سلمان الفارسي
21/04/2013, 10:41 PM
كتل الهواء والجبهات والمنخفضات
خصائص كتل الهواء، أنواع الجبهات وتأثيرها، التيار النفاث، نشأة المنخفضات
http://farm9.staticflickr.com/8391/8668560979_ca09887c14_b.jpg
عندما نقول كتلة من الهواء فهي تعني مساحة كبيرة يشغلها هواء يحمل نفس الخصائص
مثال ذلك .. نشاهد في الخرائط أحيانا مرتفع جوي سطحي يغطي مساحات شاسعة من الجزيرة تبلغ مئات الكيلومترات
وعندما ننظر في خصائص هذا المرتفع نجده يتسم بإنخفاض درجة الحرارة والجفاف والرياح الهابطة في كل المناطق التي تغطيها هذه الكتلة
هذه الكتل التي نتحدث عنها تختلف في خصائصها بحسب خصائص مصدر هذه الكتلة، فمصدر الكتلة يطبع سماته على الكتل الهوائية
وهناك ظروف جغرافية تساعد على تشكّل الكتل الهوائية الضخمة أهمّها أن تتهيأ منطقة مستوية ومسطّحة على نطاق واسع
وكذلك أن تكون طبيعة المنطقة وتركيبتها متشابهه
وأن يكون الهواء غير نشط مع ثبات العناصر الجوية لفترة طويلة
وحينها إذا توفرت هذه الظروف يصبح الوضع مهيأ لبناء كتلة هوائية ضخمة
وعلى الواقع فقد وُجد أنّ بناء الكتلة الهوائية الضخمة مرتبط بمناطق الضغط المرتفع أكثر من مناطق الضغط المنخفض
وتصنّف كتل الهواء بناءاً على مصدرها إلى أربع تصنيفات
الكتل المتكونة عند القطبين الجنوبي والشمالي تسمى كتل قطبية والكتل المتكونة في المناطق الإستوائية تسمى كتل إستوائية
الكتل المتكونة على البحر تسمى كتل بحرية والكتل المتكونة على اليابسة هي كتل قارية
فالكتل الهوائية بناءاً على ذلك هي كالتالي:
1- كتلة قطبية قارية وسمتها البرودة والجفاف والإستقرار
2- كتلة قطبية بحرية وسمتها باردة رطبة غير مستقرة
3- كتلة إستوائية بحرية دافئة رطبة غير مستقرة
4- كتلة إستوائية قارية دافئة جافة وتتّسم بالإستقرار في الطبقات العلوية مع عدم إستقرار بالطبقات السطحية
الجبهات
الجبهات هي الحدود الأمامية للكتل الهوائية السطحية التي تفصل بين كتلتين مختلفتي الخصائص
وبما أن الجبهات تفصل بين كتلتين مختلفتي الخصائص فخط الجبهة دائماً يشهد تناقضاً واضحاً على جانبيه في مقدار درجة الحرارة وفي كمية الرطوبة
والجبهات من الأمور التي تهم الراصد الجوي عند دراسته لحالات عدم الإستقرار وسنتحدث فيما يلي عن خصائص الجبهات وكيف تتحرك
وماهي الظروف الجوية المصاحبة لها والتأثيرات الناتجة عنها
أنواع الجبهات:
1- الجبهة الباردة:
وهي مقدمة الكتلة الباردة التي تتصادم مع مقدمة الكتلة الدافئة أمامها وتقوم برفع الهواء الدافئ لتحل محله الكتلة الباردة
والجبهة الباردة تأتي بهواء بارد وجاف ومستقر لتلتقي بكتلة دافئة غير مستقرة تختلف نتائج هذا الإلتقاء بحسب رطوبة الهواء الدافئ الذي يتم رفعه
طبعاً الإلتقاء الرطب يصاحبه هطول المطر
كيف نعرف أن هناك جبهة باردة وكيف نحدد موقعها ؟
يمكن تحديد الجبهة وذلك بالإستناد على خصائصها، فالهبوط الحاد في درجات الحرارة علامة على وجود جبهة
والتبديل المفاجئ في إتجاهات الرياح وتحوله من إتجاه إلى إتجاه مغاير علامة أخرى كذلك
تحول الأجواء من طقس رطب إلى طقس جاف علامة على دخول جبهة باردة
فكل هذه العلامات التي تتباين فيها قيم العناصر الجوية دليل على تقدم جبهة باردة
يتحدد موقعها من خلال البيانات الصادرة من مراكز الطقس في المواقع التي تمر عليها الجبهة
مثال ..
إذا تحولت العناصر الجوية في تبوك من رطوبة إلى جفاف ومن رياح جنوبية أو شرقية إلى رياح شمالية أو شمالية غربية
فهذا يعني أن هناك جبهة باردة تعبر تبوك وبالتالي المناطق التي تقع في نطاق تقدم هذه الجبهة سوف يحدث لها نفس التأثير
وعلى سكان مدينة حائل والمدينة المنورة على سبيل المثال أن يتوقعوا مرور الجبهة على مناطقهم في وقت قريب
ويستطيع المتنبئ الجوي معرفة وجود الجبهة الباردة وتحديد موقعها من خلال مراقبة العناصر المذكورة في خرائط النماذج العددية
والجبهة الباردة أثناء تقدمها تقوم بإجبار الرياح الدافئة التي تواجهها على الصعود
لأن الهواء البارد خلف الجبهة أكثر كثافة وأكثر وزناً بينما الهواء الدافيء أمام الجبهة الباردة أقل كثافة وأخف وزناً
وإذا كان الهواء الدافئ محملاً ببخار الماء فهذا يؤدي إلى تكاثف بخار الماء عند وصوله إلى نقطة التشبع التي تكون قريبة بسبب وجود الكتلة الباردة
وتظهر نتيجة لذلك السحب المنخفضة والأمطار الرعدية العنيفة
نطاق تكون السحب الرعدية في حالات الجبهات الباردة يكون محصوراً بحدود منطقة الإلتقاء بين الكتلتين الباردة والدافئة
يبلغ مدى هذه التكونات الرعدية من 50 إلى 100 كيلومتر تقريباً وتسبق الجبهة برياح قوية تتفاوت قوتها بحسب سرعة وقوة الجبهة
وفي الأعلى من هذه التكونات ينتقل السدى الكثيف إلى المناطق التي لم تصلها الجبهة بعد
ويُستدلّ من هذا السدى على قدوم الجبهة في غضون ساعات
وقد تهطل أمطار متفرقة على بعض المناطق في مقدمة الجبهة قبل مرور الجبهة وذلك حسب توفر الرطوبة ومناطق إلتقاءات الرياح
وخلف الجبهة تتمكّن الكتلة الباردة وتصفو السماء وتستقر الأجواء
أما حالات الجبهات الباردة التي تواجه كتل دافئة غير رطبة فغالباً لا يعدو أثرها نشوء بعض السحب المتفرقة وإثارة الغبار
2- الجبهة الدافئة:
لا يختلف الوضع هنا عن الجبهة الباردة إلا في كون الكتلة الدافئة هي التي تتقدم وتصدم بالجبهة الباردة وذلك لأن الجبهة الباردة إما متوقفة أو متراجعة
فالذي يحدث هنا هو صعود الكتلة الدافئة عند ملاقاتها الكتلة الباردة
والإختلاف يحدث في شكل الصعود حيث يكون صعود بطئ وتدريجي ويأخذ شكل منحنى على مسافات بعيدة
بينما الصعود في حالة الجبهة الباردة يكون سريع وحاد
وهذا الصعود إذا كان الهواء رطباً يحدث هطول للأمطار ولكنه يختلف عن شكل الهطول في الجبهة الباردة
الهطول هنا يمتدّ لمسافات واسعة بسبب إمتداد عملية التصعيد وطول مدى الميل
وقوة الأمطار تكون أقل من قوة أمطار الجبهة ولكن مدة إستمرارها أطول بسبب ضعف قوة الجبهه الدافئة في مواجهة الكتلة الباردة وبالتالي بطء في حركة الجبهه الدافئة
وهنا توضيح بالرسم للجبهتين الباردة والدافئة
http://farm9.staticflickr.com/8401/8669661794_5cf1bdbc07_z.jpg
3- الجبهة الثابتة:
وهي الجبهة التي تتوقف في مكانها أو تكون حركتها بطيئة جداً إما بسبب تعادل قيم الضغط من أمامها ومن خلفها أو بسبب إصطدامها بتضاريس تمنع تقدمها
ويكون إتجاه هبوب الرياح موازي لخط الجبهة ولكن بإتجاهين متعاكسين على جانبي الجبهة
الأحوال الجوية المصاحبة لهذه الجبهة تتنوع بين سماء صافية وأحياناً غائم جزئي وأحياناً ممطرة بحسب الظروف والأحوال الجوية على جانبي الجبهة
http://farm9.staticflickr.com/8396/8669662544_e7c2d1d5d2_b.jpg
4- الجبهه المغلقة:
هي الجبهة التي تتكون في المنطقة التي تلتقي فيها جبهتين بسبب إنحصار الهواء الدافئ وإنخفاض الضغط الشديد
وتكون على حدود المنخفض السطحي المتحرك مع تحرك الجبهة الأقوى سواءاً كانت الجبهة الأقوى حركة باردة أم دافئة
ويكون الهطول فيها خفيف لأن الهواء الدافئ إنحصر وبدأ يبرد شيئاً فشيئاً
وفي الجبهة المغلقة يقوم الهواء البارد برفع هواء بارد مثله ولكنه أقل برودة وبالتالي هو أقل كثافة وأخف وزناً فيتم رفعه بواسطة الهواء الأثقل
وبمعنى آخر ..
أول ما تلتقي الجبهة الباردة بالهواء الدافئ تحدث عملية رفع قوية بالضبط عند نقطة إلتقاء الجبهتين بسبب الفروقات القوية ولكن مع تداخل الجبهتين
يبرد الهواء خلف خط الإلتقاء ولكن ليس بنفس برودة الكتلة الباردة التي ما زالت تتعمق
فتستمر عملية الرفع ولكن الهواء المرفوع ليس بالدفء الذي يتسبب في هطول قوي
وهذا ملاحظ لمن عايش هطول مطر الجبهات من وجود بعض الزخات المتفرقة المتأخرة التي تلي الهطول القوي مع أول مرور الجبهة
التيّار النفـّــــــــــــــــــاث
تحدثنا عن كتل الهواء وعن الجبهات والآن نريد أن ننتقل إلى الطبقات العلوية لنتحدث عن موضوع مهم وله علاقة وإرتباط بما قلناه فيما سبق
ولنبدأ بالتيار النفاث وقد كان موضوع التيار النفاث من ضمن دروس الفصل السابق ولكني رأيت نقله إلى هنا لإرتباطه بالمنخفضات التي سنتحدث عنها في هذا الفصل
التيارت العلوية مثلها مثل الرياح السطحية تتحرك بسبب فوارق ضغط أفقية وحيثما كانت الفوارق أقوى كانت الرياح العلوية أقوى
وسوف نشرح هنا لماذا يكون التيار النفاث أقوى قريباً من الاقطاب وأقل قوة فوق المداريات وشبه المداريات
إتفقنا أن الهواء يصعد فوق نصف الكرة الأرضية بسبب التسخين القوي وإنخفاض الضغط ويصل صعوده إلى إرتفاعات عالية حتى طبقة التروبوبوس
طبعاً هناك معلومة ثابتة أيضاً يجب أن تكون دائماً حاضرة في الأذهان
وهي أن الهواء الدافيء بالطبقات العلوية يعبر عنه بمرتفع علوي والهواء البارد العلوي يعبر عنه بمنخفض علوي
على عكس الوضع على السطح حيث أن المرتفع السطحي يشير إلى برودة وهواء أكثر كثافة والمنخفض السطحي يشير إلى دفء وهواء أقل كثافة
وبمعنى آخر المرتفع السطحي بارد والمرتفع العلوي دافئ .. والمنخفض السطحي دافئ والمنخفض العلوي بارد
إذن نقول أن في منتصف الكرة الأرضية المنخفضات موجودة على السطح والهواء الصاعد الدافئ تنتج عنه مرتفعات بالطبقات العلوية
هذه المرتفعات العلوية تدفع بالهواء شمالاً وجنوباً نحو المناطق الأبرد كما فصلنا في الفصل السابق
فيحصل هنا إلتقائين أفقيين كما في الرسمة التوضيحية التالية
http://farm9.staticflickr.com/8388/8669697480_b59f2ced56_z.jpg
التيار النفاث الأول هو التيار شبه الإستوائي عندما يتجه الهواء العلوي من منتصف الكرة الأرضية نحو مداري السرطان والجدي شمالاً وجنوباً
وهو ضعيف لأن الهواء العلوي هنا لايحصل له إنحراف ضعيف بسبب ضعف قوة كوريولوس وسط الكرة الأرضية وكذلك بسبب ضعف قوة إنحدار الضغط ..
أما قرب الأقطاب فقوة كوريولوس تكون أقوى ..
(تقريب بسيط لقوة كوريوليس .. لو جعلت صحن دائري يلف لاحظ أن الأشياء الموجودة في طرف الصحن تتأثر أكثر من الأجسام الموجودة في وسط الصحن)
وكذلك فإن قوة إنحدار الضغط موجودة أيضاً بشكل أقوى فهناك هواء قطبي بارد يواجه تيارات دافئة من العروض الوسطى
وهذا ما يجعل التيار النفاث الذي يقع على الحدود الفاصلة بين الهواء القطبي البارد والهواء الأدفى الذي يلتقيه من العروض الوسطى
أي بين خلية فيريل والخلية القطبية .. هو التيّار الأقوى.
وهنا صورة أخرى توضح التيّارين المذكوين
http://farm9.staticflickr.com/8385/8669662432_ca7aca89e1_c.jpg
وهذه خارطة أخرى لسرعة الرياح في الطبقة العالية 300 ميللي بار مستخرجة من النموذج الأمريكي GFS توضح قوة رياح التيار النفاث القطبي
كثافة اللون في الخارطة تعني سرعة رياح أعلى
http://farm9.staticflickr.com/8393/8668559909_cf90eb2e10_b.jpg
(دور التيار النفاث في تطور منخفضات العروض الوسطى)
التيار النفاث القطبي هو المؤثر الرئيسي في نشأة المنخفضات العلوية في العروض الوسطى
وهو في حركته من الغرب إلى الشرق لا يلف حول الأرض في شكل مستقيم بل يتمايل وينحني في تموجات تسمى بموجات روسبي
نسبة إلى العالم السويدي الذي صاغ المعادلة الرياضية لتموجات التيار النفاث القطبي عام 1947
وموجات روسبي أو الإنبعاجات إن صحت التسمية تحدث بسبب فروقات ضغط وحركة الرياح في الطبقات العلوية
حركة الرياح في أنظمة المرتفعات طاردة ولا تسمح للتيار النفاث بالإنبعاج وبالتالي تمنع المنخفضات
ودائما ما نلاحظ أن إنبعاج التيار النفاث له علاقة بالمرتفعات وشكل توزعها في العروض الوسطى
كما يلاحظ أن المنخفضات تنشأ في الجانب الشرقي من أي مرتفع بسبب وجود ثغرة للنفاذ
وبسبب حاجة المنخفض في جناحه الغربي لنظام رياح هابطة يكمل دورة الصعود التي تتم في جناحه الشرقي
وهناك من علماء الطقس من يعزو تموجات التيار النفاث إلى تأثير التضاريس وسلسلة الجبال العالية الموجود في نطاق مرور التيار النفاث
نقطة أخيرة وهي ان التيار النفاث في فصل الصيف ينسحب كثيراً إلى الشمال وتتشكل المنخفضات في عروض بعيدة إلى الشمال من أوروبا
بينما في فصل الشتاء يمتد التيار النفاث حتى العروض الوسطى وخط 30 شمالاً
كيف تتكون المنخفضات السطحية والعواصف ؟
يلعب التيار النفاث دوراً رئيسياً في نشأة المنخفضات العلوية والسطحية من خلال تموجاته وإنكساراته
فكل تموّج في شكل التيار النفاث يعني توفير فرصة لرياح صاعدة في أحد الجوانب ورياح هابطة في الجانب الآخر
ومن خلال هذا النظام تسنح الفرصة لنمو المنخفضات والمرتفعات على السطح
شكل التموجات في التيار النفاث وحدّتها ومدى تعمقها وسرعتها وإلى أيّ عروض يمكن أن تصل هو المؤثر الرئيسي
الذي تبنى عليه جميع الأنظمة في الطبقات أسفل التيار النفاث بما فيها السطح
كما أن نشأة المنخفضات السطحية تعتمد على جودة الظروف العلوية ومناسبتها لأن المنخفض أساساً يعتمد على إمكانية النمو إلى الأعلى من خلال تصعيد الهواء
وهذا يعني أن الوضع في الطبقات العلوية يتطلب أن يكون منخفضاً قطعياً أو حوضاً لكي يتكوّن المنخفض السطحي
إذ لا يتصور تكوّن المنخفض السطحي مع رياح هابطة في الطبقات العلوية
فالمنخفض أو الحوض العلوي يوفر للمنخفض السطحي الحركة التصاعدية في الجانب الشرقي أو على يساره
والمنخفض العلوي ذو خصلتين نقيضتين على جانبيه .. (هذا الحديث يخص نصف الكرة الشمالي والوضع ينعكس في نصفها الجنوبي)
جانب المنخفض الشرقي من خصائصه تشتيت الهواء وجانبه الغربي يجمع الهواء
لينمو المنخفض السطحي لابد أن يكون تشتيت الهواء في المنخفض أو الحوض العلوي أقوى من تجميع الرياح في المنخفض السطحي
ولو كان التشتيت العلوي ضعيفاً يرتفع الضغط على السطح ويتلاشى المنخفض السطحي
وكلّما كان تشتيت الرياح في الجانب الأيسر للمنخفض او الحوض العلوي قوياً كان المنخفض السطحي أشدّ وأقوى والفرصة تزداد للتحوّل إلى عاصفة
وبالنسبة للمرتفع السطحي نفس القصة مع عكس المصطلحات ..
فلكي ينمو المرتفع السطحي تحت الجانب الآخر من المنخفض أو الحوض العلوي وهو الجانب الغربي
ينبغى أن يكون تجميع الرياح بالأعلى أقوى من تشتيت الرياح بالمرتفع السطحي
وكلما كان تجميع الرياح في المنخفض أو الحوض العلوي قويّاً .. صار المرتفع السطحي قوياً
وهذه العوامل جميعاً يحكم قوّتها وضعفها مدى إنخفاض الضغط في الطبقات العلوية فالإنخفاض الشديد هو أساس قوّة هذه العوامل
وهنا شرح على الصورة لتوضيح آلية تفاعل المؤثر العلوي مع السطح
http://farm9.staticflickr.com/8392/8668561509_30f04445a2_b.jpg
كذلك نحب أن نذكر بأن حركة الأنظمة السطحية مرهونة بشكل تيّارات الهواء في الأنظمة العلوية
بمعنى أنّه إذا كان تيّار الهواء في المنخفض العلوي فوق المنخفض السطحي جنوبي غربي فإن حركة المنخفض السطحي ستكون بإتجاه الشمال الشرقي
وإذا كان إتجاه تيّار الهواء في الجهة الأخرى من المنخفض العلوي فوق المرتفع السطحي شمالي غربي فسوف تكون حركة المرتفع السطحي إلى الجنوب الشرقي
منخفضات العروض الوسطى
الجبهات القطبية كما درسنا هي الحد الفاصل بين الهواء القطبي البارد والهواء شبه الإستوائي الدافئ وتمتد هذه الجبهه حول الكرة الأرضية
بالنسبة للنصف الشمالي من الكرة الأرضية .. موقع هذه الجبهة يقع بين خطي 30 و 60 تقريباً
http://farm9.staticflickr.com/8388/8669738102_b3e3b0b238_c.jpg
وفي هذه العروض تنمو المنخفضات حيث تتلاقي الكتل الباردة مع الدافئة
تنضج هذه المنخفضات وينخفض الضغط في مركزها ويتوسع نطاقها مع إستمرار التغذية بالتيارات الهوائية مختلفة الخصائص
وتتسارع الرياح في دورانها حول مركز المنخفض
ويحدث تصعيد قوي للرياح مع هطول أمطار على كامل نطاق الضغط المنخفض ومنطقة إلتقاء الجبهتين الباردة والدافئة
الطاقة التي تمنح المنخفض قوته مستمدة من الطاقة الحركية الناتجة من تصعيد التيارات الدافئة وهبوط التيارات الباردة
ومن عملية التكثيف التي تنتج طاقة كامنة
ومن حركة المنخفض شرقاً التي تساعد في تخفيض قيمة الضغط في مركز المنخفض وتزيد من سرعة الرياح
والمنخفضات السطحية التي تتحرك شرقاً بسرعة تكون جبهتها الباردة سريعة الحركة
وهذا يخلق نشاط رياح قوي لأن الجبهة الباردة السريعة تحشر الرياح الدافئة وتدفعها بسرعة نحو مركز المنخفض
فتشتد الرياح حول مركز المنخفض وتتناقص قيم الضغط ويشتد التصعيد
ويتطلب ذلك المزيد من الرياح الجنوبية ونشاط سطحي قوي يحدث على المناطق الواقعة جنوب المنخفض السطحي
وهذه الظروف إيجابية لزيادة قوة وغزارة الأمطار على المناطق التي يمر بها المنخفض
نهاية هذه المنخفضات تكون بتحوّل الجبهة الباردة والدافئة إلى جبهة مغلقة تكون محاطة بالهواء البارد من كلا جانبيها
فتفقد إمدادات الطاقة اللازمة لإستمرارها من الدفء (التبادل الحراري) والرطوبة ومن ثمّ يتلاشى المنخفض
يتحكّم في مسيرة المنخفضات أنظمة الرياح العلوية .. وغالباً تأخذ المسار الشرقي أو الشمال الشرقي
وتقدّر مدة حياة المنخفض من ثلاثة أيام حتى أسبوع
ودائما ما تكون هناك إمكانية لنموّ منخفض آخر غرباً من المنخفض الذي يتلاشى
بسبب الإستفادة من نظام بناء المرتفع السطحي خلف المنخفض المتلاشي
وإلى هنا ننتهي من الحديث في هذا الفصل
ونلقاكم في الفصل القادم الأخير بإذن الله
خصائص كتل الهواء، أنواع الجبهات وتأثيرها، التيار النفاث، نشأة المنخفضات
http://farm9.staticflickr.com/8391/8668560979_ca09887c14_b.jpg
عندما نقول كتلة من الهواء فهي تعني مساحة كبيرة يشغلها هواء يحمل نفس الخصائص
مثال ذلك .. نشاهد في الخرائط أحيانا مرتفع جوي سطحي يغطي مساحات شاسعة من الجزيرة تبلغ مئات الكيلومترات
وعندما ننظر في خصائص هذا المرتفع نجده يتسم بإنخفاض درجة الحرارة والجفاف والرياح الهابطة في كل المناطق التي تغطيها هذه الكتلة
هذه الكتل التي نتحدث عنها تختلف في خصائصها بحسب خصائص مصدر هذه الكتلة، فمصدر الكتلة يطبع سماته على الكتل الهوائية
وهناك ظروف جغرافية تساعد على تشكّل الكتل الهوائية الضخمة أهمّها أن تتهيأ منطقة مستوية ومسطّحة على نطاق واسع
وكذلك أن تكون طبيعة المنطقة وتركيبتها متشابهه
وأن يكون الهواء غير نشط مع ثبات العناصر الجوية لفترة طويلة
وحينها إذا توفرت هذه الظروف يصبح الوضع مهيأ لبناء كتلة هوائية ضخمة
وعلى الواقع فقد وُجد أنّ بناء الكتلة الهوائية الضخمة مرتبط بمناطق الضغط المرتفع أكثر من مناطق الضغط المنخفض
وتصنّف كتل الهواء بناءاً على مصدرها إلى أربع تصنيفات
الكتل المتكونة عند القطبين الجنوبي والشمالي تسمى كتل قطبية والكتل المتكونة في المناطق الإستوائية تسمى كتل إستوائية
الكتل المتكونة على البحر تسمى كتل بحرية والكتل المتكونة على اليابسة هي كتل قارية
فالكتل الهوائية بناءاً على ذلك هي كالتالي:
1- كتلة قطبية قارية وسمتها البرودة والجفاف والإستقرار
2- كتلة قطبية بحرية وسمتها باردة رطبة غير مستقرة
3- كتلة إستوائية بحرية دافئة رطبة غير مستقرة
4- كتلة إستوائية قارية دافئة جافة وتتّسم بالإستقرار في الطبقات العلوية مع عدم إستقرار بالطبقات السطحية
الجبهات
الجبهات هي الحدود الأمامية للكتل الهوائية السطحية التي تفصل بين كتلتين مختلفتي الخصائص
وبما أن الجبهات تفصل بين كتلتين مختلفتي الخصائص فخط الجبهة دائماً يشهد تناقضاً واضحاً على جانبيه في مقدار درجة الحرارة وفي كمية الرطوبة
والجبهات من الأمور التي تهم الراصد الجوي عند دراسته لحالات عدم الإستقرار وسنتحدث فيما يلي عن خصائص الجبهات وكيف تتحرك
وماهي الظروف الجوية المصاحبة لها والتأثيرات الناتجة عنها
أنواع الجبهات:
1- الجبهة الباردة:
وهي مقدمة الكتلة الباردة التي تتصادم مع مقدمة الكتلة الدافئة أمامها وتقوم برفع الهواء الدافئ لتحل محله الكتلة الباردة
والجبهة الباردة تأتي بهواء بارد وجاف ومستقر لتلتقي بكتلة دافئة غير مستقرة تختلف نتائج هذا الإلتقاء بحسب رطوبة الهواء الدافئ الذي يتم رفعه
طبعاً الإلتقاء الرطب يصاحبه هطول المطر
كيف نعرف أن هناك جبهة باردة وكيف نحدد موقعها ؟
يمكن تحديد الجبهة وذلك بالإستناد على خصائصها، فالهبوط الحاد في درجات الحرارة علامة على وجود جبهة
والتبديل المفاجئ في إتجاهات الرياح وتحوله من إتجاه إلى إتجاه مغاير علامة أخرى كذلك
تحول الأجواء من طقس رطب إلى طقس جاف علامة على دخول جبهة باردة
فكل هذه العلامات التي تتباين فيها قيم العناصر الجوية دليل على تقدم جبهة باردة
يتحدد موقعها من خلال البيانات الصادرة من مراكز الطقس في المواقع التي تمر عليها الجبهة
مثال ..
إذا تحولت العناصر الجوية في تبوك من رطوبة إلى جفاف ومن رياح جنوبية أو شرقية إلى رياح شمالية أو شمالية غربية
فهذا يعني أن هناك جبهة باردة تعبر تبوك وبالتالي المناطق التي تقع في نطاق تقدم هذه الجبهة سوف يحدث لها نفس التأثير
وعلى سكان مدينة حائل والمدينة المنورة على سبيل المثال أن يتوقعوا مرور الجبهة على مناطقهم في وقت قريب
ويستطيع المتنبئ الجوي معرفة وجود الجبهة الباردة وتحديد موقعها من خلال مراقبة العناصر المذكورة في خرائط النماذج العددية
والجبهة الباردة أثناء تقدمها تقوم بإجبار الرياح الدافئة التي تواجهها على الصعود
لأن الهواء البارد خلف الجبهة أكثر كثافة وأكثر وزناً بينما الهواء الدافيء أمام الجبهة الباردة أقل كثافة وأخف وزناً
وإذا كان الهواء الدافئ محملاً ببخار الماء فهذا يؤدي إلى تكاثف بخار الماء عند وصوله إلى نقطة التشبع التي تكون قريبة بسبب وجود الكتلة الباردة
وتظهر نتيجة لذلك السحب المنخفضة والأمطار الرعدية العنيفة
نطاق تكون السحب الرعدية في حالات الجبهات الباردة يكون محصوراً بحدود منطقة الإلتقاء بين الكتلتين الباردة والدافئة
يبلغ مدى هذه التكونات الرعدية من 50 إلى 100 كيلومتر تقريباً وتسبق الجبهة برياح قوية تتفاوت قوتها بحسب سرعة وقوة الجبهة
وفي الأعلى من هذه التكونات ينتقل السدى الكثيف إلى المناطق التي لم تصلها الجبهة بعد
ويُستدلّ من هذا السدى على قدوم الجبهة في غضون ساعات
وقد تهطل أمطار متفرقة على بعض المناطق في مقدمة الجبهة قبل مرور الجبهة وذلك حسب توفر الرطوبة ومناطق إلتقاءات الرياح
وخلف الجبهة تتمكّن الكتلة الباردة وتصفو السماء وتستقر الأجواء
أما حالات الجبهات الباردة التي تواجه كتل دافئة غير رطبة فغالباً لا يعدو أثرها نشوء بعض السحب المتفرقة وإثارة الغبار
2- الجبهة الدافئة:
لا يختلف الوضع هنا عن الجبهة الباردة إلا في كون الكتلة الدافئة هي التي تتقدم وتصدم بالجبهة الباردة وذلك لأن الجبهة الباردة إما متوقفة أو متراجعة
فالذي يحدث هنا هو صعود الكتلة الدافئة عند ملاقاتها الكتلة الباردة
والإختلاف يحدث في شكل الصعود حيث يكون صعود بطئ وتدريجي ويأخذ شكل منحنى على مسافات بعيدة
بينما الصعود في حالة الجبهة الباردة يكون سريع وحاد
وهذا الصعود إذا كان الهواء رطباً يحدث هطول للأمطار ولكنه يختلف عن شكل الهطول في الجبهة الباردة
الهطول هنا يمتدّ لمسافات واسعة بسبب إمتداد عملية التصعيد وطول مدى الميل
وقوة الأمطار تكون أقل من قوة أمطار الجبهة ولكن مدة إستمرارها أطول بسبب ضعف قوة الجبهه الدافئة في مواجهة الكتلة الباردة وبالتالي بطء في حركة الجبهه الدافئة
وهنا توضيح بالرسم للجبهتين الباردة والدافئة
http://farm9.staticflickr.com/8401/8669661794_5cf1bdbc07_z.jpg
3- الجبهة الثابتة:
وهي الجبهة التي تتوقف في مكانها أو تكون حركتها بطيئة جداً إما بسبب تعادل قيم الضغط من أمامها ومن خلفها أو بسبب إصطدامها بتضاريس تمنع تقدمها
ويكون إتجاه هبوب الرياح موازي لخط الجبهة ولكن بإتجاهين متعاكسين على جانبي الجبهة
الأحوال الجوية المصاحبة لهذه الجبهة تتنوع بين سماء صافية وأحياناً غائم جزئي وأحياناً ممطرة بحسب الظروف والأحوال الجوية على جانبي الجبهة
http://farm9.staticflickr.com/8396/8669662544_e7c2d1d5d2_b.jpg
4- الجبهه المغلقة:
هي الجبهة التي تتكون في المنطقة التي تلتقي فيها جبهتين بسبب إنحصار الهواء الدافئ وإنخفاض الضغط الشديد
وتكون على حدود المنخفض السطحي المتحرك مع تحرك الجبهة الأقوى سواءاً كانت الجبهة الأقوى حركة باردة أم دافئة
ويكون الهطول فيها خفيف لأن الهواء الدافئ إنحصر وبدأ يبرد شيئاً فشيئاً
وفي الجبهة المغلقة يقوم الهواء البارد برفع هواء بارد مثله ولكنه أقل برودة وبالتالي هو أقل كثافة وأخف وزناً فيتم رفعه بواسطة الهواء الأثقل
وبمعنى آخر ..
أول ما تلتقي الجبهة الباردة بالهواء الدافئ تحدث عملية رفع قوية بالضبط عند نقطة إلتقاء الجبهتين بسبب الفروقات القوية ولكن مع تداخل الجبهتين
يبرد الهواء خلف خط الإلتقاء ولكن ليس بنفس برودة الكتلة الباردة التي ما زالت تتعمق
فتستمر عملية الرفع ولكن الهواء المرفوع ليس بالدفء الذي يتسبب في هطول قوي
وهذا ملاحظ لمن عايش هطول مطر الجبهات من وجود بعض الزخات المتفرقة المتأخرة التي تلي الهطول القوي مع أول مرور الجبهة
التيّار النفـّــــــــــــــــــاث
تحدثنا عن كتل الهواء وعن الجبهات والآن نريد أن ننتقل إلى الطبقات العلوية لنتحدث عن موضوع مهم وله علاقة وإرتباط بما قلناه فيما سبق
ولنبدأ بالتيار النفاث وقد كان موضوع التيار النفاث من ضمن دروس الفصل السابق ولكني رأيت نقله إلى هنا لإرتباطه بالمنخفضات التي سنتحدث عنها في هذا الفصل
التيارت العلوية مثلها مثل الرياح السطحية تتحرك بسبب فوارق ضغط أفقية وحيثما كانت الفوارق أقوى كانت الرياح العلوية أقوى
وسوف نشرح هنا لماذا يكون التيار النفاث أقوى قريباً من الاقطاب وأقل قوة فوق المداريات وشبه المداريات
إتفقنا أن الهواء يصعد فوق نصف الكرة الأرضية بسبب التسخين القوي وإنخفاض الضغط ويصل صعوده إلى إرتفاعات عالية حتى طبقة التروبوبوس
طبعاً هناك معلومة ثابتة أيضاً يجب أن تكون دائماً حاضرة في الأذهان
وهي أن الهواء الدافيء بالطبقات العلوية يعبر عنه بمرتفع علوي والهواء البارد العلوي يعبر عنه بمنخفض علوي
على عكس الوضع على السطح حيث أن المرتفع السطحي يشير إلى برودة وهواء أكثر كثافة والمنخفض السطحي يشير إلى دفء وهواء أقل كثافة
وبمعنى آخر المرتفع السطحي بارد والمرتفع العلوي دافئ .. والمنخفض السطحي دافئ والمنخفض العلوي بارد
إذن نقول أن في منتصف الكرة الأرضية المنخفضات موجودة على السطح والهواء الصاعد الدافئ تنتج عنه مرتفعات بالطبقات العلوية
هذه المرتفعات العلوية تدفع بالهواء شمالاً وجنوباً نحو المناطق الأبرد كما فصلنا في الفصل السابق
فيحصل هنا إلتقائين أفقيين كما في الرسمة التوضيحية التالية
http://farm9.staticflickr.com/8388/8669697480_b59f2ced56_z.jpg
التيار النفاث الأول هو التيار شبه الإستوائي عندما يتجه الهواء العلوي من منتصف الكرة الأرضية نحو مداري السرطان والجدي شمالاً وجنوباً
وهو ضعيف لأن الهواء العلوي هنا لايحصل له إنحراف ضعيف بسبب ضعف قوة كوريولوس وسط الكرة الأرضية وكذلك بسبب ضعف قوة إنحدار الضغط ..
أما قرب الأقطاب فقوة كوريولوس تكون أقوى ..
(تقريب بسيط لقوة كوريوليس .. لو جعلت صحن دائري يلف لاحظ أن الأشياء الموجودة في طرف الصحن تتأثر أكثر من الأجسام الموجودة في وسط الصحن)
وكذلك فإن قوة إنحدار الضغط موجودة أيضاً بشكل أقوى فهناك هواء قطبي بارد يواجه تيارات دافئة من العروض الوسطى
وهذا ما يجعل التيار النفاث الذي يقع على الحدود الفاصلة بين الهواء القطبي البارد والهواء الأدفى الذي يلتقيه من العروض الوسطى
أي بين خلية فيريل والخلية القطبية .. هو التيّار الأقوى.
وهنا صورة أخرى توضح التيّارين المذكوين
http://farm9.staticflickr.com/8385/8669662432_ca7aca89e1_c.jpg
وهذه خارطة أخرى لسرعة الرياح في الطبقة العالية 300 ميللي بار مستخرجة من النموذج الأمريكي GFS توضح قوة رياح التيار النفاث القطبي
كثافة اللون في الخارطة تعني سرعة رياح أعلى
http://farm9.staticflickr.com/8393/8668559909_cf90eb2e10_b.jpg
(دور التيار النفاث في تطور منخفضات العروض الوسطى)
التيار النفاث القطبي هو المؤثر الرئيسي في نشأة المنخفضات العلوية في العروض الوسطى
وهو في حركته من الغرب إلى الشرق لا يلف حول الأرض في شكل مستقيم بل يتمايل وينحني في تموجات تسمى بموجات روسبي
نسبة إلى العالم السويدي الذي صاغ المعادلة الرياضية لتموجات التيار النفاث القطبي عام 1947
وموجات روسبي أو الإنبعاجات إن صحت التسمية تحدث بسبب فروقات ضغط وحركة الرياح في الطبقات العلوية
حركة الرياح في أنظمة المرتفعات طاردة ولا تسمح للتيار النفاث بالإنبعاج وبالتالي تمنع المنخفضات
ودائما ما نلاحظ أن إنبعاج التيار النفاث له علاقة بالمرتفعات وشكل توزعها في العروض الوسطى
كما يلاحظ أن المنخفضات تنشأ في الجانب الشرقي من أي مرتفع بسبب وجود ثغرة للنفاذ
وبسبب حاجة المنخفض في جناحه الغربي لنظام رياح هابطة يكمل دورة الصعود التي تتم في جناحه الشرقي
وهناك من علماء الطقس من يعزو تموجات التيار النفاث إلى تأثير التضاريس وسلسلة الجبال العالية الموجود في نطاق مرور التيار النفاث
نقطة أخيرة وهي ان التيار النفاث في فصل الصيف ينسحب كثيراً إلى الشمال وتتشكل المنخفضات في عروض بعيدة إلى الشمال من أوروبا
بينما في فصل الشتاء يمتد التيار النفاث حتى العروض الوسطى وخط 30 شمالاً
كيف تتكون المنخفضات السطحية والعواصف ؟
يلعب التيار النفاث دوراً رئيسياً في نشأة المنخفضات العلوية والسطحية من خلال تموجاته وإنكساراته
فكل تموّج في شكل التيار النفاث يعني توفير فرصة لرياح صاعدة في أحد الجوانب ورياح هابطة في الجانب الآخر
ومن خلال هذا النظام تسنح الفرصة لنمو المنخفضات والمرتفعات على السطح
شكل التموجات في التيار النفاث وحدّتها ومدى تعمقها وسرعتها وإلى أيّ عروض يمكن أن تصل هو المؤثر الرئيسي
الذي تبنى عليه جميع الأنظمة في الطبقات أسفل التيار النفاث بما فيها السطح
كما أن نشأة المنخفضات السطحية تعتمد على جودة الظروف العلوية ومناسبتها لأن المنخفض أساساً يعتمد على إمكانية النمو إلى الأعلى من خلال تصعيد الهواء
وهذا يعني أن الوضع في الطبقات العلوية يتطلب أن يكون منخفضاً قطعياً أو حوضاً لكي يتكوّن المنخفض السطحي
إذ لا يتصور تكوّن المنخفض السطحي مع رياح هابطة في الطبقات العلوية
فالمنخفض أو الحوض العلوي يوفر للمنخفض السطحي الحركة التصاعدية في الجانب الشرقي أو على يساره
والمنخفض العلوي ذو خصلتين نقيضتين على جانبيه .. (هذا الحديث يخص نصف الكرة الشمالي والوضع ينعكس في نصفها الجنوبي)
جانب المنخفض الشرقي من خصائصه تشتيت الهواء وجانبه الغربي يجمع الهواء
لينمو المنخفض السطحي لابد أن يكون تشتيت الهواء في المنخفض أو الحوض العلوي أقوى من تجميع الرياح في المنخفض السطحي
ولو كان التشتيت العلوي ضعيفاً يرتفع الضغط على السطح ويتلاشى المنخفض السطحي
وكلّما كان تشتيت الرياح في الجانب الأيسر للمنخفض او الحوض العلوي قوياً كان المنخفض السطحي أشدّ وأقوى والفرصة تزداد للتحوّل إلى عاصفة
وبالنسبة للمرتفع السطحي نفس القصة مع عكس المصطلحات ..
فلكي ينمو المرتفع السطحي تحت الجانب الآخر من المنخفض أو الحوض العلوي وهو الجانب الغربي
ينبغى أن يكون تجميع الرياح بالأعلى أقوى من تشتيت الرياح بالمرتفع السطحي
وكلما كان تجميع الرياح في المنخفض أو الحوض العلوي قويّاً .. صار المرتفع السطحي قوياً
وهذه العوامل جميعاً يحكم قوّتها وضعفها مدى إنخفاض الضغط في الطبقات العلوية فالإنخفاض الشديد هو أساس قوّة هذه العوامل
وهنا شرح على الصورة لتوضيح آلية تفاعل المؤثر العلوي مع السطح
http://farm9.staticflickr.com/8392/8668561509_30f04445a2_b.jpg
كذلك نحب أن نذكر بأن حركة الأنظمة السطحية مرهونة بشكل تيّارات الهواء في الأنظمة العلوية
بمعنى أنّه إذا كان تيّار الهواء في المنخفض العلوي فوق المنخفض السطحي جنوبي غربي فإن حركة المنخفض السطحي ستكون بإتجاه الشمال الشرقي
وإذا كان إتجاه تيّار الهواء في الجهة الأخرى من المنخفض العلوي فوق المرتفع السطحي شمالي غربي فسوف تكون حركة المرتفع السطحي إلى الجنوب الشرقي
منخفضات العروض الوسطى
الجبهات القطبية كما درسنا هي الحد الفاصل بين الهواء القطبي البارد والهواء شبه الإستوائي الدافئ وتمتد هذه الجبهه حول الكرة الأرضية
بالنسبة للنصف الشمالي من الكرة الأرضية .. موقع هذه الجبهة يقع بين خطي 30 و 60 تقريباً
http://farm9.staticflickr.com/8388/8669738102_b3e3b0b238_c.jpg
وفي هذه العروض تنمو المنخفضات حيث تتلاقي الكتل الباردة مع الدافئة
تنضج هذه المنخفضات وينخفض الضغط في مركزها ويتوسع نطاقها مع إستمرار التغذية بالتيارات الهوائية مختلفة الخصائص
وتتسارع الرياح في دورانها حول مركز المنخفض
ويحدث تصعيد قوي للرياح مع هطول أمطار على كامل نطاق الضغط المنخفض ومنطقة إلتقاء الجبهتين الباردة والدافئة
الطاقة التي تمنح المنخفض قوته مستمدة من الطاقة الحركية الناتجة من تصعيد التيارات الدافئة وهبوط التيارات الباردة
ومن عملية التكثيف التي تنتج طاقة كامنة
ومن حركة المنخفض شرقاً التي تساعد في تخفيض قيمة الضغط في مركز المنخفض وتزيد من سرعة الرياح
والمنخفضات السطحية التي تتحرك شرقاً بسرعة تكون جبهتها الباردة سريعة الحركة
وهذا يخلق نشاط رياح قوي لأن الجبهة الباردة السريعة تحشر الرياح الدافئة وتدفعها بسرعة نحو مركز المنخفض
فتشتد الرياح حول مركز المنخفض وتتناقص قيم الضغط ويشتد التصعيد
ويتطلب ذلك المزيد من الرياح الجنوبية ونشاط سطحي قوي يحدث على المناطق الواقعة جنوب المنخفض السطحي
وهذه الظروف إيجابية لزيادة قوة وغزارة الأمطار على المناطق التي يمر بها المنخفض
نهاية هذه المنخفضات تكون بتحوّل الجبهة الباردة والدافئة إلى جبهة مغلقة تكون محاطة بالهواء البارد من كلا جانبيها
فتفقد إمدادات الطاقة اللازمة لإستمرارها من الدفء (التبادل الحراري) والرطوبة ومن ثمّ يتلاشى المنخفض
يتحكّم في مسيرة المنخفضات أنظمة الرياح العلوية .. وغالباً تأخذ المسار الشرقي أو الشمال الشرقي
وتقدّر مدة حياة المنخفض من ثلاثة أيام حتى أسبوع
ودائما ما تكون هناك إمكانية لنموّ منخفض آخر غرباً من المنخفض الذي يتلاشى
بسبب الإستفادة من نظام بناء المرتفع السطحي خلف المنخفض المتلاشي
وإلى هنا ننتهي من الحديث في هذا الفصل
ونلقاكم في الفصل القادم الأخير بإذن الله