العلوم اجلوية والع�سكرية
g o ال�ضبا F
ب
نظره عامة ،ميكانيكية ت�شكل ال�ضباب وتق�سيماته ،ت�أثرياته يف عمليات الطريان
د /نا�صر بن حممد بن جميل �سرحان �أ�ستاذ الأر�صاد اجلوية امل�ساعد والباحث يف علوم الأر�صاد اجلوية والبيئة nmsarhan@hotmail.com
يعد ال�ضباب �أحد �أهم �أمثلة مظاهر التكثف لبخار املاء يف الهواء ،ويعترب من �أكرث الظواهر اجلوية �إثارة من حيث الأجواء اجلميلة وكذلك من حيث الأخطار امل�صاحبة له ،وين�ش�أ ال�ضباب ويتكون فوق �سطح الأر�ض مبا�شرة ،ويعد مظهرا من مظاهر تكثف بخار املاء يف الطبقات الدنيا من الغالف اجلوي واملال�صقة ل�سطح الأر�ض .يتكون ال�ضباب من جتمع لقطرات مائية �صغرية خفيفة الوزن عالقة يف الهواء ،يزداد ثقلها مع اقرتابها من �سطح الأر�ض .ومن املمكن التعبري عن ال�ضباب على �أنه �سحب طبقية مال�صقة ل�سطح الأر�ض ،حيث ال تختلف مكونات ال�ضباب عن مكونات ال�سحب الطبقية املنخف�ضة (. )Stratus ُيعرف التكاثف بتحول بخار املاء يف الهواء من ال�صورة الغازية �إلى ال�صورة ال�سائلة، بحيث ي�صبح مرئيا على هيئة قطرات الندى �أو ال�ضباب �أو ال�سحب ،وكذلك قطرات املاء والثلج يف عمليات الهطول .ففي حالة ال�ضباب يجب �أن تقل مدى الر�ؤيا الأفقية الـــــــ�صـقـور ASSUQOOR
46
العدد 66رجب 1432هـ يونيو 2011م
عن (1000مرت) ،ويكون الهواء م�شبعا متام ًا ببخار املاء� ،أما �إذا كانت الر�ؤيا الأفقية �أكرث من ذلك والهواء رطبا فيختلف ا�سم احلالة اجلوية من �ضباب �إلى �شابورة (، )Mist �أو ما يطلق عليه ال�ضباب اخلفيف ،ولي�س فقط مدى الر�ؤيا الأفقية التي تتحكم بهذه الت�سميات� ،إمنا ي�شرتط لتكون ال�ضباب �أن تكون رطوبة الهواء ( .)%100كما يحدث �ضباب جليدي فقط يف مناطق القطبني ال�شمايل واجلنوبي يف �أجواء باردة ورياح خفيقة يف درجات حرارة ( 20-درجة مئوية). تقدر كثافة ال�ضباب �أو ال�شابورة عن طريق قيا�س مدى الر�ؤيا الأفقية ال�سائدة ولتقدير مدى الر�ؤيا الأفقية على املدرجات واملمرات .يف املطارات ي�ستخدم جهاز يطلق عليه ا�سم الرتان�سيمي�سوميرت ( ،)TRANSMISSOMETERالذي يقي�س �سرعة انتقال ال�ضوء وانعكا�سه بوا�سطة قطرات املاء .وبطبيعة احلال مع تطور التقنيات ،هناك عدد من الأجهزة احل�سا�سة
التي ت�ستخدم يف تقدير الر�ؤيا الأفقية �أثناء تكون ال�ضباب وكذلك الإ�ضاءات اخلا�صة التي جتهز بها املدرجات و�ساحات املطارات. ونظر ًا ملا لظاهرة ال�ضباب من خطورة على �سالمة عمليات الطريان ،خا�صة الأر�ضية منها ،وعلى املوا�صالت والنقل البحري، فتُ�صدر التحذيرات من خالل التوقعات اجلوية ،وتُن�شر عرب مكاتب الأر�صاد اجلوية يف املطارات ،وتُ�ضمن معلومات هذه الظاهرة ب�شكل �أ�سا�سي يف تقارير الأر�صاد اخلا�صة بعمليات الطريان والنقل البحري (رمز الظاهرة و م�ؤ�شر فرق درجة حرارة الهواء عن درجة حرارة نقطة الندى و مدى الر�ؤيا الأفقية) .ويرمز لظاهرة ال�ضباب يف تقارير الأر�صاد بالرمز ( )FGولظاهرة ال�شابورة بالرمز ( ،)BRوي�ستطيع املتخ�ص�صون يف جماالت الأر�صاد اجلوية والطريان بب�ساطة متييز ظاهرة ال�ضباب من خالل مقارنة لدرجات احلرارة ،ف�إذا ما اقرتبت درجة حرارة الهواء من درجة حرارة نقطة الندى مع عدم وجود هطول فهذا م�ؤ�شر على تكون
الضباب
Fog
�شابورة� ،أما �إذا ت�ساوت درجة حرارة الهواء مع درجة حرارة نقطة الندى فهذا م�ؤ�شر لتكون ال�ضباب ولعمليات الهطول املتنوعة. مثال تو�ضيحي لعملية تكثف بخار املاء، فيالحظ عند ملء كوب مباء بارد يحوي قطعا ثلجية تكثف قطرات من املاء على ال�سطح اخلارجي للكوب بفعل اختالف درجة حرارة الهواء خارج الكوب عن داخله. METAR LOWI 060520Z VRB01KT 1500 0500 R26/P1500N R08/0900N FZFG VV003 M02/M02 Q1018 BECMG 3000 FZBR BKN005=j METAR OMDB 160200Z 19006KT 130V240 0100 R12/1400VP2000N FG VV/// 18/18 Q1014 NOSIG=j مثال عن تقرير للطق�س لأغرا�ض الطريان ،ويظهر يف املثالني ال�سابقني تدين مدى الر�ؤيا الأفقية �إلى �أقل من ( 1000مرت) وت�ساوي درجة حرارة الهواء مع درجة حرارة نقطة الندى و�إدراج اخت�صار لظاهرة ال�ضباب وال�شابورة يف التقارير.
�أهم العوامل التي ت�ساعد على تكون ال�ضباب: ب�شكل عام ،انخفا�ض درجة حرارة الهواء لتت�ساوى مع درجة حرارة نقطة الندى و زيادة بخار املاء للو�صول �إلى الت�شبع يعتربان من �أهم متطلبات تكون ال�ضباب ،وميكن تق�سيم ال�شروط الواجب توفرها لتكون ال�ضباب �إلى التايل:
•�آلية لتربيد درجة حرارة الهواء �إلى درجة حرارة نقطة الندى. •رطوبة هواء عالية مع توفر لنويات التكثف.
ال�شكل ( )1تعتمد عمليات الطريان واحلركة الأر�ضية على معلومات الطق�س التي تُوفر عرب تقارير خا�صة •ا�ستقرار الهواء و�ضعف تيارات احلمل من مكاتب الأر�صاد وحتوي معلومات عن الر�ؤيا الأفقية.
ال�صاعدة وهدوء الرياح ال�سطحية.
�أنواع ال�ضباب: ُق�سم ال�ضباب على �أ�سا�س التربيد وانخفا�ض درجة حرارة الهواء �إلى ما دون درجة حرارة نقطة الندى ،كما ُق�سم ال�ضباب باالعتماد على عوامل ت�شبع الهواء ببخار املاء وعمليات التبخر ،وبنا ًء على تق�سيم ويليت (Willtt, )W.C. 1928وهوارد كريت�شفيلد
( )Critchfield, 1966فمن املمكن تق�سيم ال�ضباب ح�سب التايل: �-1ضباب الكتل الهوائية
-3ال�ضباب الناجت بفعل عمليات التبخر (. )Evaporation
(. )Air mass Fogs
-4ال�ضباب الناجت بفعل عمليات تربيد الهواء
� -2ضباب اجلبهات
(. )Cooling
(. )Frontal Fogs العدد 66رجب 1432هـ يونيو 2011م
47
الـــــــ�صـقـور ASSUQOOR
العلوم اجلوية والع�سكرية
ولزيادة املعرفة عن ميكانيكية ت�شكل ال�ضباب ح�سب ت�صنيف هوارد كريت�شفيلد ( )Critchfield, 1966بالإمكان تلخي�ص �أهم الأنواع كالتايل:
ال�ضباب الناجت بفعل عمليات التبخر ( ، )Evaporationوي�شمل:أ -ضباب األبخرة ()Steam
�ضباب البخار �-أو كما يعرف ب�ضباب البحر �أو دخان البحر القطبي -يت�شكل بو�صفه نتيجة للتبخر ال�شديد من امل�سطحات املائية عند حترك هواء بارد رطب غري م�شبع فوق م�سطحات مائية دافئة و�صعود املاء املتبخر على �شكل دخان ليختلط مع الهواء البارد م�ؤديا �إلى رفع درجة رطوبته حتى ت�شبعه وتكاثف بخار املاء على �شكل قطرات مائية عالقة يف الهواء م�شكل ًة ال�ضباب. كما يتكون هذا النوع من ال�ضباب فوق املناطق املدارية الرطبة كثرية الأمطار وعمليات النتح الناجتة عن الغطاء النباتي طوال ال�سنة ،ويطلق عليه يف كثري من الأحيان �ضباب الهطول �أو �ضباب الأمطار (ال�شكل .)3،2كما يتكون عند التقاء الهواء البارد الرطب املتجمع فوق امل�سطحات الثلجية يف املناطق ال�شمالية للكرة الأر�ضية بهواء دافئ ن�سبي ًا منتقل من مناطق جنوبية ،بحيث ي�شكل ال�ضباب عند انخفا�ض درجة حرارة الهواء الدافئ �إلى �أقل من درجة حرارة نقطة الندى.
ال�شكل ( )2مثال لت�شكل �ضباب الأبخرة والأمطار .
ال�شكل (� )3آلية ت�شكل �ضباب الهطول �أو الأمطار .
ب .ضباب اجلبهات ()Frontal
يتكون �ضباب اجلبهات الهوائية ب�سبب تربيد الهواء وانخفا�ض درجة احلرارة بفعل �سفر اجلبهات الهوائية التي تتكون عند التقاء كتل هوائية باردة مع �أخرى دافئة ،وتعترب عمليات ا�ضطرار الهواء لل�صعود فوق مناطق جتمع الهواء الدوراين ( )Convergenceخالل املنخف�ضات اجلوية وعند حدود اجلبهات الهوائية خمتلفة ال�صفات ،وت�شبع الطبقة الهوائية الباردة بفعل عمليات الهطول الدافئة ال�ساقطة من طبقات اجلو العليا من �أهم العوامل وال�شروط لتكون �ضباب اجلبهات (ال�شكل .)4
الـــــــ�صـقـور ASSUQOOR
48
العدد 66رجب 1432هـ يونيو 2011م
ال�شكل ( )4متابعة عن طريق خرائط حتليل �صور الأقمار ال�صناعية لل�ضباب املتوقع ت�شكله مع حركة اجلبهات الهوائية.
الضباب
Fog
ال�ضباب الناجت بفعل عمليات تربيد الهواء ( ،)Coolingوي�شمل: أ -ضباب اإلشعاع الشمسي (: )Radiation Fog
ال�ضباب الإ�شعاعي �أو �ضباب املناطق الداخلية يحدث فوق الياب�سة ،خا�صة يف ف�صل ال�شتاء ،ويتكون ب�سبب رئي�س هو التربيد الإ�شعاعي .فبعد غياب ال�شم�س يبد�أ �سطح الأر�ض فقدان احلرارة فيربد �سطح الأر�ض وينقل التربيد للطبقة التي تعلوه بوا�سطة التو�صيل احلراري ( )Conductionحتى الو�صول للت�شبع .فحدوث انقالب حراري على �سطح الأر�ض بفعل التربيد و �ضعف التيارات الر�أ�سية ال�صاعدة (عدم تكون �سحب) و �سكون الرياح ال�سطحية تعترب من �أهم العوامل بالإ�ضافة للرطوبة العالية التي ت�ساعد على تكون �ضباب الإ�شعاع (ال�شكل . )5يتكون �ضباب الإ�شعاع فوق املدن الكبرية واملناطق ال�صحراوية والأودية يف ف�صل ال�شتاء، يف الليل ويف �ساعات ال�صباح الأولى، مكون ًا طبقة لي�ست بال�سميكة فوق ال�سطح عندما يبد�أ بخار املاء بالتكثف حول نويات التكاثف بفعل التربيد. عندما يربد الهواء بفعل عمليات الإ�شعاع يثقل ويهبط لأ�سفل على جوانب التالل والوديان ،ومع ارتفاع رطوبة الهواء يتكون ال�ضباب ويطلق عليه �ضباب الوادي (( )Valley Fogال�شكل .)6 يت�شكل �ضباب الإ�شعاع فوق مدينة الريا�ض عدة مرات �سنوي ًا يف ف�صل ال�شتاء ،وقد تتدنى مدى الر�ؤيا الأفقية خالل ت�شكله �إلى ما دون ( 1000مرت) يف �ساعات ال�صباح الأولى ،و�سرعان ما ينق�شع عندما ت�شرق ال�شم�س �أو بن�شاط الرياح ال�سطحية.
ال�شكل (� )5آلية ت�شكل �ضباب الإ�شعاع ال�شم�سي.
ال�شكل (� )6آلية ت�شكل �ضباب الوادي.
ال�شكل (� )10آلية ت�شكل �ضباب املناطق اجلبلية.
ال�شكل ( )7مثال طبيعي عن ت�شكل ال�ضباب فوق مدينة دبي. العدد 66رجب 1432هـ يونيو 2011م
49
الـــــــ�صـقـور ASSUQOOR
العلوم اجلوية والع�سكرية
ب -الضباب املتحرك فوق األسطح الباردة (: )Advection Fog
يت�شكل ال�ضباب املتحرك عند حترك الهواء الدافئ الرطب �إلى �أ�سطح باردة (فوق الأر�ض �أو فوق امل�سطحات املائية). فبفعل فقدان الأ�سطح الباردة حلرارتها بفعل عمليات الإ�شعاع و�إلى االختالفات يف درجات احلرارة بني املناطق الأفقية حتدث عمليات التكاثف ويتكون ال�ضباب. يت�شكل ال�ضباب املتحرك فوق الياب�سة عند حترك الهواء الرطب ببطء من فوق امل�سطحات املائية �إلى الياب�سة الأبرد ن�سبي ًا يف ف�صل ال�شتاء ،ويت�شكل �أي�ض ًا عند حترك هواء دافئ فوق امل�سطحات املائية الباردة خالل ف�صل ال�صيف (ال�شكل .)8هذا النوع من ال�ضباب يتكرر حدوثه يف اململكة العربية ال�سعودية على ال�سواحل الغربية وعلى ال�ساحل ال�شرقي يف منطقة اخلليج العربي يف ف�صلي ال�شتاء والربيع؛ حيث ميتد ال�ضباب حتى عدة كيلو مرتات داخل الياب�سة ،وتنخف�ض الر�ؤيا عند ت�شكله �إلى �أقل من ( )50مرت ًا يف فرتات الليل و�ساعات ال�صباح الأولى؛ مما ي�ؤدي �إلى �شل حلركة ال�سري وعمليات الطريان الأر�ضية على املطارات الواقعة على املناطق ال�ساحلية (ال�شكل .)9 ال�ضباب املتحرك ال ي�شرتط لت�شكله ا�ستقرار للجو ،ويتحرك بن�شاط للرياح حتى ( 15عقدة).
ال�شكل(� )8آلية ت�شكل ال�ضباب املتحرك.
ال�شكل ( )9مثال طبيعي لت�شكل ال�ضباب املتحرك.
ج .ضباب املناطق اجلبلية (:)Orographic or Hill Fog
يت�شكل �ضباب املناطق اجلبلية نتيجة ل�صعود الهواء الرطب لأعايل اجلبال ،وبفعل مقاومة املنحدرات اجلبلية ل�صعود الهواء ف�إن الهواء ال�صاعد يتعر�ض للتربيد الذاتي حتى حدوث التكاثف وت�شبع الهواء ببخار املاء ،حيث يتكون ال�ضباب على القمم اجلبلية واملنحدرات العليا للمرتفعات (ال�شكل ،)10يف حال زيادة عدم اال�ستقرار فتتكون ال�سحب .هذا النوع من ال�ضباب كثري الت�شكل واحلدوث حملي ًا على املناطق اجلبلية (�سل�سلة جبال ال�سروات)، خا�صة على املناطق اجلنوبية الغربية طوال فرتات ال�سنة (ال�شكل .)11 الـــــــ�صـقـور ASSUQOOR
50
العدد 66رجب 1432هـ يونيو 2011م
ال�شكل ( )10الية ت�شكيل �ضباب املناطق اجلبلية
الضباب
Fog
د -ضباب اخللط (: )Mixing Fog
ي�شكل �ضباب اخللط عند التقاء هواء دافئ رطب ،وميتزج ب�آخر بارد رطب ،ومع ت�أثري حرارة الهواء املالم�س ل�سطح الأر�ض؛ مما ي�ؤدي النخفا�ض يف درجات احلرارة �إلى ما دون نقطة الندى .وهو كثري احلدوث يف مناطق �أوربا ال�شرقية.
هـ -ضباب التبريد بفعل التغير في الضغط اجلوي (: )Barometric Fog
يت�شكل عند تعر�ض طبقات الهواء الرطب املالم�س ل�سطح الأر�ض لتدرج �سريع يف قيم ال�ضغط اجلوي؛ مما ُينتج تربيدا ذاتيا ي�ؤدي بدوره حلدوث التكاثف وتكوين ال�ضباب. هذا النوع من ال�ضباب كثري احلدوث يف الأنهار والأودية وامل�ستنقعات.
ال�شكل ( )11مثال طبيعي ل�ضباب املناطق اجلبلية.
ال�شكل ( )12مثال طبيعي عن �ضباب التربيد بفعل التغري يف ال�ضغط اجلوي.
العدد 66رجب 1432هـ يونيو 2011م
51
الـــــــ�صـقـور ASSUQOOR
العلوم اجلوية والع�سكرية
تأثيرات الضباب:
يعترب ال�ضباب من ظواهر الطق�س اخلطرية ،خا�صة عندما يت�شكل بكثافة عالية؛ حيث يتدنى مدى الر�ؤيا الأفقية ب�شكل كبري ،وقد ت�صل �إلى ال�صفر مما ي�ؤدي لتعطيل احلركة املرورية على الطرقات بني املدن وداخلها ،وكذلك على حركة وعمليات الطريان ،خا�صة الأر�ضية وعملية الهبوط. ينق�شع ال�ضباب بفعل ن�شاط للرياح ال�سطحية و�سطوع ال�شم�س (عمليات الت�سخني بفعل الإ�شعاع ال�شم�سي النهاري) ،وتعترب تغري الكتل الهوائية من �أهم العوامل التي ت�ؤثر يف انق�شاع ال�ضباب.
ال�شكل ( )13ت�شكل ال�ضباب قد يعيق ال�سري بني املدن على اخلطوط ال�سريعة وداخل املدن ،وقد ي�سبب حوادث خطرية.
ال�شكل ( )14قد ي�ؤدي ال�ضباب يف كثري من الأحيان �إلى �شلل يف حركة الطريان الأر�ضية و�صعوبات يف عملية هبوط الطائرات ،قد ت�صل لتغري حمطات الهبوط من �أجل ال�سالمة.
من املراجع: /http://www.hko.gov.hk/education/edu01met /http://www.islandnet.com/~see/weather/almanac
ال�شكل ( )15يو�ضح ت�أثري طبقة ال�ضباب يف عمليات هبوط الطائرات ،حيث من املمكن لقائد الطائرة وفريقه ر�ؤية مدرج الهبوط من فوق طبقة ال�ضباب، ولكن عند التجهز للهبوط ال ي�ستطيع الطيار ر�ؤية املدرج؛ مما ي�صعب عملية الهبوط والإ�ضطرار لتغري حمطة الهبوط ،وتعتمد عمليات الهبوط يف �أجواء ال�ضباب على �سمك طبقة ال�ضباب. الـــــــ�صـقـور ASSUQOOR
52
العدد 66رجب 1432هـ يونيو 2011م
http://www.calclim.dri.edu/ccw200503.html /http://www.flickr.com/photos/our_dubai_property_investment /http://www.grossmont.edu/scotttherkalsen/physical الدكتور حسن أبو العنني “أصول اجلغرافيا املناخية” ،الطبعة الثالثة 1985م.