الرياح وطرق القياس

تتباين كثافة الهواء فى الغلاف الجوي بسبب تباين حرارته وlن ثم يتحرك الهواء أفقياً ورأسياً، فالرياح هى الهواء المتحرك الذي ينشأ بفعل التباين الأفقي والراس فى كثافة الهواء والضغط الجوي. ويتحرك الهواء رأسياً فيكون صاعداً عند مناطق الضغط المنخفض، وهابطاً عند مناطق الضغط المرتفع، ويتحرك الهواء أيضا أفقياً فوق سطح الأرض من مناطق الضغط المرتفع نحو مناطق الضغط المنخفض، ومن الصعب الفصل بين حركة الهواء الأفقية وحركته الرأسية فهما يشتركان معاً فى آلية واحدة تعرف بالدورة الهوائية العامة على سطح الأرض.

تتباين كثافة الهواء فى الغلاف الجوي بسبب تباين حرارته وهن ثم يتحرك الهواء أفقياً ورأسياً، فالرياح هى الهواء المتحرك الذي ينشأ بفعل التباين الأفقي والراس فى كثافة الهواء والضغط الجوي.

ويتحرك الهواء رأسياً فيكون صاعداً عند مناطق الضغط المنخفض، وهابطاً عند مناطق الضغط المرتفع، ويتحرك الهواء أيضا أفقياً فوق سطح الأرض من مناطق الضغط المرتفع نحو مناطق الضغط المنخفض، ومن الصعب الفصل بين حركة الهواء الأفقية وحركته الرأسية فهما يشتركان معاً فى آلية واحدة تعرف بالدورة الهوائية العامة على سطح الأرض.

وتتباين سرعة الرياح على سطح الارض تبعاً لتباين الفارق فى الضغط الجوي بين النطاق الذى تتحرك منه الرياح نحو النطاق الآتية إليه الرياح، وهو ما يعرف بمعدل انحدار الضغط الجوي الذى يتم حسابه بالصيغة التالية:

معدل انحدار الضغط الجوي (مللي بار / كم) =(بار مللي)  نقطتين بين الجوي الضغط في الفارق )/((كم) النقطتين بين المسافة)

ننشأ عن دوران الكرة الأرضية حول محورها من الغرب الى الشرق وانتقال الرياح من نطاقات الضغط المرتفع نحو نطاقات الضغط المنخفض ان تنحرف الرياح نحو الشرق فى حالة انتقالها من دائرة عرض ذات محيط أكبر إلى دائرة عرض ذات محيط أصغر، وتنحرف الرياح نحو الغرب فى حالة العكس. كما تؤثر قوى الاحتكاك بين الرياح ومظاهر سطح الأرض مثل التضاريس، المسطحات المائية، الاشكال النباتية، المباني وغيرها على سرعة واتجاه الرياح فتنخفض سرعتها ويتغير اتجاهها فى حالة اعتراض أي من تلك المظاهر للرياح، كما تؤثر قوة الجذب المركزية التي تبلغ اقصاها عند الدائرة الاستوائية وتنخفض تدريجياً بالاتجاه نحو القطبين تؤثر فى حركة الرياح وبخاصة عند تحركها بشكل دائري فى حالة حدوث الأعاصير إضداد الأعاصير.

وتبعاً لتباين توزيع العوامل المؤثرة فى سرعة واتجاه الرياح تتباين أنظمة الرياح على سطح الأرض، فتتحرك الرياح من نطاق الضغط المرتفع حول داثرة عرض 30° شمالاً نحو نطاق الضغط المنخفض عند الاستواء فى اتجاه شمالي شرقي، وتتحرك الرياح من نطاق الضغط المرتفع حول دائرة عرض 30° جنوباً نحو نطاق الضغط المنخفض عند الاستواء فى اتجاه جنوبي شرقي، والرياح في كلا النطاقين تسمى الرياح التجارية The Trade Winds وتتحرك الرياح من نطاق الضغط المرتفع حول دائرة عرض 30° شمالاً نحو نطاق الضغط المنخفض حول دائرة عرض 60° شمالاً في اتجاه جنوبي غربي، ومن نطاق الضغط المرتفع حول دائرة عرض 30° جنوباً نحو نطاق الضغط المنخفض حول دائرة عرض 60° جنوباً في اتجاه شمالي غربي، والرياح في كلا النطاقين تسمى الرياح العكسية .The Westerlies

وتتحرك الراح من نطاق الضغط المرتفع فوق القطب الشمالي نحون طاق الضغط المنخفض حول دائرة عرض 60° شمالاً فى اتجاه شمالي شرقي، ومن نطاق الضغط المرتفع فوق القطب الجنوبي نحو نطاق الضغط المنخفض حول دائرة عرض 60° جنوباً فى اتجاه جنوبي شرقي، والرياح فى كلا النطاقين تسمى الرياح القطبية The polar Winds. ويطلق على الرياح التجارية والعكسية والقطبية اسم الرياح الدائمة أو المنتظمة وذلك بسبب انتظام هبوبها على مدار العام بس نطاقات الضغط الجوي الموزعة على سطح الكرة الأرضية.

توزيع نطاقات الضغط الجوي وحركة الهواء على سطح الأرض

وينشأ نظام رياح موسى نتيجة التباين الفصلي فى الضغط الجوي بين اليابس والمسطحات المائية المجاورة في المناطق المدانة وبخاصة فنى المساحات الواسعة من اليابس التي تحاط بمسطحات مائية واسعة كما هو الحال فى قارتي آسيا وأفريقيا فتتحرك الرياح من نطاق الضغط المرتفع الذى يكون متمركزاً في المحيطات صيفاً وفي اليابس المجاور شتاءً نحون طاق الضغط المنخفض الذى يكون متمركزاً في اليابس صيفاً وفوق المحيطات شتاءً فيتبدل اتجاه الرياح بين فصول السنة وتتباين خصائصها تبعاً للجهة الآتية منها وهوما يعرف بالرياح الموسميةMonsoon Winds .

فصول السنة وتتباين خصائصها تبعاً للجهة الآتية منها وهوما يعرف بالرياح الموسميةMonsoon Winds .

وتنشأ أنظمة هوائية محلية يقتصر تأثيرها فى مواقع محددة من سطح الأرض تنشأ نتيجة التباين فى درجة حرارة اليابس والماء خلال النهار أو الليل ويكن من محصلة ذلك تباين انحدار الضغط الجوي بين اليابس والماء خلال النهار أو الليل، فيتحرك الهواء أفقياً من البحر إلى الياس أثناء فترة النهار و يعرف ذلك بنسيم البحرSea Breeze ، ومن اليابس إلى البحر أثناء الليل ويعرف ذلك بنسيم البرLand Breeze .

فى حين تنشأ دورة هوائية محلية أخرى يقتصر تأثيرها على طول المنحدرات الجبلية للأودية الجافة تحدث نتيجة التباين فى درجة حرارة المنحدر وبطن الوادي خلال النهار أو الليل، فيتحرك الهواء صاعداً المنحدرات نحو القمة أثناء فترة النهار ويسمى بنسيم الوادي Valley Breeze ويتحرك هابطاً فوق المنحدرات الجبلية نحو بطون الأودية أثناء الليل ويسمى بنسيم الجبل Mountain Breeze.

قياس الرياح Wind Measurement

تتعدد أنظمة الرياح على سطح الأرض، فيتحرك الهواء أفقياً على سطح الأرض فى ثلاثة أنظمة هوائية، فى نظام منتظم تمثله الرياح التجارية، الرياح العكسية، الرياح القطبية، وفى نظام فصلى إقليمي تمثله الرياح الموسمية، وفى أنظمة محلية يمثلها نسيم البر ونسيم البحر، نسيم الجبل ونسيم الوادي، الرياح المحلية الحارة والباردة المصاحبة لمرور الأعاصير (الانخفاضات الجوية).

ومما لا شك فيه فإن تنوع خصائص الهواء بالأنظمة الهوائية المختلفة من بارد إلى دافئ، أو من جاف إلى رطب تؤثر بالطبع على الدورة اليومية لنشاط الكائنات الحية بصورها المختلفة، كما يؤدى تباين سرعتها وبخاصة إذا ارتفعت إلى حد العاصفة إلى اخطار بيئية متعددة، واخطار على الانشطة الاقتصادية المختلفة وبخاصة النشاط الزراعي، وحركة النقل والمواصلات بكل صورها.

ويتم رصد الرياح بأجهزة تقيس اتجاهها وسرعتها فى محطات الأرصاد الجولة حيث ترتفع تلك الاجهزة فى مساحة مكشوفة وعلى ارتفاعات معينة نستعرضها فيما يلي:

1-رصد اتجاه الرياح:

يعرف اتجاه الرياح باسم الجهة التي تهب منها، فعلى سبيل المثال الناح الآتية من الشمال الشرقي نحو الجنوب الغربي تسمى رياح شمالية شرقية، والرياح الآتية من الغرب نحو الشرق تسمى رياح غربية. وهكذا. ويتم التعبير عن اتجاه الرياح بقياس قيمة درجة انحرافها عن إتجاه الشمال الذى يمثل صفر التدريج، فتكون الرياح شمالية إذا انطبق اتجاهها مع (صغر أو٠ ٣٦° ) فى حين تكون الرياح شرقية إذا انطبق اتجاهها مع 90°، وتكون جنوبية إذا انطبق اتجاهها مع ١٨٠° ، وتكون غربية إذا انطبق اتجاهها مع 270° ويمكن تقسيم الزاوية الدائرية بذلك إلى أربعة اتجاهات أو ثمانية اتجاهات، أو ستة عشر اتجاهاً.

ويستخدم جهاز دوارة الرياح Wind Vane لقياس اتجاه الرياح وهو يتركب مز عمود فولاذي رأس مرتكز على قاعدة فولاذية، مركب فى أعلاه سهماً معدنياً فى نهايته ذيل عريض خفيف الوزن لكي يسهل على الرياح تحريكه، ويثبت على العمود الفولاذي أسفل السهم ذراعان متقاطعان عمودياً تشيراً طرافهما إلى الجهات الأصلية الأربع. وعندما تهب الرياح يتحرك ذيل السهم نحو الجهة التي تتجه نحوها الرياح ويشير رأس السهم إلى الجهة الآتية منها الرياح. وتثبت دوارة الرياح فوق المباني أو أعلى محطات الرصد أو فى نهاية أعمدة مرتفعة مخصصة لذلك، وفى محطات الأرصاد الجوية تزود دوارة الناح بمحولات تحول حركة السهم فى دوارة الرياح إلى تيار كهربائي يتم نقله إلى غرفة الرصد عن طريق أسلاك كهربائية متصلة بلوحة دائرية مقسمة إلى الاتجاهات الأصلية والفرعية ومحدد كل إتجاه بمصباح كهربائي فعندما يشير السهم إلى إحدى الجهات الآتية منها الرياح خارج غرفة الرصد يضئ المصباح المثبت فوق الجهة نفسها باللوحة الدائرية داخل غرفة الرصد ويمكن للراصد أن يلاحظ ويسجل الجهة الآتية منها الرياح.

٢-رصد سرعة الرياح

جهاز الانيمومتر

تقاس سرعة الرياح بالعقدة (تعادل العقدة 1.85 كم/ساعة، وتعادل أيضاً 0.51 متر/ثانية)، ويعرف الجهاز الذى يستخدم فى ذلك بالأنيمومترAnemometer ، ويتركب هذا الجهاز من عمود رأسي فولاذي مرتكز على قاعدة ندور على طرفه الأعلى ثلاث أو أربع أذرع متساوية الطول أو متعامدة  عليه، ينتهي كل نراع بوعاء على هيئة نصف كرة (يشبه الفلجان)، وحين تؤثر فيه الرياح تدور هذه الأذرع، ويزداد دورانها بزيادة سرعة الرياح والعكس، ويمكن تسجيل عدد دورات الأذرع فى البانية بواسطة عداد سرعة مثبت على قاعدة الجهاز، ويمكن بذلك قراءة قيمة سرعة الرياح

الأنيمومتر الرقمي

ويمكن توصيل كل من دوارة الرياح، والانيمومتر عبر الاسلاك الى رشة تتحرك على ورقة رسم بياني مثبتة فوق أسطوانة تحركها ساعة زمنية بداخلها، وذلك لبيان سرعة واتجاه الرياح معاً. فتتحرك الريشة لرسم منحنى بياني لكل من سرعة الرياح واتجاه الرياح وبذلك يكون من السهل متابعة التغير الزمنى لسرعة الرياح أو اتجاهها، كما يمكن توصيل كل من دوارة الرياح والأنيمومتر عبر الأسلاك بجهاز كمبيوتر وتسجيل السرعة والاتجاه فى أسطوانة ممغنطة، ويمكن طباعتها فى أي لحظة أو إرسالها آليا عبر شبكة الاتصالات الى جميع أنحاء العالم، أو تحليلها والاستفادة منها.

وفى حالة دوارة الرياح أو الأنيمومتر يجب تثبيت كل منهما على ارتفاع عشرة أمتار من السطح المثبت عليه قاعدة كل منهما، لكي تتفادى تأثير احتكاك الرياح مع السطح، ولكي تتفادى التقلبات الناتجة عن الاختلافات فى طبيعة السطح، ولكي تكون الأجهزة بعيدة عن أي عوائق تصادف حركة الهواء. وتتباين حالة الرياح تبعاً لتباين سرعتها وهو ما يعبر عن قوتها.

المصدر: 

خرائط الطقس والمناخ دكتور محمد إبراهيم شرف دار المعرفة الجامعية.