البرد نوع من المواد الصلبة يتكون من كرات أو كتل جليدية غير منتظمة، تُسمى كل منها حبة برد. ويختلف هذا عن البرد الناعم (الذي يتكون من الصقيع والطين، وهو أصغر حجمًا وأدق). يمكننا تفسير أسباب تكون البرد، فهو ظاهرة شائعة في معظم العواصف الرعدية، إذ ينشأ داخل السحب الركامية، أي ضمن نطاق 3,7 كيلومتر (ميلين بحريين) من العاصفة الأم.
ما الذي يسبب البَرَد وكيف يتشكل؟
يتساءل الكثيرون عن أسباب تساقط البَرَد. بدايةً، من المهم فهم أن البَرَد ينشأ من جسيم صلب. تحمل الرياح القوية هذا الجسيم داخل السحابة، حيث يصاحبه قطرات ماء . ومع ارتفاع السحابة، تتجمد هذه القطرات وتتصلب. لفهم كيفية تشكل هذه الظواهر بشكل أفضل، يمكنكم الاطلاع على مقالنا حول الظواهر الطبيعية والظواهر الجوية.
وبالمثل، عند وصول حبات البرد إلى الجزء العلوي من السحابة، تسقط على الأرض بفعل وزنها. وأثناء سقوطها، قد تذوب العديد من طبقات الجليد التي تشكلت خلال تكوينها، لتعود إلى حالتها السائلة.
مع ذلك، حتى لو لم تتبدد هذه الحبات وبقيت داخل سحابة الركام المزني، فقد تُحاصر مرة أخرى بفعل تيار هوائي حاد آخر، وتُحمل إلى الطبقات العليا من السحابة . وهذا يُسبب التصاق طبقة جديدة من جزيئات الماء وتجمدها. وقد تتكرر هذه العملية عدة مرات حتى تتراكم حبات البرد وتكتسب وزنًا كافيًا بحيث تعجز التيارات الهوائية الحادة داخل السحابة عن تحريكها، فتسقط على الأرض.
الأعاصير ، مثل البَرَد، هي ظواهر جوية تتطلب ظروفًا محددة لتكوينها.
بهذه الطريقة، تنمو حبات البرد وتكوّن طبقات (كالبصلة) من الجليد الأبيض البلوري. ويعود سبب تساقط البرد ببساطة إلى أن الجليد الأبيض يمثل كمية كبيرة من الهواء المحبوس داخل الماء؛ وهذا ما يحدد حجم حبة البرد داخل السحابة. يتجمد الماء دون أن يمنح الهواء وقتًا كافيًا للتسرب، لذا يكون الجليد الناتج أبيض تمامًا.
على النقيض من ذلك، يُظهر الجليد البلوري انحسار البَرَد . إذ تترقق طبقة الجليد فيه ويُطرد الهواء. ولهذا السبب تكون الطبقة الخارجية للبَرَد شفافة في الغالب؛ إلا أنه في بعض الأحيان تذوب هذه الطبقة الجليدية عند سقوطه على الأرض، تاركةً طبقة الجليد البيضاء مكشوفة.
تم رفض هذه الفرضية حول تكوينها عندما تبين أن كل طبقة من تلك الطبقات لا ترمز بدقة إلى الدرجة والهبوط داخل السحابة، بل إلى مرور الحجر عبر مناطق غير متساوية من السحابة ، حيث تختلف تجمعات المياه.
يُعد التكثيف عملية أساسية في تكوين البَرَد والظواهر الجوية الأخرى.
عندما تمر حبات البرد بمنطقة غنية بقطرات الماء فائقة التبريد، تتشكل طبقة من الجليد الشفاف، بينما عند مرورها بمنطقة من بخار الماء، يتشكل جليد أبيض. وبناءً على هذه المعلومات حول أسباب تكون البرد، يمكننا استنتاج أنه بفضل الرياح العاتية التي قد تصل سرعتها أحيانًا إلى 180 كم/ساعة، تستطيع حبات البرد البقاء داخل السحابة لفترة طويلة والانتشار على مساحات واسعة، حتى تصل إلى حجم يمنعها من البقاء داخل السحابة، فتسقط بفعل الجاذبية على الأرض.
تكون حبات البرد عادةً مستديرة، إلا أنها قد تتخذ أحيانًا شكلاً غير منتظم. ويعتمد ذلك على كيفية تحرك حبات البرد داخل السحابة.
العوامل التي تساعد في تكوينات البَرَد
يُعدّ البَرَد أكثر شيوعًا في المناطق القارية الداخلية ذات خطوط العرض المتوسطة. ونظرًا لأنّ احتمالية تكوّن البَرَد تزداد بشكل كبير عندما يكون مستوى التبريد أقل من 3400 متر (11000 قدم)، فإنّ تيارات الهواء الجافة تُولّد عواصف رعدية قوية فوق القارات، مما يزيد من تواتر البَرَد عن طريق تعزيز التجمّد من خلال التغويز. يمكنك قراءة المزيد حول هذه المواضيع في مقالنا عن فروع الجغرافيا وأنواع السحب.
بهذا المعنى، يُقلل هذا من معدل تبريد السحب العاصفة، مما يُعطي حبات البرد أحجامًا أكبر. ونتيجةً لذلك، يُعدّ البرد أقل شيوعًا في المناطق الاستوائية، على الرغم من ارتفاع وتيرة العواصف فيها، مقارنةً بالمناطق المعتدلة، لأن الغلاف الجوي في المناطق الاستوائية يميل إلى أن يكون أكثر دفئًا ضمن نظام ضغط منخفض أكبر بكثير.
وبالمثل، من المهم إثبات أن تكوّن البَرَد في المناطق الاستوائية يحدث بشكل أساسي في المرتفعات العالية. ومع ذلك، يقلّ تكوّن البَرَد بشكل ملحوظ عندما تنخفض درجة الحرارة المحيطة إلى ما دون -30 درجة مئوية (-22 درجة فهرنهايت). وتصبح قطرات الماء فائقة التبريد كبيرة الحجم بشكل غير طبيعي عند هذه الدرجات.
بالقرب من العواصف الرعدية، يزداد احتمال تساقط البرد داخل السحابة على ارتفاعات تصل إلى 6100 متر (20000 قدم). بين 3000 متر (10000 قدم) و6100 متر (20000 قدم)، لا يزال حوالي 60% من البرد داخل العاصفة، بينما 40% منه محمول جواً عند قاعدة السحابة . أما تحت 3000 متر (10000 قدم)، فإن احتمال تساقط البرد متساوٍ في محيط العاصفة حتى مسافة 3,7 كيلومتر (ميلين بحريين).
الاستنتاجات النهائية بشأن أسباب البَرَد
يتشكل البَرَد في السحب الركامية المزنية. هذه السحب عمودية التوجه، وتتكون داخلياً بفعل عمود من الهواء الدافئ الرطب يرتفع في دوامة دوارة. وهي مسؤولة عن العواصف الرعدية والأمطار الغزيرة.
داخل هذه السحب، تتحول قطرات الماء شديدة البرودة إلى جليد أثناء صعودها إلى الطبقات العليا من السحابة بفعل قوى التيارات الهوائية الصاعدة والهابطة. ويتطلب تشكل البَرَد درجة حرارة دنيا تبلغ -15 درجة مئوية، إذ يتشكل في الطبقات العليا من هذه السحب حيث تنخفض درجة الحرارة بشدة. وهناك، تنمو بلورات الجليد مع قطرات الماء التي تحملها التيارات الصاعدة الحادة.
وبهذا المعنى، عندما يصل إلى حجم كبير بما فيه الكفاية، فإنه لم يعد بإمكانه البقاء في الهواء ويسقط بفعل الجاذبية، ساحباً معه قطرات الماء على طول مساره داخل السحابة.
تتحرك حبة البرد عبر اختراق طبقات جديدة من الجليد، وقد تمر بعدة مراحل من الصعود والهبوط حتى تصبح ثقيلة لدرجة يصعب معها تكسير حبات البرد العادية. أثناء سقوطها، تذوب طبقات من حبة البرد، وتكون حبة البرد التي تصل إلينا أصغر حجماً دائماً.
بمعنى آخر، إذا استطعتَ قطع حبة برد إلى نصفين، فسترى شكلاً يشبه البصلة إلى حد ما، مع حركات مرئية لأعلى ولأسفل في داخلها. يُمثل الجليد الأبيض كمية كبيرة من الهواء المحبوس داخل الماء، مما يدل على حجم حبة البرد داخل السحابة.
في النهاية، ما يُسبب تساقط البرد هو تجمد الماء دون إتاحة الوقت للهواء للخروج، لذا يكون الجليد الناتج أبيض تمامًا. في المقابل، يُظهر الجليد الشفاف تساقط البرد، حيث تذوب طبقة الجليد، ويُطرد الهواء.
