الثلج

2012 دليل الطقس

روس رينولدز

مؤسسة الكويت للتقدم العلمي

علوم الأرض والجيولوجيا

في الظروف الطبيعية يتجمد الماء عند درجة حرارة 0 مئوية (32 فهرنهايت)، ولكن في الغلاف الجوي، حيث توجد جسيمات الماء كقطرات سحاب متناهية الصغر فالأمر مختلف تماماً. حتى على ارتفاعات عالية داخل الغلاف الجوي السفلي، تبقى الكثير من جسيمات السحب سائلة بما يُسمّى سحابة فائقة التبريد.

هطول فصل الشتاء

يُعرف الجليد المتميع كثلج يذوب عند استقراره على السطح، بالرغم من أنّ العبارة تُستخدم في الولايات المتحدة لقطرات المطر الباردة جداً التي تتجمد إلى كريات ثلج إذا سقطت خلال طبقة عميقة نوعاً ما من الهواء فوق السطح تقريباً.

والماء السائل لا يتجمّد ما لم توجد شوائب دقيقة إلا في درجات حرارة منخفضة جداً. واحتمال وجود مثل هذه الشوائب في القطرات الصغيرة جداً التي تُشكّل السحب هو أقل بكثير من وجودها في المسطحات المائية الكبيرة حيث يحدث التجمد عند 0 مئوي ( 32 فهرنهايت). (لذلك من الأفضل تعريف الصفر المئوي ( 32 فهرنهايت) كنقطة ذوبان الجليد.)

في الغلاف الجوي، قطرة واحدة فقط من مليون قطرة تتجمد عند 10- مئوية ( 14فهرنهايت)، وعدة مئات من القطرات تقريباٌ من مليون تتجمد عند 30- مئوية ( 22- فهرنهايت)، وتتحول كل القطرات إلى بلورات جليد فقط عند درجة حرارة 40- مئوية ( 40- ف) أو أقل.

تتخذ بلورات الثلج التي تنمو من البخار فقط أشكالاً مختلفة مميزة اعتماداً على نطاق درجة الحرارة التي تنشأ ضمنه. وعند هبوطها عبر طبقات أكثر دفئاً بشكل متدرج تُصبح أشكالها أكثر تعقيداً. وبالمثل، يُمكن أن تحدث تغيُّرات معقدّة بالشكل إذا ارتفعت مع التيارات الصاعدة إلىمناطق أكثر برودة من السحاب. ويُلخص الجدول في الصفحة السابقة أشكال هذه البلورات.

إنّ تجمُّد ماء فائق التبريد إلى بلورات جليد هو الآلية الثانية للتمدد، وتُعرف بالـ «صَقعَة» (الجليد الصريد)، وهي جوهرياً نفس العملية التي تسبب توضُّع الصقيع كجليد (انظر الصفحة 89).

إنّ السطح الأكثر فعّالية لتجميد الماء عليه هو بلورة جليد، لذا تتجمّد عليه القطرات فائقة التبريد بمجرد ملامسته. وهذا يعني أنّه في السحب التي تحتوي قطرات فائقة التبريد وبلورات ثلجية، تنمو هذه البلورات بسرعة. وقد تنمو البلورات بمعدلات متفاوتة اعتماداً على مدى تجمد الماء فائق التبريد عليها، وتلتقط البلورات الأكبر حجماً البلورات الأخرى عند سقوطها بسرعات عالية.

تُعرف جسيمات الثلج التي تتشكل بهذه الطريقة بالـ «البَرَد الطري»، الذي يسقط ويتكسر عندما يصطدم بقطرات السحب.

ويُمكن أن تنمو هذه الشظايا إلى بَرَد طري جديد، ويُمكن بدوره أن يتشظى على شكل تفاعل متسلسل مُشكّلاً أعداداً كبيرة من بلورات الثلج. وتلتصق عند هبوطها عادةً مع بعضها منتجةً نُدف الثلج.

وفي الحقيقة، إنّ مُعظم المطر الذي يهطل في خطوط العرض الوسطى

والعليا يبدأ مسيرته كثلج حتى في فصل الصيف.

وربما يثير الدهشة أنّ السقوط الكثيف للثلج لا يحدث في الهواء الأشد برودة. ترتبط التراكمات العميقة في أي مكان في العالم بالهواء الغني بالرطوبة الذي عبر عادةً فوق بحار دافئة نسبياً.

والسبب هو أنّ الهواء يجب أن يكون دافئاً نسبياً لكي يحتوي كميات كبيرة من بخار الماء.

في مناطق خطوط العرض الوسطى والعليا، الآلية الأكثر شيوعاً لإنتاج تساقط ثلوج كثيرة هي المنخفض الجبهي (انظر الصفحة 40) – مثلاً، فوق جبال الروكي وجبال الأنديز وجبال الألب الأوروبية وفي نيوزيلاندة. ترتبط عادة التراكمات العميقة الواسعة بالهواء الذي يتدفق عبر القطّاع الدافئ لمنخفض ضغطي، على الرغم من أنّ درجات الحرارة يجب أن تكون تحت الصفر وصولاً إلى السطح.