قياس عناصر الطقس

عندما يصبح الطقس خطرًا

تشكّل الأعاصير المدارية خطرًا على الممتلكات والأرواح، نتيجة العواصف والفيضانات والرياح الشديدة المصاحبة لها.

فما الأعاصير المدارية؟ وكيف نشأت؟ وما الآثار التدميرية الناجمة عنها؟

• الفكرة العامة: زيادة سرعة الرياح وكمّية الأمطار تتسبّب في بعض ظواهر الطقس القاسية.
• أمثلتها: الأعاصير القمعية، والأعاصير المدارية.
• الدرس الأول: قياس عناصر الطقس.
• الدرس الثاني: الأعاصير القِمْعية والأعاصير المَدارية.
• الدرس الثالث: التغير المناخي وأنماط الطقس القاسية.

جرّب: إعصار في قنينتين

تحدث الأعاصير القمعية بصورة رئيسة في الأماكن المعتدلة، إذ تُعدّ درجة الحرارة المرتفعة من أساسيات تكوين هذا النوع من الأعاصير، وتحدث في أيّ وقت خلال العام، لكنّ أكثر حدوث لها يكون خلال فصلي الربيع والصيف في أوقات ما بعد الظهر من اليوم.

فما شكل الإعصار القمعي؟ وكيف يحدث؟

أصف شكل الماء المتحرّك في الخطوة رقم 4.

أُفسّر سبب اندفاع الماء من القنينة التي تحتوي على الماء الملوّن في الأعلى إلى القنينة الفارغة في الأسفل.

أتوقع كيف تتغير النتائج لو وُضعت القنينتان أفقيًا من دون تحريك.

أربط بين نتائج التجربة وبين حركة الإعصار القمعي.

• قنينتان بلاستيكيتان شفّافتان سعة ⁦2 L⁩، ماء، ملوّن طعام، شريط لاصق شفّاف أو سيليكون.

• أوضح صفات عناصر الطقس، مثل: سرعة الرياح، وكمّية المطر.
• أقارن بين أنواع الهطل من حيث آلية التكوّن.
• أصف سرعة الرياح وشدّة الأمطار وفقًا للمقاييس المخصّصة لذلك.

لماذا نقيس الرياح والمطر؟

يستخدم علماء الأرصاد الجوّية أجهزة وأدوات خاصة لجمع البيانات المتعلّقة بالأحوال الجوّية والتنبّؤ بحالة الطقس، مثل: سرعة الرياح، وكمّية الأمطار.

• الطقس: وصف للحالة الجوية في منطقة ما خلال يوم أو أكثر.
• يوصف بـ: درجة الحرارة، والضغط الجوي، والرياح، والهطل، والرطوبة.
• يتغير من مكان لآخر.
• زيادة سرعة الرياح وكمّيات الأمطار عن الحدّ الطبيعي تؤدي إلى ظواهر عنيفة، مثل: العواصف، والأعاصير.

الرياح: كيف تُوصف وتُقاس؟

• تزداد حركة الرياح وسرعتها حينما يكون الفرق بين قيم الضغط الجوي في المناطق المتجاورة كبيرًا.
• توصف الرياح بسرعتها واتجاهها الذي تهب منه وشدتها.
• السرعة: تقاس بجهاز يُسمى (الأنيمومتر)، ووحدة قياسها هي العقدة ⁦knot⁩ أو ⁦km/h⁩.
• الاتجاه: يُستخدم سهم الرياح الدوّار أو مخروط الرياح في تحديد الجهة التي تهبّ منها.
• الشدة والقوة: يُستخدم مقياس بيفورت.

أحدّد اتجاه الرياح في المنطقة التي أُخذت فيها الصورة.

ما الأجهزة المستخدمة لقياس سرعة الرياح واتجاهها؟

مقياس بيفورت: من الهدوء إلى الإعصار

ابتكر الأدميرال سير فرانسيس بيفورت ⁦Sir Francis Beaufort⁩ عام 1805م، وصمّمه لوصف الرياح في أثناء حركة السفن الشراعية.

• رياح هادئة إلى هواء خفيف: إذا كانت قوّتها من (0-1).
• نسيم خفيف إلى نسيم منعش: إذا كانت قوّتها من (2-5).
• رياح قوية إلى عاصفة عنيفة: إذا كانت قوّتها من (6-11).
• إعصار: إذا كانت قوّة الرياح (12).

قدّر قوّة الرياح بالملاحظة

• مقياس بيفورت مقياس وصفي يعتمد على ملاحظة تأثير الرياح في الأشياء.
• أهميته كبيرة في تحديد حركة الطائرات والسفن ومزارع الرياح وغيرها من أنشطة الناس.
• يمكن تقدير قوّة الرياح بالملاحظة المباشرة لحركة الأشياء حولنا، مثل حركة أوراق الأشجار.

• جهاز قياس سرعة الرياح (أنيمومتر)، ورق، قلم، مقياس بيفورت.
• توخّي الدقة والحذر في التعامل مع المواد والأدوات، وتجنّب التعرّض للرياح الشديدة.

أستنتج إمكانية تقدير قوّة الرياح بناءً على الملاحظة المباشرة.

أستنتج العلاقة بين قوّة الرياح وسرعتها بحسب مقياس بيفورت.

أفسّر سبب اختلاف قوّة الرياح من وقت لآخر.

الهطل: كيف يصل الماء إلى الأرض؟

• أدوات القياس: يستخدم العلماء أدوات متعدّدة لقياس كمّية المطر أو الثلج، مثل: مقياس المطر، ومسطرة القياس.

مقياس المطر: كيف يجمع القطرات؟

• لزيادة دقّة القياس: يحتوي مقياس المطر على قمع يجمع عشرة أضعاف كمّية المطر التي يجمعها الأنبوب الزجاجي وحده.
• الاختناق: يحتوي مقياس المطر أيضًا على اختناق يقلّل من كمّية المياه المتبخّرة.
• المكان: يوضع في مكان مكشوف بعيدًا عن المباني والأشجار.

أحدّد كلًا من: كمّية المطر، وسُمك الثلج.

كيف نقيس الثلج؟

• كمّية الثلج: تُقاس باستخدام مقياس المطر نفسه، ولكن تكون فوهته واسعة ليهوي الثلج إلى القاع مباشرة ثم ينصهر.
• ثم تُقاس كمّية المياه الناتجة من انصهار الثلج بالطريقة السابقة.
• سُمك الثلج المتساقط والمتراكم خلال ⁦(24h)⁩ يُقاس باستخدام مسطرة مترية توضع رأسيًا في الثلج المتراكم على سطح الأرض.
• اسمها: مسطرة القياس ⁦Measuring Stick⁩.

تقنية حديثة لقياس المطر

مطر وثلج وبرد: كيف تتكوّن؟

حين يتصاعد بخار الماء إلى الأعلى في طبقة التروبوسفير، فإنّه يتكاثف حول نوّيات صلبة مثل ذرات الغبار، أو حبوب اللقاح، أو البلّورات الجليدية الصغيرة

• يتحوّل من حالته الغازية إلى الحالة السائلة أو الصلبة مكوّنًا الغيوم.
• ومن ثمّ يحدث الهطل بأشكال عدّة.

• الثلج عند بداية سقوطه: يتكوّن من رقائق هشّة ذات فراغات تحتوي على الهواء وخفيفة الوزن.
• لانخفاض درجة حرارة تكونها، تتطاير في الجو كالقطن المندوف، ثم يتراكم الثلج على السطوح التي يسقط عليها.

• يتكوّن البرد عندما تحمل التيارات الهوائية الصاعدة قطرات المطر إلى الأعلى وتتجمّد.
• حين تساقطه تغلفه قطرات الماء، ويمكن لتيار هوائي صاعد آخر أن يحمله ويعيده إلى الأعلى.
• فتتجمّد قطرات الماء التي تجمّعت على حبّات البرد لتكوّن طبقة أخرى من الجليد عليها.
• ويمكن أن تحدث هذه العملية مرات عدّة.
• في النهاية تصبح حبّات البرد أثقل وزنًا من قدرة التيارات الصاعدة على حملها، فتتساقط على سطح الأرض.

أوضح كيف تتكوّن البلّورات الثلجية.

رذاذ أم مطر منتظم أم زخات؟

تُصنّف أشكال هطل المطر بناءً على معدّلات هطلها وانتظامه، إلى ثلاثة أشكال رئيسة وهي: الرذاذ والمطر المنتظم والزخات.

• الرذاذ: يتكوّن من قطرات ماء صغيرة جدًا، وقد يصبح كثيفًا بحيث يُقلّل من وضوح الرؤية.
• المطر المنتظم: هطل مستمر لساعات أو أيام وبشكل ثابت.
• أمطار خفيفة: إذا كان معدّل هطل الأمطار يقل قليلًا عن ⁦(0.5 mm/h)⁩.
• أمطار غزيرة جدًا: إذا زاد معدّل هطلها على ⁦(8 mm/h)⁩.
• الزخات: هطل المطر مفاجئ وقصير المدّة.
• زخات خفيفة: إذا قلّ معدّل هطلها عن ⁦(2 mm/h)⁩.
• زخات شديدة جدًا: إذا زاد معدّل هطلها على ⁦(50 mm/h)⁩.

ما الأساس المعتمد في تصنيف أشكال هطل المطر؟

راجع الدرس بنفسك

أذكر بعض الأجهزة والأدوات التي يستعين بها خبراء الأرصاد الجوّية لجمع البيانات المتعلّقة بالأحوال الجوّية والتنبّؤ بحالة الطقس.

أقارن بين المطر والثلج، من حيث آلية التكوّن.

أتتبّع مسار تكوّن البرد.

أفسّر سبب تكوّن الثلج عند بداية سقوطه على سطح الأرض من رقائق هشّة خفيفة الوزن.

أحدّد أشكال نوّيات التكثّف.

أوضّح كيف توصف الرياح.

أصف أهمّية مقياس بيفورت للرياح.

أستنتج: كيف تحدد درجة حرارة الهواء القريب من سطح الأرض نوع الهطل الذي يسقط عليه؟