خطوات الاستخدام
الخطوة 1: إدخال درجة حرارة الهواء (Temperature) ودرجة حرارة نقطة الندى (Dew Point) بوحدة الدرجة المئوية. هذان القيمان أساسيان لحساب كمية بخار الماء في العمود الجوي. يتم استخدامهما لحساب ضغط بخار الماء المشبع والفعلي.
الخطوة 2: يحسب ضغط بخار الماء المشبع (es) باستخدام معادلة كلاسيوس-كلابيرون المبسطة: es = 6.112 * exp((17.62 * T) / (T + 243.12)) حيث T هي درجة حرارة الهواء. هذا يعطي ضغط البخار المشبع بوحدة hPa.
الخطوة 3: يحسب ضغط بخار الماء الفعلي (e) بنفس المعادلة لكن باستخدام درجة حرارة نقطة الندى: e = 6.112 * exp((17.62 * Td) / (Td + 243.12)).
الخطوة 4: تقدر كمية بخار الماء في العمود الجوي (الماء القابل للهطول) باستخدام تكامل مبسط يعتمد على العلاقة: Precipitable Water (mm) = (1/ (ρw * g)) * ∫ (e / (R_v * T)) dp من السطح إلى أعلى الغلاف الجوي. في التطبيق العملي، يمكن استخدام الصيغة التقريبية: PW ≈ (e * 0.1) / (T * 0.001) أو باستخدام معاملات تجريبية. في هذه الحاسبة، نستخدم العلاقة: PW (mm) = 0.1 * (e / (T + 273.15)) * (1000 / 9.8) * ln(Psfc / 200) حيث Psfc هو الضغط السطحي (عادة 1013 hPa) و200 hPa هي الضغط في الطبقات العليا. هذه الصيغة تعطي تقديراً معقولاً للماء القابل للهطول.
أمثلة محلولة
تطبيقات عملية على الماء القابل للهطول بخطوات الحل كاملة.
الحل
أولاً، نحسب ضغط البخار المشبع: es = 6.112 * exp((17.62 * 35) / (35 + 243.12)) = 56.23 hPa. ثم ضغط البخار الفعلي: e = 6.112 * exp((17.62 * 20) / (20 + 243.12)) = 23.37 hPa. باستخدام الصيغة التكاملية التقريبية مع الضغط السطحي 1013 hPa: PW = 0.1 * (23.37 / (35 + 273.15)) * (1000 / 9.8) * ln(1013/200) = 0.1 * 0.0759 * 102.04 * 1.619 ≈ 1.25 mm. هذا يعني أن عمود الهواء فوق منطقة مساحة 1 متر مربع يحتوي على بخار ماء يمكن أن ينتج 1.25 ملم من الأمطار إذا تكثف بالكامل. في الواقع، كمية صغيرة نسبياً، لذا قد لا تؤدي إلى أمطار غزيرة بدون عوامل أخرى مثل الرفع. ولكن إذا كان هناك نظام جبهي، فقد يكون هذا كافياً لأمطار خفيفة.
الحل
للحالة الرطبة: es = 6.112 * exp((17.62*30)/(30+243.12)) = 42.43 hPa; e = 6.112 * exp((17.62*25)/(25+243.12)) = 31.67 hPa; PW = 0.1*(31.67/(30+273.15))*(1000/9.8)*ln(1013/200) = 0.1*0.1044*102.04*1.619 ≈ 1.73 mm. للحالة الجافة: e = 6.112 * exp((17.62*10)/(10+243.12)) = 12.27 hPa; PW = 0.1*(12.27/(30+273.15))*(1000/9.8)*ln(1013/200) = 0.1*0.0404*102.04*1.619 ≈ 0.67 mm. الفرق كبير: الحالة الرطبة تحتوي على أكثر من ضعف كمية بخار الماء. لذلك، فرص هطول الأمطار في الحالة الرطبة أعلى بكثير، خاصة مع وجود آليات رفع.
أمثلة محسوبة
قيم مُدخَلة ونتيجة محسوبة فعليًا بواسطة الماء القابل للهطول.
قيم مُدخَلة قياسية
- نقطة الندى (°م)
- 0
- درجة الحرارة (°م)
- 22
قيم مُدخَلة مرتفعة
- نقطة الندى (°م)
- 35
- درجة الحرارة (°م)
- 40
قيم مُدخَلة منخفضة
- نقطة الندى (°م)
- -40
- درجة الحرارة (°م)
- 5
قيم مُدخَلة قياسية
- نقطة الندى (°م)
- 30
- درجة الحرارة (°م)
- 30
قيم مُدخَلة مرتفعة
- نقطة الندى (°م)
- 80
- درجة الحرارة (°م)
- 80
قيم مُدخَلة منخفضة
- نقطة الندى (°م)
- 10
- درجة الحرارة (°م)
- 10