مفاهیم رطوبت در هواشناسی

مهFog)) : تراکم حاصل از سردشدن ذرات بخار آب در نزدیکی سطح زمین که بصورت ذرات معلق در فضای سطحی مشاهده می‌گردند مه نامیده می‌‌شود. به عبارت دیگر مکانیزم تشکیل مه شبیه مکانیزم تشکیل ابرها می‌باشد اساساً بیان جدایی مه از ابر نیز مشکل است زیرا مه‌ها در حقیقت ابرهای استراتوس هستند که در سطح زمین و یا در طبقه‌ایی بسیار نزدیک به زمین تشکیل می‌گردند.
توده‌های هوا(weather masses) : یک توده هوا عبارت است از حجم عظیمی از هوا که خصوصیات فیزیکی آن بویژه از نظر دما و رطوبت در سطح افقی برای صدها کیلومتر تقریباً همسان باشد.
مناطق منشأ و انواع توده‌های هوا : توده‌های هوا خصوصیات اصلی خود را از سطحی که در روی آن تشکیل می‌شوند کسب می‌کنند و از این جهت است که خصوصیات حرارت و رطوبت هر توده هوا به طور مستقیم از طریق طبیعت سطح زیرین آن تعیین می‌گردد. مهمترین مناطق منشأ توده‌های هوا در روی کره زمین مراکز پرفشار جنب حاره و مناطق قطبی می‌باشند.
توده‌های هوا با حرکت تدریجی خود خصوصیات نواحی منشأ خود را به سایر مناطق جهان گسترش می‌دهند این حالت را معمولاً «هجوم موج سرد» و یا موج گرم می‌گویند.
جبهه‌ها(Fronts) : به طور کلی بین توده‌های هوای مختلف با خصوصیات متفاوت، منطقه گذرایی که در اصطلاح هواشناسی بنام «جبهه» معروف است وجود دارد . جبهه‌ها نواحی انتقالی کوچک یا وسیعی می‌باشند که وسعت ناحیه آنها از ده الی صد کیلومتر تغییرمی‌کند با وجود این در روی نقشه های هواشناسی جبهه‌ها را باخطی نشان می‌دهند جبهه‌ها از لحاظ شرایط اقلیمی و هواشناختی اهمیت ویژه‌ای را حائزند. زیرا در مناطق انتقالی و گذری آنها بین عناصر فشارـ حرارت‌ـ پراکندگی بارندگی‌ـ میزان ابرناکی‌ـ جهت وزش بادـ و شدت آن ارتباط بسیار نزدیکی برقرار می‌گردد.
و می‌توان از ‎آن چهار نوع جبهه نام برد جبهه گرم- جبهه سرد-جبهه مسدود و جبهه ساکن
تبخیر (Evaporation):در مورد تبخیر از سطح آبها،درجه حرارت،شدت باد- و درجه نمناکی بزرگترین نقش را بازی می‌کنند درواقع تبخیر تابعی از شرایط حرارتی است علاوه بر عوامل اساسی یاد شده فوق،فشار بخار آب،خصوصیات آب،وعمق و درجه شوری آن نیز بر تبخیر اثر می‌گذارند.
تعرق :گیاهان آبی را که برای تامین فعالیت حیاتی خود از طریق زمین بدست می‌آورند بعد از مصرف بصورت بخار آب به اتمسفر پس می‌دهند آخرین مرحله گردش آب درون پوشش گیاهی را تعرق می‌گویند.
گرمای نهان تبخیر (Latent-heat-of vaporization):برای تبخیر یک گرم آب در دمای صفر درجه سانتیگراد ششصد کالری گرما و در دمای صد درجه سانتیگراد پنصد و چهل کالری از گرما مورد نیاز است و چون دما عبارت است از «میانگین انرژی حرکت مولکولی یک جسم» زمانی که آب تبخیر می‌شود فقط ذراتی قادرند سطح آب را ترک کرده و به اتمسفر وارد شوند که دارای سرعت فوق میانگین انرژی یاد شده باشند. از این رو حرکت مولکولی کند شده و دمای سطح آب در حال تبخیر پایین می‌آید.
انرژی گرمایی اضافی که با ذرات تبخیر محل می‌گردند به عنوان (گرمای نهان تبخیر) نامیده می‌شود. این گرما در زمان تراکم رطوبت،از طریق توده آب متراکم و یا تشکیل ابرها به اتمسفر پس داده می‌شود. اهمیت جذب گرمای نهان در فرایند مهمی چون گرم شدن اتمسفر و نقش آن در بیلان گرمای اتمسفر روشن است .
ظرفیت (Capacity):بخار آب موجود در اتمسفر به عنوان رطوبت هوا نامیده می‌شود. حداکثر بخار آبی که هوا در دمای معینی می‌تواند دارا باشد به عنوان ظرفیت هوا نامیده می‌شود .
اشباع(ٍSaturation):اشباع عبارت است از حداکثر ظرفیت رطوبتی هوا در دمای معین بطور کلی هوا زمانی به حالت اشباع می‌رسد که یا میزان بخار آب در آن به حداکثر ظرفیت خود برسد و یا از درجه حرارت آن تا نقطه شبنم کاسته شود.
نقطه شبنم (Dewpoint) : دمایی است که در آن هوا به حد اشباع می‌رسد و به عبارت دیگر، در صورتی که در فشار ثابت تغییری در نسبت مخلوط ایجاد نگردد ولی دمای هوا پایین آید دمای ویژه جدیدی حاصل خواهد شد که بدان ، دمای نقطه شبنم گفته می‌شود.
نم مطلق(Absolute.humidity) : وزن بخار آب موجود بر حسب گرم در هر واحد حجمی از هوا (بر حسب متر مکعب یا سانتی متر مکعب ) را نم مطلق می‌گویند و میزان آن از استوا به سمت قطبها و از سواحل به درون خشکیها و از مناطق پست به سمت نواحی مرتفع کاسته می‌شود .
نم ویژه (Specificn humidity) : نسبت وزن بخار آب به وزن واحد هوایی را که شامل آن است نم مخصوص می‌گویند وبه صورت فرمول خلاصه‌ زیر بیان می‌گردد .
 

در این فرمول 

mw جرم بخار آب

ma واحد جرم هوای شامل بخار آب
نم نسبی (Relative humidity) : رطوبت نسبی عبارت است از نسبت میزان رطوبت مطلق موجود در هر حجمی از هوا با دما معینی، به حداکثر رطوبت مطلقی که همان حجم از هوا در همان دما می‌تواند داشته باشد. به عبارت دیگر نسبت جرم بخار آب موجود در هر حجمی از هوا به جرم بخار آب موجود در همان حجم هوا را در حالت اشباع «نم نسبی» می‌گویند. مثلاً اگر یک کیلوگرم از هوا در دما و فشار معینی قابلیت جذب حداکثر تا 30 گرم بخار آب را داشته باشد ولی فقط دارای 10گرم رطوبت باشد دمای نم نسبی معادل 50 درصد است .

فشار بخار آب (Vapor pressure) : در هر دمایی بخار آب موجود در هوا دارای فشاری است که به عنوان فشار بخار آب نامیده می‌شود . میزان در ارتباط با عرض و فصل در حدود 0/2 میلی بار از سیبری شمالی در دی ماه تا 30 میلی بار در مناطق حاره در تیر ماه تغییر می‌کند.
تراکم : تبدیل بخار آب به حالت جامد یا مایع در هوا را تراکم می‌گویند. شرط اصلی جهت تراکم رسیدن و گذر از نقطه اشباع است از طرف دیگر شرط لازم برای وقوع فرایند تراکم وجود هسته‌های تراکم در هواست این هسته‌ها عموماً باید جاذب رطوبت باشند و مهمترین ذرات جاذب رطوبت در اتمسفر،نمک دریاـ ذرات اوگانیک‌ـ تری اکسید سولفور است .
تصعید(Sublimation) : زمانی که درجه حرارت هوا زیر نقطه انجماد باشد،بخار آب ممکن است مستقیماً به یخ تبدیل گردد این فرایند تصعید نامیده می‌شود.
شبنم (Dew) : شبنم رطوبتی است متراکم که به صورت قطراتی روی اشیاء و سطوح مختلف مشاهده می‌گردد در شب‌های صاف و آرام،زمین از طریق تشعشع خود،به سرعت سرد می‌شود و در نتیجه درجه حرارت آن از هوای مجاور کمتر می‌شود در نتیجه هوای اطراف که خنک شده،در نتیجه تماس با زمین تا نقطه شبنم سرد می‌شود لازم به یادآوری است که به احتمال قوی این امر در لایه بسیار نازکی از هوا و حدود چند سانتی‌متر قبل از برخورد با زمین بوقوع می‌پیوندد. در نتیجه سرد شدن زیادی در زیر نقطه شبنم،بخار آب مازاد در هوا متراکم می‌شود.
ژاله (Frost) : شرایط ژاله و شبنم عملاً با یک استثناء همسانند. شبنم زمانی که پدیده تراکم در روی اشیاء سرد فوق نقطه انجماد بوجود آید تشکیل می‌شود در صورتی که ژاله زمانی که تراکم در زیر دماهای نقطه انجماد رخ می‌دهد تشکیل می‌شود. تحت چنان شرایطی،رطوبت هوا،مستقیماً از حالت بخار به حالت جامد،بدون گذشتن ازحالت مایع،تغییر شکل می‌دهد به این ترتیب ژاله پدیده متبلوری است که به شکل فلس- سوزن- و پرمرغ در شب‌های سرد،در روی سطح زمین و اشیاء بوجود می‌آید.
مه یخ‌زده (Rime) : در برخورد قطرات ریز یک توده هوای مه دار با اشیاء جامدی که دارای دمای زیر نقطه انجمادند،ته نشینی از کریستال‌های یخ سفید و زبر تشکیل می‌شود که به آن مه یخ زده می‌گویند.