logo

logo

logo

logo

logo

الأرصاد الجوية المدارية

ارصاد جويه مداريه

Tropical meteorology - Météorologie tropicale

الأرصاد الجوية المدارية

إبراهيم شعيب

التيارات النفَّاثة الخصائص المميزة للمنطقة المدارية
الرياح الموسمية الرياح التجارية
ظاهرة «النينو« الأعاصير الشديدة
  مناطق التقارب المدارية البينية

 

 

تُعنى الأرصاد الجوية المدارية (الاستوائية)  tropical meteorology بدراسة بنية الغلاف الجوي وأدائه في المناطق المحيطة بخط الاستواء، والواقعة بين خطيّ العرض 30 درجة شمالاً و30  درجة جنوباً.

الخصائص المميزة للمنطقة المدارية

يختلف الطقس المداري عن الطقس خارج المنطقة المدارية؛ إذ تتميز المناطق المدارية بانخفاض شديد في قوة كوريوليس Coriolis force، ومن أهم عوامل الاختلاف الأخرى:

 - أن درجات الحرارة والرطوبة في المنطقة المدارية أعلى من خارجها.

 - المنطقة المدارية أقل استقراراً، ودرجات الحرارة في طبقة التروبوسفير العليا  upper troposphere أخفض. ويشكل التروبوسفير الطبقة المنخفضة من الغلاف الجوي والتي تبدأ من سطح الأرض وتمتد إلى ارتفاع 10 إلى 20 كم، وتحدث فيها معظم ظواهر الطقس.

 - يجري انتقال منظومات الطقس من الشرق إلى الغرب.

 - يجري تكون الهطل أساساً بوساطة عملية اصطدام  collision واندماج  coalescence.

 - قلة متاحية  availability المعطيات.

- صعوبة التنبؤ بالأرصاد الجوية المدارية.

تندرج في إطار دراسة المناخ والطقس المداريين ظواهر مثل الرياح التجارية trade winds، والأعاصير الشديدة hurricanes، ومنطقة التقارب المداري البيني intertropical convergence zone، والتيارات النفَّاثة jet streams، والرياح الموسمية  monsoons، وتقلبات النينو الجنوبية  El Niño southern oscillation. تتلقى المنطقة المحصورة بين المدارين مقداراً من الطاقة من الشمس يفوق ما تفقده في الفضاء الخارجي بوساطة الأشعة تحت الحمراء، في حين يحدث الأمر المعاكس في المناطق التي تتجاوز خط العرض 30 درجة شمالاً أو جنوباً. وتنقل الرياح هذه الطاقة الفائضة إلى خطوط العرض الأعلى بصورة أكبر بوساطة جريانات شاقولية vertical circulations تتولد عند المدارين، وتسمى هذه الدورانات بخلايا هادلي  Hadley cells تيمناً بجورج هادلي  George Hadley الذي لفت الانتباه إلى هذه الظاهرة في عام 1735. وتُعدّ هذه الجريانات من المركّبات المهمة للجريان المداري العام.

يحدث عادةً تغير صغير جداً للمناخ بين يوم وآخر في معظم المناطق بين المدارين فوق المحيطات إلا عند وقوع أحداث شديدة. وتكثر التقلبات الجوية للطقس المداري خلال فصول الصيف. وتخلو المناطق القريبة من خط الاستواء بين 5 درجات شمالاً و  5درجات جنوباً من الأعاصير الحلزونية cyclones والأعاصير المدارية (التيفون) typhoons. في حين تقع المنطقة الفعالة لهذه الأعاصير خارج هذه المنطقة ضمن المدارين. تتعرض مناطق اليابسة لتسخين كبير لسطح الأرض ويكون الفارق بين الصيف والشتاء أكبر. فمثلاً تصل درجات الحرارة فوق مناطق اليابسة شمال الهند إلى 42 درجة مئوية في الصيف قرب سطح الأرض، في حين تبقى درجات الحرارة في الشتاء عند 22 درجة مئوية عدة أيام. ويزداد مجال تغير الحرارة اليومي في مناطق اليابسة في الأيام الصافية خلال الصيف ليصبح 18 درجة مئوية عوضاً عن 10 درجات مئوية خلال فصل الشتاء.

تتكون معظم المناطق بين المدارين من المحيطات، ويتسبب هذا بنقص عام في قياسات درجات الحرارة والرياح والضغط الجوي والرطوبة للغلاف الجوي بالقرب من سطح البحر، أو  في طبقات الجو العليا. وتتميز شبكات قياس الأرصاد الجوية في مناطق اليابسة في إفريقيا وأمريكا الجنوبية بصغرها ومحدوديتها مقارنة ببقية المناطق المدارية المأهولة. وقد استفادت الأرصاد الجوية المدارية على نحو كبير من السواتل satellites المخصَّصة للأرصاد الجوية التي تقدم صوراً نهارية وليلية للغيوم باستخدام محسّات للضوء المرئي ومحسّات للأشعة تحت الحمراء، وبمَيْزٍ resolution يصل إلى عدة كيلومترات من سطح الأرض. يُستخدم لهذه الغاية نوعان من السواتل؛ الأول: السواتل ذات المدار القطبيpolar-orbiting ، والتي تدور حول الأرض على ارتفاع 850 كم في مسار من الشمال إلى الجنوب (أو بالاتجاه المعاكس) وتمر فوق القطبين، والثاني: السواتل الثابتة بالنسبة إلى الأرض geostationary، والتي تدور حول الأرض على ارتفاع 36000 كم، بحيث تكون سرعة دورانها حول الأرض مساوية لسرعة دوران الأرض، وهذا ما يسمح لها بتغطية منطقة جغرافية محددة. تُستخدم خمسة سواتل ثابتة بالنسبة إلى الأرض لتوفير تغطية كاملة للمنطقة المدارية، والحصول على صور الهواء وحركاته في منطقة التروبوسفير المدارية المنخفضةtroposphere  tropical lower التي تقع على ارتفاع 1 كم عن سطح الأرض، وفي منطقة التروبوسفير المدارية العليا التي تقع على ارتفاع 12 كم عن سطح الأرض. تقدّر حركات الهواء من خلال ملاحقة الغيوم من دراسة صور بمجالات متجاورة (تفصل بينها 30 دقيقة زمنية) بدقة عالية. ومن ثّم يمكن باستخدام صور السواتل مراقبة ظاهرة الطقس المداري يومياً مع تغطية كامل المنطقة المدارية.

الرياح التجارية

هي رياح تهب باتجاه الغرب وباتجاه خط الاستواء في نصفي الكرة الأرضية الشمالي والجنوبي. وتهب هذه الرياح من منطقة الضغط الجوي المرتفع الذي يشكل حزاماً قرب زاوية خط العرض 30 درجة شمال خط الاستواء وجنوبه، باتجاه حزام الضغط الجوي المنخفض قرب خط الاستواء. تجعل قوة كوريوليس هذه الرياح ليست شمالية أو جنوبية تماماً، فهي تتشكل من رياح شمالية شرقية سطحية عبر محيطات نصف الكرة الشمالي بين زاويتي خط العرض 5 درجات و20 درجة، ومن رياح جنوبية شرقية عبر زوايا خط العرض نفسها عبر المحيطات في نصف الكرة الجنوبي. تراوح سرعة هذه الرياح بين 2.5  و5 أمتار بالثانية. وتشكل اضطرابات أقوى في نصف الكرة الجنوبي (فوق المحيط الأطلسي والهادئ والهندي الجنوبي). يتحرك الحزام الكامل لهذه الرياح 5 درجات بزاوية خط العرض شمالاً، وسميت هذه الرياح بهذا الاسم لأن السفن التجارية الشراعية القديمة كانت تستطيع الاعتماد عليها لثبات اتجاهها وسرعتها.

لا تظهر الرياح التجارية شمال خط الاستواء في المحيط الهندي حيث تكثر الرياح الموسمية الجنوبية الغربية.

الأعاصير الشديدة

الشكل (1) مقطع عرضي يوضح الجريان الشاقولي لإعصار مكتمل

تختلف تسميتها باختلاف المنطقة الجغرافية؛ إذ تسمى أعاصير مدارية (تيفون) في بحر الصين وشمال غربي المحيط الهادئ، وأعاصير حلزونية مدارية في المحيط الهندي وجنوب المحيط الهادئ، وتسمى عموماً العاصفة المدارية الشديدة إعصاراً عندما تتجاوز سرعة الرياح 33 متراً بالثانية. يتشكل الإعصار المداري عادةً فوق المحيطات المدارية شمال خط الاستواء أو جنوبه بزاوية خط العرض 5 درجات، وتكون سرعة الرياح أعظمية بالقرب من المحيط أي  في الطبقة السفلى من التروبوسفير، وتتناقص ببطء بازدياد الارتفاع. ويتوسط الإعصار دوّامة هوائية vortex متغيرة الحجم يصل ارتفاعها إلى 12 كم، ويكون اتجاه دوران الدوّامة باتجاه عقارب الساعة في نصف الكرة الأرضية الجنوبي، وعكس عقارب الساعة في نصف الكرة الأرضية الشمالي. يخرج الهواء من مركز الإعصار حتى ارتفاع 15 كم، ويعود ليدخل على ارتفاع 2 كم فوق سطح المحيط إلى العاصفة، كما هو مبين بالشكل (1)، عبر قنوات محددة تُعرف بالأحزمة المطرية اللولبية spiral rain bands التي تتقارب إلى عين الإعصار والذي يشكل جداراً قطره بين 10 و 20 كم.

تتشكل الأعاصير في المناطق الدافئة من المحيطات المدارية (مع درجات حرارة 27 درجة مئوية)، حيث تكون تغيرات الرياح صغيرة مع الارتفاع عبر منطقة التروبوسفير.

بُذلت جهود كبيرة لمراقبة الأعاصير باستخدام الطائرات والرادارات والسواتل. واستُخدمت نماذج رقمية للعمل على تحسين القدرة على التنبؤ بمسارات هطل الأعاصير وشدتها وكمياتها لأزمنة قصيرة. وطُورت نماذج رقمية شاملة  global للمجالات الزمنية المتوسطة التي تصل إلى ستة أيام.

مناطق التقارب المدارية البينية

تقع هذه المناطق عادةً بين زاويتي خط عرض 5 و 10 درجات شمال خط الاستواء. وتتجه من الغرب إلى الشرق، وتحوي غيوماً عنقودية مع أمطار تصل من 30 إلى 50 مم يومياً. تقدم الرياح التجارية الرطوبة لمنظومة الهطل في هذه المناطق. ترافق هذه الغيومَ أمواج مدارية تتحرك باتجاه الغرب بسرعة 500 كم يومياً وسطياً. تنفصل أحياناً هذه الأمواج والغيوم عن خطوط العرض الاستوائية وتتضخم وتشكل منخفضات جوية مدارية، وقد تشكل أعاصير.

التيارات النفَّاثة

مجموعة من التيارات الهوائية السريعة التي تُعرف بالنفَّاثة، وتشكّل عناصر مهمة من الجريان العام المداري، تصل سرعة هذه التيارات إلى 15 متراً بالثانية، وتقع في عدة مناطق من التروبوسفير. من أشهر هذه التيارات: التيار النفَّاث المداري الشرقي الذي يقع قرب خطوط العرض بين 5 و 10 درجات شمال خط الاستواء فوق المناطق الآسيوية، ويصل إلى شواطئ إفريقيا الغربية على المحيط الأطلسي. يتشكل الجزء الأساسي لهذا التيار من أقوى هذه الرياح على ارتفاع 14 كم فوق سطح البحر؛ ويتشكل في جهة خط الاستواء من الرياح الموسمية الصيفية الآسيوية وفي غرب إفريقيا. وخلال الرياح الموسمية يحدث تيار نفَّاث شرقي أضعف - لكنه مهم - في التروبوسفير المنخفض في غرب إفريقيا. يتوضع الجزء الرئيسي من هذا التيار بالقرب من زاوية خط العرض 14 درجة شمال خط الاستواء وعلى ارتفاع 4 كم فوق الصحراء الإفريقية الكبرى. تتشكل حركات كثيرة للهواء من هذا التيار من جهة خط الاستواء؛ وتشكل أمواجاً تُعرف بالأمواج الإفريقية يصل مداها بين الشرق والغرب إلى 3000 كم، وتتحرك باتجاه الغرب لتخرج من إفريقيا إلى المحيط الأطلسي. تتضخم بعض هذه الأمواج وتشكل أعاصير فوق المنطقة المدارية من المحيط الأطلسي.

يحدث تيار نفَّاث آخر خلال فصل الشتاء في نصفي الكرة الأرضية ويُعرف بالتيار النفَّاث الغربي دون المداري subtropical westerly jet stream. ويُلاحظ على نحو أكبر في أثناء أشهر كانون الأول/ديسمبر وكانون الثاني/يناير وشباط/فبراير عبر نصف الكرة الأرضية الشمالي، ويقع على ارتفاع 12 كم فوق سطح الأرض بالقرب من زاوية خط العرض 27.5 درجة. يغطي هذا التيار الكرة الأرضية بنمط مؤلف من ثلاث أمواج ساكنة stationary  نسبياً. تتولد رياح قوية بسرعة 35 متراً بالثانية بالقرب من السواحل الجنوبية الشرقية للولايات المتحدة الأمريكية، وسواحل شمال إفريقيا على البحر الأبيض المتوسط، وفوق جنوب اليابان حيث تحدث رياح تصل سرعتها إلى 100 متر بالثانية. يكون التيار النفَّاث دون المداري في نصف الكرة الجنوبي أقوى خلال شهري تموز/يوليو وآب/أغسطس، ويقع عند زاوية خط عرض 25 درجة  جنوب خط الاستواء ويقع الجزء الأساسي منه على ارتفاع 12 كم.

الرياح الموسمية

تحدث هذه الظاهرة على كل الأراضي التي تمتد من سواحل غرب إفريقيا إلى آسيا. وهي تنتج من الفروقات الحرارية بين المحيطات الباردة نسبياً والمناطق القارية الحارّة. تهب الرياح الموسمية الصيفية في مناطق غربي إفريقيا بين زاويتي خطي عرض 5 و 10 درجة شمال خط الاستواء وفي شبه القارة الهندية آسيا بين زاويتي خطي عرض 10 و 20 درجة، وفي شرقي آسيا والمنطقة الصينية بين زاويتي خطي عرض 10 و 40 درجة. تهطل كميات كبيرة من الأمطار خلال هذه الرياح تصل إلى 3000 مم شهرياً. وتهطل كميات تصل إلى 200 مم يومياً.

ظاهرة «النينو «

ترتفع درجة حرارة سطح شرقي المحيط الهادئ  في المنطقة الاستوائية بين 3 و5 درجات مئوية كل سنتين إلى ست سنوات. وتُعرف هذه الظاهرة بـ «النينو» وهي جزء من ظاهرة تقلبات النينو الجنوبية (ENSO). يسمى الطرف الآخر لهذه التقلبات لانينا  La Niña. وتؤثر هذه الظواهر في الطقس بالمقياس العالمي.

تكون مياه غربي المحيط الهادئ في الحالة الطبيعية، دافئة مع درجات حرارة أعلى بعشر درجات من مياه شرقي المحيط عند شواطئ البيرو والإكوادور. ويرتفع الهواء الرطب في جنوب شرقي آسيا مسبباً هطلاً مطرياً كثيفاً. ويكون الضغط الجوي مرتفعاً وحرارة المياه منخفضةً، وهذا ما يتسبب بمناطق جافة عبر سواحل أمريكا الجنوبية المطلة على المحيط الهادئ.  وتهب الرياح التجارية من الشرق إلى الغرب دافعةً مياه المحيط الدافئة بفعل أشعة الشمس إلى الغرب، وتظهر المياه الأكثر برودة في الشرق

خلال ظاهرة النينو تتوقف الرياح التجارية الشرقية أو حتى تعكس اتجاهها. وتتغير درجة حرارة سطح المياه بسبب ضعف هذه الرياح ويرتفع الضغط الجوي. تتجه المياه الدافئة في غربي المحيط الهادئ شرقاً، ومن ثَمَّ ترتفع درجة مياه سطح المحيط قبالة السواحل الغربية لأمريكا الجنوبية. وتنتقل بذلك شروط الجو الرطب - الموجودة عادةً غربي المحيط الهادئ - إلى الشرق وتنتقل حالة الجفاف إلى الغرب. يقود ذلك إلى هطل مطريٍّ شديدٍ في أمريكا الجنوبية، وإلى حدوث جفاف في جنوب شرقي آسيا وفي الهند وفي جنوبي إفريقيا.

مراجع للاستزادة

- C. Donald Ahrens, Essentials of Meteorology: An Invitation to the Atmosphere, Cengage Learning, 2011.

- J. C. L. Chan and J. D. Kepert, Global Perspectives on Tropical Cyclones: From Science to Mitigation, World Scientific Publishing, 2010.

- J. M. Wallace & P. V. Hobbs, Atmospheric Science: An Introductory Survey, Academic Press, 2006.

 


التصنيف :
المجلد: المجلد الأول
رقم الصفحة ضمن المجلد : 560
مشاركة :

اترك تعليقك



آخر أخبار الهيئة :

البحوث الأكثر قراءة

هل تعلم ؟؟

عدد الزوار حاليا : 1135
الكل : 35223904
اليوم : 128523