التنبؤات الجوية وخرائط الطقس

• أتعرف أدوات قياس عناصر الطقس المستخدمة في محطات الأرصاد الأرضية.
• أفسر الرموز المستخدمة في خرائط الطقس السطحية.
• أرسم خريطة طقس سطحية.
• أتنبأ بحالة طقس مُبسّطة لمنطقة ما.

فما شروط التنبؤ الجوي؟ وكيف تُجمَع البيانات عن حالة الطقس؟

التنبؤ بالطقس: لماذا نهتم بمعرفته؟

تُقاسُ عناصر الطقس المختلفة بأدوات عديدة، ويعبَّر عنها برموز خاصة على خريطة الطقس؛ لتسهُلَ عملية التنبؤ الجوي.

• لماذا نهتم؟ معرفة حالة الطقس تؤثر في أنشطتنا وأعمالنا اليومية، وتساعدنا على الاستعداد لأحوال الطقس القاسية.
• أمثلة الطقس القاسي: موجات الحر أو البرد، وتشكل السيول، مع توخي إجراءات السلامة اللازمة حفاظًا على صحتنا.
• قديمًا: تنبأ الإنسان بحالة الطقس بالملاحظة، مثل ملاحظة ارتفاع الغيوم ولونها.
• اليوم: مع التطور العلمي والتكنولوجي أصبحت معلومات حالة الطقس المتوقعة لأيام عدة أكثر دقةً.

• ما يدرسه علماء الأرصاد: درجة الحرارة، والرطوبة، واتجاه الرياح وسرعتها، والضغط الجوي، قُرْب سطح الأرض وعلى ارتفاعات عالية.
• لماذا الارتفاعات العالية؟ الطقس يتأثر في جميع الهواء الموجود بطبقة التروبوسفير التي تحدث فيها تقلبات الطقس.

• شروط الظاهرة الجوية المراد التنبؤ بها:
• تخضع للقوانين العلمية والنظم الكونية.
• قابلة للتكرار: حدثت مرات عديدة في الماضي، وستتكرر في المستقبل.
• ثابتة: لا يمكن التنبؤ بظاهرة جوية نتائجها مختلفة كل مرة.
• أقسام التنبؤات بحسب المدة الزمنية المتنبأ بها ثلاثة:
• قصيرة المدى: توقع حالة الجو المستقبلية من ساعة إلى ثلاثة أيام.
• متوسطة المدى: توقع الأحوال الجوية المستقبلية مدة تصل إلى أسبوع.
• طويلة المدى: توقع الأحوال الجوية المستقبلية مدة زمنية طويلة تمتد شهرًا، أو أشهرًا، أو سنة.

أبيّن الشروط التي يجب توافرها في الظاهرة الجوية المرادِ قياسُها والتنبؤ بها.

أفكر كيف تؤثر المدة الزمنية لتوقع حالة الطقس في دقة التنبؤات الجوية.

أصنّف التنبؤات الجوية بحسب المدة الزمنية المستقبلية التي تهتم بها.

كشك الرصد: بيت أدوات القياس في الحديقة

تُقاسُ عناصر الطقس المختلفة بأدوات عديدة في محطة الأرصاد الأرضية، فضلًا عن بالونات الطقس، والرادار، وصور الأقمار الصناعية.

• محطات الأرصاد الأرضية: تقاس فيها عناصر الطقس المختلفة في أوقات محدّدة للتنبؤ بحالة الطقس.
• أنواعها: قد تكون هذه المحطات برّية أو بحرية، وسنتعرف المحطات البرية.

• اسمه الآخر: يُعرَفُ كشك الرصد الجوي بصندوق ستيفنسون.
• مكانه: يوضع في حديقة الرصد الجوي على ارتفاع $(2 - 1.25)\ \text{m}$ تقريبًا عن سطح الأرض.
• موقعه: بعيدًا عن الأبنية والمنشآت العمرانية، في اتجاه الرياح.
• بابه: يكون في اتجاه الشمال؛ منعًا لوصول أشعة الشمس لمقاييس درجة الحرارة عند فتحه لرصد القراءات المقاسة.
• داخله: أدوات خاصة لقياس درجة حرارة الهواء ورطوبته.

أربعة مقاييس حرارة: ماذا يقيس كلٌّ منها؟

أتنبأ: ما سبب وجود فتحات جانبية مائلة في كشك الرصد الجوي؟

أصِف كُشك الرصد الجوي.

أوضّح مِمَّ يتكون كشك الرصد الجوي.

• قراءته: تكون غالبًا قيمة درجة الحرارة المسجّلة في الرطب أقل من القيمة المسجّلة في الجاف.
• فائدة الفرق: يُستخدمُ الفرق بين درجتي حرارة الجاف والرطب في معرفة الرطوبة النسبية للهواء التي تبيّن مدى قُرْب الهواء أو بُعده عن الإشباع.

الرطوبة النسبية: كم يقترب الهواء من الإشباع؟

(كمية بخار الماء الفعلي لعينة من الهواء / كمية بخار الماء اللازمة للإشباع عند درجة حرارة معينة) × 100%

• دلالتها: تُعَدُّ الرطوبة النسبية مؤشرًا على قُرْب أو بُعد الهواء عن الإشباع.

• قراءة الجدول: نبحث عن درجة حرارة المقياس الجاف في العمود الأول، وعن الفرق بين قراءتي المقياسين الجاف والرطب ⁦(°C)⁩ في الأعمدة 1 إلى 8.

ألاحظ: أي المقياسين سجل قيمة أعلى لدرجة الحرارة؟

أستخدم الأرقام: أحسب الفرق بين قراءة المقياسين: الجاف والرطب.

أستنتج العوامل التي يمكن أن تؤثر في قراءة مقياسي درجة الحرارة الجاف والرطب.

أحدد درجة حرارة المقياس الجاف، والفرق بين قراءتي المقياسين الجاف والرطب في الجدول الآتي، وأبيّن الرطوبة النسبية الناتجة من تقاطعهما.

أحسب الرطوبة النسبية لعينة من الهواء عند درجة حرارة ⁦22 °C⁩ إذا كان المحتوى المائي لها ⁦11.07 g/kg⁩ والمحتوى المائي اللازم للإشباع عند تلك الدرجة ⁦27.69 g/kg⁩.

الرياح: كيف نقيس سرعتها واتجاهها؟

• توصف الرياح بسرعتها واتجاهها.
• أجهزة القياس في محطات الرصد الأرضية: جهاز الأنيمومتر، وريشة الرياح.

• الأنيمومتر ⁦Anemometer⁩: يقيس سرعة الرياح، ويتكوّن من ثلاثة أو أربعة أنصاف كرات فلزية مجوفة مثبتة على قضيب فلزي ينتهي بعداد.
• عمله: تحرّك الرياح أنصاف الكرات الفلزية، وتتناسب سرعة حركتها تناسبًا طرديًا مع سرعة الرياح.
• القراءة: تولّد الحركة تيارًا كهربائيًا يجري قياسه في العداد، فيبيّن سرعة الرياح بوحدة العقدة ⁦knot⁩.
• العقدة: تساوي $1.853\ \text{km/h}$.

• ريشة الرياح ⁦Wind Vane⁩: تقيس اتجاه الرياح، وتسمى سهم الرياح الدوار.
• تركيبها: عمود فلزي مثبتة عليه ذراع فلزية أفقيًا، أحد طرفيها سهم يشير إلى الاتجاه الذي هبت منه الرياح.
• الطرف الآخر: صفيحة فلزية تصطدم بها الرياح فتتحرك موجهة السهم باتجاه الجهة التي هبت منها.
• اتجاه الرياح يُنسب إلى الجهة التي تهب منها.

أحدد اتجاه الرياح الذي تشير إليه ريشة الرياح.

أصف خطوات قياس سرعة الرياح بجهاز الأنيمومتر.

الضغط الجوي: ماذا يقيسه البارومتر؟

• يتأثر الضغط الجوي بدرجة الحرارة والرطوبة.
• لماذا نقيسه؟ اهتم علم الأرصاد الجوية بمعرفة الضغط الجوي لمعرفة أنظمة الضغط الجوي (المرتفع الجوي، المنخفض الجوي) التي تؤثر في حالة الطقس.
• وحدته: يُقاسُ الضغط الجوي بوحدة المليبار أو الهكتوباسكال.
• أجهزته: أجهزة البارومتر، مثل البارومتر الزئبقي، والبارومتر الفلزي.

الرادار والأقمار الصناعية: رصد من بعيد

• رادار الطقس: يعتمد في عمله على موجات الراديو، ومنها سُمّي بهذا الاسم.
• الإرسال: يُرسل الرادار حزمة من موجات الراديو طويلة الموجة نحو الغيمة.
• الاستقبال: يستقبل الموجات المنعكسة عن قطرات المطر الموجودة فيها.
• الشاشة: تظهر معلومات عن موقع هطل الأمطار وغزارته ونوعه، وكيفية انتقال الهطل والغيوم من مكان إلى آخر.
• القاعدة: كلما زاد حجم قطرات المطر وكثافتها، زادت كمية الموجات التي تعود إلى الرادار.

• صور الأقمار الصناعية: من الوسائل الحديثة في التنبؤ الجوي.
• فائدتها: تسدّ النقص في المعلومات الأرضية بالنسبة للمناطق التي لا يمكن الوصول إليها، مثل المناطق النائية والمحيطات.
• ما تبيّنه: عناصر الطقس المختلفة، مثل: درجة الحرارة، والرطوبة، وسرعة الرياح على ارتفاعات مختلفة.
• استخداماتها: تتابع تطور تشكّل الغيوم وأشكالها، وتحدد الكتل الهوائية والجبهات الهوائية.

أذكر أدوات قياس عناصر الطقس المختلفة في كشك الرصد الجوي.

أبيّن الفرق بين مقياس درجة الحرارة الجاف، ومقياس درجة الحرارة الرطب.

أتوقع السبب في وضع مقياسي درجة الحرارة العظمى، ودرجة الحرارة الصغرى أفقيًا في كشك الرصد الجوي.

أقارن مقياس درجة الحرارة الجاف بمقياس درجة الحرارة العظمى من حيث درجة الحرارة التي يقيسها كل منهما.

أفسّر: تكون قيمة درجة الحرارة المسجَّلة في مقياس درجة الحرارة الرطب غالبًا أقل من قيمة درجة الحرارة المسجَّلة في مقياس درجة الحرارة الجاف، وقد تساوي درجة الحرارة المسجَّلة في كليهما أحيانًا.

نموذج المحطة: حالة الطقس في رموز

• لماذا رموز؟ وُضعت رموز متفق عليها لجميع المحطات؛ لتبادل المعلومات التي تُجمع بوسائل التنبؤ الجوي المختلفة.
• أين تُعرض؟ توضع نماذج المحطات المختلفة على خريطة طقس واحدة تُعرض في النشرة الجوية.
• ماذا تشمل؟ الغيوم، ودرجة الحرارة، والضغط الجوي، ونوع الهطل، وسرعة الرياح واتجاهها، بترتيب متفق عليه عالميًا.

• الدائرة الصغيرة في المنتصف: موقع محطة الطقس، وتُظلَّل اعتمادًا على النسبة المئوية لتغطية السماء بالغيوم.
• الأرقام من (0) إلى (9): (0) لا غيوم في السماء، و(8) تغطية كاملة بالغيوم، و(9) سماء محجوبة بالضباب أو الدخان أو غير ذلك.

• درجة الحرارة: تُكتَبُ قيمتها بوحدة الفهرنهايت أو وحدة السلسيوس.
• الضغط الجوي: يُكتب بوحدة المليبار.
• نوع الهطل: يُرمَزُ إليه برموز عديدة تصف الضباب، والمطر، والثلج.
• أمثلة من الجدول (2):
• ضباب
• ضباب وسماء غير محجوبة
• ضباب وسماء محجوبة
• رذاذ خفيف (غير متجمد) متقطع
• رذاذ خفيف (غير متجمد) مستمر
• مطر خفيف متقطع
• مطر غزير مستمر
• تساقط ثلجي
• مطر أو رذاذ وثلوج خفيفة

• الرياح: يُعبَّر عن سرعتها واتجاهها برمز فيه خط طويل يمثل اتجاه الرياح، عليه خطوط قصيرة أو طويلة أو مثلثات مظللة تشير إلى السرعة بالعقدة.
• السرعة بالخطوط: الخط القصير $5\ \text{knot}$، والخط الأطول $10\ \text{knot}$، والمثلث المظلل $50\ \text{knot}$.

أرسم نموذج محطة يمثّل الظروف الجوية الآتية: درجة حرارة الهواء ⁦35°C⁩ والسماء خالية من الغيوم، والرياح جنوبية وسرعتها ⁦20 knot⁩ والضغط الجوي ⁦1015 mb⁩.

الفكرة الرئيسة: أدرس الشكل الآتي الذي يبيّن نموذج محطة لإحدى المحطات، مُوضِّحًا البيانات التي جُمعت عن حالة الطقس المتوقعة.

أصمّم محطة طقس خاصة بي، وأقيس فيها بعض عناصر الطقس مدة أسبوع واحد، مثل: درجة الحرارة، وكمية الأمطار الهاطلة، وسرعة الرياح.

خريطة الطقس السطحية: الصورة الكاملة

• من يستخدمها؟ علماء الأرصاد الجوية، لعرض البيانات التي جُمعت بالتنبؤ الجوي من محطات الرصد المتمثلة في نموذج المحطة.
• ما يوضع عليها: نماذج المحطات المختلفة على الخريطة الجغرافية للدولة، مرسومًا عليها خطوط تساوي الضغط الجوي المصحّح بالنسبة إلى سطح البحر.
• خطوط تساوي الضغط تمثل قيم الضغط الجوي المقيسة.
• الجبهات الهوائية: تُرسم الجبهات المتوقع تشكّلها فوق المناطق.
• ما تبيّنه: درجة الحرارة، والغيوم، ونوع الهطل، والرياح، والضغط الجوي المصحّح بالنسبة إلى مستوى سطح البحر، والجبهات الهوائية.

أوضح المقصود بخريطة الطقس السطحية.

أحدد أنظمة الضغط الجوي على خريطة الطقس السطحية بالرموز المخصّصة لها.

أرسم على خريطة الطقس السطحية جبهة هوائية باردة عند الرمز (ج).

إذا تحركت الجبهة الهوائية السابقة في الفرع (2) بسرعة ⁦5 km/h⁩ باتجاه شمال شرق، بعد كم ساعة يستغرق وصولها إلى النقطة (ب)، علماً أنها تبعد عنها ⁦125 km⁩؟

أتنبأ: ما حالة الطقس المتوقعة عند النقطة (ب) بعد تأثرها بالجبهة الهوائية الباردة؟

أوضح مبدأ رادار الطقس في التنبؤ بحالة الطقس.