المطر المتجمد
المطر المتجمد هو مطرٌ يبقى عند درجة حرارة أقل من الصفر بفعل كتلة الهواء المحيطة التي تتجمد عند ملامستها للأسطح. وعلى عكس مزيج المطر والثلج أو حبيبات الجليد ، يتكون المطر المتجمد بالكامل من قطرات سائلة . تبرد قطرات المطر تبريدًا فائقًا أثناء مرورها عبر طبقة من الهواء تحت الصفر على ارتفاع مئات الأمتار فوق سطح الأرض، ثم تتجمد عند اصطدامها بأي سطح تصادفه، بما في ذلك الأرض والأشجار والأسلاك الكهربائية والطائرات والسيارات. [ 1 ] يمكن أن يتراكم الجليد الناتج، والذي يُسمى الجليد الزجاجي ، ليصل سمكه إلى عدة سنتيمترات ويغطي جميع الأسطح المكشوفة. رمز METAR للمطر المتجمد هو FZRA .
تُعرف العاصفة التي تُنتج طبقة سميكة من الجليد نتيجة المطر المتجمد باسم العاصفة الجليدية . ورغم أن هذه العواصف ليست عنيفة بشكل خاص، إلا أن المطر المتجمد معروف بتسببه في مشاكل مرورية على الطرق، وكسر أغصان الأشجار، وإسقاط خطوط الكهرباء بسبب ثقل الجليد المتراكم. وتؤدي خطوط الكهرباء المتساقطة إلى انقطاع التيار الكهربائي في المناطق المتضررة، كما يُمكن أن يُشكل الجليد المتراكم مخاطر كبيرة على السلامة العامة. ومن المعروف أيضًا أنه شديد الخطورة على الطائرات، حيث يُمكن للجليد أن يُغير شكل جناح الطائرة وأسطح التحكم في الطيران . (انظر: التجلد الجوي ). [ 2 ]
الآلية

غالباً ما يرتبط المطر المتجمد باقتراب جبهة دافئة ، حيث يُحاصر الهواء البارد (درجات حرارة عند أو أقل من درجة التجمد) في الطبقات السفلى من الغلاف الجوي بينما يُنقل الهواء الدافئ إلى الطبقات العليا. [ 3 ] يحدث هذا، على سبيل المثال، عندما يتحرك نظام ضغط منخفض من وادي نهر المسيسيبي باتجاه جبال الأبلاش ووادي نهر سانت لورانس في أمريكا الشمالية خلال فصل الشتاء، مع وجود نظام ضغط مرتفع قوي إلى الشرق منه. يُعرف هذا الوضع باسم "حجز الهواء البارد" ، ويتميز بوجود هواء بارد وجاف جداً على السطح ضمن منطقة الضغط المرتفع. غالباً ما يكون الهواء الدافئ القادم من خليج المكسيك هو مصدر هطول الأمطار المتجمدة. [ 4 ]
يتشكل المطر المتجمد عندما يصطدم الثلج المتساقط بطبقة من الهواء الدافئ في طبقات الجو العليا، عادةً عند مستوى 800 مليبار (800 هكتوباسكال ؛ 80 كيلوباسكال ) ، مما يؤدي إلى ذوبان الثلج وتحوله إلى مطر. ومع استمرار هطول المطر، يمر عبر طبقة من الهواء البارد فوق سطح الأرض مباشرةً، ويبرد إلى درجة حرارة أقل من درجة التجمد ( 0 درجة مئوية أو 32 درجة فهرنهايت أو 273 كلفن ). إذا كانت هذه الطبقة من الهواء البارد عميقة بما يكفي، فقد تتجمد قطرات المطر وتتحول إلى كريات جليدية (بَرَد) قبل وصولها إلى الأرض. أما إذا كانت طبقة الهواء البارد على السطح ضحلة جدًا، فلن تتجمد قطرات المطر المتساقطة عبرها، وستصطدم بالأرض كمطر فائق التبريد . بالإضافة إلى آلية الذوبان التقليدية، تشير الدراسات إلى عملية المطر الدافئ فائق التبريد، حيث تتشكل قطرات سائلة وتبقى غير متجمدة حتى تلامس أسطحًا عند درجة حرارة 0 درجة مئوية أو أقل. [ 5 ] عندما تلامس هذه القطرات فائقة التبريد الأرض، أو خطوط الكهرباء، أو أغصان الأشجار، أو الطائرات، أو أي شيء آخر تقل درجة حرارته عن الصفر المئوي، يتجمد جزء منها فورًا، مكونًا طبقة رقيقة من الجليد، ومن هنا جاء اسم المطر المتجمد. [ 6 ] [ 7 ] تُسمى العملية الفيزيائية المحددة التي يحدث بها هذا التجمّد بالتنوي . [ 8 ]
ملاحظات

تُعدّ الملاحظات السطحية التي تُجريها المحطات المأهولة أو الآلية التأكيد المباشر الوحيد على هطول المطر المتجمد. لا يمكن رؤية المطر المتجمد أو المطر العادي أو الثلج مباشرةً على أي نوع من أنواع رادارات الطقس ، سواءً كانت دوبلر أو تقليدية. مع ذلك، من الممكن تقدير المساحة التي يغطيها المطر المتجمد باستخدام الرادار بشكل غير مباشر. [ 9 ] [ 10 ]
تتناسب شدة صدى الرادار ( الانعكاسية ) طرديًا مع شكل الهطول (ماء أو جليد) وقطره. في الواقع، يتمتع المطر بقدرة انعكاسية أقوى بكثير من الثلج، لكن قطره أصغر بكثير. لذا، فإن انعكاسية المطر الناتج عن ذوبان الثلج أعلى بقليل فقط. مع ذلك، في الطبقة التي يذوب فيها الثلج، لا تزال رقائق الثلج الرطبة ذات قطر كبير ومغطاة بالماء، لذا تكون إشارات الرادار المرتدة أقوى بكثير. [ 9 ] [ 10 ]
يشير وجود هذا النطاق الساطع إلى وجود طبقة دافئة فوق سطح الأرض حيث يمكن أن يذوب الثلج. وقد ينتج عن ذلك هطول أمطار على الأرض، أو احتمال تجمدها إذا كانت درجة الحرارة دون الصفر. توضح الصورة المرفقة كيفية تحديد موقع هذه الظاهرة من خلال مقطع عرضي لبيانات الرادار. [ 9 ] [ 10 ] يوفر ارتفاع النطاق الساطع وميله مؤشرات على مدى المنطقة التي يحدث فيها الذوبان. بعد ذلك، يمكن ربط هذه المؤشرات بالملاحظات السطحية ونماذج التنبؤ العددي لإنتاج بيانات مشابهة لتلك التي تُعرض في برامج الطقس التلفزيونية، حيث تظهر أصداء الرادار بوضوح على شكل أمطار، وهطول مختلط، وهطول ثلجي.
إذا كان الرادار ثنائي الاستقطاب ، أي أنه يرسل موجات مستقطبة رأسياً وأفقياً، فيمكن مقارنة الإشارات العائدة من هذين المنظورين للهطول. ومن ثم يمكن استنتاج شكل الأهداف، ومزيج الحالات، وما إلى ذلك، وبالتالي تحديد نوع الهطول بشكل غير مباشر [ 11 ] [ 12 ] [ 13 ] .
الآثار
على مستوى الأرض
غالبًا ما يتسبب المطر المتجمد في انقطاعات كبيرة للتيار الكهربائي نتيجة لتكوّن طبقة جليدية. عندما يكون المطر المتجمد أو الرذاذ خفيفًا وغير ممتد، يكون الجليد المتكون رقيقًا وعادةً ما يُسبب أضرارًا طفيفة فقط (مثل إزالة الأغصان الميتة من الأشجار). [ 14 ] ولكن عندما تتراكم كميات كبيرة منه، يُصبح من أخطر أنواع مخاطر الشتاء. [ 15 ] عندما يتجاوز سمك طبقة الجليد 6.4 ملم تقريبًا ، قد تنكسر أغصان الأشجار المغطاة بطبقة سميكة من الجليد تحت وطأة الوزن الهائل وتسقط على خطوط الكهرباء. وتزيد الرياح والبرق ، إن وُجدا، من تفاقم الضرر. تصبح خطوط الكهرباء المغطاة بالجليد ثقيلة للغاية، مما يُؤدي إلى كسر أعمدة الدعم والعوازل والخطوط. كما أن الجليد المتكون على الطرق يجعل حركة المركبات خطيرة. فعلى عكس الثلج، لا يُوفر الجليد الرطب أي احتكاك تقريبًا، وتنزلق المركبات حتى على المنحدرات اللطيفة. لأن المطر المتجمد لا يصطدم بالأرض على شكل حبيبات جليدية (تسمى "البَرَد") بل على شكل قطرات مطر، فإنه يتخذ شكل الأرض أو أي جسم آخر كغصن شجرة أو سيارة. وهذا يُشكّل طبقة سميكة من الجليد ، تُسمى غالبًا "الطبقة الجليدية".
يُطلق على هطول الأمطار المتجمدة وتكوّن الجليد على نطاق واسع اسم العاصفة الجليدية . وقد تكون آثارها على النباتات وخيمة، إذ لا تستطيع تحمّل وزن الجليد. وقد تنكسر الأشجار لأنها تكون في حالة سكون وهشة خلال فصل الشتاء. كما تُعدّ أشجار الصنوبر من ضحايا العواصف الجليدية، حيث تعلق إبرها بالجليد دون أن تتمكن من تحمّل وزنه. في فبراير 1994، تسبّبت عاصفة جليدية شديدة في أضرار تجاوزت مليار دولار أمريكي في جنوب الولايات المتحدة، وتحديدًا في ولايات ميسيسيبي وتينيسي وألاباما وغرب ولاية كارولاينا الشمالية، ولا سيما جبال الأبلاش. وضربت عاصفة جليدية شديدة بشكل خاص شرق كندا والأجزاء الشمالية من نيويورك ونيو إنجلاند خلال عاصفة أمريكا الشمالية الجليدية عام 1998. [ 16 ] [ 14 ]

طلاء على شجرة في لا مالبي، كيبيك- الجليد على شجرة صنوبرية في توماسزو مازوفيتسكي ، بولندا
شجرة بتولا منحنية بشدة تحت طبقة سميكة من الجليد الزجاجي في مدينة تسيليه ، سلوفينيا- آثار الأمطار المتجمدة في مقاطعة موسكو ، روسيا ، ديسمبر 2010
- انقطاع التيار الكهربائي بسبب ثقل الجليد على الخطوط أو أغصان الأشجار المتدلية
الطائرات
يُعتبر المطر المتجمد خطرًا جسيمًا على الطائرات، إذ يُسبب تجمدًا سريعًا جدًا في هيكلها ، ما يؤدي إلى تجميد مكوناتها الأساسية. تفتقر معظم المروحيات والطائرات الصغيرة إلى معدات إزالة الجليد اللازمة للطيران في المطر المتجمد مهما كانت شدته، وقد يُعيق المطر المتجمد الغزير حتى أكثر أنظمة إزالة الجليد تطورًا في الطائرات الكبيرة. قد يزيد التجلد من وزن الطائرة، لكن ليس عادةً بالقدر الكافي للتسبب في أي خطر. يكمن الخطر الرئيسي في تغيير الجليد لشكل أسطحها الانسيابية ، ما يُقلل من قوة الرفع ويزيد من مقاومة الهواء . تُؤدي هذه العوامل الثلاثة مجتمعةً إلى زيادة سرعة التوقف وانخفاض أداء الطائرة، ما يجعل الصعود أو حتى الحفاظ على الارتفاع أمرًا بالغ الصعوبة.
يمكن للطائرة تجنب المطر المتجمد بسهولة أكبر بالانتقال إلى هواء أكثر دفئًا. في معظم الظروف، يتطلب ذلك هبوط الطائرة، وهو ما يمكنها فعله عادةً بأمان وسهولة حتى مع تراكم معتدل للجليد. مع ذلك، يترافق المطر المتجمد مع انعكاس حراري في طبقات الجو العليا، مما يعني أن الطائرات مُلزمة بالصعود للانتقال إلى هواء أكثر دفئًا، وهي مهمة صعبة وخطيرة حتى مع تراكم كمية قليلة من الجليد.
على سبيل المثال، في عام ١٩٩٤، واجهت رحلة الخطوط الجوية الأمريكية "أمريكان إيجل" رقم ٤١٨٤ ازدحامًا جويًا كثيفًا وسوء الأحوال الجوية، مما أدى إلى تأجيل وصولها إلى مطار أوهير الدولي في شيكاغو ، حيث كان من المقرر أن تهبط في طريقها من إنديانابوليس، إنديانا . دخلت طائرة ATR-72، وهي طائرة ذات محركين توربينيين تحمل ٦٨ راكبًا، في مسار انتظار على بُعد ١٠٥ كيلومترات (٦٥ ميلًا) جنوب شرق مطار أوهير. وبينما كانت الطائرة تدور، شكّلت قطرات السحب فائقة التبريد، أو المطر المتجمد، أو الرذاذ المتجمد، طبقة جليدية على السطح العلوي لأجنحتها، مما تسبب في النهاية في فصل نظام الطيار الآلي فجأة وفقدان الطيارين السيطرة. تحطمت الطائرة عند اصطدامها بحقل أسفلها، ولقي جميع الركاب وأفراد الطاقم حتفهم.
حتى وقت قريب، لم تكن الطائرات معتمدة للطيران في هذه الظروف، إلا أنه استجابةً لحادثة رحلة الخطوط الجوية الأمريكية "أمريكان إيجل" رقم 4184 ، أدخلت الجهات التنظيمية تعديلات (على سبيل المثال، التعديل رقم 16 من لوائح وكالة سلامة الطيران الأوروبية CS-25 )، مما يعني أن طائرات النقل الكبيرة الجديدة ستكون ملزمة الآن بأخذ الطيران في المطر المتجمد في الاعتبار كجزء من عملية الاعتماد. [ 17 ]
تفاح الأشباح
في إحدى المرات، لوحظ هطول أمطار متجمدة على تفاح متعفن معلق، مما أدى إلى تجمده فورًا وتكوين طبقة زجاجية . ونظرًا لانخفاض درجة تجمد التفاح مقارنةً بالماء، فقد ذاب التفاح قبل ذوبان الجليد في درجات الحرارة الدافئة، ثم انزلق لب التفاح المتعفن من الأسفل، تاركًا قشورًا جليدية. [ 18 ] سُميت هذه القشور الجليدية على شكل تفاح بـ"التفاح الشبح"، وقد شوهدت في ميشيغان ، الولايات المتحدة [ 18 ] في فبراير 2019. ولوحظت ظاهرة مماثلة في فبراير 2015 في غرينفيل، كارولاينا الشمالية ، عندما تركت سيارة جيب خرجت من موقف السيارات قشرة جليدية من الجزء الأمامي السفلي (مع الشبكة والمصد ) مثبتة على كتل جليدية . [ 19 ]
انظر أيضاً
مراجع
- ↑ "المطر المتجمد" . معجم الأرصاد الجوية . مؤرشف من الأصل بتاريخ 18-03-2019 . تم الاطلاع عليه بتاريخ 21-12-2019 .
- ↑ مكتب التنبؤات الجوية التابع لهيئة الأرصاد الجوية الوطنية، لا كروس، ويسكونسن. مصفوفة الظواهر الجوية الهامة. تم الاطلاع عليها بتاريخ 8 ديسمبر 2006.
- ↑ "الأعاصير والجبهات: تطور المطر المتجمد" . مشروع الطقس العالمي 2010. جامعة إلينوي. 4 أكتوبر 1999. تاريخ الاطلاع: 21 فبراير 2022 .
- ↑ ديفيد فيليبس (18 ديسمبر 2002). "عاصفة جليدية عام 1998" . مؤرشف من الأصل في 26 يونيو 2006. تم الاطلاع عليه بتاريخ 21 فبراير 2022 .
- ↑ لو، تشنغتشي؛ هان، يونغشيانغ؛ ليو، يانغانغ (فبراير 2022). "حدوث المطر المتجمد الدافئ: دراسة رصدية ونمذجة". مجلة البحوث الجيوفيزيائية: الغلاف الجوي . 127 (5) e2021JD036242. Bibcode : 2022JGRD..12736242L . doi : 10.1029/2021JD036242 . OSTI 1846017 .
- ↑ "الأعاصير والجبهات: تعريف المطر المتجمد" . مشروع الطقس العالمي 2010. جامعة إلينوي. 4 أكتوبر 1999. تاريخ الاطلاع: 21 فبراير 2022 .
- ↑ جيف هابي (15 فبراير 2014). "معدل تجمد المطر في حالة هطول أمطار متجمدة" . تم الاطلاع عليه بتاريخ 21 فبراير 2022 .
- ↑ "التنوي" . معجم الأرصاد الجوية . الجمعية الأمريكية للأرصاد الجوية . تم الاسترجاع في 21-02-2022 .
- 1 2 3 دوفياك، آر جيه ؛ زرنيك، دي إس (1993). رادار دوبلر ورصد الأحوال الجوية ( الطبعة الثانية). سان دييغو، كاليفورنيا: أكاديميك برس. ISBN 978-0-12-221420-2.
- 1 2 3 "الحزمة الساطعة" . معجم الأرصاد الجوية . الجمعية الأمريكية للأرصاد الجوية . تم الاطلاع عليه بتاريخ 21-02-2022 .
- ↑ تيري شور ( المختبر الوطني للعواصف الشديدة ). "ماذا يقيس الرادار الاستقطابي؟" . مركز دراسات الأرصاد الجوية وعلم الأرصاد الجوية . مؤرشف من الأصل بتاريخ 28-09-2018.
- ↑ لاري كاري. "علم الأرصاد الجوية بالرادار الاستقطابي (Radar polarimétrique)" (ملف PDF) . جامعة تكساس إيه آند إم . مؤرشف من الأصل (ملف PDF) بتاريخ 11 يوليو 2015.
- ↑ تيري شور ( المختبر الوطني للعواصف الشديدة ). "كيف يمكن لقياسات الرادار الاستقطابي أن تؤدي إلى تنبؤات جوية أفضل؟" . مركز دراسات الأرصاد الجوية والمعلوماتية . مؤرشف من الأصل بتاريخ 28-09-2018.
- 1 2 "Glaze Ice" . مؤرشف من الأصل بتاريخ 15-07-2009 . تم الاطلاع عليه بتاريخ 18-07-2009 .
- ↑ أوبلاك، راشيل. "تعريف الجليد اللامع" . مؤرشف من الأصل بتاريخ 22-08-2008 . تم الاطلاع عليه بتاريخ 18-07-2009 .
- ↑ مونرو، سوزان. "عاصفة الجليد الكندية عام 1998" . مؤرشف من الأصل بتاريخ 3 مارس 2009. تم الاطلاع عليه بتاريخ 18 يوليو 2009 .
- ↑ "قواعد الوصول السهل للطائرات الكبيرة (CS-25) - مراجعة من يونيو 2022 - متوفرة بصيغة PDF، وعبر الإنترنت، وXML: تم استبدال جميع الملفات (PDF، والصيغة عبر الإنترنت، وXML) في 30 يناير 2023. وترد التصحيحات في الملاحظات أسفل كل ملف. | وكالة سلامة الطيران الأوروبية (EASA)" .
- 1 2 "تفاحة الشبح: كيف تخلق الدوامة القطبية هذا الوهم" . بي بي سي . 14 فبراير 2019. تم الاطلاع عليه بتاريخ 21 يناير 2024 .
- ↑ "سيارة جيب متوقفة تترك خلفها منحوتة جليدية" . أخبار إن بي سي . 19 فبراير 2015. تم الاطلاع عليه بتاريخ 21 يناير 2024 .
روابط خارجية
- تساقط
- مخاطر الطقس
- ظواهر جوية ثلجية أو جليدية
- مخاطر الطريق
