خطوات الاستخدام
الخطوة الأولى: أدخل تدرج الحرارة الأفقي (ΔT/Δy) بوحدة كلفن لكل 100 كيلومتر. يمثل هذا التدرج مدى تغير درجة الحرارة في الاتجاه الأفقي (من الشمال إلى الجنوب مثلاً). كلما زاد التدرج، زادت قوة الرياح الحرارية. يجب تحويل الوحدة إلى كلفن لكل متر للحسابات: اقسم على 100,000.
الخطوة الثانية: أدخل سمك الطبقة (Δz) بالمتر. هذا هو الفرق الرأسي بين مستويين ضغطيين (مثلاً بين 850 و 500 هكتوباسكال). السمك يتناسب طردياً مع متوسط درجة حرارة الطبقة، ويستخدم في حساب الرياح الحرارية كعامل مضاعف.
الخطوة الثالثة: أدخل خط العرض (φ) بالدرجات. يستخدم لحساب معامل كوريوليس (f) = 2Ω sin(φ)، حيث Ω = 7.2921 × 10⁻⁵ راديان/ثانية. معامل كوريوليس يحدد تأثير دوران الأرض، ويزداد مع خط العرض.
الخطوة الرابعة: تحسب الآلة حاسبة معامل كوريوليس (f) بدقة باستخدام زاوية الراديان. ثم تطبق المعادلة: سرعة الرياح الحرارية (V_thermal) = (g × (ΔT/Δy) × Δz) / (f × T₀)، حيث g = 9.81 م/ث² و T₀ = 288 كلفن (متوسط درجة حرارة الطبقة المرجعي). الناتج بوحدة م/ث.
الخطوة الخامسة: تفسير النتيجة. سرعة الرياح الحرارية تمثل الفرق في سرعة الرياح الجيوستروفية بين المستويين العلوي والسفلي. تشير القيم العالية إلى جبهات هوائية قوية ورياح شديدة في الطبقات العليا.
أمثلة محلولة
تطبيقات عملية على الرياح الحرارية بخطوات الحل كاملة.
الحل
أولاً، نحول تدرج الحرارة إلى كلفن/م: 2 كلفن/100 كم = 2 / 100000 = 0.00002 كلفن/م. ثم نحسب معامل كوريوليس: f = 2 × 7.2921e-5 × sin(30°) = 1.45842e-4 راديان/ثانية. نطبق المعادلة: V = (9.81 × 0.00002 × 4000) / (1.45842e-4 × 288) = (9.81 × 0.08) / (0.042002) = 0.7848 / 0.042002 ≈ 18.68 م/ث. إذن سرعة الرياح الحرارية حوالي 18.7 م/ث، مما يدل على وجود قص رياح معتدل بين المستويين.
الحل
نحول التدرج: 5/100000 = 0.00005 كلفن/م. معامل كوريوليس: f = 2 × 7.2921e-5 × sin(60°) = 1.45842e-4 × 0.8660 = 1.263e-4 راديان/ثانية. الحساب: V = (9.81 × 0.00005 × 3000) / (1.263e-4 × 288) = (9.81 × 0.15) / (0.0363744) = 1.4715 / 0.0363744 ≈ 40.45 م/ث. النتيجة حوالي 40.5 م/ث، وهي سرعة عالية تشير إلى تدرج حراري شديد وقص رياح قوي، مما قد يرتبط بجبهة هوائية نشطة.
أمثلة محسوبة
قيم مُدخَلة ونتيجة محسوبة فعليًا بواسطة الرياح الحرارية.
قيم مُدخَلة قياسية
- تدرج الحرارة (K/100كلم)
- 22
- سمك الطبقة (م)
- 10
- خط العرض (درجة)
- 70
قيم مُدخَلة مرتفعة
- تدرج الحرارة (K/100كلم)
- 40
- سمك الطبقة (م)
- 100
- خط العرض (درجة)
- 90
قيم مُدخَلة منخفضة
- تدرج الحرارة (K/100كلم)
- 5
- سمك الطبقة (م)
- 1
- خط العرض (درجة)
- 40
قيم مُدخَلة قياسية
- تدرج الحرارة (K/100كلم)
- 30
- سمك الطبقة (م)
- 30
- خط العرض (درجة)
- 30
قيم مُدخَلة مرتفعة
- تدرج الحرارة (K/100كلم)
- 80
- سمك الطبقة (م)
- 80
- خط العرض (درجة)
- 80
قيم مُدخَلة منخفضة
- تدرج الحرارة (K/100كلم)
- 10
- سمك الطبقة (م)
- 10
- خط العرض (درجة)
- 10