هدية قيمه من صاحب الموضوع الأصلي : للجميع

[مزن البرد]

السلام عليكم
جزا الله من نشر هذه المعلومات القيمة عبر الأنتر نت خيرآ
فهذه المعلومات عباره عن هديه لا تقاس بثمن ولا تكال بمكيال
فهي عباره عن كنوز او موسوعات قدمت لنا على طبق من ذهب
عبر الشبكة العنكبوتية حتى يستفيد منها الجميع



الكتل والجبهات الهوائية

فيما يلي ملخص لموضوع أعده الدكتور نادر صيام قمت

تهب الرياح على سطح الكرة الأرضية على شكل كتل هوائية ضخمة تعبر العروض الجغرافية حاملة معها الطاقة الحرارية والرطوبة.وتعرف الكتل الهوائية بأنها"قسم ضخم من الهواء المتجانس في صفاته الحرارية والطوبة أفقيا في كل مستوياته من سطح الأرض وحتى قمته"ومن هذه الكتل الهوائية ما يبلغ حدا من الضخامة العظيمة فيصل ارتفاعها حتى التروبوبوز شاغلة كل طبقة التروبوسفير من الغلاف الجوي.<o:p></o:p>
عادة تصنف الكتل الهوائية وفقا لعاملين أساسيين يحددان اتجاهها وطبيعتها الفيزيائية وهما: اتجاه الكتل الهوائية و إقليم المصدر<o:p></o:p>
أولا- اتجاه الكتل الهوائية:<o:p></o:p>
يشير اتجاه الكتل الهوائية إلى الاتجاه الذي تأتي منه هذه الكتل فمثلا،فان الكتل الهوائية الشمالية، تتحرك من الشمال باتجاه الجنوب،والشرقية من الشرق باتجاه الغرب وهكذا.ويساعد تحديد الكتل الهوائية على معرفة الكثير من خصائصها الفيزيائية والحرارية والرطوبة وذلك مما يساعد على تحديد حالات الطقس المصاحبة لها.<o:p></o:p>
ثانيا: إقليم المصدر:<o:p></o:p>
يظل إقليم المصدر العامل الأساسي والأكثر تأثيرا في تحديد خصائص الكتل الهوائية.والحقيقة أن تصنيف الكتل الهوائية وفقا لأقاليم مصادرها يتضمن بشكل غير مباشر تصنيفها وفقا لاتجاهها.<o:p></o:p>
يعرف إقليم المصدر بأنه "إقليم جغرافي كبير تتشكل فوقه الكتل الهوائية وتهب منه حاملة صفاته الحرارية والرطوبة إلى الأقاليم الجغرافية الأخرى", وتكتسب الكتل الهوائية صفات السطح الجاثمة فوقه عن طريق عمليات التبادل الحراري والخلط العامودي التي تسعى إلى إيجاد توازن بين صفات السطح والهواء الجاثم فوقه،فكلما طالت مدة مكوث الكتل الهوائية فوق إقليم مصدرها كلما زاد اكتسابها لصفاته.وفي كل الأحوال تحتاج الكتل الهوائية مدة تتراوح بين ثلاثة وسبعة أيام ليتكون نوع من التوازن بين صفاتها وصفات سطح إقليم مصدرها. ولكي تتكون كتل هوائية ضخمة عميقة ذات صفات متجانسة متميزة قوية، يجب أن يكون إقليم مصدرها واسعا منبسطا،سطحه متجانس التركيب ،تسود عليه حركات هوائية انفجارية سطحية(Divergent surface flow) بطيئة،لذلك تشكل العروض الجغرافية التي تسود عليها الضغوط الجوية المرتفعة،مثل السهول القطبية،والصحراوات والمحيطات شبة المدارية مواقعا مثالية لتكوين أقاليم مصدر جيدة،بينما،بسبب التباينات الحرارية والرطوبة الكبيرة وتردد الضغوط المنخفضة التي تجذب الكتل الهوائية إليها،فان العروض الوسطى ليست مهيأة لأن تكون أقاليم مصدر جيد.لكنها تشكل نطاقا انتقاليا تعبره كتل هوائية من مختلف الأجناس والأقاليم.<o:p></o:p>
عالميا يوجد أربعة أقاليم مصدر للكتل الهوائية في كل من نصفي الكرة الأرضية وهي: <o:p></o:p>
- الأقليم القطبي (Polar Region)<o:p></o:p>
- إقليم الحوض القطبي الشمالي (Arctic Region) <o:p></o:p>
- إقليم القارة القطبية الجنوبية(Antarctic Region) <o:p></o:p>
- الإقليم المداري (Tropical Region)<o:p></o:p>
- الإقليم الاستوائي (Equatorial Region)<o:p></o:p>
ويشار إلى كل من هذه الأقاليم بالحرف الأول الكبير من اسمه فمثلا، يدل الحرف(P) على الإقليم القطبي والحرف (T) على الإقليم المداري وهكذا. وتحمل الكتل الهوائية أسماء أقاليم مصادرها.<o:p></o:p>
ووفقا لطبيعة سطح إقليم المصدر، تختلف طبيعة الكتل الهوائية، فإذا كان إقليم المصدر بحرا كانت الكتل الهوائية بحرية رطبة يضاف حرف (m)الصغير المأخوذ من بداية كلمة (Maritime) التي معناها بحري، إلى يسار حرف اسم المصدر. وإذا كان إقليم المصدر قارة فتكون الكتل الهوائية جافة، فيضاف إلى يسار حرف اسم المصدر حرف C الصغير المأخوذ من بداية كلمة (Continental) التي معناها قاري. فعلى سبيل المثال فان (mp) تعني كتلة هوائية قطبية بحرية، و (CT)تدل على كتل هوائية مدارية قارية.<o:p></o:p>
بعد أن تشكل الكتل الهوائية، تظل لبعض الوقت في أقاليم مصادرها،لكنها لا تلبث وأن تتحرك تحت تأثير حركة الرياح العلوية، مبتعدة عنها. وأثناء تحركها فإنها ستمر على سطوح متباينة الحرارة مع حرارتها.فإذا كانت الكتل الهوائية أبرد من السطح الذي تهب فوقه،فتدعى كتلة هوائية باردة،ويضاف في هذه الحالة حرف (k) الصغير المأخوذ من بداية كلمة (kalt) الألمانية والتي معناها بارد إلى يمين حرف اسم المصدر. أما إذا كانت الكتل الهوائية أدفأ من السطح الذي تعبر فوقه، فتشكل كتلة هوائية حارة، ويضاف في هذه الحالة إلى يمين حرف اسم مصدرها الحرف (w) الصغير المأخوذ من كلمة (Warm) الانجليزية التي معناها دافئ. مثلا فان (cpk) تدل على كتل هوائية قطبية قارية باردة ، و(mTw) تدل على كتلة هوائية مدارية بحرية دافئة.<o:p></o:p>
عندما تمر كتلة هوائية باردة فوق سطح أدفأ منها، تتسخن قاعدتها بالتماس، فيؤدي ذلك إلى تدرج حراري شديد وعدم استقرار في مستوياتها الدنيا فتزداد الحركات الحملانية وحركات الخلط الاضطرابية قرب سطح الأرض فتجعل مجال الرؤيا جيدا، وتشكل بعض الغيوم المنخفضة في مستوياتها الأعلى وتؤدي إلى هطول زخات مطرية أو ثلجية. لكن إذا كانت الكتل الهوائية حارة، تمر فوق سطح أبرد منها, تتبرد قاعدتها بالتماس،مما يؤدي الى حالة استقرار جوي وتشكل انقلاب حراري منخفض،يساعد على تراكم الغبار والدخان والجسيمات التي تجعل مجال الرؤيا ضعيفا.وإذا كانت الكتلة الهوائية رطبة، قد يتشكل الضباب.استنادا الى إقليم المصدر وتباين طبيعة سطحه يمكن أن تصنف الكتل الهوائية الى :<o:p></o:p>
1) كتل هوائية قطبية (p) وتقسم الى كتل هوائية قطبية قارية باردة (cpk) وكتل قطبية بحرية باردة (mpk).<o:p></o:p>
2) كتل هواء الحوض القطبي الشمالي والقارة القطبية الجنوبية (A). وبما أنها تهب من مساحات مغطاة بالجليد فتكون شديدة البرودة جافة (CA). والحقيقة أن هذه الكتل هي الأجزاء شديدة البرودة من الكتل الهوائية القطبية الباردة ولها الميزات نفسها، ويصعب التمييز بينها فغالبا تدمج معها.<o:p></o:p>
3) كتل هوائية مدارية (T):وتقسم الى كتل هوائية مدارية قارية حارة (cTw)وكتل هوائية مدارية بحرية دافئة (mTw).<o:p></o:p>
4) كتل هوائية استوائية (E):وبما أن سطح الإقليم الاستوائي مكونا من بحار أو من غابات استوائية، فتظل هذه الكتل رطبة(mE) . في الواقع تعد الكتل الاستوائية الجزء الأكثر رطوبة في الكتل الهوائية المدارية البحرية وغالبا يصعب التمييز بينها، فتدمجها بعض الدراسات مع بعضها البعض.<o:p></o:p>
تختلف صفات الكتل الهوائية كثيرا مع اختلاف طبيعة أقاليم مصادرها، ووفقا لاختلاف الفصول أيضا. وفيما يلي أهم سمات هذه الكتل:<o:p></o:p>
1- الكتل الهوائية القطبية(p):<o:p></o:p>
أ‌- الكتل الهوائية القارية القطبية(cpk):<o:p></o:p>
يجدر بالذكر، أن هذا النوع من الكتل الهوائية يوجد في النصف الشمالي من الكرة الأرضية فقط، ويغيب في النصف الجنوبي منها، لعدم وجود أقاليم مصدر لها هناك، حيث تشكل القارة القطبية الجنوبية ورفوفها الجليدية إقليم مصدر للكتل الهوائية (cA) دائما في كل الفصول، ويعود ذلك لسيطرة المحيطات على العروض العليا، وإحاطتها من كل الجوانب بالقارة القطبية الجنوبية.<o:p></o:p>
في فصل الشتاء، تقع أقاليم مصادر هذه الكتل الهوائية (CPK) في وسط وشمال كندا وفي سيبيريا المغطاة بالجليد والثلوج،حيث تسود الضغوط الجوية المرتفعة القطبية حول درجتي العرض 50 و60 شمالا وسطيا. وبسبب ضالة الطاقة الشمسية الإشعاعية الحرارية (التشمس) الواصلة إلى هذه الأقاليم، وشدة الإشعاع السطحي المبرد (Surface Radiational Cooling) العائد إلى الفضاء، وازدياد نسبة البيدو (معامل انعكاسية السطوح للأشعة الشمسية) كل من سطح الجليد والثلج تتدنى، درجة حرارة الكتل الهوائية القارية القطبية (cPK) بشدة وعادة تقل عن (-10<SUP>o</SUP>) درجة مئوية، لكنها في بعض الحالات قد تهبط إلى (-40) مئوية، وهي لدلك جافة جدا تتراوح نسبة الخلط فيها"Mixing ratio"(كمية بخار الماء"غ" في "1مغ"من الهواء الجاف) بين 4و1غ/كغ. مع ذلك تتراوح رطوبتها النسبية بين 54%و06% أحيانا وبسبب برودة السطح الشديدة وحركات الهبوط الهوائية في مراكز الضغوط الجوية المرتفعة يسود خلال هذه الكتل الهوائية انقلابات حرارية على ارتفاعات قريبة من سطح الأرض قد تصل أحيانا إلى 200م فقط.لذلك لاتتشكل الغيوم في مثل هذه الشروط،لكن قد يحدث الضباب عندما تقل درجة الحرارة إلى حوالي(-40)درجة مئوية.<o:p></o:p>
ب‌- الكتل الهوائية القطبية البحرية (mPK):<o:p></o:p>
تتشكل الكتل الهوائية (mPk) من تحول الكتل الهوائية(cPK) في النصف الشمالي من الكرة الأرضية والكتل الهوائية من القارة القطبية الجنوبية (cA) بعد مرورها بيوم أو يومين تحت تأثير الرياح العلوية فوق المحيطات المفتوحة في العروض العليا لكنها تظل أقل برودة مما كانت عليه.فأثناء عبورها فوق المحيطات تزداد درجة حرارة قاعدتها بواسطة التماس (Conduction) فتصل إلى حوالي 4 مئوية أحيانا وتزداد رطوبتها الى أن تناهز نسبة خلطها4,4غ/كغ فتصبح غير مستقرة مضطربة وتجري في أقسامها الدنيا حركات حمل هوائية تنقل الطاقة الحرارية والرطوبة باتجاه الأعلى،فتصل رطوبتها النسبية الى أكثر من 90% في طبقاتها الدنيا حتى ارتفاع 2,5 كم.وتظهر هذا الارتفاع طبقة الانقلاب الحراري الناتجة عن حركات الخفس الهوائية التي تجعل الهواء جافا ومستقرا.<o:p></o:p>
وعندما تدخل هذه الكتل البحرية الى القارة الباردة يميل الطقس في فصل الشتاء الى الاعتدال،لذلك تعرف عندئذ بالكتل الهوائية القطبية البحرية الدافئة(mPw).<o:p></o:p>
في فصل الصيف تتسخن القارات في العروض العليا فتذوب الثلوج ويذوب الجليد إلى عمق كبير نسبيا،فتتراجع أقاليم المصدر القطبية في كل من كندا وسيبيريا شمالا وتنحصر في أقصى العروض العليا.وتظل الكتل الهوائية المتشكلة هنا قطبية قارية باردة (cPk) لكنها أقل برودة وأقل استقرار بسبب تسخين أقسامها الدنيا،ويزيد التبخر من ماء الثلوج والجليد الذائبة رطوبتها،وتقل فيها شدة التدرج الحراري العامودي.وعندما تتوغل هذه الكتل الهوائية الباردة نحو الجنوب تخفف من قيظ حر الصيف في المناطق القارية التي تصل إليها.ويمكن القول أنها تشكل معدل للكتل الهوائية القطبية الشتوية.<o:p></o:p>
عندما تعبر الكتل الهوائيةcPk وCA الصيفية فوق المحيطات تتحول إلى كتل هوائية (mPk)، لكن حرارتها ورطوبتها تكون أعلى إلى حد ما من مثيلاتها الشتوية وأكثر اضطرابا منها خاصة في مستوياتها الدنيا،وتظل جافة وباردة في مستوياتها العليا.يسود هذا النوع من الكتل الهوائية في خليج ألاسكا وشمال المحيط الأطلسي فقط في النصف الشمالي من الكرة الأرضية، وفوق كل المساحات المائية المحيطة بالقارة القطبية الجنوبية.<o:p></o:p>
<o:p></o:p>
1) كتل هواء الحوض القطبي الشمالي والقارة القطبية الجنوبية(A):<o:p></o:p>
في الحقيقة تعد هذه الكتل الهوائية أجزاء من الكتل الهوائية القطبية، لكنها أشد برودة منها،لأن أقاليم مصدرها تشكل أبرد المواقع في العالم.<o:p></o:p>
في فصل الشتاء تسود على كل من الحوض القطبي الشمالي والقارة الجنوبية ككتل هوائية باردة جافة(cA) تبلغ درجة حرارتها حوالي -46م، ونسبة خلطها حوالي 0,1 غ/كغ ورطوبتها النسبية 70% لكنها عندما تعبر فوق المحيطات في العروض العليا والوسطى تتحول إلى كتل هوائية (mPk)، كما هو حال الكتل (cPk).<o:p></o:p>
أما في فصل الصيف، بسبب ازدياد فترة التشمس وذوبان الجليد إلى أعماق محدودة تقل سماكة الكتل الهوائية في الحوض القطبي الشمالي وتتعدل صفاتها في مكانها وتتحول إلى كتل هوائية باردة بحرية،تعرف باسم كتل هواء الحوض الشمالي القطبي البحرية (mA)، وتشبه في صفاتها الكتل الهوائية القطبية الرطبة الباردة (mPk).<o:p></o:p>
لكن في القارة القطبية الجنوبية تظل الأوضاع مستقرة صيفا شتاء وتظل أقاليم مصدر الكتل الهوائية (CA) في كافة الفصول.وعندما تعبر هذه الكتل فوق مياه المحيطات تتعدل صفاتها وتتحول إلى كتل هوائية (mPk).<o:p></o:p>
2) الكتل الهوائية المدارية(T):<o:p></o:p>
أ-الكتل الهوائية المدارية الجافة (cTw): في النصف الشمالي من الكرة الأرضية تتشكل الكتل الهوائية المدارية نطاقا على سطح الكرة الأرضية تمتد بين درجتي العرض45 شمالا وجنوبا وسطيا وهي:<o:p></o:p>
· في فصل الشتاء،يشكل أقاليم مصدر الكتل حزاما قاريا متصلا ممتدا عبر شمال أفريقيا وجنوب غرب أسيا،بالإضافة إلى نطاق ضيق في جنوب غرب أمريكا الشمالية.<o:p></o:p>
· أما في النصف الجنوبي من الكرة الأرضية فتظهر أقاليم مصدرها فوق قارة استراليا وجنوب أفريقيا. وتتمركز هذه الأقاليم في المواقع التي تسود عليها الضغوط المرتفعة شبة المدارية وحركات الهبوط الهوائية فوق القارات فوق درجتي العرض 20 و30درجة شمالا وجنوبا. وعادة تتجاوز الكتل الهوائية (cTw) في تقدمها درجة العرض 40 شمالا. وتتميز الكتل الهوائية (cTw) بأنها دافئة وجافة ومستقرة تناهز درجة حرارتها80 درجة مئوية وسطيا، ونسبة الخلط فيها أقل من 8غ/كغ. ورطوبتها النسبية حوالي 60% وتسود فيها طبقة انقلاب حراري على ارتفاع 2الى3كم تعرف بطبقة انقلاب الرياح التجارية.في الصيف،تحافظ الكتل الهوائية (cTw) على أقاليم مصدرها في النصف الشمالي للكرة الأرضية،إلا أنها تنزاح قليلا باتجاه الشمال وتتسع وغالبا ما تتعدى الكتل الهوائية (cTw) درجة العرض 45شمالا كثيرا. أما في النصف الجنوبي من الكرة الأرضية تنكمش مساحة أقاليم مصدر الكتل الهوائية(cTw) في أستراليا وجنوب أفريقيا بسبب تأثيرها بالكتل الهوائية المدارية الرطبة الموسمية الهابة عبر خط الاستواء،كما ويظهر أقاليم مصدر صغير لها فوق جنوب القارة الأمريكية الجنوبية.<o:p></o:p>
بسبب شدة الإشعاع الشمسي تزداد حرارة الكتل الهوائية (cTw)، كثيرا ويبلغ متوسط درجة الحرارة حوالي35 درجة مئوية إلا أنها عادة ما تزيد عن 36م وفي كثير من الأوقات تتعدى 40 درجة مئوية، وتزيد درجة حرارة السطح الجاثمة عليه إلى أكثر من60 أو 70 مئوية، لذلك تظل مستقرة في مستوياتها الدنيا فتتشكل خلالها الزوابع الغبارية، لكنها تظل مستقرة في مستوياتها العليا بسبب حركات الهبوط الهوائية فوقها وتتشكل طبقة الانقلاب الحراري على ارتفاع3كم.وبالرغم من أن محتواها من الرطوبة الفعلية كبير، حيث تصل بنسبة الخلط فيهل إلى حوالي9,1/كغ، إلا أن رطوبتها النسبية، بسبب ارتفاع درجة حرارتها الشديد، تظل ضئيلة حوالي 28% أحيانا تقل عن10% لذلك تتميز الكتل الهوائية(cTw)بحرارتها العالية وجفافها الشديد،وأينما حلت هذه الكتل تنعدم الأمطار ويسود الجفاف وهذا ما يجعل أقاليم مصادرها صحراوات جافة حارة.<o:p></o:p>
(ب) الكتل الهوائية المدارية البحرية (mTw): <o:p></o:p>
· في الشتاء،تشكل المحيطات المدارية،حيث تسود الضغوط المرتفعة شبة المدارية الدائمة في نصفي الكرة الأرضية أقاليم المصدر لهذه الكتل الهوائية(الشكل 1).فتسود إلى الجنوب من الكتل الهوائية القطبية البحرية (mPk) في نصف الكرة الأرضية الشمالي والى شمالها في نصفها الجنوبي متمركزة حول درجتي العرض30شمالا وجنوبا شاغله كل النطاق البحري المداري في نصفي الكرة الأرضية بين درجتي العرض45درجة شمالا وجنوبا وسطيا،الذي يشمل المحيط الأطلسي والبحر الكاريبي والمحيط الهادي والمحيط الهندي.وتتميز الكتل الهوائية(mTw) يدفئها ورطوبتها وعدم استقرارها، فتزيد حرارتها عن24درجة مئوية ونسبة خلطها عن17غ/كغ ورطوبتها النسبية88% وهذا مما يساعد على تشكيل تيارات حملانية تنقل الرطوبة وحرارتها والطاقة الحرارية خلال مستوياتها الدنيا وتوزيع مستوياتها الأعلى إلى ما دون ارتفاع طبقة الانقلاب الحراري.<o:p></o:p>
· في الصيف، تظل أقاليم مصدر الكتل الهوائية(mTw) في مواقعها. لكن مع ازدياد الطاقة الحرارية الواصلة إلى سطح المحيطات،تصبح هذه الكتل أكثر حرارة ورطوبة وتزداد إضطرابا وعدم استقرار،فتبلغ درجة حرارتها حوالي29درجة مئوية ونسبة الخلط فيها حوالي20غ/كغ ورطوبتها النسبية 77% تقريبا، لكنها عندما تدخل اليابسة شديدة الحرارة،تصبح منعشة لطيفة وتتميز على أنها كتل هوائية مدارية بحرية باردة (mTk).<o:p></o:p>
الجدير بالذكر هنا، انه بسبب حركات الهبوط الهوائية وتشكل طبقة الانقلاب الحراري (طبقة انقلاب الرياح التجارية) على ارتفاع2الى3كم خلال الكتل الهوائية(mTw) ، يظل عمق الطبقة السطحية الرطبة فيها ضحلا،لكنها تزداد عمقا ورطوبة كلما تحركت شمالا أو جنوبا مبتعدة عن مراكز حركات الهبوط الهوائية فوق المحيطات المدارية وشبه المدارية.<o:p></o:p>
3) الكتل الهوائية الاستوائية (mE):<o:p></o:p>
تظهر الكتل الهوائية الاستوائية في نطاق ضيق عبر العروض الاستوائية بين درجتي العرض10شمالا وجنوبا وسطيا بين الكتل الهوائية المدارية الشمالية والجنوبية. وفعلا تعد هذه الكتل الهوائية الاستوائية(E) جزاء لا يتجزأ من الكتل الهوائية المدارية البحرية(mTw) وتحمل صفاتها الحرارية والطوبة. والحقيقة، فإنها تتشكل في معظمها خلال فصل الصيف في نصفي الكرة الأرضية نتيجة لعبور الكتل الهوائية المدارية الشمالية إلى النصف الجنوبي من الكرة الأرضية. وعبور الكتل الهوائية المدارية والجنوبية إلى النصف الشمالي من الكرة الأرضية عبر خط الاستواء مع حركة الشمس الظاهرية السنوية جنوب وشمال خط الاستواء. وتتميز الكتل الهوائية الاستوائية سواء كانت بحرية أو قارية بنفس الصفات فجميعها حارة ورطبة جدا، لأن الغابات الاستوائية تقوم بفعل المحيطات في تغذية الكتل الهوائية القارية بالرطوبة،فتزيد درجة حرارتها27م نسبة خلطها19غ/كغ، ورطوبتها النسبية 82% دائما تقريبا.<o:p></o:p>



2- تعديل الكتل الهوائية

عندما تخرج الكتل الهوائية من أقاليم مصادرها، حاملة معها صفاتها الأولية(Initial Conditions) التي اكتسبتها خلال فترة مكوثها فوق هذه الأقاليم، فإنها تتعرض الى عمليات نقل وتبادل حراري ورطوبة مع السطوح التي تمر فوقها تؤدي الى تغيرات في حرارتها وتدرجها الحراري وفي رطوبتها فتتعدل صفاتها الأولية، وفي نهاية المطاف قد تتحول الى كتل هوائية مغايرة عما كانت عليه في أقاليم مصادرها.ويمكن أن تقسم هذه التغيرات الطارئة على الكتل الهوائية الى تغيرات أفقية (Advection) وتغيرات ديناميكية "حركية" (Dynamic changes)، وتغيرات ثرموديناميكية "حرارية حركية" (Thermodynamic Changes).وتجري هذه التغيرات متزامنة ومتداخلة مع بعضها البعض.<o:p></o:p>
تعد عمليات تعديل الكتل الهوائية وتحولها من العمليات الأساسية المتحكمة في تكوين حالات الطقس على سطح الأرض.فكثير من ظواهر الطقس العادية تتولد نتيجة لهذا التعديل.وبدراسة الآلية التي تتغير فيها الكتل الهوائية وتتعدل يمكن أن تعرف الكثير عما ستؤول إليه حالات الطقس.لذلك فانه من الضروري التعرف على هذه الآليات.وبالرغم من أن التغيرات الحاصلة-كما ذكر سابقا-متزامنة ومتداخلة متكاملة فمن المهم جدا التعرف على كل منها على حدى لتفهم كيفية حدوثها.<o:p></o:p>
2-1-1 التغيرات الأفقية(Advection Changes) :<o:p></o:p>
تحدث هذه التغيرات نتيجة لابتعاد الكتل الهوائية عن مراكز الهبوط الهوائي في الضغوط المرتفعة المهيمنة في أقاليم مصادرها،فتمدد الكتل الهوائية نتيجة لضعف حركات الهواء الهابطة فوقها وتتغير حرارتها في مستوياتها الدنيا وبالتالي يتغير تدرجها الحراري وتدرج الضغط الجوي العمودي فيها،وقد تغيب الانقلابات الحرارية الحاصلة في مستوياتها الأعلى أو تضعف أو يرتفع مستواها نتيجة لضعف الحركات الهوائية الهابطة أو غيابها.مما يؤدي الى إضعاف حالة الاستقرار في الطبقات الوسطى والعليا من الكتل الهوائية كلما ابتعدت عن المناطق عن مناطق هبوط الهواء،والى زيادة في خسارة الطاقة الحرارية عن طريق الإشعاع الى الفضاء الخارجي.بالإضافة الى ذلك فان تمدد الهواء في قاعدة الكتل الهوائية سيؤدي الى خفض رطوبتها الحجمية(كمية بخار الماء غ في1م3من الهواء) إذا لم تضف إليها الرطوبة من مصدر أخر بالإضافة الى ذلك فان قدرتها الاشعاعية ستتغير وتتعدل كلما ابتعدت عن أقاليم مصادرها.<o:p></o:p>
ويلاحظ بوضوح أن التغيرات الأفقية الطارئة على الكتل الهوائية لا تكون بسبب عوامل خارجية وإنما تتولد داخل الكتل الهوائية ذاتها، لذلك من الممكن الإشارة إليها بالتغيرات الداخلية.<o:p></o:p>
2-1-2 التغيرات الديناميكية (Dynamic Change) أو الميكانيكية(Mechanical Changes): <o:p></o:p>
تتولد هذه التغيرات عن احتكاك الكتل الهوائية مع السطح الذي تتحرك فوقه. ويظهر تأثيرها بشكل خاص في المستويات الدنيا من الكتل الهوائية حيث تتشكل نتيجة الاحتكاك حركات اضطرابية دوامية تمزج الهواء وتخلطه مع بعضه حتى ارتفاعات كبيرة، ويؤدي ذلك إلى تغير في صفات الكتل الهوائية الحرارية والرطوبة وصفاتها الفيزيائية الأخرى،خاصة إذا دامت هذه الحركات الاضطرابية مدة طويلة، ولهذه الحركات أهمية كبيرة في نقل تأثير العمليات الثرموديناميكية إلى مستويات عالية أيضا.<o:p></o:p>
ويجدر الانتباه إلى أن التغيرات الأفقية والديناميكية الحاصلة في الكتل الهوائية ليست تغيرات أديباتية لكن في حال ارتفاع أو انخفاض الهواء على السفوح الجبلية مثلا،تحدث تغيرات حرارية أديباتية(Adiabatic)سريعة تسيطر على الوضع.<o:p></o:p>
2-1-3 التغيرات الثرموديناميكية(Thermodynamic Changes):<o:p></o:p>
تعد التغيرات الثرموديناميكية أهم من باقي التغيرات وأكثرها فعالية، والحقيقة أن هذه التغيرات الثرموديناميكية تستفيد مباشرة أوبشكل غير مباشر من آليات التغيرات الأخرى.تتكون هذه التغيرات عندما تمر الكتل الهوائية فوق سطوح تتباين معها في الحرارة، فعندما تمر فوق سطح دافئ (أدفأ منها) أو يتسخن السطح الذي تجثم فوقه بواسطة التشمس،فتسخن قاعدتها، فيختل توازنها وتدرجها الحراري العامودي، فتصبح كتلة هوائية مضطربة غير مستقرة خلال ارتفاع كبير في مستوياتها الدنيا، فتتشكل فيها حركات اضطرابية وتيارات هوائية صاعدة تنقل الطاقة الحرارية والرطوبة إلى المستويات العليا منها. وبالعكس اذا عبرت كتلة هوائية فوق سطح بارد، أو اذا تبرد السطح الذي تجثم عليه بواسطة الإشعاع الأرضي إلى الفضاء، تبرد قاعدتها وتصبح كتلة مستقرة يسود فيها على ارتفاعات منخفضة انقلاب حراري يحد من انتشار التبرد خلال مستوياتها الأعلى التي تهيمن فيها حركات هوائية هابطة.<o:p></o:p>
وفي حالة مرور الكتل الهوائية فوق سطح رطب، أو تهطل الأمطار من مستويات أعلى تزداد رطوبتها عن طريق التبخر. وبالمقابل قد تفقد رطوبتها بواسطة التكاثف أو هطول الأمطار منها وفي كلا الحالتين (التبخر والتكاثف) تحدث تحولات كبيرة في رطوبة الكتل الهوائية وفي طاقاتها الحرارية، حيث تتحول بعض من طاقتها إلى طاقة حرارية كامنة تستخدم في التبخر فتبرد، كما تفقد الكتل الهوائية جزاء من طاقتها الحرارية المحسوسة على شكل إشعاعات تحت الحمراء إلى الفضاء مما يؤدي إلى تبردها أيضا. بينما أثناء عمليات التكاثف تتحرر الطاقة الحرارية الكامنة وتتحول إلى طاقة حرارية محسوسة تزيد من تسخن الكتلة الهوائية وتزيد اضطرابها وعدم استقرارها. ومن جهة أخرى يساعد هطول الأمطار التي تزيل جزيئات الماء من الكتل الهوائية على الحد من تبردها الذي قد يحدث من تبخر جزيئات الماء مرة أخرى خلالها.<o:p></o:p>
1- عمر الكتل الهوائية:<o:p></o:p>
وأخيرا، مع تقدم الكتل الهوائية بعيدا عن أقاليم مصدرها تزداد تأثيرا بالتغيرات الطارئة عليها وبمحيطها الجديد فتفقد طاقتها الحرارية من خلال التبادلات مع ما يحيط بها من هواء،وبالتالي تضمحل هذه التبادلات وتتبدد مظاهر الطقس المصاحبة لها وفي النهاية تفقد الكتل الهوائية صفاتها الأولية وتندمج مع التيارات الهوائية الحيطة بها. والجدير بالذكر،أن المستويات الدنيا من الكتل الهوائية تتغير بسرعة أكبر من مستوياتها العليا. في كل الأحوال تعتمد مدة بقاء الكتل الهوائية محتفظة بصفاتها الأولية التي اكتسبتها من أقاليم مصادرها على ثلاثة عوامل هي:<o:p></o:p>
أ) مساحة إقليم المصدر، فكلما زادت مساحة وتجانس تركيب سطحه وزاد انبساطه كلما كانت الكتل الهوائية أكبر وأعمق وزادت مدة بقائها فوقه مما يرسخ فيها صفاته ويقويها ويجعلها تصمد أمام التغيرات التي تطرأ عليها عندما تخرج منه وتدوم طويلا.<o:p></o:p>
ب) نوع الضغط الجوي المرتفع المهيمن على أقاليم المصدر،فكلما كان عميقا تسود فيه حركات هوائية هابطة قوية،كلما كانت الكتل الهوائية عميقة ومتماسكة.<o:p></o:p>
ج) سرعة خروج الكتل من أٌقاليم مصادرها،كلما كان حركة الكتل الهوائية بطيئة،متولدة من حركات انفراج هوائية سطحية بطيئة،كلما ازداد اكتسابها لصفات إقليم مصدرها.<o:p></o:p>
<o:p></o:p>
الجبهات الهوائية:<o:p></o:p>
عندما تتوجه كتل هوائية متباينة الصفات مع بعضها البعض،فإنها تختلط مع بعضها، بل تظل منفصلة عن بعضها،بفصل بينها نطاق انتقالي (Transition Zone) أو بيني (Interface) يدعى جبهة (Front). وقد اقترح هذه التسمية مجموعة من علماء الأرصاد الجوية السويديون، خلال الحرب العالمية الأولى، إذ شبهوا الكتل الهوائية المتباينة المتواجهة بالجيوش العسكرية المتواجهة مع بعضها عبر جبهة القتال.<o:p></o:p>
تعرف الجبهة في الدراسات المناخية والأرصاد الجوية على أنها "الحد أو النطاق الانتقالي الفاصل بين كتل هوائية مختلفة الكثافة" وبما أن كثافة الهواء تتعلق مباشرة بدرجة حرارته، لذلك فانه من البديهي أن تكون الجبهات "نطاقا فاصلا بين كتل هوائية متباينة الحرارة". وأحيانا تشكل" حدا فاصلا بين كتل هوائية متباينة الرطوبة". وبما أن الكتل الهوائية تكتسب صفاتها الحرارية والرطوبة من أقاليم مصادرها الواقعة في عروض جغرافية مختلفة،فيمكن أن ينظر إلى الجبهات على أنها "النطاق الذي يفصل بين كتل هوائية متباينة أقاليم المصدر" أيضا.<o:p></o:p>
ويجب أن لا ينسى أن للكتل الهوائية امتداد أفقي وأخر علوي، ولذلك فان نطاق الجبهة الفاصل بين الكتل الهوائية المتباينة يمتد على كل المساحة بين الكتل- ويشغل نطاقا ثلاثي الأبعاد (طولي وعرضي وعمودي). وفي الواقع يشكل الامتداد العلوي للجبهة سطحا أو نطاقا يدعى السطح الجبهي (Frontal Surface) أو النطاق الجبهي (Frontal Zone) بينما ينحصر اسم الجبهة (Front) في المواقع التي يتقاطع معها السطح أو النطاق الجبهي مع سطح الأرض.<o:p></o:p>
نتيجة لتجاور الكتل الهوائية المتباينة على جانبي الجبهة والنطاق الجبهي، يمثل سطح الجبهة نطاق انقطاع في صفات الكتل الهوائية الحرارية والرطوبة والضغط الجوي وحقل الرياح المصاحب لها. لذلك يسود خلال النطاق الجبهي تدرج حاد في كل من درجة الحرارة والضغط الجوي والرطوبة واتجاه الرياح يتولد عنها أنماط من الطقس اليومية والحقيقة أن تشكل النطاقات الجبهية بين الكتل الهوائية وتحركها يتحكم في الكثير من تغيرات الطقس في المواقع إلي تسود فيها.<o:p></o:p>
عندما تتحرك الجبهات تحت تأثير حركة الرياح العلوية تشبه في تحركها الأمواج.لذلك تدعى أحيانا بالأمواج الجبهية (Frontal Waves). وفي كل الحالات تبدأ الجبهات فجأة ويتزايد حجمها وأحيانا يبلغ طولها عدة آلاف من الكيلو مترات ويتراوح اتساعها بين 10و100و200كم، ثم يتبدد تدريجيا،ليتمون غيرها من جديد.<o:p></o:p>

أصناف الجبهات:

عندما تتقدم الكتل الهوائية المتباينة باتجاه بعضها البعض منها ما يتقدم ليحل مكان الكتل الأخرى،ومنها ما يتراجع أمام الكتل المتقدمة.وتسمى الجبهة المتشكلة بينهما باسم الكتلة الهوائية المتقدمة.ووفقا لذلك تصنف الجبهات إلى ثلاث أصناف رئيسية هي:<o:p></o:p>
الجبهات الباردة، والجبهات الحارة والجبهات الثابتة:<o:p></o:p>
1- الجبهات الباردة (Cold Fronts) ونمط الطقس المصاحب لها:<o:p></o:p>
تتشكل هذه الجبهات من جراء تقدم الكتل الهوائية الباردة القطبية الجافة (cpk) لتحل مكان الكتل الهوائية المدارية الرطبة الدافئة(mTw) أو القارية (cTw). وتتراوح سرعة تقدمها بين 15و25عقدة(27و46كم).<o:p></o:p>
تمثل الجبهة الباردة على الخرائط الطقس والمناخ بخط منحن يحمل على طوله على أبعاد متساوية مثلثات صغيرة تشير إلى اتجاه حركة الجبهة، وفي حال كانت الخرائط ملونة ترسم هذه الجبهة باللون الأزرق. عندما تتقاطع خطوط الأيزوبار(خطوط الضغط المتساوي) مع خط الجبهة على هذه الخرائط تلتوي خطوط الأيزوبار مشكلة قطاعا متطاولا من الضغط المنخفض.<o:p></o:p>
وبسبب برودة الهواء واحتكاكه مع سطح الأرض يكون الطرف الأمامي للجبهة شديد الانحدار نسبيا يتراوح انحداره بين 1/100و1/50 (1و2%) وسطيا.<o:p></o:p>
يكون الضغط الجوي أكثر انخفاضا في نطاق الجبهة ويرتفع كلما ابتعدنا عنها،والحقيقة، يجنح الضغط الجوي إلى الانخفاض عند مرور الجبهة، لكن فورا وراء الجبهة يميل الضغط للارتفاع في كل مكان. يحتل الجبهة تدرج حراري شديد، وتنخفض درجة الحرارة بسرعة كبيرة وراء الجبهة في الكتل الهوائية الباردة.<o:p></o:p>
وفي نطاق الجبهة يندس الهواء البارد تحت الهواء الدافئ، الذي يرتفع بدوره إلى طبقات الجو الأعلى وإذا كان هذا الهواء غير مستقر رطب، يتكاثف أثناء ارتفاعه عند وصوله إلى مستوى التكاثف الرفعي مكونا غيوما كثيفة من نوع الركامي المزني كولونيمبوس (Cumulonimbus) تؤدي إلى هطول أمطار غزيرة مصحوبة بعواصف رعدية على طول نطاق ضيق من الجبهة.وعلى مستويات عاليه تدفع الرياح المطرية العلوية البلورات الجليدية في أعالي غيوم كومولوينمبوس مشكلة غيوم من نوع سمحاقي طبقي سيروستراتوس (Cirrostratus) وسمحاقي سيروس (Cirrus) العلية التي أمام الجبهة الباردة بحوالي 100-200كم، وبعد مرور الجبهة،يرتفع الضغط الجوي وتتحول الرياح من جنوبية غربية إلى شمالية غربية باردة سريعة تتوقف الأمطار. <o:p></o:p>
والحقيقة أنه كلما كانت سرعة الجبهة الباردة بطيئة كلما غطت الغيوم والأمطار وراء الجبهة مساحات كبيرة وكانت غزيرة.وإذا كان الهواء الدافئ المرتفع مستقرا تتشكل غيوم من نوع المزني الطبقي نيمبوستراتوس(Nimbostratus)،ولربما يتشكل الضباب في منطقة هطول الأمطار.أما إذا كان الهواء الدافئ المرتفع مستقرا جافا،فلن يتشكل سوى بعض الغيوم المتفرقة المبعثرة وينعدم التهاطل ويسود طقس جاف بارد قارص.<o:p></o:p>
<o:p></o:p>
2- الجبهات الدافئة(Warm Fronts) وأنماط الطقس المرافقة لها:<o:p></o:p>
تتشكل الجبهات الدافئة نتيجة لتقدم الكتل الهوائية المدارية البحرية الدافئة(mTw) والقارية الدافئة (cTw) لتحل مكان الكتل الهوائية القطبية البحرية الباردة (Pk)تتحرك الجبهات الدافئة على شكل سلسلة من القفزات المتتالية تبلغ سرعة تقدمها حوالي10عقدة (19كم) وسطيا.<o:p></o:p>
ترسم الجبهة الدافئة على خرائط الطقس والمناخ على شكل خط منحن يحمل على طوله على أبعاد متساوية أنصاف دوائر صغيرة تبين الاتجاه الذي تتحرك إليه الجبهة وإذا رسمت الجبهة على خرائط ملونة فتظهر.<o:p></o:p>
عندما تلحق الكتل الهوائية الدافئة بالكتل الهوائية الباردة المتراجعة ينزلق الهواء الدافئ قليل الكثافة فوق الهواء البارد الأكثر كثافة، ويتشكل بينهما على طول نقاط التماس بينهما نطاق الجبهة الحارة ممتدا على شكل سطح أفقي مائل يمتد على مسافة تزيد عن 1200 كم فوق الكتلة الهوائية الباردة ويتراوح ارتفاعه من سطح الأرض عند الجبهة وحتى ارتفاع 7كم ويتراوح انحداره بين 1/150و1/300 (0,67و0,33%) وسطيا يساعد انحدار نطاق الجبهة البسيط على تطبق الهواء الدافئ المرتفع فوق الهواء البارد السطحي ويؤدي إلى تكوين حالة استقرار جوية يرافقها انقلاب حراري على مستويات منخفضة على طول الأجزاء الوسطى والعالية من النطاق الجبهي.<o:p></o:p>
أثناء ارتفاع الهواء الدافئ الرطب يتشكل على طول نطاق الجبهة المائل أشكال متعددة من الغيوم والسحب تؤدي إلى أمطار غزيرة ومتوسطة لكنها منتشرة على مساحات كبيرة عند الجبهة السطحية تكون درجة الحرارة فوق الصفر،لكنها تزداد كلما تراجعنا إلى وراء الجبهة ضمن الكتلة الهوائية الدافئة،وفي الوقت نفسه تتناقص كثيرا أمام الجبهة كلما توغلنا في الكتلة الهوائية الباردة.<o:p></o:p>
على بعد 1200كم من الجهة الحارة في الكتلة الهوائية الباردة على ارتفاع يزيد عن 7كم عند المستويات العالية من نطاق الجبهة تتشكل غيوم من نوع السمحاقي سيروس (Cirrus) العالية التي تنذر بقدوم الجبهة الحارة. كلما اتجهنا باتجاه الجبهة تزداد الغيوم كثافة وانخفاضا فتتشكل غيوم من نوع السمحاق الطبقي سيروستراتوس (Cirrostrarus) المكونة من البلورات الجليدية، ثم تظهر الغيوم الركامية والطبقة المتوسطة التوستراتوس (Altostratus) والركامية المتوسطة التوكومولوس (Altacumulus) على ارتفاعات وعلى بعد حوالي 500كم من الجبهة يبدأ تساقط الثلج بغزارة من غيوم المزن الطبقي نيمبوستراتوس (Nimbostratus) الكثيفة، وتسود على السطح رياح جنوبية شرقية سريعة.ويبدأ الضغط الجوي بالتناقص يبطئ.<o:p></o:p>
وكلما اقتربنا من حد الجبهة السطحية على بعد 300كم تقريبا منها تزداد الحرارة وتصبح معتدلة ويتناقص الضغط الجوي،هنا يصبح الهواء البارد السطحي ضحل،ويتحول الهطول الثلجي تدريجيا إلى هطول أمطار تغطي مساحة واسعة مع ازدياد درجة حرارة السطح.وقرب الجبهة بحوالي 150كم تتبخر الأمطار الدافئة فيتشبع الهواء البارد مما يؤدي إلى تشكل غيوم طبقية ستراتوس (Stratust)أو ضباب التبخر.<o:p></o:p>
عندما نعبر الجبهة الحارة السطحية إلى الكتلة الهوائية الحارة، تزداد درجة الحرارة ودرجة نقطة الندى وينتقل اتجاه الرياح من جنوبية شرقية إلى جنوبية أو جنوبية غربية ويتوقف انخفاض الضغط الجوي ويتوقف هطول الأمطار يبين الشكل الجبهة الدافئة والطقس المرافق لها في كل مراحله.<o:p></o:p>
إن ما ذكر حول الجبهة الدافئة ومراحل الطقس المصاحبة لها يتحقق إذا كان الهواء الدافئ رطبا غير مستقر أما إذا كان جافا نسبيا ومستقرا،سيتشكل فقط غيوم متوسطة وعالية،لكن بدون أمطار.أما إذا كان رطبا نسبيا وغير مستقر تهطل زخات مطرية على شكل عواصف رعدية،وقد تتشكل على ارتفاعات متوسطة خلال الهواء البارد السفلي غيوم من نوع الركامية الطبقية ستراتوكومولوس(Stratocumuilus)ناجمة عن تبخر الأمطار وتكاثفها حين هطولها.<o:p></o:p>
<o:p></o:p>
3- الجبهات الثابتة(Station Front) والطقس المصاحب لها:<o:p></o:p>
تتشكل الجبهات الثابتة بين كتل هوائية متباينة لكنها لا تتحرك باتجاه بعضها وتمثل على خرائط الطقس والمناخ بخط منحن مرسوم عليه على أبعاد متساوية وبشكل متناوب مثلثات صغيرة بجهة الكتل الهوائية الدافئة،وأنصاف دوائر صغيرة بجهة الكتل الهوائية الباردة. وعلى الخرائط الملونة ترسم الجبهة الثابتة بشكل متناوب باللون الأزرق والأحمر.وعادة تظهر مثل هذه الجبهة بين الكتل الهوائية القطبية القارية (cpk) والكتل الهوائية القطبية البحرية(mpk) .<o:p></o:p>
تهب الرياح السطحية على طرفي الجبهة الثابتة باتجاهين متعاكسين متوازين مع الجبهة.غالبا يكون الطقس صحوا غائم جزئيا بدون هطول أمطار،لكن في حال وجود هواء دافئ رطب على أحد طرفي الجبهة،يميل هذا الهواء تدريجيا إلى أن ينزلق فوق الهواء البارد فيتشكل غطاء واسع من الغيوم مع أمطار خفيفة واسعة الانتشار. ويحدث مثل هذه الظاهرة في حال تجاور كتل هوائية قطبية (mpk) مع كتل هوائية مدارية (mTw).<o:p></o:p>
<o:p></o:p>
4- الجبهات المنطبقة (Occluded Front):<o:p></o:p>
تتشكل الجبهات المغلقة في حال تلاحق ثلاث كتل هوائية متباينة وراء بعضها البعض مع استمرار الكتلة الهوائية الدافئة في الوسط. فيتشكل من جراء ذلك جبهتين هوائيتين متتابعتين، جبهة هوائية دافئة في المقدمة متبوعة بجبهة هوائية باردة.<o:p></o:p>
تمثل الجبهة المنطبقة على خرائط الطقس والمناخ بخط منحن تظهر على أحد طرفيه مثلثات صغيرة متناوبة مع أنصاف دوائر صغيرة على أبعاد متساوية تشير إلى اتجاه حركة الجبهة تظهر الجبهة المنطبقة في الخرائط الملونة باللون الأرجواني.<o:p></o:p>
ويمكن تمييز نوعين من هذه الجبهات المنطبقة:<o:p></o:p>
1- نمط الجبهة المنطبقة الباردة(Cold-type occluded Front) أوالانطباق البارد (Cold occlusion). ويتشكل هذا النمط عندما تتحرك جبهة باردة جدا بسرعة وراء جبهة دافئة فترفع الكتلة الهوائية الدافئة،وجبهتها الدافئة عن سطح الأرض تدريجيا،وتندس تحت الكتلة الهوائية الباردة فتشكل جبهة جديدة باردة بينها وبين الكتلة الهوائية الباردة التي كانت مشتركة مع الكتلة الهوائية الدافئة في تشكيل الجبهة الهوائية الدافئة أما الأعلى يظهر الهواء الدافئ عائما فوق كل من الكتل الهوائية الباردة جدا في الخلف ويشترك معها في تشكيل جبهة هوائية باردة مرتفعة.<o:p></o:p>
2- نمط الجبهة المنغلقة الدافئة(Warm-type occluded Front) أو الانطباق الدافئ (Worm occlusion)، ويحدث حين تتبع الجبهة الدافئة المشكلة بين كتلة هوائية دافئة وكتلة هواء باردة جدا-جبهة باردة. فعندما تلحق الجبهة الباردة بالكتلة الهوائية الدافئة تحملها عن سطح الأرض مع جبهتها وتنزلق معها فوق الكتلة الهوائية الباردة جدا،فيتشكل عند سطح الأرض بين الهواء البارد جدا جبهة دافئة نسبيا،وفوق سطح الأرض تتشكل جبهة دافئة في الأمام بين الهواء الدافئ المرفوع والهواء البارد جدا، وجبهة باردة مرتفعة بين الهواء الدافئ المرفوع والهواء البارد في الخلف.<o:p></o:p>
مثل هذه الظواهر تحدث عادة في بؤر الموجات السيكلونية (البؤر الفعالة في نطاق الضغط المنخفض في الجبهات)التي تحدث نتيجة للتموجات الحاصلة في التيارات الهوائية العالية،ففي هذه السيكلونات يسود على سطح الأرض حركة هوائية دورا نية حلزونية باتجاه عقارب الساعة في النصف الشمالي وعكسها في النصف الجنوبي من الأرض،يلتف فيها الهواء البارد حول الهواء الساخن من الخلف مشكلا معه جبهة باردة،ويندفع الهواء الدافئ إلى الأمام مشكلا مع أطراف الهواء البارد الخلفية جبهة هوائية دافئة.وأثناء تحرك السيكلونات نحو الشرق تحت تأثير التيارات الهوائية العالية،وازدياد الحركة الدورانية الحلزونية تلحق الجبهة الباردة بالجبهة الدافئة مشكلة جبهة منطبقة. <o:p></o:p>
<o:p></o:p>
انتهاء الجبهات وتجددها:<o:p></o:p>
تظل الجبهة قوية متماسكة طالما ظل التباين الحراري بين الكتل الهوائية على طرفيها موجود.لكن مع مرور الزمن، وتقدم الكتل الهوائية كثيرا في أقاليم مغايرة لأقاليم مصادرها تتعدل صفاتها وخاصة الحرارية منها،فيضعف التباين الحراري بينها وبين المحيط الهوائي الجديد حولها وتضعف الجبهة تدريجيا ثم في نهاية المطاف تتبدد عندما تختلط الكتل الهوائية مع بعضها البعض. تدعى هذه الظاهرة بتبدد الجبهة فرنتوليسيس (Frontolysis).<o:p></o:p>
أما في حال تزايد التباين الحراري بين الكتل الهوائية على طرفي الجبهة، يقويها ويجعلها تجدد وتصبح أكثر فعالية، تعرف هذه الظاهرة بتجدد الجبهة فرنتوجينيسيس (Frontogenesis).

العروض الدنيا المداريه والاستوائيه

يعتري الغلاف الجوي حركات هوائية شاقولية وطولية وعرضية، مكونة دورات من مختلف الأشكال والمقاييس. فمنها ما يكون على مقياس صغير جداً ()
بالمقابل إلى ما يتلقاه سطح الأرض من طاقة إشعاعية شمسية قصيرة، يشع بدورة طاقة حرارية إشعاعية أرضية ذات موجات طولية – أشعة تحت حمراء – تنطلق نحو الفضاء الخارجي. وقد بينت الدراسات أن ما تكتسبة العروض الدنيا المدارية والاستوائية من تشمس يزيد كثيراً عما تفقده من طاقة إشعاعية ، بينما يكون الوضع معكوساً بالنسبة للعروض العليا والقطبية إذ تفقد من الطاقة أكثر مما تكتسبة من التشمس . وبين الشكل (1) . أته فقط عند درجة العرض 37 ْ وسطياً يتوازن مقدار التشمس مع ما يشعه سطح الأرض إلى الفضاء الخارجي .
بالرغم من هذا التباين في اكتساب الطاقة بين العروض الجغرافية لا تصبح العروض الاستوائية والمدارية أكثر حرارة مما هي علية ، كما لا تزداد العروض العليا برودة أكثر أيضاً . ويعود الفضل في ذلك إلى أن دورة الغلاف الجوي العامة تعمل على تبادل ونقل الطاقة وتوازنها بين هذه العروض ، فعند العروض الاستوائية الحارة يرتفع الهواء الدافئ إلى طبقات الجو العليا ويتدفق بإتجاة القطبين حاملاً معه طاقة حرارية من العروض الدافئة ذات الطاقة الحرارية الكبيرة الفائضة – تعد مصادر الطاقة ( source ) – إلى العروض القطبية الباردة التي تعاني من عجز الطاقة الحرارية – مراكز امتصاص الطاقة ( sink ) – ليتم تكدس وتدفق الهواء القطبي البارد بإتجاة العروض الدنيا المدارية والاستوائية ، تماما كما يحدث في المحرك الحراري الذي يعمل بإتجاة واحد بين أجزاء عالية الحرارة وأجزاء منخفضة الحرارة.
ويمكن ملاحظة عمليات نقل الطاقة وتبادلها بواسطة الرياح بوضوح في نصف الكرة الشمالي خلال فصل الشتاء في العروض الوسطى ، التي تشكل نطاقاً انتقاليا بين العروض الدنيا والعليا ، حيث يصاحب هبوب الرياح الجنوبية ارتفاع ملحوظ في درجات الحرارة بينما يصبح الجو بارد عندما تهب الرياح الشمالية .
مما لا شك فيه أن عمليات تقل الطاقة الحرارية وتبادلها بين العروض المختلفة تجري وفق نظام محكم وثابت يضمن بقاء الأوضاع المناخية على سطح الأرض على حالتها. وللمحافظة على هذه الأوضاع فأن من الواجب نقل ما لا يقل عن 4 x 1510 واط / ثانية (جول) من الطاقة يومياً من العروض الدنيا المدارية والاستوائية****

3-1- خلية أو دورة هادلي (خلية العروض الدنيا):
تخترق تيارات الحمل الهوائية التصاعدية الاستوائية طبقة التروبوسفير واصلة إلى حد التروبوبوز، ومن هناك تتجه شمالاً وجنوباً باتجاه القطبين حاملة معها عبر الأجواء المدارية مقداراً عظيماً من الطاقة على شكل طاقة كامنة (gz) وطاقة حرارية محسوبة (CPT) إلى أجواء العروض الوسطى والعليا . وأثناء ذلك تحدث عمليات تبادل حراري بينها وبين هواء طبقات الجو التي تعبرها . فيتحول جزء من طاقتها الحرارية المحسوبة إلى أشعة تحت الحمراء تعمل على تسخين الجو ومن ثم تضيع إلى الفضاء الخارجي ، شكل (4) .
وكلما ابتعدت هذه التيارات الهوائية بعيداً عن الأجواء الاستوائية تزداد سرعتها بسبب محافظتها على زخمها الزاوي . لأنها تنتقل من فوق دوائر عرض كبيرة إلى دوائر عرض صغيرة . وتأخذ في الانحراف – بسبب قوة كوريوليس – نحو يمينها في النصف الشمالي من الأرض وإلى يسارها في النصف الجنوبي مشكلة رياح غربية عالية سريعة ( الغربيات ) وما أن تصل إلى دائرة عرض 30 ْ شمالً وجنوباً وسطياً ( بين دائرتي العرض 28 ْ و 45 ْ شمالاً وجنوباً ) حتى تصبح سرعتها وانحرافها على أشدها . ويساعد في ذلك أيضاً التبادل الحراري الشديد بين أجواء العروض الدنيا والعروض الوسطى ، حيث تتناقص درجة الحرارة بشدة بإتجاة القطبين . ونتيجة لذلك ، يتشكل فوق هذه العروض في كل من نصفي الكرة الأرضية تيار هوائي نطاقي متلوي يتجه من الغرب إلى الشرق - في نصف الكرة - بسرعة هائلة تتراوح بين حوالي 160-240كم/ ساعة - تزيد أحيانا عن 420كم/ ساعة في فصل الشتاء - وتظهر نواة كل منها ( التيار الرئيسي) بين ارتفاع 10- 15 كم بين درجتي العرض 28 ْ و 30 ْ شمالاً وجنوباً . ويعرف كل مكن هذين التيارين بالتيار النفاث الغربي شبة المداري (Subtropical Westerly Jet Stream ). ويمكن تشبيه هذين التيارين بنهر عظيم من الهواء سريع الجريان بين ضفتين من الهواء الهادئ نسبياً . وتتكفل هذه التيارات النفاثة بمعظم عمليات نقل الطاقة إلى العروض العليا والقطبية .
يصبح الهواء الاستوائي المتجه في طبقات الجو العالية نحو القطبين باردا وكثيفا ويأخذ بالاحتشاد كلما إيجة شمالا لانتقاله من فوق دوائر عرض كبيرة إلى دوائر عرض أصغر تدريجياً . ويبلغ هذا الاحتشاد ذروته عند درجتي العرض 30ْ شمالاً وجنوباً في التيار النفاث الغربي شبه المداري الشمالي والجنوبي . ونتيجة لهذا الإحتشاد الهوائي يأخذ الهواء بالهبوط ببطء من قاعدة التيار النفاث إلى سطح الأرض مشكلاً حزامين من الضغوط المرتفعة شبه المدارية ( Subtrobical Highs ) العميقة حول درجتي العرض 30ْشمالاً وجنوباً. أثناء هبوط الهواء الذي يستغرق حوالي3 أسابيع ليهبط من ارتفاع 12كم إلى ارتفاع 3كم- تتحول طاقته الكامنة ( mgZ ) تدريجياً إلى طاقة حرارية محسوسة (CpT) فيتسخن الهواء كظمياً (ذاتياً ) فيصبح جافاً ومجففاً- يمتص الرطوبة الجوية- فتنعدم الغيوم وتظل السماء صافية دائماً مما يساعد على ازدياد درجة حرارة سطح الأرض. وتسود فوق العروض شبه المدارية حالات من الإستقرار الجوي والإنقلاب الحراري تجهض حركات الهواء السطحية الصاعدة بالرغم من ارتفاع درجة حرارته , وتمنع الضغوط المرتفعة دخول الهواء إلى هذه العروض , لذلك تتمركز حول درجتي العرض 30ْ شمالاً وجنوباً الصحراوات الرئيسية في العالم وأشدها جفافاً وتطرفاً واتساعاً مثل الصحراء الكبرى وصحاري شبه الجزيرة العربية وصحاري أمريكا الشمالية والجنوبية (أتاكاما) وصحراء ناميبيا في جنوب أفريقيا والصحاري الأسترالية وصحراء ثار في أسيا.
من جانب آخر تسود فوق سطح المحيطات شبه المدارية رياح هادئة بسبب ضعف في مراكز الضغوط المرتفعة.وفي الماضي- زمن استخدام السفن الشراعية- كانت هذه المناطق من المحيطات بسبب هدوء رياحها سبباً في حبس السفن الشراعية عدة أسابيع فيها, فتنفذ مؤنها مما يضطر البحارة إلى إلقاء بعض حمولتهم وقتل أحصنتهم من أجل الطعام , أو إلقائها في مياه المحيط لتخفيف حمولة السفن, لذلك عرفت هذه العروض شبه المدارية بعروض الخيل ( Horse Latitude) .
وتتميز الضغوط المرتفعة شبه المدارية بعمقها, إذ تظهر فعاليتها على سطح الأرض وفي طبقات الجو العالية حتى ارتفاع يزيد عن 12كم. ومع ذلك فإنها تتباين في مساحتها وقوتها من منطقة إلى اخرى بسب التباين في تسخين المحسوسة إلى طاقة حرارية كامنة (Lq ) تعمل على تبخير المياه من القارة والمحيطات وتساعد على توسيع رقعة الأراضي الجافة. لكن ما ان تصل إلى نطاق الضغط المنخفض الإستوائي حتى تصبح رطبة جداً نتيجة لما حملته من رطوبة أثناء جريانها.
تتلاقى الرياح التجارية الشمالية الشرقية والتجارية الجنوبية الشرقية في نظام الضغط المنخفض الإستوائي مشكلة جبهة عريضة على طوله تعرف بجبهة تلاقي ما بين المدارين ( ITCZ )-Inter Tropical Convergence Zone , شكل (2).
ما أن تدخل الرياح التجارية الشمالية والجنوبية نطاق الضغط المنخفض الإستوائي حتى تبدأ بالارتفاع عند جبهة مابين المداري مشكلة تيارات حمل تصاعدية قوية تضاف إلى حركات الهواء الإستوائي الحار التصاعدية وتقويها ,وهكذا تكمل دورة الهواء في خلية هادلي الشمالية الجنوبية في العروض الدنيا.
v الخلية القطبية
تقع هذه الخلية في كل من نصفي الكرة الأرضية في العروض العليا والقطبية بين درجتي فالعرض 60ْ و 90ْ شمالاً وجنوباً وسطياً وتشبه دورة هادلي , لكنها تجري على مقياس أصغر , شكل (2).
يسود فوق كل من القطبين في طبقات الجو العالية ضغط منخفض , شكل (8) تتحلق حوله التيارات الهوائية الغربية العلوية , التي ما تلبث أن تهبط خلاله إلى سطح الأرض , فتتحول طاقتها الكامنة( mgZ ) إلى طاقة حرارية محسوسة (CpT) تحافظ على التوازن الحراري للعروض القطبية , وتشكل فوقها على ارتفاعات قريبة من سطح الأرض طبقة إنقلاب حراري تعزل العروض القطبية عن التغيرات التي تحصل في الغلاف الجوي الحر فوقها . وتتضافر البرودة الشديدة مع الحركات الهوائية الهابطة مشكلة ضغطاً مرتفعاً على السطح يعرف بالضغط المرتفع القطبي (Polar High) . تنطلق منه رياح سطحية قطبية باردة نحو العروض الوسطى والدنيا . وبسبب قوة كوريوليس تنحرف نحو يمينها في النصف الشمالي من الكرة الأرضية مشكلة رياحاً شمالية شرقية , ونحو يسارها في النصف الجنوبي مشكلة رياحاً جنوبية شرقية تعرف عادة بالشرقيات القطبية (Polar easterlies) . تدفع هذه الرياح في مقدمتها جبهة باردة تعرف بالجبهة القطبية (Polar Front) تفصل بينها وبين الرياح المدارية الدافئة المتجهة عبر العروض الوسطى إلى العروض العليا والقطبية . ويتشكل على طول هذه الجبهة نطاق من الضغط المنخفض يعرف بالضغط المنخفض شبه القطبي (Subpolar Low) عند دائرة 60ْ شمالاً وجنوباً وسطياً , تتجمع عنده الرياح السطحية وترتفع فوق الجبهة القطبية عائدة من الرياح الغربية العالية إلى القطب حيث تهبط ببطء إلى سطح الأرض مكملة الخلية القطبية .
تتجلى هذه الدورة بوضوح أكثر في العروض القطبية الجنوبية – خاصة فيما يتعلق بالرياح الشرقية – ويعود ذلك لأن القارة القطبية عبارة عن قطعة من اليابسة يساعد غطاؤها الجليدي العظيم الدائم على تكوين الضغط المرتفع القطبي واستمراره, ويؤدي التباين الحراري الكبير بينها وبين البحار المحيطة بها من كل الجهات على ظهور نطاق الضغط المنخفض شبه القطبي حولها متماسكاً قوياً.
من جانب آخر تقع القبعة القطبية الشمالية فوق البحار المتجمدة محاطة باليابسة من كل الجهات. وبسبب التبادلات الفيزيائية لمياه البحار خلال فصول السنة تتغير قيم الضغط فيها, ولا يشكل الضغط المرتفع القطبي هنا مظهراً دائماً في الدورة القطبية. ولذلك تكون الشرقيات القطبية الشمالية غير ثابتة . وكثيراً ما تسود فيها رياح من مختلف الإتجاهات , كما أن تداخل البحار واليابسة حولها يؤدي إلى تجزؤ حزام الضغط المنخفض المحيط بها وإضعافه. وتميل مراكز الضغوط المنخفضة إلى التشكل فوق المحيطات , لذلك تظهر الشرقيات القطبية الشمالية بشكل رئيسي على أطراف المنخفضات الجوية المواجهة للقطب, كما هو الحال في الضغط المنخفض الأيسلندي (Icelandic Low) في شمال المحيط الأطلسي, والضغط المنخفض الألتياني ( Aleutian Low) في شمال المحيط الهادي. ومع ذلك تظل الشرقيات الشمالية القطبية سائدة إلى حد ما في بقية الأصقاع القطبية.





خلية فيريل
يطلق على هذه الخلية كذلك خلية العروض الوسطى وتعود تسميتها عالم الأرصاد الجوي الأمريكي فيريل الذي اقترح وجودها بين خلية هادلي والخليه القطبية في كل من نصفي الكرة الأرضية . وفي هذه الخلية تهب الرياح عبر العروض الوسطى من أظراف حزامي الضغوط المرتفعة شبه المدارية متجهة إلى العروض العليا والقبية على كافه المستويات السطحية والعالمية محتفظة بزخمها الزاوي فتزداد سرعتها عندما تعبر دوائر العرض التي تصغر باتجاه القطبين , وما أن تتحرك هذه الرياح مسافة قصيرة حتى تحرفها قوة كوريولس نحو يمينها في النصف الشمالي من الكرة الأرضية , ونحو يسارها في النصف الجنوبي .وبسبب انعدام قوة الاحتكاك في طبقات الجو العلية تهب الرياح العلوية مشكلة رياحاً نطاقية تتجه من الغرب إلى الشرق تعرف بالغربيات اعلوية (upper westerlies ) متحلقة حول الضغط المنخفض القطبي العلوي شكل (8) أم على السطح – ولوجود قوة الاحتكاك – تهب الرياح في النصف الشمالي من الكرة الأرضية من الجنوب الغربي نحو الشمال الشرقي ومن الشمال الغربي نحو الجنوب الشرقي في نصف الكرة الجنوبي مشكله ما يعرف بالغربيات السطحية
( surface westerlies ) أو العكسيات لأن إتجاهها معاكساً لإتجاه الشرقيات المدارية , شكل (2) تعرف أحياناً بالغربيات السائدة – pre ) (vailing westerlies ). تلتقي هذه الرياح مع الرياح القطبية الشمالية الشرقية في النصف الشمالي من الكرة الأرضية ومع الرياح القطبية الجنوبية الشرقية في نصفها الجنوبي حيث تتشكل بينها وعلى طولها الجبهة القطبية متيجة لتلاقي الرياح وصعودها إلى طبقات الجو العلية الضغط المنخفض شبه القطبي (subpolar low ) .وأثناء ارتفاع الهواء تتحول طاقته الحرارية المحسوسة (cpt ) إلى طاقة كامنة (gz ) وعندما يصل إلى مستوى التكثيف الرفعي , تتحول طاقته الحرارية الكامنة (lq) إلى طاقة حرارية محسوسة تسخن الهواء وتزيد من التباين الحراري على جانبي الجبهه القطبية أي بين الهواء امداري الدائ والهواء القطبي البارد . وغالباً ماتؤدي حركات الهواء الصاعدة هذه إلى هطول الأمطار الغزيزة أينما حلت الجبهه القطبية . وعندمايصل الهواء السطحي إلى طبقات الجو العلية يمتزج مع الغربيات العلوية المتحلقة حول الضغط المنخفض القطبي العلوي , شكل (2) (3) وعندما تهبط الغربيات العلوية فوق القطب تتحول طاقتها الكامنه إلى طاقة حرارية محسوسة تسخن الأجواء القطبية .
أمافي طبقات الجو العليا يؤدي تجاور الهواء المداري الدافئ مع الهواء القطبي البارد إلى وجود تدرج حراري أفقي شديد على طول الجبهة القطبية ينتج عنه تدرج حاد في الضغط الجوي , يجعل الرياح الغربية تنطلق على شكل حزام يتراوح عرضه بين 200 و500كم بسرعة هائلة تتراوح بين 160و 240كم وسطياً – أحياناً تصل إلى 540 كم – مشكلة فوق كل من الجبهة القطبية الشمالية والجنوبية تياراً نفاثاً ملتوي على ارتفاع 9كم يعرف كل منهما بتيار الجبهة القطبية النفاث ( polar jetsteam ). يعتري تيار الجبهة القطبية النفاث دائماً تموجات كبيرة على شكل جيوب واسعة تتراوح أطوالها بين 4000 و 8000 كم ، تعرف بأمواج روسبي ( rosby waves ) تتقدم باتجاه العوض المدارية حاملة إليها الهواء القطبي البارد. وبالمقابل يندفع بين هذه التموجات ألسنة من الهواء المداري الدافئ باتجاه القطب، حاملة إليه الهواء المداري الدافئ (شكل 9) . وأحياناً تتوغل محصورة ضمن الهواء المداري الدافئ مشكلة ما يعرف بالضغط المنخفض المعزول ويحدث الأمر نفسه للألسنة الهوائية المدارية فتشكل بما يعرف بالضغط المرتفع المعزول.
وتعد هذه الضغوط المعزولة بؤراً فعالة في نقل الهواء البارد القطبي إلى العروض الدنيا ونقل الهواء الدافئ المداري إلى العروض العلياء أفقياً ورأسياً . وفي بعض الأوقات تندمج بعض جيوب تيار الجبهة القطبية النفاث المتقدمة باتجاه العروض المدارية مع التيار شبه المداري النفاث فيتشكل تيار عظيم عن الرياح الغربية السريعة يبلغ اتساعه آلاف الكيلو مترات يتلوى باجاه الجنوب والشمال شاغلاً كل أجواء العوض الوسطي ، ناقلاً معه الطاقة الحرارية الزائدة من العروض المدارية إلى العروض العليا والقطبية ، ومعيداً الهواء القطبي البارد إلى العروض المدارية حيث يهبط إلى سطح الأرض .


حركات الهبوط الهوائية في العروض شبه المدارية . وهكذا تكتمل دورة خلية فيرل بعودة الغربيات العلوية إلى العروض الدينا بواسطة عمليات النقل الأفقية الواسعة التي تقوم بها الغربيات العلوية .
تهب الغربيات السطحية على سطح النصف الجنوبي من الكرة الأرضية . خاصة بين دائرتي العرض 40 و 60 جنوباً , ويسود نطاق متواصل من المحطات وفي أيام السفن الشراعية كان البحارة يعتمدون عليها في دفع سفنهم جنوباً إلى السواحل الجنوبية من القارات , { بثبات وقوة أكثر من مثيلاتها في النصف الشمالي للكرة الأرضية }.
وبشكل عام تكون الغربيات الجنوبية في كل مكان قوية و ثابتة نسبياً , بسبب قلة المساحات القارية في العروض الوسطى الجنوبية , وإلى قوة حزام الضغط المنخفض شبه القطبي الجنوبي الذي يظهر متماسكاً محيطاً بالقارة القطبية الجنوبية . وهذا ما يجعل الأعاصير [السيلكونات Cyclones] التي تتكون فيه علي طول الجبهة القطبية قويه وفعالة تساعد على جذب الهواء ورفعه إلى طبقات الجو العليا مشكله الأمطار الاعصاريه.
أما بالنسبة للغربيات الشمالية السطحية , فتظهر مشوشة في اتجاهها وثباتها وقوتها , وتهب الرياح من مختلف الاتجاهات في العروض الوسطى الشمالية ,لكن تظل الغربيات هي السائدة . ويعود ذلك لاتساع مساحة اليابسة واختلاف مظاهر تضاريسها وتداخلها مع المحيطات , وإلى تشكل مساحات متناوبة من الأعاصير [سيكلونات] واضاد الأعاصير [Anticyclones]عبر العروض الوسطى الشمالية التي تتشكل على طول الجبهة القطبية , وبسبب توزيع اليابسة والمحيطات تتجزأ الجبهة القطبية , لتميل إلى الظهور فوق المحيطات والبحار , وتتشكل الأعاصير على طولها , بينما تميل أضاد الأعاصير إلى التشكل فوق اليابسة خاصة في فصل الشتاء , و يرتبط تشكل هذه المساحات من الضغوط الجوية المتباينة أساساً بتموجها روسيي التي تنتاب تيار الجبهة القطبية النفاث , التي تحرض الحركات الهوائية الصاعدة لتكوين الأعاصير , والهابطة لتكوين أضاد الأعاصير , بذلك تتحرك هذه الضغوط الجوية نحو الشرق مع اتجاه الغربيات العلوية وتتقدم شمالاً و جنوباً مع تقدم جيوبها و تراجعها.
تهب الرياح حول مراكز الأعاصير و أضاد الأعاصير بشكل دوراني منتقله من العروض شبه المدارية إلى العروض العليا و بالعكس , بسرعة لأن الحركات الدورانيه تكتسبها زخماًًً زاوياً نسبياً يضاف إلى القوه الحركية الزاوية التي تكتسبها من دوران الكرة الأرضية .
ويبلغ الزخم الزاوي الناجم عن دوران الهواء حول مناطق الضغط المرتفع والمنخفض حيت :
M=سرعة الرياح حول مركز الضغط المرتفع أو المنخفض .
ولذلك يصبح مجموع الزخم الزاوي حول مراكز الأعاصير و أضاد الأعاصير مايلي
M = r2 cos2 + r u co

معلومات عن المرتفاعات الجوية والمنخفضات


إرسال الرياح في منظور العلوم المكتسبة

تعرف الرياح بأنها أجزاء من الغلاف الغازي للأرض تتحرك حركة مستقلة عن الأرض ــ علي الرغم
من ارتباطها بها ــ في عدد من الاتجاهات المختلفة‏,‏ التي يمكن إدراكها إلي أرتفاع يصل
إلي‏65‏ كيلو مترا فوق مستوي سطح البحر‏.‏

والغلاف الغازي للأرض يقدر سمكه بعدة آلاف من الكيلو مترات‏,‏ وتقدر كتلته بنحو الستة آلاف مليون
مليون طن‏(6120*1210‏ طن‏),‏ ويقع اغلب هذه الكتلة‏(99%‏ من كتلة الغلاف الغازي للأرض‏)‏ دون
ارتفاع‏50‏ كيلو مترا فوق مستوي سطح البحر أي دون مستوي نطاق الركود الطبقي‏

The Stratopause

‏ وعلي ذلك فإن حركة الرياح تكاد تتركز اساسا في هذا الجزء السفلي من الغلاف الغازي للأرض‏,‏
وأعلي سرعة للرياح تقع فوق نطاق الرجع مباشرة‏,‏ والذي يتراوح سمكه بين ستة عشر‏(16)‏ كيلو مترا
فوق خط الاستواء‏,‏ وعشرة كيلو مترات فوق القطبين‏,‏ وبين سبعة‏(7)‏ وثمانية‏(8)‏ كيلو مترات فوق خطوط
العرض الوسطي‏,‏ ولذلك فإن الرياح حينما تتحرك من خط الاستواء في اتجاه القطبين فإنها تهبط
فوق هذا المنحني الوسطي‏,‏ فتزداد سرعتها‏,‏ هذا بالإضافة إلي أن دوران الأرض حول محورها من الغرب
إلي الشرق يجبر كتل الهواء علي التحرك في اتجاه الشرق بسرعات فائقة تعرف باسم التيارات النفاثة

The Jet Streams

وتنخفض درجة الحرارة في نطاق التغيرات الجوية‏(‏ نطاق الرجع‏)‏ باستمرار مع الارتفاع حتي تصل
إلي ستين درجة مئوية تحت الصفر في قمته فوق خط الاستواء‏,‏ وذلك للتباعد عن مصدر الدفء‏,‏
وهو سطح الأرض الذي يمتص‏47%‏ من أشعة الشمس أثناء شروقها فترتفع درجة حرارته‏,‏ ويعيد إشعاع
تلك الحرارة علي هيئة أشعة تحت حمراء إلي الغلاف الغازي للأرض بمجرد غياب الشمس فيدفئه‏.‏
كذلك ينتاقص الضغط كلما ارتفعنا في الغلاف الغازي للأرض لتناقص كثافة الهواء حتي يصل إلي
واحد من ألف من الضغط الجوي فوق مستوي سطح البحر بالارتفاع إلي‏48‏ كيلو مترا فوق هذا المستوي‏.‏

ويقدر ما يقع من وزن كتلة الغلاف الغازي المحيط بالأرض علي كل فرد من بني الإنسان
بنحو الطن‏,‏ ومن رحمة الله بنا أننا لا نشعر بثقله لأن الضغط الداخلي في جسد كل
منا يقاوم هذا الوزن الذي يعرف باسم الضغط الجوي‏,‏ فنحن نعيش ومعنا بقية
الكائنات الأرضية الحية وسط الغلاف الغازي للأرض‏,‏ كما تعيش الأحياء المائية
في داخل وسطها المائي‏,‏ ويوثر في هذا الضغط الجوي كل من الجاذبية الأرضية‏,‏ ودرجة حرارة الجو‏,‏
وتضاريس سطح الأرض‏,‏ بين عدد من العوامل الأخري‏.‏


التغيير في الضغط الجوي أحد عوامل حركة الرياح


تنجم التغيرات في الضغط الجوي اساسا عن التغيرات في كم الحرارة الذي يصل إلي الأجزاء المختلفة من
سطح الأرض في أثناء دورانها حول محورها المائل علي دائرة البروج بزاوية مقدارها ست وستون درجة
ونصف تقريبا امام الشمس‏,‏ وفي مدار حولها‏.‏
ويؤدي الاختلاف في درجات حرارة الغلاف الغازي للأرض إلي تكون مناطق ذات ضغط مرتفع‏,‏ وأخري ذات ضغط
منخفض‏,‏ وترسل الرياح بإرادة الله تعالي‏,‏ وحسب قوانينه وسننه في حركة رأسية وأفقية متصلة من مناطق
الضغط المرتفع إلي منطاق الضغط المنخفض حسب شدة انحدار أو ارتفاع خطوط تساوي الضغط حول كل منطقة
من مناطق الضغط الجوي‏.‏

ويعين علي ذلك سرعة دوران الأرض حول محورها من الغرب إلي الشرق‏,‏ والتي تساعد في توجيه حركة الرياح
وتؤدي إلي تكسر كل من الرياح الساخنة المتدفقة من المناطق الاستوائية في اتجاه القطبين‏,‏ والرياح
الباردة المتدفقة من القطبين في اتجاه خط الاستواء علي هيئة عدد من الخلايا الهوائية الكبيرة بعضها
خلايا دافئة ورطبة ترتفع الي اعلي لتكون السحب الممطرة بإذن الله‏,‏ وبعضها خلايا باردة وجافة تهبط
الي اسفل‏,‏ وبعضها خلايا متوسطة البرودة والجفاف‏,‏ وهي أيضا تمثل رياحا هابطة إلي أسفل‏.‏
ويؤثر دوران الأرض حول محورها أمام الشمس تأثيرا عموديا في حركة الرياح سرعة واتجاها‏,‏ فتحرفها جهة
اليمين بصفة عامة في نصف الأرض الشمالي‏,‏ وجهة اليسار بصفة عامة في نصفها الجنوبي‏,‏ ويزداد هذا الاثر
في طبقات الجو العليا بمعدلات أكبر مما يؤدي إلي تغيير اتجاه الرياح تدريجيا حتي يصبح موازيا
لخطوط تساوي الضغط


Geostrophic Wind


أما قريبا من سطح الأرض فإن الرياح لا تهب بموازاة خطوط تساوي الضغط تماما بسبب احتكاكها مع تضاريس
سطح الأرض‏.‏
كذلك ترسل الرياح بإذن من الله تعالي في حركات رأسية حيث يدفأ الهواء الملامس لسطح الأرض فيرتفع
إلي أعلي‏,‏ ويحل محله تيار من الهواء البارد الهابط إلي أسفل‏.‏

تكون الكتل والجبهات الهوائية


بهذه الحركة الدائبة للرياح أفقيا ورأسيا ينقسم الغلاف الغازي المحيط بالأرض‏(‏ في نطاقي الرجع
والتطابق اساسا إلي اعداد من الكتل الهوائية المتجاورة‏,‏ والكتلة الهوائية تمثل بكمية هائلة
من الهواء المتجانس فيما بينه في درجتي الحرارة والرطوبة النسبية‏,‏ تمتد أفقيا لعدة كيلو مترات‏,
‏ ورأسيا بين ثلاثمائة وثلاثة الاف متر‏,‏ ومن هذه الكتل الهوائية ما هو دافئ‏,‏ وما هو بارد‏,‏ ومنها ما
هو رطب‏,‏ وما هو جاف‏,‏ ومنها ما يغير درجة رطوبته النسبية بمروره فوق مساحات مائية كبيرة أو فوق
مساحات من الصحاري الجافة القاحلة‏.‏
ويتكون بين الكتل الهوائية المتجاورة أفقيا ورأسيا ما يسمي باسم الجبهات الهوائية‏,‏ والجبهة
الهوائية هي الحد الفاصل بين كتلتين متجاورتين من كتل الهواء المتباينة في درجات حرارتها
ورطوبتها النسبية‏,‏ ولذلك تكون منطقة تفاعل جوي نشط‏.‏
وإذا التقت كتلتان من الهواء فإن الباردة منها تنزل تحت الدافئة‏,‏ ويتكون بينهما منطقة انتقالية
هي منطقة الجبهة الهوائية التي تحول دون اختلاطهما‏,‏ وتفصل بين صفاتهما الفيزيائية والكيميائية‏
,‏ وسرعة الرياح واتجاهاتها في كل منهما‏.‏
وعبور الجبهة الهوائية لمنطقة ما يؤثر في ظروفها المناخية تأثيرا بالغا‏,‏ فإذا كانت الجبهة باردة
أدت إلي انخفاض درجات الحرارة‏,‏ وإلي تكون السحب الطباقية ونزول المطر بإذن الله‏,‏ وإذا كانت الجبهة
دافئة أدت إلي ارتفاع درجة الحرارة‏,‏ وإلي تكون السحب الركامية‏


Cumuliformorheapclouds


المتجمعة علي هيئة أكوام مكدسة من السحاب فوق بعضها البعض بما يشبه سلاسل الجبال المفصولة بالأودية
والأخاديد‏,‏ مما يعكس الارتفاعات المتعددة للهواء المشبع ببخار الماء من أماكن متفرقة‏,‏ واستمرار
تدفق الهواء المشبع ببخار الماء إلي أعلي يؤدي إلي زيادة إمكانية تكثف بخار الماء فيها‏,‏ وبالتالي
إلي إمكانية هطول المطر منها بإذن الله‏.‏
وتؤدي الكتل الهوائية الدافئة الرطبة إلي تكون كل من السحاب والضباب والندي‏,‏ ومع إرسال الرياح
تتشكل السحب الطباقية بإذن الله‏


Stratiformorlayeredclouds


وهي تتكون من طبقات تمتد افقيا لمئات من الكيلومترات المربعة تعكس الارتفاع المنتظم للهواء
المشبع ببخار الماء عبر مساحات كبيرة‏,‏ ولذلك فهي عادة ما تكون اغزر انواع السحب إمطارا
وأوسعها انتشارا بإذن الله‏(‏ تعالي‏).‏
اما إذا كانت الكتل الهوائية دافئة وجافة‏,‏ فينتج عنها تكون الصقيع في الصباح الباكر أيام
فصل الشتاء‏,‏ وإثارة الغبار والاتربة والزوابع الشديدة في فصل الصيف خاصة إذا رافقتها رياح
شديدة السرعة نسبيا‏.‏

المرتفعات الجوية
يعرف المرتفع الجوي بأنه جزء من الهواء فوق منطقة معينة من الأرض يتميز بضغط اعلي من ضغط الهواء
في المناطق المحيطة به‏,‏ ومنها‏:‏
‏(1)‏ المرتفعات الجوية الدافئة التي تتشكل في المناطق شبه المدارية‏,‏ وتتكون بسبب هبوط‏,‏ الهواء
البارد من اعلي وانضغاطه‏,‏ وبالتالي ارتفاع درجة حرارته مع زيادة ضغطه‏.‏
‏(2)‏ المرتفعات الجوية الباردة‏:‏ وتتشكل فوق مناطق الجليد الواسعة بفعل التبريد المستمر للهواء
الساكن فوق تلك المناطق مما يؤدي إلي تقلص الهواء وزيادة كثافته وارتفاع ضغطه‏.‏
وتعد المناطق الهوائية ذات الضغط المرتفع مصدرا من مصادر إرسال الرياح بإذن الله‏(‏ تعالي‏)‏ لأنها
تدفع بالهواء الداخل فيها من قمتها إلي أسفل هابطا ليخرج من قاعدتها في اتجاه عقارب الساعة كما
تدفع الهواء من حولها بعيدا عن مركزها مما يؤدي إلي حركة الكتل الهوائية‏,‏ وانتقالها تدريجيا من
اماكنها بحركات دورانية رأسية وأفقية واسعة‏,‏ وهبوط الهواء من الاجواء العليا في المرتفع وانتشاره
أفقيا فوق سطح الأرض من عوامل تكون كتلة هوائية مستقرة نسبيا ومتجانسة التركيب‏.‏
ويصاحب المرتفع الجوي عادة بشيء من صفاء الجو‏,‏ مع قلة الرطوبة النسبية‏,‏ وإن كان خروج تيار الرياح
من قاعدة المرتفع قد يثير شيئا من غبار الأرض‏,‏ ويؤدي إلي تكون عدد من الزوبعات الترابية‏.‏

المنخفضات الجوية
يعرف المنخفض الجوي بأنه جزء من الهواء فوق منطقة معينة من الأرض يتميز بضغط أخفض من ضغط الهواء
في المناطق المحيطة به‏,‏ ومنها‏:‏
‏(1)‏ المنخفض الجوي الحراري‏:‏ وينشأ بسبب تسخين الهواء بملامسته لسطح الأرض مما يؤدي إلي تمدده‏,‏
وتناقص كثافته وارتفاعه إلي أعلي كما يحدث في المناطق الحارة‏.‏
‏(2)‏ المنخفض الجوي الجبهي‏:‏ وينشأ عند التقاء جبهتين هوائيتين إحداهما دافئة والاخري باردة‏,‏
فيصعد الهواء الدافئ إلي أعلي‏,‏ ويدخل الهواء البارد تحته فتتشكل كتلتان هوائيتان دافئة وباردة‏.‏
وتدور الرياح حول المنخفض الجوي في عكس اتجاه عقارب الساعة نحو الداخل وعلي ذلك فإن نمو المنخفض
الجوي أو اضمحلاله يعتمد علي معدل دخول الهواء فيه عند سطح الأرض ومعدل خروجه منه إلي أعلي‏.‏
وتتحرك الرياح من المرتفع الجوي إلي المنخفض الجوي قرب سطح الأرض‏,‏ وفي الأجواء العليا تتحرك
بشكل افقي معاكس بالنسبة للمرتفع الجوي أي يخرج من قمة المنخفض الجوي بحركة دورانية ليتجه
مع الاتجاه السائد للرياح العليا‏,‏ بينما يدخل في قمة المرتفع الجوي هابطا إلي اسفل ليخرج
من قاعدته‏.‏
ونظرا لقدوم الكتل الباردة من المناطق القطبية‏,‏ والكتل الدافئة من المناطق المدارية فإن
التقاءهما يكون غالبا فوق مناطق العروض المتوسطة‏,‏ ونظرا لانحراف الكتل الهوائية في اثناء
سيرها نحو اليمين في نصف الكرة الشمالي‏,‏ ونحو اليسار في نصفها الجنوبي‏,‏ فإن الجبهتين عند
التقائهما تدور الرياح حول مركز المنخفض في اتجاه معاكس لاتجاه عقارب الساعة‏.‏ وصعود الهواء
الرطب إلي اعلي في منطقة الضغط المنخفض يساعد علي تكثيف مابه من بخار الماء‏,‏ وعلي تكوين السحب
الركامية‏,‏ وحدوث ظواهر الرعد والبرق فيها وربما إلي نزول المطر بإذن الله‏.‏

حركة المنخفضات الجوية والجبهات الهوائية
تتحرك المنخفضات الجوية في غالبيتها من الغرب إلي الشرق مع اتجاه دوران الأرض حول محورها بسرعات
تتراوح بين‏30,20‏ كم‏/‏ ساعة‏,‏ ويرافقها في حركتها وتدور حولها جبهاتها الهوائية‏,‏ ويلاحظ تباطؤ سرعة
المنخفض الجوي عند مروره فوق اليابسة‏,‏ وإنحراف اتجاهه نحو القطب الشمالي أو الجنوبي للأرض‏(‏ حسب
وضعه في أي من نصفي الأرض‏)‏ خاصة إذا صادف تضاريسا معترضة كالسلاسل الجبلية التي يصطدم بها‏,‏ فتزيد
من إمكانية صعوده إلي اعلي‏,‏ وتكون السحب الركامية‏,‏ وزيادة امكانية تكثف بخار الماء فيها‏,‏ وبالتالي
إمكانية هطول المطر منها بإذن الله‏.‏
ولذلك يمن علينا ربنا‏(‏ تبارك وتعالي‏)‏ بقوله‏(‏ عز من قائل‏):‏
وهو الذي يرسل الرياح بشرا بين يدي رحمته حتي إذا اقلت سحابا ثقالا سقناه لبلد ميت فأنزلنا به
الماء فأخرجنا به من كل الثمرات كذلك نخرج الموتي لعلكم تذكرون‏*(‏ الاعرف‏:57)‏
وتشير الآية الكريمة إلي حركات الرياح‏,‏ الافقية والرأسية‏,‏ ودورها في تكوين وحمل السحاب الثقال‏(
‏ المزن المثقلة بما فيها من قطرات الماء‏),‏ وسوقه أفقيا إلي حيث يشاء الله‏(‏ تعالي‏),‏ وإنزال
ما به من ماء‏(‏ حين تصل كتلة قطرة الماء حدا لا يقوي السحاب علي حمله‏),‏ فيحيي به الله‏(‏ تعالي‏)‏
الأرض بعد موتها ويخرج به من كل الثمرات‏,‏ ويضرب ذلك مثلا لإخراج الموتي‏,‏ فسبحان الذي أنزل القرآن
بهذه الدقة العلمية الفائقة حتي في مقام ضرب المثل‏,‏ وصلي الله وسلم وبارك علي النبي الأمي الذي
تلقاه وعلي آله وصحبه ومن تبعه بإحسان إلي يوم الدين‏.‏

[رياح الصبا]

شاكر لك اخي الغالي
1000 شكر لك

[سالم البشري]

الله يجزاك خير أخي مزن البرد
الحقيقه الموضوع رائع وفيه من الفائده الكثير
شكراً على النقل وتم حفظ الموضوع

[فيحان السهلي]

جزاك الله خير
موضوع قيم جدا

[Abdullah]

جزاك الله خير
معلومات قيمة جدا ,يعطيك العافيه وشكرا لك..

[برق بحر جده]