تعريف الرطوبة الجوية وطرق قياسها

تعريف الرطوبة الجوية

تعبر الرطوبة الجوية عن كمية بخار الماء الموجودة في الهواء.وبخار الماء هو أحد غازات الغلاف الجوي وهـو الصورة التي يكون عليها الماء عندما يتحول من الحالة المستقرة على سطح الأرض إلى الحالة الغازية التي تستقر فى الغلاف الجوى بواسطة عملية التبخر ولاتتجاوز المدة التى يمثل فيها جزئ الماء فى الغلاف الجوى عشرة أيام يتحول بعدها إلى الحالة السائلة أو الصلبة ( بلورات ثلجية ) بواسطة عملية التكاثف سواء تكاثف مباشر على سطح الأرض ( الندى ، الصقيع ) أو قريباً منها (الضـباب ) أو بعيداً عنهـا ( السحب ) وفى حالة الأخيرة يعود مرة آخرى إلى سطح الأرض متساقطاً على شكل مطر أو ثلج أو برد بواسطة عملية التساقط وتشكل العمليات الثلاثة الثلاثة التبخر ، التكاثف ، والتساقط والتي تعد المحاور الأساسـية لحركة بخار الماء بـين سطح الأرض والغلاف الجوي وهى ما يسمى بالدورة المائية.

مقياس الرطوبة

يتم وصف رطوبة الجو (كمية بخار الماء فى الجو ) بصيغ مختلفة تتناول العلاقة بين كمية بخار الماء والهواء الذى يحتوى عليه،ونوع هذا الهواء كونه جافاً أو متشبعاً وسوف نستعرض فيما يلى مقياس الرطوبة المختلفة.

الرطوبة النوعية

ويقصد بها كتلة بخار الماء الموجود في كتلة معينة من الهواء المكون من هواء جاف وبخار ماء؛ وتكون وحدتها هي الجرام لكل كيلوجرام (جرام / كجم). وتُعّد الرطوبة النوعية من الطرائق المحافظة للتعبير عن رطوبة الهواء أي أنها لا تتأثر بالتغير في درجة الحرارة وما ينتج عنه من تمدد أو انكماش يؤثر في كثافة الهواء.وتعرف الرطوبة النوعية الإشباعية بأنها كتلة بخار الماء التي تستطيع كتلة معينة من الهواء حملها عند درجة حرارة معينة وضغط جوي معين.

الرطوبة المطلقة

وتعبر عن وزن بخار الماء ( بالجرام ) لكل وحدة حجم من الهواء الجاف ( متر مكعب ) فإذا كان الناتج مثلاً ٧جم/ متر مكعب يعني ذلك أن كل متر مكعب من الهواء يحتوى على نسبة جرامات من بخار الماء ، ويعد مقياس الرطوبة المطلقة غير مفيد عند وصف حالة الجو.لأن حجم الهواء يمكن يتغير دون أن تتغير كمية بخار الماء فيه وبالتالى وزنه،فتتغير قيمته الرطوبة المطلقة على الرغم من عدم تغير وزن بخار الماء في الهواء وهذا في حد ذاته يعطى انطباعاً غير صحيح يمكن أن يؤدى لنتائج مخالفة للواقع كأن تكون كمية الرطوبة في هـواء المنـاطق الصـحراوية الجافـة أعلـى منهـا فى هـواء المنـاطق الباردة الرطبة .

الرطوبة النسبة ( PH )

وهى أكثـر مقاييس الرطوبة شيوعاً لوصف بخار الماء فى الهواء فهى تقارن بين التركيز الحقيقى لبخار الماء في الهواء وتركز المـاء فى الهواء نفسه فى درجة التشبع وتقدر بحساب النسب المئوية بين ضغط بخار الماء في الهواء وضغط بخار الماء في حالة التشبع ويعبر عنها الصيغة التالية :الرطوبة النسبية= ضغط بخار الماء للهواء نفسه فى حالة التشبع،او ضغط بخار الماء الفعلي × 100.

الرطوبة النسبية تتناسب عكسياً مع ضغط بخار الماء فى حالة التشبع وعكسياً ايضاً مع درجة حرارة الهواء ( لأن ضغط بخار الماء فى حالة التشبع يتناسب طردياً مـع درجة حرارة الهواء ) فتتزايد الرطوبة النسبية فى حالة انخفاض درجة الحرارة والعكس صـحيح فالرطوبـة النسـبية تتزايـد لان انخفـاض درجـة حـرارة الهـواء تعنى انخفاض بخار الماء فى حالة التشبع .

قياس الرطوبة النسبية

يتم قياس الرطوبة النسبية بطرق مختلفة فمن المعروف ان شعر الإنسان وبعض الحيوانات تتأثر بتغير الرطوبة .وقد استخدمت فكرة انكماش وتمدد شعر الإنسان فى قياس الرطوبة النسبية بجهاز يعتمد على ذلك يسمى هيجرومتر ، والشائع استخدام جهاز آخر اكثر دقة هو جهـاز السـكروميتر وهـو يتكـون مـن ترومومترين مثبتين متجاورين يلف على مستودع من الزئبق لأحدهما قطعة من القماش المبلل ويترك الآخر جافاً ويتم تحريك الهواء على طرف مروحة كهربائية صغيرة مثبتة فى الجهاز ثم تقرأ درجة حرارة كل ترومومتر على حدة ومن خلال جداول معدة لحساب الرطوبـة النسبية اعتمـاداً على قراءتى الترمومتر المبلل والترمومتر الجاف يمكن أستخراج قيمة الرطوبة النسبية . كما يستخدم الهيجروجراف فى تسجيل الرطوبة النسبية آليا على ورقة رسم بياني مثبته فوق ساعة على هيئة أسطوانة تدور دورة كاملة كل 24 ساعة أو كل اسبوع تتحرك فوقها ريشة مثبته فى رافعة تنقل حركة انكماش أو تمدد خصلة من الشعر الجاف عند تأثرها بالرطوبة الجوية وهو جهاز جيد يشاع استخدامه فى محطات الأرصاد الجوية .

نقطة الندى

هي صورة تعبر عن درجة الحرارة التى يصبح عندها الهواء مشبعاً ببخار الماء أى التى تبلغ عندها النسبة ١٠٠% فإذا انخفضت درجة الحرارة عند نقطة الندى تبدأ عملية التكاثف ويتحول بخار الماء إلى الصورة السائلة إذا كانت نقطة الندى أعلى من الصـفر المئوي وإلى الصلبة ( الـثلج ).وإذا كانـت نقطـة الندى أقـل من الصفر المئوي تعرف فى هذه الحالة بنقطة الصقيع .ويتم حساب نقطة الندى من معلومية درجة حرارة الترمومتر الجاف ومقدار الإنخفاض فى درجة حرارة الترمومتر من جداول خاصة بذلك.فعلى سبيل المثال فى حالة ما إذا كانت درجة حرارة الترمومتر المبلل ٥ مْ ،تبلغ نقطة الندى 11.6 درجة مئوية. وعند المقارنة بين الأقاليم يدل ارتفاع الندى على عظم تكاثف بخار الماء،وعندما يكون الفرق بين درجة حرارة الهواء ونقطة الندى صغيراً دل ذلك على ارتفاع الرطوبة النسبية.كما تعد نقطة الندى مؤشراً يحدد أفضل حالات الجو  راحة للإنسان فكثير من الناس لا يشعرون بالراحة عندما ترتفع نقطة الندى إلى أكثر من ٢٠ درجة م.

ملخص عن الرطوبة الجوية

• تعبر الرطوبة الجوية عن كمية بخار الماء الماء الموجودة فى الهواء الذي تحول من صورتة السائلة بالمسطحات المائية إلى الحالة الغازية التى تستقر فى الغلاف الجوى بواسطة عملية التبخر .
• يعادل إجمالي المتساقط مـن المياة على سطح الأرض كمية المياة المتبخرة منه سنوياً وهو ما يدل على أن الميزانية المادية ثابتة على سطح الأرض .
• تتحكم عملية التبخر بنسبة بخار الماء فى الجو التى تتوقف على أربعة عوامل أساسية هى كمية المياه المتاحة ، كمية الطاقة المتاحة ، سرعة الرياح ، ومعدل تباعد بخار الماء عن سطح الأرض .
• ترتفع معدلات التبخر فى العروض الدنيا وتـنخفض تدريجياً بالاتجاه شمالاً وجنوباً نحو القطبين وتظهر أعلى معدلات التبخر فى العروض المدارية وهى أكبر فوق المحيطات من مثيلتها فوق اليابس .
• يعد الهواء مشبعاً ببخار الماء عندما تبلغ الرطوبة النسبية 100% وهو الحد الأعلى لكمية بخار الماء التي يمكن للهواء أن يتحمل بها عند درجة حرارة معينة .
• تتناسب الرطوبة النسبية عكسياً مع ضغط بخار الماء فى حالة التشبع ومع درجة حرارة الهواء وتعبر نقطة الندى عند درجة الحرارة التى يصبح عندها الهواء مشبعاً ببخار الماء .حيث تبدأ عملية التكاثف،وإذا انخفضت درجة الحرارة إلى دون نقطة الندى وفي حالة ما إذا كانت نقطة الندى أقل من الصفر المئوى تعرف بنقطة الصقيع .