كيف يُقاس الطقس؟

أحمد مراد (القاهرة)

يشير مفهوم الطقس إلى حالة الجو خلال فترة زمنية محددة قد تصل إلى أيام عدة، متضمناً بعض العناصر مثل درجة الحرارة، ونسبة الرطوبة، وسرعة الرياح واتجاهها، والضغط الجوي، وكمية الأمطار، ويستخدم علماء الأرصاد الجوية العديد من الأجهزة والأدوات لقياس عناصر الطقس المختلفة.

مجس إلكتروني لدرجة الحرارة
تُقاس درجة الحرارة بواسطة بعض الأدوات والأجهزة عن طريق التلامس المباشر للهواء، ويعد الترمومتر الزئبقي أبرز هذه الأدوات والأجهزة، وقد استخدم لأول مرة عام 1800 ميلادي، وهو يقيس درجة الحرارة حسب مقياس فهرنهايت وسيليسيوس.
ويدل التغير في حجم سائل الزئبق على التغير في درجة الحرارة الخارجية، حيث يتمدد حجم السائل عند ارتفاع درجة الحرارة، ويتقلص عند انخفاضها.
كما تُقاس درجة الحرارة بواسطة مِجس إلكتروني في محطات الطقس الحديثة، وهو يحتوي على وحدة تهوية تسمح بتدفق الهواء بحرية من خلالها لقياس درجة حرارته، ولكن يجب أن يكون المجس بعيداً عن أشعة الشمس.
وتوجد تقنيات أخرى لقياس درجة الحرارة عن طريق استخدام أجهزة استشعار لاكتشاف الأشعة تحت الحمراء المنبعِثة من الأسطح، وتقدير درجة الحرارة حولها.

البارومتر للضغط الجوي
يُقاس الضغط الجوي بواسطة جهاز يُعرف بـ «البارومتر» الذي يوفر القياس بوحدة المليبار، وقد استخدم لأول مرة في عام 1840 ميلادي، ويتكون البارومتر المعدني أو البارومتر اللاسائلي من علبة محكمة الإغلاق فيها هواء، وعند ارتفاع الضغط الجوي تنكمش العلبة ويصغر حجمها، وتتحرك إبرة المؤشر لتُشير إلى ضغط مرتفع، ويشير ارتفاع الضغط إلى ارتفاع درجة الحرارة، بينما عند انخفاض الضغط الجوي تتمدد العلبة قليلاً، ويتحرك مؤشر الإبرة ليشير إلى ضغط منخفض، ويشير استمرار انخفاض الضغط الجوي إلى قرب سقوط الأمطار.

«دلو قلاب» للمطر
يهتم خبراء الأرصاد الجوية بقياس معدل كمية الأمطار وسرعة تساقطها، وقياس تراكم الأمطار الذي يحدد كمية الأمطار التي سقطت على الأرض خلال فترة زمنية محددة، ويتم قياس ذلك كله بواسطة مقياس الأمطار الذي يتكون من مجموعة من الدِلاء ذات حواف حادة تمر منها الأمطار إلى وعاء زجاجي، وبعدها يُقاس كميتها.
ويعتبر مقياس المطر ذي الدلو القلاب الساخن أحد أشهر وأبرز مقاييس الأمطار التي يستخدمها خبراء الأرصاد الجوية، حيث يدخل المطر عبر فتحة في المقياس، ويصل الماء إلى أحد الدِلاءين المتوازنين على محور يقع أسفل قمع، وعندما تلمس الأمطار الدِلاء فإنَها تشغل مفتاح قراءة يُرسل بيانات إلى محطّات الطقس عن كمية الأمطار، وفي حال تساقط ثلوج يتم تسخينها حتى تصبح سائلة.

رادارات تتنبأ بالعواصف والأعاصير
تُستخدم رادارات الطقس للتنبؤ بسقوط الأمطار والعواصف الرعدية والأعاصير، وتحديد مواقعها وحساب حركتها، فضلاً عن تحديد شِدة هطول المطر وأشكاله المختلفة سواء ثلج أو ماء، وقد استخدم الرادار لأول مرة خلال الحرب العالمية الثانية.
وفي عام 2013، تم تطوير أنظمة رادارات دوبلر بتقنية الاستقطاب المزدوج، حيث تستطيع إرسال إشارات البيانات واستقبالها بشكل أفقي وعمودي على عكس الرادارات التقليدية التي ترسل إشارات أفقية فقط، الأمر الذي يمكن خبراء الأرصاد الجوية من عمل صورة ثنائية الأبعاد لتوضيح حقيقة ما هو متواجد في الغلاف الجوي سواء كان مطر أو ثلج.

أخبار ذات صلة

ركنة تسجل أقل درجة حرارة في الإمارات

حرارة «قياسية» في اليابان

«الأنيمومتر» لسرعة الرياح
توجد أجهزة عدة لقياس سرعة الرياح، أبرزها ما يُعرف بـ «الأنيمومتر» الذي يُستخدم لقياس سرعة واتجاه الرياح بوحدة ميل/ ساعة، وهو يحتوي على 4 أكواب متصلة بأذرع أفقية بقضيب عمودي، وعندما تهب الرياح تدور الأكواب، مما يجعل القضيب العمودي يدور، وتُحسب سرعة الرياح عن طريق عدد الدورات التي يدورها القضيب.
ويوجد «الأنيمومتر» بأشكال عدة، مثل الشكل ذي الكؤوس المجوفة، ومع زيادة سرعة الرياح تدور هذه الكؤوس.
وهناك جهاز آخر لقياس سرعة الرياح يشبه طاحونة الهواء، ويعتمد على حساب عدد الدورات التي ثُحدِثها الشفرات المتصلة بقضيب يدور بشكلٍ أفقي. أما شدة الرياح، فتُقاس من خلال قياس سرعة الموجات الصوتية أو من خلال تسليط أشعة الليزر على الجسيمات الصغيرة الموجودة في الهواء، وقياس مدى التأثير الناتج عن ذلك.
وهناك ما يُعرف بـ «دوارة الرياح» لقياس اتجاه الرياح، وتتكون من سهم مثبت عليه الاتجاهات الأربعة، حيث يدور السهم ويشير إلى اتجاه الرياح.

نسبة الرطوبة بـ «المرطاب»
تشير نسبة الرطوبة إلى كمية بخار الماء الموجودة في الهواء، وتُقاس بواسطة أنواع عدة من الأجهزة والأدوات، أبرزها ما يُعرف بـ «المرطاب»، وتوجد لها أشكال وأنواع مختلفة تستشعر التغيرات التي تحدثها الرطوبة في وزن مواد معينة أو حجمها أو شفافيتها.
وهناك أنواع كهربائية من مقاييس الرطوبة تقيس التغير في المقاومة الكهربائية لطبقة رقيقة من كلوريد الليثيوم عند تعرضها للرطوبة، وهناك أيضاً مجسات الرطوبة التي تحدد تلقائياً محتوى الماء والرطوبة النسبية للغلاف الجوي.
ويستخدم أحد أنواع أجهزة قياس الرطوبة التي تسمى مقياس رطوبة حبال مقياس حرارة جافاً ومصباحاً رطباً لقياس الرطوبة النسبية للهواء.

أقمار صناعية لمراقبة الجو
من بين آلاف الأقمار الصناعية المنتشرة في الفضاء، هناك أقمار صناعية خاصة بالطقس تقع على بُعد مئات آلاف الأميال من سطح الأرض، تُستخدم لجمع البيانات المتعلقة بأحوال الطقس والمناخ على كوكب الأرض، وبفضل موقعها تتمكن هذه الأقمار من مراقبة أحوال الطقس في مناطق واسعة.

وتساعد هذه الأقمار خبراء الأرصاد الجوية على اكتشاف أنماط الطقس من ساعات إلى أيام قبل أن يتم رصدها بواسطة أجهزة مراقبة الطقس الأخرى، وذلك بفضل قدرة هذه الأقمار على عرض البيانات المتعلقة بالطقس بصورة ممتدة ومتواصلة.

محطات طقس متنقلة
تعد بالونات الرصد الجوي إحدى أبرز التقنيات الحديثة التي يعتمد عليها خبراء الأرصاد في قياس الطقس وعناصره المختلفة، وهي بمثابة محطّات طقس متنقلة تضم أدوات قياس عناصر الطقس المختلفة في طبقات الجو العلوية.
ويتم إطلاق بالونات الطقس مرتين يومياً عند منتصف النهار ومنتصف الليل في أكثر من 500 موقع حول العالم، وخلال التحليق تقيس البيانات وتسجلها، وبعدها ترسلها إلى محطّات الطقس الأرضية، وتصنع هذه البالونات من المطاط.