ولادة السحب الركامية

2012 دليل الطقس

روس رينولدز

مؤسسة الكويت للتقدم العلمي

علوم الأرض والجيولوجيا

لأنّ الضغط يتناقص كلما زاد الارتفاع في الغلاف الجوي، فأيّة حزم (فقاعات) أو طبقات من الهواء الصاعد ستتمدد بالتدريج. وتُؤدي هذه الزيادة في الحجم إلى برودة الهواء داخل الفقاعات الصاعدة.وبالطبع لا يرتفع الهواء فقط بل يجب أن يهبط في بعض الأماكن، وفي هذه الحالة يهبط الهواء في ضغط يرتفع باطراد. وفي ظل هذه الظروف، تزيد حرارة الهواء. ومادام الهواء الصاعد والهابط غير مشبع (خالٍ من الغيوم)، فسيبرد أو يدفأ على التوالي بمعدل 9.8 مئوية لكل كيلومتر ( 5.5 فهرنهايت لكل 1.000 قدم).

تخيل يوماً صيفياً حيث درجة الحرارة هي 25 مئوية ( 77 فهرنهايت) ونقطة الندى

هي 15 مئوية ( 59 فهرنهايت). تندفع فقاعة هواء خالية من الغيوم بعيداً عن السطح الساخن كهواء حراري (دفقة من الهواء الدافئ نسبياً الذي يرتفع بشكل غير مرئي عبر بيئة أبرد). يحدث الارتفاع لأنّ التسخين الموضعي سيقلّل من كثافة دفقة الهواء مما يجعلها تطفو على الغلاف المحيط الأبردوالأكثر كثافة. في هذا المثال، الهواء غير مُشبّع لذا

تنخفض درجة حرارته بمعدل 9.8 مئوية لكل كيلومتر ( 5.5 فهرنهايت لكل 1.000 قدم). إذا افترضنا أنّ تركيز بخار الماء يبقى ثابتاً بينما يحدث هذا – يُمكن أن يزداد إذا تبخّر الماء إلى داخل الفقاعة أو يتناقص إذا تكثّف الماء خارجها- عندئذِ وبعد 100م (330 قدماً) ستكون درجة الحرارة 24 مئوية ( 75 فهرنهايت)، التي لها قيمة تشبُّع لبخار الماء أقل من درجة حرارة الهواء على السطح.

يقود الصعود المستمر إلى تبريد أكثر للفقاعة وبالتالي خفض تدريجي لقيمة التشبُع، حتى تصل، على علو 1.000م (3.300قدم)، برودة الهواء إلى درجة حرارة نقطة الندى وهي 15مئوية ( 59 فهرنهايت). إذا ارتفع الهواء إلى أبعد من تلك النقطة، سيؤدي مزيد من التبريد إلى ظهور رذاذ سحابي يتشكل من قسم من بخار الماء في الفقاعة. وهذا هو مكان قاعدة السحابة.

وبمجرد أن يبدأ التكاثف، يظهر السحاب. ونوع السحاب المرتبط بالحراري الذي تم وصفه أعلاه هو سحاب ركامي. تُطلق عملية التكاثف حرارة تؤدي إلى تدفئة الهواء

المحيط. يعني هذا أنّ الصعود داخل السحابة يُسبب تبريد الهواء بشكل أبطأ بكثير من الصعود الخالي من السحب.

للسحب الركامية المتفرقة طبقة تحت-سحابة واضحة، حيث تصعد الفقاعات غير المشبعة، وقاعدة سحابة تشير إلى المستوى الذي تصبح مشبعة عنده. يعتمد ارتفاع قاعدة سحابة على درجة حرارة ونقطة ندى الهواء السطحي. إذا

كان الهواء جافاً، يحتاج أن يصعد إلى مسافة كبيرة ليتكاثف. إذا كان رطباً، فستكون قاعدة الغيمة أقرب إلى سطح الأرض.

يعتمد الارتفاع الذي تصله سحابة ركامية جزئياً على ما تحتويه الفقاعة من رطوبة – أي مقدار التسخين الناتج عن التكاثف ومدى نشاطه. ما يحدد هذا هي درجة حرارة نقطة الندى: كلما زادت القيمة، كلما زاد التركيز المطلق للرطوبة.

وتتأثّر أيضاً سماكة الغيمة بالطريقة التي تتغيّر بها درجة حرارة البيئة المحيطة مع الارتفاع – وهذا ما يُعرف بـ «معدّل التغير البيئي». تستشعر بالونات الطقس معدّل التغير البيئي أثناء صعودها خلال الغلاف الجوي السفلي والغلاف الجوي الطبقي السفلي. ولتقدير العُمق المحتمل لسحابة ركامية، من الضروري مقارنة منحنى درجة حرارة البيئة بمنحنى درجة حرارة الهياج الحراري. من الممكن

أحياناً مُشاهدة سحب ركامية بأعماق مختلفة منتشرة فوق مناطق بعرض بضع مئات من الكيلومترات (حتى 200 ميل). من الممكن أن يكون سبب هذه الاختلافات التغيرات في شدة التسخين السطحي أو الطريقة التي يختلف بها معدّل التغير البيئي من مكان لآخر.