حاسبة نسبة الخلط

نسبة الخلط في علم الأرصاد الجوية مفهوم مهم، إذ تمثل كتلة بخار الماء لكل وحدة كتلة من الهواء الجاف في الغلاف الجوي، وعادة ما تُعبّر عنها بالجرام لكل كيلوجرام (جم/كجم). إن فهم وحساب نسبة الخلط ونسبة الخلط المشبعة أمران بالغ الأهمية للتنبؤ بالطقس، ودراسة العمليات الجوية، وفي مختلف التطبيقات المتعلقة بالمناخ والهيدرولوجيا.

الخلفية التاريخية

استُخدم مفهوم نسبة الخلط لأكثر من قرن لمساعدة خبراء الأرصاد الجوية على فهم مستويات الرطوبة والتشبع في الهواء. وهو مقياس أكثر ثباتًا من الرطوبة النسبية، التي يمكن أن تتغير مع درجة حرارة الهواء.

صيغة الحساب

يمكن حساب نسبة الخلط ( \(w\) ) ونسبة الخلط المشبعة ( \(w_s\) ) باستخدام الصيغ التالية:

\[ w = \frac{622 \cdot e}{P - e} \]

\[ w_s = \frac{622 \cdot e_s}{P - e_s} \]

حيث:

• \(e\) هو ضغط بخار الهواء عند درجة حرارة نقطة الندى،
• \(e_s\) هو ضغط بخار التشبع عند درجة حرارة الهواء،
• \(P\) هو الضغط الجوي الكلي (يُفترض أنه متوسط ضغط مستوى سطح البحر وهو 1013.25 هكتوباسكال لتبسيط الحساب)،
• \(622\) هو نسبة ثابت الغاز للهواء الجاف إلى ثابت الغاز لبخار الماء.

مثال على الحساب

إذا كانت درجة حرارة الهواء 25 درجة مئوية ونقطة الندى 15 درجة مئوية، فيمكن حساب ضغط البخار (\(e\)) وضغط بخار التشبع (\(e_s\)) باستخدام صيغة ماغنوس. ويُوفر تعويض هذه القيم في صيغتي \(w\) و \(w_s\) نسبة الخلط ونسبة الخلط المشبعة.

الأهمية وسيناريوهات الاستخدام

تُستخدم نسب الخلط والخلط المشبعة على نطاق واسع في التنبؤ بالطقس لتحديد محتوى الرطوبة في الهواء. وهي ضرورية للتنبؤ بالضباب والندى وهطول الأمطار. في الزراعة، يمكن أن تساعد هذه القياسات في إدارة الري وفهم إجهاد الماء في النباتات.

الأسئلة الشائعة

1. ما الفرق بين نسبة الخلط ونسبة الخلط المشبعة؟

   • نسبة الخلط هي نسبة كتلة بخار الماء الموجودة حاليًا في الهواء إلى كتلة الهواء الجاف، بينما نسبة الخلط المشبعة هي أقصى كمية من بخار الماء التي يمكن أن يحتفظ بها الهواء عند درجة حرارة معينة.

2. كيف تؤثر درجة الحرارة على نسبة الخلط؟

   • تؤثر درجة الحرارة على قدرة الهواء على الاحتفاظ ببخار الماء. مع زيادة درجة الحرارة، يمكن للهواء أن يحتفظ ببخار ماء أكثر، مما يزيد من نسبة الخلط المشبعة.

3. لماذا تُستخدم صيغة ماغنوس في هذه الحسابات؟

   • صيغة ماغنوس هي تقريب مقبول على نطاق واسع لحساب ضغط بخار التشبع فوق الماء. إنها تجمع بين البساطة والدقة لدرجات الحرارة فوق درجة التجمد.

بإجراء حساب دقيق لنسبة الخلط ونسبة الخلط المشبعة، يمكن لخبراء الأرصاد الجوية وعلماء المناخ فهم ظروف الرطوبة الجوية بشكل أفضل، مما يساهم في تنبؤات الطقس ودراسات المناخ الأكثر دقة.