الرطوبة النسبية وطرق القياس

يتحول الماء من حالته السائلة بالمسطحات المائية المالحة أو العذبة إلى الحالة الغازية (بخار الماء) داخل الغلاف الجوي بواسطة عملية التبخر Evaporation التي تحدث فى أي درجة حرارة ولكنها تنشط كلهما ارتفعت بدرجة الحرارة وزادت سرعة الرياح، وأيضاً يتحول الماء الموجود فى أجسام النبات إلى بخار ماء يدخل الغلاف الجوي بواسطة عملية النتحTranspiration ، وكلتا العمليين التبخر/ النتح Evapotranspiration تتحدان معاً وتتحكمان فى نسبة بخار الماء الموجود فى الجو التي تعرف بالرطوبة النسبية.

 

يتحول الماء من حالته السائلة بالمسطحات المائية المالحة أو العذبة إلى الحالة الغازية (بخار الماء) داخل الغلاف الجوي بواسطة عملية التبخر Evaporation التي تحدث فى أي درجة حرارة ولكنها تنشط كلهما ارتفعت بدرجة الحرارة وزادت سرعة الرياح، وأيضاً يتحول الماء الموجود فى أجسام النبات إلى بخار ماء يدخل الغلاف الجوي بواسطة عملية النتحTranspiration ، وكلتا العمليين التبخر/ النتح Evapotranspiration تتحدان معاً وتتحكمان فى نسبة بخار الماء الموجود فى الجو التي تعرف بالرطوبة النسبية.

وتتباين معدلات التبخر على سطح الأرض تبعاً لتباين مساحة المسطحات المائية ودرجة حرارة سطح الأرض وسرعة الرياح ورطوبتها، وتباين مساحة الغطاء النباتي. وتظهر اعلى معدلات التبخر فى العروض الدنيا وتكون المعدلات على اليابس أقل من مثيلتها على المحيطات، ثم تنخفض معدلات التبخر تدريجياً بالاتجاه نحو القطبين وهو الاتجاه نفسه الذي ينخفض معه صافي الإشعاع الشمسي، وتزيد معه نسبة الألبيدو، وتتناقص معه درجة حرارة الهواء وكمية الإشعاع الحراري الأرضي والذاتي للغلاف الجوي.

تتباين توزيع الرطوبة النسبية على سطح الأرض تبعاً لتباين معدلات التبخر وتوزيع كمية بخار الماء الموجود بالهواء، فهي تكون أقل ما يمكن عند القطبين وفوق النطاقات الصحراوية الجافة، وتكون الرطوبة النسبية اعلى ما يمكن فوق نطاقات العروض الدنيا وبخاصة في المسطحات المانية والنطاقات الساحلية منها.

ويمكن أن ترتفع الرطوبة النسبية حتى يصبح الهواء مشبعاً ببخار الماء وعندها تبلغ الرطوبة النسبية 100% وهو الحد الأعلى لكمية بخار الماء التي يمكن ان يتحمل بها الهواء عند درجة الحرارة المسجلة فى هذه الحالة، وتسمى هذه الحالة بالتشبع الهوائي Saturation of The Air، وتسمى درجة الحرارة المسجلة فى هذه الحالة بنقطة الندى Dew Point. فإذا انخفضت درجة الحرارة إلى اقل من نقطة الندى تبدأ عملية التكاثف نتحول بخار الماء إلى الصورة السائلة إذا كانت نقطة الندى أعلى من الصفر المئوي، وإلى الصورة الصلبة (الثلج) إذا كانت نقطة الندى اقل من الصفر المئوي وتعرف فى هذه الحالة بنقطة الصقيعFrost Point .

ويتم وصف رطوبة الجو بصيغ مختلفة تتناول العلاقة بين كمية بخار الماء وكمية الهواء الذي يحتوي عليه ونوع هذا الهواء كونه جافاً أو مشبعاً ببخار الماء، ويتم حساب تلك العلاقة كالآتي:

قياس الرطوبة النسبية  Humidity Measurement

جهاز الهيجروجراف

وتُعبر الرطوبة عن كمية بخار الماء الموجودة فى الهواء، ويقم قياس الرطوبة النسبية باستخدام

جهاز السكيرمتر Psychrometer، وهو يتكون من ثرمومترين مثبتين متجاورين على حامل خشبي يلف على مستودع الزئبق لأحدهما قطعة من القماش المبلل نترك الآخر جافاً. ويتم تحريك الهواء عن طريق مروحة كهربائية صغيرة مثبتة فى الجهاز ثم تقرأ درجة حرارة كل ثرمومتر على حدة.

كما يستخدم جهاز الهيجروجراف Hygrograpfo فى تسجيل الرطوبة النسبية آلياً على ورقة رسم بياني مثبتة فوق ساعة على هيئة أسطوانة تدور دورة كاملة كل 24 ساعة أو كل اسبوع تتحرك فوقها ريشة مثبتة فى رافعة تنقل حركة انكماش أو تمدد خصلة من الشعر الجاف عند تأثرها بالرطوبة الجوية.

قياس نقطة الندى Dew Point measurement:

وتُعبر عن درجة الحرارة التي يصبح عندها الهواء مشبعاً ببخار الماء أي التي يبلغ عندها الرطوبة النسبية 100%، فإذا انخفضت درجة الحرارة عن نقطة الندى تبدأ عملية التكاثف ويتحول بخار الماء إلى الصورة السائلة إذا كانت نقطة الندى أعلى من الصفر المئوي، وإلى الصورة الصلبة (الثلج) إذا كانت نقطة الندى أقل من الصفر المئوي وتعرف فى هذه الحالة بنقطة الصقيع Frost

Point.

ويتم حساب نقطة الندى من معلومية درجة حرارة الثرمومتر الجاف، ومقدار الانخفاض فى درجة حرارة الثرمومتر المبلل، فعلى سبيل المثال، فى حالة ما إذا كانت درجة حرارة الثرمومتر الجاف 20°م، ودرجة حرارة الثرمومتر المبلل 15° م (مقدار الانخفاض فى درجة حرارة الثرمومتر المبلل 5° م) تبلغ نقطة الندى 11.6° م.

وعند المقارنة بين الأقاليم يدل ارتفاع نقطة الندى على عظم تكاثف بخار الماء، وعندما يكون الفارق 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 20° م.

كما تعد نقطة الندى مؤشراً ينذر بحدوث كل من الندى أو الصقيع والشبورة والضباب، فإذا بلغت حالة الجو نقطة الندى فى نهاية فترة ما بعد الظهر فيعنى ذلك ان الصباح الباكر لليوم التالي ستنخفض فيه درجة حرارة الهواء إلى دون نقطة الندى وبالتالي نتوقع حدوث الندى والشبورة والضباب، وإذا كانت نقطة الندى المسجلة فى نهاية فترة ما بعد الظهر قريبة من الصفر المئوي أو تساويه فيكون من المتوقع حدوث الصقيع ويتم التحذير منه.

كيف تؤثر الرطوبة النسبية على راحة البشر.

نحن حساسون للهواء الرطب لأن الجسم البشري يبرد نفسه بالتبخر كوسيلة أولية لضبط درجة حرارته. في ظروف الجو الرطب، ينخفض معدل التبخر من الجلد مقارنة مع ظروف الجو الجاف. ولأن الجسم البشري يشعر بمعدل انتقال الحرارة من الجسم أكثر من شعوره بالحرارة ذاتها، فإننا نشعر بالحر عندما تكون الرطوبة النسبية أعلى من معدلاتها.

مثلا، إذا كانت درجة حرارة الهواء 24 °م والرطوبة النسبية مساوية للصفر، فإننا سنشعر بدرجة الحرارة مساوية لـ 21°م. وإذا كانت الرطوبة النسبية مساوية لـ 100 بالمئة عند درجة الحرارة نفسها، فإننا نشعر بأنها 27°م إذا كانت درجة حرارة الهواء 24°م وكان يحتوي على بخار الماء المشبع، فإن الجسم البشري يبرد ذاته بنفس المعدل كما لو كانت درجة الحرارة 27°م وكان الجو جافاً. إن مؤشر الحرارة (Heat index) ومؤشر الرطوبة (humidex) هما مؤشران للتأثير المشترك لدرجة الحرارة والرطوبة على حادثة تبريد الجو وتأثيره على الجسم البشري.

المصدر :
خرائط الطقس والمناخ - إبراهيم محمد شرف -  دار المعرفة الجامعية الإسكندرية.