، ثم نُفكر، ونستنتج:

• عناصر المناخ الرطبة.
• العلاقة السببية بين عناصر المناخ الرطبة.
• الدورة الطبيعية لهذه العناصر.

التبخر: عملية تحول الماء من حالة السيولة إلى الحالة الغازية. وهي ظاهرة دائمة الحدوث في الطبيعة عند أي درجة حرارة فوق الصفر، خاصة إذا كان الهواء جافاً، فعندما يتعرض الماء الموجود على سطح الأرض، وما عليها من أجسام رطبة، يتحول الماء إلى بخار ماء في الجو. وقد يحدث التبخر من الماء المتجمد إلى الحالة الغازية مباشرة دون أن يمر بحالة السيولة وهذا ما يعرف بـ (التسامي). تعتمد عملية التبخر على درجة الحرارة، وساعات التشمس؛ لذلك يزداد التبخر في المناطق الاستوائية والمدارية مقارنة مع المناطق شبه القطبية والقطبية منخفضة الحرارة. بالإضافة إلى مدى توفر مصادر الرطوبة، وسرعة الرياح، فزيادة سرعتها يساعد على تحريك الهواء الرطب؛ ليحل محله الهواء الجاف الذي يساعد على التبخر.

الرطوبة الجوية هي: كمية بخار الماء العالق في الغلاف الجوي، وتتشكل رطوبة الجو من بخار الماء الموجودة في الهواء بنسب متفاوتة حسب معدلات التبخر.

تتنوع الرطوبة حسب مقاييسها، ومن أهمها:

• الرطوبة المطلقة:

  هي مقدار وزن بخار الماء في حجم معين من الهواء. وتتأثر بالحرارة، وبوجود المسطحات المائية، والغطاء النباتي؛ لذا ترتفع كمية الرطوبة المطلقة في المناطق الاستوائية، وتقل باتجاه القطبين.

• الرطوبة النسبية:

  نسبة بخار الماء الموجود فعلاً في الهواء إلى بخار الماء الذي يستطيع الهواء استيعابه على نفس درجة الحرارة. وتعتمد الرطوبة النسبية على درجة حرارة الهواء ومعدل التبخر. وبناءً على مقياس الرطوبة النسبية فإنه:

• أ. إذا انخفضت نسبتها بشكل كبير في الهواء يصبح الجو جافاً حاراً أو جافاً بارداً، وإذا ارتفعت بشكل معتدل يكون الهواء منعشاً ولطيفاً.
• ب. إذا زادت نسبتها عن ٦٥٪ مع ارتفاع الحرارة، فإنها تسبب شعور الإنسان بالملل والضيق.

نشاط بحثي إثرائي:

نبحث عن:

• العلاقة بين كمية التبخر، وكمية الأمطار على سطح الأرض.
• أثرين سلبيين للهواء الحار الجاف على الكائنات الحية.
• المناطق التي ترتفع فيها الرطوبة النسبية في فلسطين.

ثالثاً: التكاثف:

نشاط (٢): نلاحظ الصور، ثم نُفكّر، ونستنتج:

• أشكال التكاثف
• متى يحدث التكاثف في كل شكل؟

التكاثف عكس التبخر، ويحدث في الطبيعة عندما يتحول بخار الماء إلى سائل أو صلب عندما يتعرض للبرودة. وقد يتحول بخار الماء إلى حالة صلبة مباشرة دون المرور في حالة السيولة، حينها يطلق على هذه العملية اسم الترسيب. عندما يتشبع الهواء ببخار الماء، وتنخفض درجة حرارته إلى ما دون درجة الندى (الحرارة التي يصبح عندها الهواء عاجزاً عن حمل ما به من بخار ماء)، يتكاثف بعدة أشكال منها:

• الندى:

  يتشكل الندى عادةً عندما تكون الليالي هادئة الرياح وصافية السماء، عندها يبرد سطح الأرض وما عليه من أجسام بسرعة؛ بسبب فقدان طاقتها الحرارية، بشكل أسرع من الهواء المشبع بالرطوبة والملامس لها، فيبرد ويتكاثف بخاره على شكل قطرات من الماء على أسطح تلك الأجسام تسمى الندى. وعند شروق الشمس، يبدأ الندى بالتبخر، حيث ترتفع درجة حرارة الأجسام التي تكاثف عليها.

يشكل مصدراً من مصادر الرطوبة للتربة والنباتات، ويؤخر عملية تبخر الماء من التربة، وعملية النتح من أوراق النباتات، كما يمنع دخول الآفات الزراعية لأوراق النباتات المبللة بالندى.

• الصقيع: يتكون عند تحول بخار الماء العالق بالهواء أثناء الليل إلى بلورات من الثلج فوق الأجسام المعرضة للهواء، عند انخفاض درجة الحرارة إلى ما دون درجة التجمد (درجة الصقيع). ويُعدّ الصقيع من أخطر مظاهر التكاثف على النباتات، حيث يضعف نموها، ويجمّد العصارة فيها، ويمزّق خلاياها. والصقيع المتكون على الطرق يسبب حوادث الانزلاق، كما أن تجمد الماء بالأنابيب يؤدي إلى تلفها.

• الضباب: هو بخار الماء المتكاثف على شكل ذرات مائية صغيرة متطايرة عالقة في الهواء القريب من سطح الأرض، تعمل على حجب الرؤية أو تجعلها صعبة. ومن العوامل التي تساعد على تشكل الضباب: توافر نسبة عالية من الرطوبة، وسكون الرياح. ويتشكل نتيجة التقاء تيارات هوائية دافئة مع أخرى باردة، فعندما تهب تيارات هوائية باردة على أسطح دافئة، أو العكس يتكاثف بخار الماء قرب سطح الأرض. ويتلاشى الضباب عند شروق الشمس، حيث تبدأ درجة حرارة الهواء بالارتفاع.

نبحث عن ثلاث طرق من شأنها الحد:

• من مخاطر الصقيع.
• من مخاطر الضباب.

• السحب: هي قطرات الماء الصغيرة، أو البلورات الثلجية العالقة في طبقات الجو العليا بفعل تكاثف بخار الماء، وعلى ارتفاعات مختلفة. ومن الآثار المترتبة عن السحب أنها: تعبر عن حالة الطقس فيما إذا كان الجو صافياً أو غائماً. كما تؤثر في المناخ فهي تعمل على تنظيم نفاذ الإشعاع الشمسي إلى الأرض، وتقلل من نفاذ الإشعاع الحراري الأرضي إلى طبقات الجو العليا، وتعد المصدر المباشر للتساقط بكل أشكاله. توجد السحب على ارتفاع لا يزيد عن ١٢ كم، وتصنف حسب الارتفاع إلى:
• سحب منخفضة: لا يزيد ارتفاعها عن ٢ كم من سطح الأرض، ومن أمثلتها سحب المزن الطبقي والركامي، وتسبّب سقوط الأمطار والثلوج مصحوبة بالبرق والرعد.
• سحب متوسطة: تتكون من قطرات من الماء وبلورات من الثلج، على ارتفاعات تتراوح بين (٢-٧) كم، وقد تسبّب أمطاراً خفيفة. ومن الأمثلة عليها سحب الركام المتوسط.
• سحب مرتفعة: تتكون من بلورات ثلجية صغيرة، على ارتفاع من (٧-١٢) كم، ومن أنواعها: سحب السمحاق الركامي. وهي تُسقط الأمطار إلا أنها لا تصل إلى سطح الأرض، بسبب وجودها على ارتفاعات كبيرة.

رابعاً: التساقط:

نشاط (٣): نلاحظ الصور، ثم نُفكّر، ونستنتج:

• أشكال التساقط.
• سبب اختلاف أشكال التساقط.
• شكل الهطول الغالب في فلسطين.

  يحدث التساقط عندما يصبح الهواء غير قادر على حمل ما فيه من بخار الماء، فيتكاثف البخار، ويسقط على شكل أمطار، أو ثلوج، أو بَرَد.

• الأمطار وأنواعها:

  تهطل الأمطار بعد أن يكون الهواء محملاً بكمية كافية من بخار الماء لا يستطيع حملها، بعد حدوث عملية التكاثف التي يساعد على حدوثها وجود أنوية التكاثف، مثل الغبار والعوالق في الجو وانخفاض درجة الهواء إلى ما دون درجة الندى. وتصنف الأمطار حسب تكوينها إلى:

• أمطار تضاريسية: تحدث عندما تهب الرياح البحرية الرطبة، فتصطدم بالسفوح الجبلية المقابلة لها، فترتفع إلى أعلى، ومع انخفاض درجة حرارتها يحدث التكاثف، وتتكون الغيوم، وتسقط الأمطار. وهذا النوع من الأمطار ينطبق على السفوح الغربية من جبال فلسطين المواجهة للرياح الرطبة التي تهب عليها من البحر المتوسط في فصل الشتاء، والسفوح الغربية لجبال روكي غرب قارة أمريكا الشمالية التي تهب عليها الرياح الرطبة القادمة من المحيط الهادئ، وبذلك تكون كمية الأمطار على هذه السفوح أكبر من السفوح الشرقية الواقعة في ظل المطر.
• أمطار المنخفضات الجوية: تسود أمطار المنخفضات الجوية في العروض الوسطى التي تتعرض للمنخفضات الجوية المصحوبة بالجبهات الهوائية، حيث يرتفع الهواء المصاحب للمنخفضات إلى أعلى، مسبباً تكون السحب، التي تسبب سقوط أمطار غزيرة، ومن المناطق التي تتعرض لهذا النوع من الأمطار منطقة حوض البحر المتوسط، ومن ضمنها فلسطين، وغرب أوروبا، وخليج المكسيك.

• الأمطار التصعيدية (الحملية): تسود في المناطق الاستوائية والمدارية نتيجة لشدة التسخين فتنشط التيارات الهوائية الصاعدة، ويشتد التبخر، فيرتفع الهواء المشبع بالبخار إلى طبقات الجو العليا، فيتكاثف، وتسقط أمطار غزيرة مصحوبة بالبرق والرعد في ساعات بعد الظهيرة.

وتصنف الأمطار حسب كمية سقوطها إلى: مناطق غزيرة الأمطار تزيد عن (١٥٠٠ ملم/ سنوياً)، مثل المناطق الاستوائية، وشرق القارات، ومناطق متوسطة الأمطار بين (٥٠٠-١٥٠٠ ملم/ سنوياً) مثل حوض البحر المتوسط، وغرب القارات ووسطها، ومناطق نادرة الأمطار تقل عن (٣٠٠ ملم/ سنوياً) مثل المناطق الصحراوية الحارّة والمعتدلة، والجليدية.

• البَرَد: عبارة عن كريّات صغيرة صلبة من الجليد، تتكون بفعل تحول قطرات الماء في السحب إلى كريّات جليدية صغيرة، بسبب انخفاض درجة الحرارة دون درجة التجمد، وعندما تبدأ هذه الكريّات في السقوط تحملها تيارات هوائية صاعدة إلى أعلى داخل السحابة، فتتراكم عليها طبقة جديدة من الجليد، وبتكرار العملية يزداد وزنها، فتسقط على شكل بَرَد؛ وتسود هذه الظاهرة في المناطق المدارية والمعتدلة بسبب التيارات الهوائية الصاعدة، بينما لا يسقط البَرَد في المناطق القطبية؛ بسبب ضعف نشاط التيارات الصاعدة فيها.

• الثلج: عبارة عن بلورات رقيقة من الجليد تتكون بسبب انخفاض درجة حرارة الماء في السحب إلى ما دون درجة التجمد، فتسقط على شكل ثلوج متطايرة في الهواء؛ نظراً لخفتها، وتسقط على المناطق الباردة والمعتدلة والمرتفعة: إما بشكل مؤقت حيث تذوب مع ارتفاع درجة الحرارة، أو تتراكم بشكل دائم بسبب استمرار انخفاض درجة الحرارة دون الصفر، مثل شمال قارات: أوروبا، وأمريكا الشمالية، وآسيا، والقارّة المتجمدة الجنوبية، وقمم الجبال المرتفعة، مثل جبال الألب، والهيمالايا.

نشاط تطبيقي:

نصمم جدولاً يُبين أنواع السُّحب حسب ارتفاعها.

أولاً- العواصف الرعدية، ومراحل تشكلها:

نشاط (١): نقرأ، ونلاحظ الصورة، ثم نُفكّر، ونستنتج:

تشهد فلسطين في فصل الشتاء اضطرابات جوية مصاحبة للمنخفضات الجوية التي تسبّب سقوط الأمطار، وفي بعض الأحيان سقوط الثلوج.

• نذكر أمثلة على الاضطرابات الجوية التي تشهدها فلسطين في فصل الشتاء.
• البرق والصاعقة والرعد مرتبطات بعضها بعضاً.

تحدث العواصف الرعدية نتيجة تكوّن سلسلة كثيفة من الغيوم يحدث فيها تفريغ كهربائي بين الشحنات السالبة والموجبة في الغيوم، ويتولد عنه البرق والرعد والصاعقة.

تتميز هذه المرحلة بنشاط التيارات الهوائية الصاعدة التي تحمل كميات كبيرة من بخار الماء؛ بسبب التسخين الشديد لسطح الأرض، وخاصة في النصف الأول من النهار. ويؤدي ذلك إلى عدم استقرار الجو، وتتكوّن سحب سميكة وكثيفة من نوع المزن الركامي.

تنشط فيها التيارات الهوائية الصاعدة وعملية التكاثف إما على شكل قطرات ماء أو بلورات جليدية تكبُر حتى يزداد وزنها فلا تستطيع التيارات الصاعدة حملها، بينما تقوم التيارات الهابطة بحملها فتسبّب الهطول الغزير للأمطار، ويرافق العاصفة في هذه المرحلة الظواهر الآتية:

• أ. البرق: شرارة كهربائية تحدث بسبب التفريغ الكهربائي الناجم عن تماس بين الشحنات الكهربائية السالبة والموجبة الموجودة داخل السحابة الواحدة، أو سحابتين مختلفتين في الشحنة.
• ب. الصاعقة: وميض يمتد من الأرض إلى أعلى بسبب عملية تفريغ كهربائي بين أسفل السحابة ذات الشحنات السالبة مع الشحنات الموجبة على سطح الأرض.
• ج. الرعد: الصوت الناجم عن تمدد الهواء نتيجة لتسخينه بفعل البرق، ثم تقلصه بشكل مفاجئ، نتيجة شدة التبريد بعد مرور الشرارة الكهربائية.

  وينجم عن حدوث العواصف الرعدية عدة مخاطر، أهمها: إعطاب الأجهزة الكهربائية، واشتعال الحرائق في الغابات والمنازل التي قد تسبّب الحروق والوفاة للإنسان والحيوان، كما تسبب غزارة الأمطار المصاحبة للعواصف الرعدية حدوث الفيضانات.

تبدأ عند انتشار التيارات الهابطة، وتوقف التيارات الصاعدة. وتلاشي الغيوم، وتناقص كمية التساقط.

الكتلة الهوائية: عبارة عن هواء متجانس في خصائصه من: حرارة، ورطوبة، وغيرها. ومن أنواعها: الكتل الهوائية الباردة مثل الكتل الهوائية القطبية، والكتل الهوائية الدافئة ومصدرها المناطق المدارية والاستوائية. الجبهات الهوائية: عندما تلتقي كتلة هواء باردة مع كتلة هواء دافئة يتكون بينهما ما يعرف بالجبهة الهوائية. ومن أنواع الجبهات الهوائية:

• الجبهة الهوائية الباردة: تتكون الجبهة الهوائية الباردة عندما يندفع الهواء البارد نحو الهواء الدافئ، فيحل مكانه، ويسمّى الحد الفاصل بين الكتلتين جبهة هوائية باردة، ويكون الهواء البارد خلف الجبهة، والهواء الدافئ أمامها؛ وهذا يؤدي إلى انخفاض في درجات الحرارة، وتتكون الغيوم التي تصحبها عواصف رعدية وهطول الأمطار أو الثلوج، وتمثل الجبهة الباردة على خريطة الطقس كما في الشكل المجاور (أ).
• الجبهة الهوائية الدافئة: تتكون عندما تسيطر الكتلة الهوائية الدافئة، وتحل محل الكتلة الهوائية الباردة، ما ينتج عنه زيادة في حرارة الهواء ورطوبته، وتتكون الغيوم المتفرقة، وتسقط أحياناً الأمطار. وتمثل الجبهة الدافئة على خريطة الطقس كما في الشكل المجاور (ب).
• الجبهة الهوائية المستقرة: تتكون الجبهة المستقرة عندما يتحرك الهواء على جانبي الجبهة في الاتجاه الموازي لها؛ لذا فإن سطح الجبهة لا يتحرك باتجاه أي من الكتلتين الهوائيتين، بل يبقى ثابتاً في مكان تواجده، وتمثل على خريطة الطقس كما في الشكل المجاور (ج).

• المنخفضات والمرتفعات الجوية:

نشاط (٢): نتأمل الشكل، ثم نُفكّر، ونستنتج:

• دلالة الحرفين (L و H).
• نُحدّد اتجاه الرياح في كل منهما، ونفسر ذلك بناءً على قيم الضغط الجوي.

المنخفض الجوي: يتشكل عندما تسيطر كتلة من الهواء على منطقة ما تنخفض قيم الضغط الجوي في مركزها، وترتفع قيم الضغط الجوي عند أطرافها، فتندفع الرياح نحو المركز، وينتج عنه عدم استقرار حالة الجو، وتكون حركة الرياح عكس اتجاه عقارب الساعة في النصف الشمالي من الكرة الأرضية. أما المرتفع الجوي: فيتشكل عندما تسيطر كتلة من الهواء على منطقة ما، ترتفع قيم الضغط الجوي في مركزها، وتنخفض قيم الضغط الجوي عند أطرافها، فتندفع الرياح من المركز نحو الأطراف مسببة استقراراً في حالة الجو.

الأسئلة:

• ماذا يعني تحول بخار الماء من الحالة الغازية إلى حالة الصلابة؟

• أ. التبخر.
• ب. الترسيب.
• ج. التساقط.
• د. التسامي.

• متى تكون نسبة الرطوبة في الهواء مزعجة للإنسان؟

• أ. ٤٠-٥٠٪.
• ب. ٥٠-٦٠٪.
• ج. أكثر من ٦٥٪.
• د. حوالي ٥٠٪.

• أين تسود الأمطار التصعيدية؟

• أ. المناطق القطبية.
• ب. المناطق الجبلية.
• ج. مناطق الأغوار.
• د. المناطق الاستوائية.

• ما تصنيف منطقة حوض البحر المتوسط من حيث كمية الأمطار؟

• أ. متوسطة.
• ب. غزيرة.
• ج. نادرة.
• د. غزيرة جداً.

• عن ماذا يُعبر الشكل الآتي؟

• أ. أمطار تصعيدية.
• ب. أمطار تضاريسية.
• ج. أمطار منخفضات جوية.
• د. أمطار موسمية صيفية.

• ما المفهوم الذي يُعبر عن الهواء المتجانس من حيث خصائصه من حرارة، ورطوبة وغيرها؟

• أ. جبهة هوائية.
• ب. عاصفة رعدية.
• ج. كتلة هوائية.
• د. اضطرابات جوية.

• لأي جبهة هوائية يرمز الشكل الآتي؟

• أ. جبهة هوائية دافئة.
• ب. جبهة هوائية مستقرة.
• ج. جبهة هوائية باردة.
• د. مرتفع جوي.

• ما الذي ينتج عن تمدد الهواء وتقلصه بشكل مفاجئ؟

• أ. البرق.
• ب. الصاعقة.
• ج. الرعد.
• د. منخفض جوي.

• بماذا تمتاز المرحلة الثالثة من العاصفة الرعدية؟

• أ. البرق، والرعد، وسقوط الأمطار.
• ب. توقف التيارات الصاعدة، وتلاشي الغيوم.
• ج. تشكّل الغيوم.
• د. هبوب رياح عاصفة.

السؤال الثاني: أوضح العوامل التي تتوقف عليها عملية التبخر في الطبيعة.

• الندى. - الصقيع. - الضباب.

• أ. يسقط البرد في المناطق المدارية والمعتدلة، ولا يسقط في المناطق القطبية.
• ب. للندى فوائد كثيرة.

السؤال الخامس: أعدد شروط تكوّن الأمطار وهطولها.

• أ. أصنف السحب حسب ارتفاعاتها.
• ب. ما أثر السحب في المناخ وحالة الجو؟

• أ. مفهومي الرطوبة النسبية، والمطلقة في الهواء.
• ب. الأمطار التضاريسية، وأمطار المنخفضات الجوية.
• ج. تكوّن الجبهة الهوائية الباردة، والجبهة الهوائية الدافئة.

• أ. الصقيع.
• ب. العواصف الرعدية.

السؤال التاسع: أقارن بين تشكّل كل من المنخفض الجوي، والمرتفع الجوي.

أُعبّر بلغتي عن المفاهيم التي اكتسبتها من الدرس، بما لا يزيد عن ثلاثة أسطر.