دورة تعليمية لقراءة مخططات Skew-t

جمعة مباركة على الجميع احببت ان افتح موضوعا لتعليم قراءة مخططات skew-t وبعض العناصر الجوية المهمة في كافة طبقات الجو ،، اللايك لكل درس يعني تسجيل الحضور والحضور عليه نصف العلامة ال skew -t هو عبارة عن مخطط ثرموديناميكي يدرس الحرارة ونقطة الندى والرطوبة وعدم استقرارية الهواء والعديد من العناصر الاخرى في كافة الطبقات الجوية ،، نعلم ان الضغط الجوي على سطح البحر يبلغ متوسطا 1013 ميليبار تقريبا الميليبار يعاد الهكتوباسكال اختصار الميليبار mbar ,, واختصار الهكتوباسكال hpa ,, وقد نرى هذا او ذلك وهما متطابقان ،، منذ ان الضغط الجوي هو قوة ثقل الهواء على سطح الارض ،، فكل ما ارتفعنا في الغلاف الجوي ينخفضط الصغط كل ارتفاع بقيمة 10 امتار يعني نزول في الضغط الجوي بقيمة 1 mbar ,, وبالتالي العلاقة بين معامل الارتفاع والضغط هي لوغاريتمية ،، وهذا المخطط يضع خطوط الضغط المتساوي بمسافة بينها لوغاريتمية لذلك تظهر خطوط الحرارة المتساوية منحرفة skewed ,, ولذلك سمي المخطط ب skew t ,, يتبع ،،،،

اول امر سنلاحظه في المخطط أنه كل ماارتفعنا الى فوق يعني ذلك ارتفاعنا عن سطح الارض فالخطوط العرضية في المخطط هي خطوط الضغط المتساوي Isobar كما نلاحظ من الاسفل يبدأ المخطط بضغط حوال 1000 ميليبار اي ارتفاع صفر تقريبا عن سطح البحر الخط الافقي الذي يليه من فوق هو خط ضغط 950 ميليبار وبما انه اتفقنا ان كل عشرة امتار الى الاعلى تعني نزول الضغط الجوي 1 ميليبار فالانتقال من 1000 ميليبار الى 950 ميليبار يعني انخفاض الضغط بقيمة 50 ميليبار اي زيادة في الارتفاع 50*10 يساوي 500 متر وسطيا ،، عندما نتكلم عن حرارة طبقة 850 ميليبار فطبقة 850, تعني ارتفاع150*10 اي 1500 متر تقريبا /// هذا في المتوسط لأنه عند انخفاض الحرارة يعني كثافة الهواء أكبر وبالتالي يتحيز ارتفاع او سمك اقل من الهواء فتنخفص قيمة ارتفاع طبقة 850 الى 1400 مثلا او 1300 ،،، الخ /// عندما نصل الى طبقة 500 ميليبار فهذا يعني ارتفاع حوال 5000 الى 5500 متر تقريبا ،،، وهكذا ،، طبقة 100 ميليبار اذا تبلغ ارتفاعها حوال 10000 متر اي 10 كم ،، وهكذا ،،، يتبع ،،

الان بعد الانتهاء من خطوط الضغط المتساوي والتي تعبر عن الارتفاع كما اتفقنا ننتقل الى عنصر اخر وهو ال Isotherm وهو كما واضح من اسمه يعني خطوط الحرارة المتساوية وهي تاتي بشكل منحرف ومائل كما قلنا عادة الفرق بين كل خط وخط 10 درجات ونرى القيم مكتوبة بالاسفل كما هو واضح من الصورة السابقة الان هذا مخطط skew t للعاصفة الثلجية 18 شباط الفائت في يافا ،، فلسطين نرى في الصورة الخط الاحمر وهو يعبر عن الحرارة في كافة طبقات الجو ونرى الخط الاخضر وهو يعبر عن حرارة او نقطة الندى الذي سنتكلم عنه فيما بعد نبدأ بخط الحرارة نريد ان نعرف درجة الحرارة في طبقة 700 ميليبار مثلا نذهب الى خط ال 700 الافقي ونرى مكان تقاطعه مع خط الحرارة / الاحمر /،، نصعد من نقطة التقاطع هذه الى الأعلى لأن قيم الحرارة في هذا المخطط موجودة في الاعلى وليس بالاسفل المهم نصعد من هذه النقطة بشكل موازي لخطوط الحرارة المتساوية isotherm ,, نرى انها وراء خط ال -10 بمقدار درجتين // كل خط اسود صغير بين الخطوط الحمراء الاساسية يعبر عن فارق درجتين في الحرارة // فتكون الحرارة على طبقة 700 ميليبار تساوي -12 تقريبا يتبع ،،،

في الرسم السابق رأينا خط الحرارة باللون الاحمر ورأينا خط اخر باللون الاخضر وهو درجة الندى او نقطة الندى Dew point فما هي نقطة الندى ?? نقطة الندى هي درجة الحرارة التي يجب ان يبرد الهواء اليها حتى يصبح هذا الهواء مشبع بالرطوبة Saturated ,, ذلك لأن الهواء الدافئ أكثر قدرة على حمل كميات اكبر من بخار الماء فاذا كانت كمية بخار الماء ثابتة ،، وانخفضت درجة الحرارة يزداد اشباع الهواء بالرطوبة اي ترتفتع قيمة الرطوبة النسبية Relative humidity ,, اما اذا ارتفعت درجة الحرارة بنفس كمية بخار الماء فتنخفض الرطوبة النسبية لأن الهواء الدافئ كما قلنا اكثر قدرة على حمل كمية اكبر من الرطوبة عندما تنخفض درجة الحرارة الى نقطة الندى ومع وجود سطح أبرد من الهواء يتكثف بمار الماء ليتشكل الندى Dew واذا كانت درجة الحرارة تحت درجة التجمد عندها تدعى نقطة الندى بنقطة الصقيع Frost point ,, اذ عندها سيتشكل على الاسطح الباردة الصقيع عوضا عن الندى لأن بخار الماء سيتحول ليس من الحالة الغازية الى الحالة السائلة اي التكثف condensation كما في حالة الندى ،، انما سيتحول من الحالة الغازية الى الصلبة من خلال عملية انتقال طور تدعى ب Deposition الترسيب ,, فاذا كلما اقتربت درجة الحرارة من نقطة الندى هذا يعني ان الهواء أكثر اشباعا بالرطوبة وعندما يصل الى نقطة الندى نصل الى الاشبات أي رطوية نسبية Relative humidity ,, تساوي 100% ،، بالنظر الى المخطط نستطيع بقراءة سريعة ان نرى مقدار الرطوبة النسبية في كافة طبقات الجو ،، وهذا مهم جدا للهطول فالمخطط الماضي مثلا نرى ان هنالك اشباع بالرطوبة حتى مستويات عالية تصل الى طبقة 500 ميليبار اذا كان خطي الحرارة والندى متقاربان بشدة حتى طبقات اعلى مثلا 400او 300 ميليبار فهذا يعني ديمومة بالهطول في غالب الأحوال كيف نحسب الرطوبة النسبية في كافة الطبقات ?? نراها في البةست القادم ان شاء الله

اقتباس: المشاركة الأصلية كتبت بواسطة meteo  الان بعد الانتهاء من خطوط الضغط المتساوي والتي تعبر عن الارتفاع كما اتفقنا ننتقل الى عنصر اخر وهو ال Isotherm وهو كما واضح من اسمه يعني خطوط الحرارة المتساوية وهي تاتي بشكل منحرف ومائل كما قلنا عادة الفرق بين كل خط وخط 10 درجات ونرى القيم مكتوبة بالاسفل كما هو واضح من الصورة السابقة الان هذا مخطط skew t للعاصفة الثلجية 18 شباط الفائت في يافا ،، فلسطين نرى في الصورة الخط الاحمر وهو يعبر عن الحرارة في كافة طبقات الجو ونرى الخط الاخضر وهو يعبر عن حرارة او نقطة الندى الذي سنتكلم عنه فيما بعد نبدأ بخط الحرارة نريد ان نعرف درجة الحرارة في طبقة 700 ميليبار مثلا نذهب الى خط ال 700 الافقي ونرى مكان تقاطعه مع خط الحرارة / الاحمر /،، نصعد من نقطة التقاطع هذه الى الأعلى لأن قيم الحرارة في هذا المخطط موجودة في الاعلى وليس بالاسفل المهم نصعد من هذه النقطة بشكل موازي لخطوط الحرارة المتساوية isotherm ,, نرى انها وراء خط ال -10 بمقدار درجتين // كل خط اسود صغير بين الخطوط الحمراء الاساسية يعبر عن فارق درجتين في الحرارة // فتكون الحرارة على طبقة 700 ميليبار تساوي -12 تقريبا يتبع ،،، سؤال دكتور..هل هذا يعني وجود مخطط آخر يستخدم لمعرفة درجة حرارة طبقة ٨٥٠ مثلا؟ ام نفس المخطط لكن بشروط أخرى؟

حتى نحسب الرطوبة النسبية في أي طبقة علينا أولا ان نتعرف بعد ال isobar و isotherm على مجموعة الخطوط الثالثة في مخطط skew t وهي خطوط نسبة الخلط الاشباعية Saturation mixing ratio lines وهي هذه الخطوط المتقطعة والتي تنطلق من اسفل اليسار الى اعلى اليمين أو بمخططات اخرى تظهر على الشكل الاتي هذه الخطوط تعبر عن القيم المتساوية لسعة بخار الماء أي هي نسبة كتلة بخار الماء الى كتلة الهواء في حالة الاشباع ونرى ان واحدتها هي g/kg ,, أي كتلة بخار الماء بالغرام الى كتلة الهواء بالكيلوغرام نلاحظ انحراف الخطوط الى اليمين اذا كنا صاعدين الى الاعلى بمعنى ان نسبة الاشباع هذه تنخفض عند انخفاض الضغط مع الارتفاع عن سطح البحر وعند نزول الحرارة لانه كما قلنا تقل سعة الهواء لبخار الماء عند نزول درجة الحرارة ،،، لاحتساب نسبة الاشباع عند مستوى معين نأخذ نقطة تقاطع المستوى الافقي عند الارتفاع المطلوب مع خط درجة الحرارة وننزل من هذه النقطة بشكل مواز لخطوط saturation mixing ratio,, الى الأسفل وناخذ القراءة الناتجة كالمثال الاتي لحساب قيمة نسبة الاشباع عند السطح اخذنا من اسفل خط الحرارة أي من السطح خط موازي لخطوط saturation mixing ration lines ومددناه لنلاحظ ان القيمة هي بعد خط ال 20 قليلا حوالي 21 غ بخار ماء لكل 1كلغ من الهواء لحساب نفس المعيار لطبقة 850 مثلا نأخذ تقاطع خط 850 ميليبار مع خط الحرارة ونمدده بنفس الطريقة لنحصل على قيمة حوال 13 غ لكل 1 كلغ وهكذا ،،،، سنرى ماذا تفيدنا هذه الطريقة لاحتساب الرطوبة النسبية ،، ملاحظة ان في الرسم السابق كان التمديد الى الاعلى والامر سيان المهم ان يكون التمديد مواز لهذه الخطوط الخضراء لتحصل على القيمة الصحيحة

اقتباس: المشاركة الأصلية كتبت بواسطة عادل عدوي  سؤال دكتور..هل هذا يعني وجود مخطط آخر يستخدم لمعرفة درجة حرارة طبقة ٨٥٠ مثلا؟ ام نفس المخطط لكن بشروط أخرى؟ من نفس المخطط اخي الكريم تستطيع ان تحسب حرارة أي طبقة خذ خط طبقة ال 850 الافقي وقاطعه مع خط الحرارة الأحمر نقطة التقاطع هذه تمدد منها خط مواز لخطوط الحرارة المتساوية isotherm لتحصل على حرارة 850 ساوضحها لك في رسم اخر

اخذنا خط طبقة 850 بين 900, و 800 تماما ومددناه ليتقاطع مع خط الحرارة ومن هذه النقطة مددنا خط مواز لخطوط الحرارة حتى حصلنا على قيمة -2 تقريبا ،،

بعدما حسبنا نسبة المزجة الاشباعية اي كتلة بخار الماء الى كتلة الهواء الجاف عند الاشباع الان ننتقل الى حساب نسبة المزج العادية وهي نسبة كتلة بخار الماء الى كتلة الهواء الجاف الحقيقية ،، عندما يكون الهواء مشبع تماما تكون نسبة المزج الاشباعية مساوية لنسبة المزج الحقيقية بطبيعة الحال وكلما قل اشباع الهواء بالرطوبة ابتعدت النسبتان عن بعض لحساب نسبة المزج الحقيقية نتبع نفس الطريقة تماما ولكن بدلا من ان نمدد من خط الحرارة نمدد من خط نقطة الندى * الاخضر *،، لاحتساب نسبة المزج على السطح نأخذ من اسفل خط نقطة الندى خطا موازيا لخطوط ال mixing ratio ,, ونمدده لقراءة النتيجة نلاحظ ان الخط اعلى قليلا من خط ال 10. ،،، حوال 12 غ لكل كلغ لاحتساب نسبة المزج على طبقة ،750 مثلا ناخذ خط من طبقة 750 ونقاطعه مع خط نقطة الندى ومن هذه النقطة نمدد بشكل مواز لخطوط ال mixing ratio الخضراء المقطعة ،، كالعادة ،، ونرى ان الخط الذي مددناه * الاسود * يقع بين قيمة 5 وقيمة 10 اي حوال 7.5 غ لكل كلغ ،،،،،

الرطوبة النسبية relative humidity هي نسبة كمية بخار الماء الموجودة في حجم من الهواء الى كمية بخار الماء التي تنوجد في هذا الحجم عند الاشباع فاذا كان الهواء مشبعا بالرطوبة تكون الرطوبة النسببة 100% لاحتساب الرطوبة النسبية من مخطط Skew t نحسب نسبة المزج الحقيقية ونقسمها على نسبة المزج الاشباعية ونضرب الناتج ب 100 مثال لحساب الرطوبة السطحية نسقط خط من اسفل خط الندى موازي لخطوط المزج الاشباعية لنرى انه يسجل حول 11 غ/كلغ فوق خط 10 بقليل،، وهذه هي نسبة المزج الحقيقية ونسقط خط من اسفل خط الحرارة مواز ايضا لخطوط المزج ونرى انه يسجل تقريبا 14 غ/كلغ وهي نسبة المزج الاشباعية نقسم الناتجين ونضربه ب 100 للحصول على نسبة مئوية اي 11/14. * 100 اي حوال 78% فكل ما كان خط الندى قريب على خط الحرارة تكون الرطوبة أعلى لنحسب الرطوبة النسبية على طبقة 600 ميليبار مثلا من تقاطع طبقة 600 ميليبار مع مؤشر نقطة الندى ،، الخط الاخضر ،، ننزل خط مواز لخطوط المزج الاشباعية وتكون القيمة حوال 0.5 غ/كلغ ،، وكذلك الحال بالنسبة لمؤشر الحرارة الاحمر ،، ونحصل على قيمة حوال 7 غ/ كلغ فالرطوبة النسببة تكون 0.5/7 * 100. ويساوي 7% تقريبا اي ان رطوبة طبقة ال 600 منخفضة ،، وهذا واضح من ابتعاد خط الندى او مؤشر الندى عن مؤشر الحرارة في تلك الطبقة ،،،