الدورة الهيدرولوجية Hydrological Cycle
الرطوبة Humidity يتم قياس كمية بخار الماء الممثلة في الهواء بعدة طرق منها: ضغط بخار الماء ويعبر عنه باستخدام مقاييس الضغط الجوي أي الملليبار وإن الضغط الفعلي لبخار الماء يحدث في حالة التشبع عند درجة حرارة نقطة الندي. وتتناسب قدرة الهواء على تحمل المزيد من بخار الماء تناسباً طردياً مع درجة حرارته وتتناسب تناسباً عكسياً مع مقدار ضغطه. الرطوبة النوعية عبارة عن النسبة بين حجم بخار الماء الممثل فعلاً في الهواء إلى وحدة معينة من الهواء وتساوي وزن بخار الماء/ وزن الهواء أو ضغط بخار الماء/ الضغط الكلي للهواء. بمعني أن كل كيلوجرام من الهواء به 25 جرام من بخار الماء فإن رطوبته النوعية تكون 25 جرام لكل كيلوجرام.
الرطوبة Humidity ويعبر عن الرطوبة بمصطلح النسبة المركبة وتكون مجموع حجم بخار الماء وحجم الهواء الجاف فالنسبة المركبة للرطوبة النوعية 25 جرام/كجم تساوي 1025 جرام. الرطوبة المطلقة أو الكلية عبارة عن مقدار وزن بخار الماء الموجود بكل وحدة حجمية معينة من الهواء جرام/متر مكعب. الرطوبة النسبية عبارة عن النسبة المئوية بين مقدار بخار الماء الموجود فعلاً في وحدة حجم معينة من الهواء وبين مقدار ما يمكن أن يتحمله هذا الحجم ليصل درجة التشبع في نفس درجة حرارته وعند نفس مقدار ضغطه. وتتفق درجة التشبع مع نقطة الندي في أن بخار الماء يتعرض لعمليات التكاثف بأشكالها المختلفة.
البخر والنتح البخر والنتح مصدر بخار الماء في الهواء ويتوقف مقدار البخر من سطح مائي إلى آخر على ما يلى: ضغط بخار الماء على سطح المياه؛ حيث تؤثر حرارة المياه السطحية في تنوع مقدار ضغط بخار الماء الممثل فوقها ويزداد ضغط بخار الماء مع ارتفاع الحرارة ويؤدي إلى زيادة البخر. ضغط بخار الماء في الهواء؛ حيث يختلف مقدار البخر لاختلاف ضغط بخار الماء في حالة التشبع تبعاً لاختلاف الرطوبة النسبية في الهواء. حركة الهواء، حيث تعمل الرياح على نقل الهواء الرطب ويحل محله هواء جاف ومن ثم يزداد البخر مع زيادة سرعة الرياح. نسبة الملوحة زيادة نسبة الملوحة تقلل من البخر، حيث يقل البخر بنحو 5% من البحر عن المسطح المائي العذب.
البخر والنتح يدخل ناتج عملية النتح من النباتات في الحجم الاجمالي لبخار الماء المتبخر من سطح الأرض والممثل في الجو ومن ثم يستخدم مصطلح البخر والنتح معاً ليدل على المياه المفقودة عن طريق البخر والنتح. ويقدر التبخر المحتمل عن طريق معرفة العناصر المرتبطة بالتبخر منها معادلة ايفانوف = 0,0018 (ح+ 25)2(100- ر ن) ومعدلات تحديد طاقة البخر والنتح لثورنثويت ومعادلة تقدير الفاقد المائي من التبخر والنتح لاخوسلا وتعد أعظم مناطق البخر فوق المسطحات المائية هي المحصورة بين دائرتي عرض 10- 20 درجة شمالاً وجنوباً؛ نتيجة عظم الاشعاع الشمسي وقلة الأمطار الساقطة وحركة الرياح. وأقل المناطق شمال وجنوب 50 درجة حتى القطبين.
التكاثف التكاثف تحول بخار الماء من الحالة الغازية إلى الحالة السائلة ثم إلى الحالة الصلبة. التسام تحول بخار الماء من الحالة الغازية إلى الحالة الصلبة دون المرور بالحالة السائلة. التجمد تحول المياه من الحالة السائلة إلى الحالة الصلبة الانصهار أو الذوبان تحول المياه من صورتها الصلبة إلى الحالة السائلة وتنحصر شروط حدوث التكاثف في ثلاث هي: نوايات التكاثف والتبريد الذاتي والرطوبة الجوية.
مظاهر التكاثف إذا يقصد بالتكاثف تحول بخار الماء الموجود في الجو من حالته الغازية إلى جسم سائل أو صلب بحيث يمكن رؤيته بالعين المجردة. ولا يتوقف حدوث عملية التكاثف على انخفاض درجة حرارة الهواء إلى نقطة الندي ولكن ايضاً على مدي توافر نوايات التكاثف. فقد يتعرض بخار الماء الممثل من الهواء لعمليات التكاثف بالقرب من سطح الأرض متخذ عدة صور منها الندي Dew والصقيع Frost والضباب Fogs بأنواعه المختلفة. وقد يتعرض بخار الماء الممثل من الهواء لعمليات التكاثف التدريجية والفجائية في طبقات الجو العليا متخذ عدة صور منها السحب Clouds والمطر Rainfall والبرد Hail والثلج Snow.
مظاهر التكاثف السحب التساقط الضباب الشابورة الندي الصقيع تكاثف علوي تكاثف قرب سطح الأرض الضباب الشابورة تكاثف سطحي الندي الصقيع
الندي Dew يحدث الندي نتيجة انخفاض درجة حرارة الأجسام بفعل انخفاض درجة حرارة الهواء الملامس لها أثناء الليل إلى نقطة الندي. يشاهد الندي في الصباح الباكر على شكل قطرات مائية على أسوار الحدائق وفوق الأسطح المعدنية المعرضة للجو وفوق أوراق النباتات خاصة أثناء الليالي الصافية. ويقصد بنقطة الندي Dew point انخفاض درجة حرارة الهواء إلى الصفر المئوي أو درجة قريبة منه يبدأ عندها بخار الماء في التكاثف. وللندي أهمية في معظم المناطق الجافة وشبه الجافة؛ حيث يساهم في سرعة نمو النباتات وخاصة في مرحلة الإنبات الأولي.
الصقيع Frost الصقيع يشبه الندي من حيث أوقات ومواقع تكونه إلا أنه يختلف عنه في التكوين حيث يتألف من بلورات صغيرة من الثلج. ويحدث الصقيع عند انخفاض درجة حرارة الهواء الملامس لسطح الأرض إلى أقل من الصفر المئوي. في معظم الأحيان يكون انخفاض درجة حرارة الهواء انخفاضاً فجائياً يتجمد على أثره بخار الماء الملامس لسطح الأرض وبين مسام التربة وهو ما يطلق عليه عملية التسام Sublimation. وعلى عكس الندي يؤدي حدوث الصقيع إلى أضرار بالغة في الزراعات والأشجار المنزرعة. ولتجنب أخطار حدوث الصقيع يتم إشعال مواقد خاصة لتدفئة الزراعات ليلاً.
الضباب Fogs الضباب عبارة عن ذرات مائية خفيفة تتطاير في الهواء ويزداد ثقلها مع اقترابها من سطح الأرض. إذا انخفض مدي الرؤية الأفقية عن 1 كم فيطلق عليها ضباب، أما إذا كانت أكثر من 1 كم فتعرف في هذه الحالة باسم الشابورة Mist. ويتطلب لحدوث الضباب ضرورة ارتفاع الرطوبة النسبية في الهواء القريب من سطح الأرض ووفرة نوايات التكاثف واستقرار الهواء وهدوء الرياح. وينقسم الضباب إلى أنواع طبقاً لمكان حدوثه وعلى أساس العوامل التي تؤثر في عمليات تشبع الهواء ببخار الماء وفي برودة الهواء القريب من سطح الأرض.
السحب Clouds السحب مظهر من مظاهر التكاثف التي تحدث في الهواء الصاعد إلى أعلي في طبقات الجو العليا ومحمل ببخار الماء وتشبه مكونات السحب مكونات الضباب الكثيف إلا أنها تتكون أساساً في طبقات الجو العليا. تتكون السحب من قطرات صغيرة من المياه في أجزائها السفلي ومن بلورات خفيفة من الثلج في أجزائها العليا وتتحرك رأسياً أو أفقياً بفعل التغيرات الحرارية تعد السحب المصدر الرئيس لعمليات التكاثف التي ينجم عنها التساقط بأنواعه المختلفة. تنمو السحب رأسياً إلى أعلي وتبدو المظهر ويطلق عليها سحب ركامية.وقد يغلب عليها الانتشار في شكل طبقات ويطلق عليها سحب طبقية.
السحب المرتفعة High Clouds النوع الكود Cirrus (Ci) سحب السمحاق 1 Cirrocumulus (Cc) سمحاق ركامي 2 Cirrostratus (Cs) سمحاق طبقي 3
Cirrus (Ci) سحب السمحاق
Cirrocumulus (Cc) سمحاق ركامي
Cirrostratus (Cs) سمحاق طبقي
السحب المتوسطة Middle Clouds النوع الكود Altocumulus (Ac)ركامي متوسط 1 Altostratus (As)طبقي متوسط 2 Nimbostratus (Ns)متوسط كثيف 3
ركامي متوسط Altocumulus (Ac)
Altostratus (As) طبقي متوسط
Nimbostratus (Ns)متوسط كثيف
Low Cloudsالسحب المنخفضة النوع الكود Stratocumulus (Sc)ركامي طبقي 1 Stratus (St)طبقي منخفض 2 Cumulus (Cu) المزن الركامي 3 Cumulonimbus (Cb) ركامي منخفض 4
Stratocumulus (Sc) ركامي طبقي
Stratus (St) طبقي منخفض
Cumulus (Cu) المزن الركامي
Cumulonimbus (Cb) ركامي منخفض
الثلج Snow يعد الثلج مظهر من مظاهر التكاثف الناتجة عن تجمد بخار الماء في طبقات الجو العليا على شكل بلورات ثلجية. يكون الثلج عند بداية سقوطه عبارة عن قشور هشة تتطاير في الهواء كالقطن المندوف ولكن عند تجمعه فوق بعض على سطح الأرض يتعرض للانضغاط ويتماسك ويظهر في صورة جليد Ice خاصة إذا لم يتعرض للانصهار أو الذوبان. يعظم تساقط الثلج في المناطق الباردة التي ينخفض المتوسط الشهري لدرجة حرارة الهواء عن الصفر المئوي. خط الثلج الدائم Snow line هو الحد الذي لا يذوب عنده الثلج طوال العام على القمم الجبلية ويختلف تبعاً لدوائر العرض المختلفة.
البرد Hail
المطر Rainfall يحدث المطر عندما يزداد وزن قطرات المياه ويكبر حجمها في السحب ويصبح من الصعب على الهواء حملها فتتعرض للسقوط على شكل مطر. وتتنوع طبيعة المطر طبقاً للطرق التي تؤدي إلى صعود الهواء الدافئ الرطب إلى أعلي ثم تعرضه للتبريد والتكاثف وسقوطه في شكل مطر ويمكن تميز ثلاثة أنواع للمطر هي: الأمطار التصاعدية أو الانقلابية تبعاً لتيارات الحمل الصاعدة الأمطار التضاريسية الأمطار الإعصارية أو أمطار الجبهات.
العوامل المؤثرة كمية المطر وتوزيعها مواقع مناطق الجبهات Frontal Zones مواقع مناطق الرهو الاستوائي Doldrums عظم اتساع المسطحات المائية وارتفاع درجة حرارة الهواء الملامس لها. مرور الرياح فوق تيارات بحرية دفيئة تعامد الحافات الجبلية ومواجهتها لمسار الرياح الرطبة التوزيع الجغرافي الفصلي لمناطق الضغط الجوي
نظم المطر النظام الاستوائي Equatorial regime النظام المداري الرطب Tropical wet regime النظام الموسمي Monsoon regime نظام البحر المتوسط Mediterranean regime النظام الصينى (شرق القارات) نظام غرب أوروبا (غرب القارات) نظام وسط وشرق أوروبا النظام شبه القطبي النظام القطبي
To Be Continued