الضغط الجوي والدورة الهوائية العامة

الضغط الجوي والدورة الهوائية العامة.
تعريف الضغط الجوي:
الضغط الجوي عمومًا هو ثقل الهواء الواقع على أي منطقة من سطح الأرض؛ فمن الحقائق المعروفة أن الهواء ليس عديم الوزن كما يخيل إلينا؛ بل إنه كأي مادة أخرى ذو ثقل معين يبلغ في الظروف العادية حوالي 1.15 أوقية لكل قدم مكعب من الهواء. فسطح الأرض بناء على هذا يقع عليه باستمرار ضغط يتناسب مع وزن الهواء الموجود فوقه حتى أعلى الجو، ويحسب هذا الضغط على أساس وزن عمود الهواء الواقع على بوصة مربعة من سطح الأرض، ويبلغ معدل هذا الوزن في الظروف العادية 14.7 رطلًا. وبعملية حسابية بسيطة سنجد أن كل قدم مربع من سطح الأرض فوقه هواء وزنه في المتوسط حوالي طن.
(1/284)
____
قياسه:
وتستخدم لقياس الضغط الجوي أجهزة أهمها البارومتر "Barometer" "شكل 103" والباروجراف Barograph "شكل 104" أما البارومتر فعبارة عن أنبوبة زجاجية بها عمود من الزئبق1 وطرفها منكس في حوض صغير به زئبق
__
1 يستخدم الزئبق في البارومترات لعدة أسباب أهمها:
1- أن كثافته كبيرة مما يجعل طول الأنبوبة مناسبًا.
2- أن لونه واضح مما يسهل رؤيته داخل الأنبوبة.
3- أنه لا يتبخر في درجات الحرارة العادية.
4- أنه لا يلصق بجدار الأنبوبة.
(1/284)
____
أيضًا ومعرض للجو؛ فكلما زاد الضغط الجوي على سطح هذا الحوض ارتفع الزئبق في الأنبوبة، ويحدث العكس إذا انخفض الضغط الجوي، وذلك لأن عامود الزئبق في الأنبوبة يجب أن يظل وزنه مساويًا لضغط الهواء الواقع على سطح الزئبق في الحوض حتى يظل التوازن قائمًا؛ فارتفاع عامود الزئبق في الأنبوية إذن يدل باستمرار على مقدار الضغط الجوي، ويقاس ارتفاع الزئبق هذا إما بالبوصة أو بالسنتيمتر، ويبلغ متوسط الضغط الجوي في الظروف العادية عند مستوى سطح البحر 76 سنتيمترًا أو 29.92 بوصة من الزئبق، ويوصف الضغط عمومًا بأنه منخفض أو مرتفع إذا نقص أو زاد عن هذا المتوسط، وقد استحدثت وحدة جديدة لقياس الضغط الجوي بدل الملليمتر الزئبقي أو البوصة الزئبقية، وأطلق عليها اسم "الملليبار" وهذه الوحدة هي المستخدمة في الوقت الحاضر في معظم الأرصاد الجوية، والملليبار يعادل 1000/1 من وحدة أخرى هي البار وهي الوحدة الديناميكية لقوة الضغط الواقعة على مساحة قدرها سنتيمتر مربع، ويمكن تحويل البوصات أو السنتيمترات الزئبقية إلى ملليبارات على أساس أن البوصة تعادل 33.9 ملليبار، وأن السنتيمتر يعادل 13.6 ملليبار، وبناء على ذلك يكون متوسط الضغط الجوي عند سطح البحر 1013.2 ملليبار. وفي بعض الأحيان يستخدم هذا المعدل نفسه كوحدة قياس يطلق عليها اسم "جو Atmosphere" فإذا كان الضغط الجوي الفعلي معادلًا لهذا المتوسط؛ فإنه يوصف بأنه يعادل جوًا واحدًا أما أن زاد عنه فيوضع كسر يعادل نسبة الزيادة، أما إذا نقص عنه فيخصم الكسر الذي يعادل نسبة النقص - "انظر الجدول رقم 3".
أما الباروجراف فيمتاز عن البارومتر الزئبقي بأنه يبين خط سير الضغط الجوي باستمرار على ورقة مقسمة تقسيمًا خاصًا، وتوضع عند استخدامها حول أسطوانة تدور بواسطة ساعة أمام ريشة مثبتة في مؤشر متصل بعدة أقراص معدنية
(1/285)
____
مفرغة وحساسة للضغط فإذا زاد الضغط على هذه الأقراص ارتفع الخط الذي يرسمه من الريشة على الورقة، والعكس في حالة انخفاضه وتسجيل الضغط الجوي أوتوماتيكيًّا بهذا الشكل هو أهم ما يميز الباروجراف عن البارومتر.
شكل "103" البارومتر
1- حوض زئبق معرض للهواء.
2- أنبوبة بها زئبق طرفها الأعلى مقفل والأسفل مفتوح ومغمس في حوض الزئبق.
3- الجزء الأعلى من الأنبوبة وهو مفرغ من الهواء.
شكل "104" الباروجراف
(1/286)
____
جدول 3 الضغط الجوى المحتمل بالوحدات المختلفة
........................................................................................
ملليبارات سنتيمترات بوصات أجواء
زئبقية زئبقية
940 70.51 27.76 0.926
950 21.25 28.05 0.037
960 72.01 28.35 0.947
970 72.77 28.65 0.957
980 73.51 28.94 0.967
990 74.27 29.24 0.977
1000 75.01 29.53 0.987
1010 75.77 29.83 0.997
1013.2 "المعدل" 76.00 29.92 جو واحد
........................................................................................
1020 76.50 30.12 1.006
1030 77.77 30.42 1.016
1040 78.00 30.71 1.026
1050 78.77 30.01 1.035
........................................................................................
وبالإ ضافة إلى هذين الجهازين يقاس الضغط الجوي أيضًا بواسطة جهاز آخر يطلق عليه اسم البارومتر المفرغ أو بارومترانيرويد Aneroid Barometer وهو مكون من علبة معدنية مفرغة من الهواء تفريغًا غير كامل، وتتأثر جوانبها بالضغط الجوي وتتمدد نحو الداخل أو الخارج فيتحرك تبعًا لذلك ذراع معدني تدور أمام قرص مقسم يمكن أن يقرأ عليه الضغط الجوي، وهذا الجهاز أقل دقة في
(1/287)
____
معظم الأحيان من الجهازين السابقين، ولهذا فإنه يستخدم عادة في الأغراض التي لا تلزم لها قياسات دقيقة؛ ولكنه مع ذلك يستخدم بكثرة في الطائرات وعند "...." نظرًا لبساطته وصغر حجمه بدرجة تجعل من السهل حمله "شكل 105"
شكل "105" البارومتر المفرغ "انيرويد"
(1/288)
____
العوامل التي تتحكم في الضغط الجوي:
1- الارتفاع عن سطح البحر.
2- درجة الحرارة.
3- رطوبة الهواء.
4- التقاء تيارات هوائية من اتجاهات متضادة.
1- الارتفاع عن سطح البحر:
فكلما زاد الارتفاع عن سطح البحر نقص عمود الهواء وتناقصت كذلك نسبة الغازات الثقلية الموجودة به وأهمها الأكسجين والنيتروجين وثاني أكسيد الكربون. ونتيجة لكل ذلك يأخذ الضغط الجوي في التناقص. وليس هناك معدل ثابت لهذا التناقص لأنه يتأثر بعوامل مختلفة أهمها رطوبة الهواء ودرجة حرارته وكثافته. ومع ذلك فقد أمكن حساب معدلات تقريبية له. ويستدل من هذه المعدلات على أن الضغط يتناقص بمعدل عشرة ملليبارات كلما زاد الارتفاع مائة متر. ويستمر هذا المعدل حتى ارتفاع ثلاثة آلاف متر فوق سطح البحر، ثم يبطئ تدريجيًّا في المستويات الأعلى من ذلك كما
(1/288)
____
يتضح من الجدول رقم "4". وقد أمكن الاستفادة بمعدلات تناقص الضغط بالارتفاع في تقدير ارتفاع الطائرات وبعض القمم الجبلية العالية.
جدول "4" معدل تناقص الضغط الجوي بالارتفاع
.................................... ................................................
الارتفاع عن سطح البحر بالامتار معدل التناقص لكل 100 متر
بالملليبارات
سطح البحر - 1500 11
1500-3000 10
3000-4500 8
4500-6000 7
6000-7500 6
7500-15000 2.3
15000-30000 0.7
.................................... ................................................
2- درجة الحرارة:
إذا لم يحدث تدخل من عوامل أخرى فإن الضغط الجوي يتناسب تناسبًا عكسيًّا مع درجة الحرارة؛ فعندما ترتفع درجة الحرارة يتمدد الهواء ويرتفع إلى أعلى وتقل كثافته، وقد ينتقل بعضه في الطبقات العليا إلى المناطق الباردة نسبيًّا؛ لأن هواء هذه المناطق ينكمش ويميل للهبوط نحو سطح الأرض، وتزداد في نفس الوقت كثافته. ونتيجة لهذه الأسباب، وهي انكماش الهواء وهبوطه وزيادة كثافته ووصول هواء جديد في أعلى الجو من المناطق الدافئة، يتكون ضغط مرتفع فوق المناطق الباردة، وينتقل قسم من هوائها عند سطح الأرض إلى المناطق الدافئة ليحل محل الهواء الذي تمدد وارتفع إلى أعلى. والواقع أن اختلاف درجة الحرارة وما يترتب عليه من تباين في الضغط الجوي فوق المناطق المتجاورة هو أحد العوامل الرئيسية في نشأة الدورة الهوائية العامة "شكل 106".
(1/289)
____
3- رطوبة الهواء:
من الحقائق المعروفة أن بخار الماء أخف من الهواء وأنه لهذا السبب يظل عالقًا به. ويستمر الحال على ذلك حتى بعد أن يتكثف البخار بشكل سحاب أو ضباب؛ ولذلك فكلما زاد بخار الماء في الجو قلت كثافته وتناقص تبعًا لذلك ضغطه؛ إلا أن تأثير هذا العامل أضعف من تأثير أي عامل من العوامل الأخرى.
4- التقاء تيارات هوائية من اتجاهات متضادة:
فعندما يلتقي تياران هوائيان من اتجاهين متضادين فوق سطح الأرض؛ فإن هذا الالتقاء يؤدي إلى حدوث تيارات هوائية صاعدة يترتب عليها انخفاض في الضغط الجوي. أما إذا حدث الالتقاء في أعلى الجو؛ فإنه يؤدي إلى حدوث تيارات هابطة يترتب عليها ارتفاع في الضغط الجوي على سطح الأرض. وستتضخ لنا أهمية هذا العامل عندما نتكلم بعد قليل على توزيع النطاقات العامة للضغط الجوي.
(1/290)
____
خطوط الضغط المتساوي:
وتوزيع الضغط الجوي يمكن توضيحه بواسطة رسم خطوط تصل بين الأماكن التي يتساوى عليها الضغط الجوي، ويطلق اسم خطوط الضغط المتساوي، وهي لا تختلف في طريقة رسمها عن خطوط الحرارة المتساوية؛ بمعنى أن الأرقام التي تسجلها أجهزة قياس الضغط الجوي لا توضع على الخريطة إلا بعد تصحيحها بحيث تمثل الحالة عند مستوى سطح البحر.
وخطوط الضغط الجوي المتساوي يمكن أن ترسم لتوزيع الضغط الجوي في أي فترة من الزمن؛ فمنها ما يرسم لتوضيح حالة الضغط في ساعة معينة من اليوم الواحد كما هو متبع عند رسم الخرائط المعروفة باسم خرائط الطقس، وهي الخرائط التي تنشرها محطات الأرصاد يوميًّا لتستعين بها على التنبؤ بما ستكون عليه حالة الجو في الأربعة والعشرين أو الثمانية والأربعين ساعة التالية. ومن هذه الخطوط ما يرسم لتوضيح معدلات الضغط للأشهر المختلفة أو للسنة بأكملها.
وعلى الرغم من أن "خرائط الطقس" ضرورية جدًّا لدراسة التطورات اليومية للجو إلا أنها قليلة الفائدة بالنسبة لدراسة المناخ بصفة عامة، وأصلح
(1/290)
____
الخرائط لهذا الغرض الأخير هي التي ترسم على حسب المعدلات الشهرية؛ لأننا على أساسها يمكن أن نكون صورة واضحة لحالة الضغط الجوي في الأشهر والفصول المختلفة، وما يتبع ذلك من مظاهر مناخية أخرى، أما الخرائط التي ترسم على أساس المعدلات السنوية؛ فإنها قليلة الفائدة سواء بالنسبة لدراسة الأحوال الجوية من يوم إلى آخر، أو بالنسبة لدراسة المناخ عمومًا؛ لأنها لا تعطي صورة واضحة للتغيرات المناخية الفصلية، ولكنها مع ذلك قد تكون مفيدة في توضيح بعض المظاهر العامة.
ويلاحظ في توزيع خطوط الضغط المتساوى أنها تكون أحيانًا متقاربة وأحيانًا أخرى متباعدة، ولهذه الظاهرة أهمية كبرى في دراسة المناخ؛ وذلك لأنه كلما تقاربت الخطوط دل ذلك على شدة انحدار أو تدرج الضغط الجوي نحو المركز، ويعرف معدل التدرج حول هذا المركز باسم انحدار الضغط الجوي أو تدرجه أو ميله Pressure gradient، وهذا الانحدار له تأثير عظيم على قوة الرياح التي تكون قوية في حالة تقارب الخطوط وضعيفة في حالة تباعدها.
(1/291)
____
توزيع الضغط الجوي والدورة الهوائية العامة:
يتأثر الضغط الجوي في توزيعه على سطح الكرة الأرضية بعوامل مختلفة؛ أهمها درجة الحرارة وتوزيعها؛ فالمنطقة الحارة تكون عادة مركزًا لضغط منخفض حيث يسخن هواؤها ويتمدد ويرتفع إلى أعلى الجو بشكل تيارات صاعدة، ويحدث العكس في المنطقة الباردة التي يبرد هواؤها وتزداد كثافته ويهبط نحو سطح الأرض بشكل تيارات هابطة، ويؤدي هذا الاختلاف إلى أن الهواء الذي يرتفع فوق المنطقة الحارة يضطر للانتقال في أعلى الجو ليحل محل الهواء الذي يهبط تدريجيًّا نحو سطح الأرض في المنطقة الباردة، ومن هذه المنطقة الأخيرة يتحرك الهواء عند سطح الأرض نحو المنطقة الحارة ذات الضغط المنخفض ليحل محل الهواء الذي سخن وارتفع، وبهذه الطريقة تنشأ دورة هوائية خاصة يتحرك فيها الهواء حركتين متضادتين، الأولى عند سطح الأرض حيث يتحرك الهواء من المناطق الباردة ذات الضغط المرتفع إلى المناطق الدافئة ذات الضغط المنخفض، والثانية في
(1/291)
____
طبقات الجو العليا حيث يحدث العكس. وحركة الهواء في أعلى الجو هي التي تشتهر باسم "الرياح العليا أو العلوية" أما حركته عند سطح الأرض فرغم أنها تسمى أحيانًا بالرياح السفلية؛ إلا أن الاسم الشائع لها هو الرياح فقط، وذلك لأهميتها بالنسبة لجميع الدراسات الجغرافية، سواء منها ما يتعلق بحياة الإنسان والحيوان والنبات، أو ما يتعلق منها بالمظاهر الطبيعية لسطح الأرض؛ ولهذا السبب فإن هذه الرياح هي التي تهمنا غالبًا عند دراسة المناخ، ولكن يجب أن نلاحظ مع ذلك أن دراسة الرياح العليا تعتبر من الدراسات المهمة بالنسبة للمشتغلين بالطيران وعلوم الطبيعة. ويوضح شكل "106" الدورة الهوائية التي يمكن أن تحدث بين منطقتين إحداهما سطحها ساخن والثانية سطحها بارد.
شكل "106" حركة الهواء بين منطقتين إحداهما سطحها ساخن والثانية سطحها بارد
ويلاحظ أن هناك "دورة" هوائية عامة تشمل العالم بأكمله وهي موضح في شكل "107و 108"؛ فالهواء الذي يسخن في المنطقة الاستوائية يتمدد ويرتفع إلى أعلى التروبوسفير؛ حيث ينتشر في حركة أفقية ويتجه قسم منه نحو الشمال وآخر نحو الجنوب على شكل رياح عليا، ولما كان هذا الهواء يتحرك في الطبقات العليا من التروبوسفير، وهي باردة بطبيعتها؛ فإنه يأخذ في البرودة حتى إذا ما وصل إلى حوالي خط عرض 30 ْ اضطر قسم منه للهبوط نحو سطح الأرض
(1/292)
____
على شكل تيارات هابطة ينتج عنها تكون منطقين من الضغط المرتفع إحداهما في نصف الكرة الشمالي والأخرى في نصفها الجنوبي؛ بينما يواصل القسم الآخر من الهواء رحلته في أعلى التروبوسفير حتى إذا ما وصل إلى القطبين أخذ في الهبوط نحو الأرض بسبب اشتداد برودته وازدياد كثافته، مما يساعد على تكوين منطقتين من الضغط المرتفع هناك. وعند سطح الأرض يأخذ هذا الهواء في الرجوع نحو المدارين بشكل رياح سفلية شديدة البرودة؛ إلا أن هذه الرياح لا تلبث أن تلتقي عند الدائرتين القطبيتين تقريبًا برياح سفلية أخرى "الرياح العكسية" آتية من منطقتي الضغط المرتفع الموجودتين حوالي عرض 30 ْ في نصفي الكرة كما سبق أن ذكرنا، وينتج عن هذا الالتقاء حدوث تيارات هوائية صاعدة. وهذه التيارات الصاعدة هي السبب الرئيسي في ظهور نطاقي الضغط المنخفض القريبتين من الدائرتين القطبيتين "ما بين خطي عرض 45 ْو 60 ْ تقريبًا". وفي أعلى التروبوسفير ينقسم هذا الهواء إلى شعبتين تندمج إحداهما مع الرياح العلوية المتجهة نحو القطبين، وتتجه الثانية نحو المدارين؛ إلا أن هواءها لا يلبث أن يهبط من جديد نحو سطح الأرض مع التيارات التي تهبط حوالي خط عرض 30 ْ. ويلاحظ أن هذه التيارات الهابطة تنقسم عند سطح الأرض إلى قمسين أحدهما يتجه نحو الدائرة القطبية الرياح العكسية والثاني نحو الاستواء "الرياح التجارية".
(1/293)
____
النطاقات الرئيسية للضغط الجوي:
بالنظر إلى شكل "107" وشكل "108" نلاحظ وجود عدد من النطاقات الرئيسية للضغط الجوي التي ترتبط ارتباطًا وثيقًا بالدورة الهوائية العامة التي سبق شرحها، وهذه النطاقات هي:
1- نطاق من الضغط المنخفض حول خط الاستواء يطلق عليه اسم نطاق الضغط المنخفض الاستوائي، وسبب وجوده هو ارتفاع درجة الحرارة ونشاط التيارات الهوائية الصاعدة طول السنة، وذلك بالإضافة إلى وجود كميات عظيمة من بخار الماء في الهواء مما يساعد على قلة كثافته، وهذا النطاق هو الذي يشتهر كذلك باسم نطاق الركود الاستوائي نظرًا لعدم وجود رياح ظاهرة به.
(1/293)
____
شكل "107" نطاقات الضغط الرئيسية والدورة الهوائية العامة
شكل "108" شكل تخطيطي يوضح نطاقات الضغط الرئيسية والرياح العامة التي تخرج منها
(1/294)
____
ويلاحظ أن الهواء الذي يرتفع في هذا النطاق يتحرك في أعلى التروبوسفير ناحية القطبين، وحوالي خط عرض 30 ْ يهبط قسم منه نتيجة لبرودته ولتقابله مع هواء قادم من ناحية القطبين. ويساعد هذا الهواء الهابط على تكون نطاقي الضغط المرتفع وراء المدارين، أما الباقي فيواصل رحلته نحو القطبين؛ حيث يهبط ويساعد على تكون ضغط مرتفع هناك.
2- نطاقان من الضغط المرتفع يمتدان في نصف الكرة الشمالي والجنوبي ما بين خطي عرض 30 ْو 35 ْ تقريبًا، وهي العروض التي تشتهر باسم "عروض الخيل" ويطلق على هذين النطاقين عادة اسم "نطاقا الضغط المرتفع وراء المدارين" وسبب وجودهما هو هبوط الهواء نحو سطح الأرض في هذه العروض كما سبق أن بينا، ومن هذين النطاقين تهب الرياح التجارية نحو الضغط المنخفض الاستوائي من جهة، والرياح العكسية الغربية نحو الدائرتين القطبيتين من جهة أخرى.
3- نطاقان من الضغط المنخفض قرب الدائرتين القطبيتين "ما بين خطي عرض 45 ْ و 60 ْ تقريبًا"، وسبب تكونهما هو وجود تيارات هوائية صاعدة في تلك العروض بسبب التقاء الرياح العكسية القادمة من نطاقي الضغط المرتفع وراء المدارين بالرياح القطبية الباردة القادمة من ناحية القطبين.
4- نطاقان من الضغط المرتفع عند القطبين في المناطق التي يغطيها الجليد طول السنة، وسبب وجودهما هو شدة برودة الهواء، وقلة بخار الماء العالق به؛ وذلك بالإضافة إلى وجود تيارات هوائية هابطة كما سبق أن ذكرنا في رقم "1" ومن هذين النطاقين تهب رياح قطبية شديدة البرودة نحو الدائرتين القطبيتين.
ويلاحظ أن نطاقات الضغط المختلفة التي سبق وصفها تتزحزح نحو الشمال في فصل الصيف "الشمالي" ونحو الجنوب في فصل الشتاء بما يقرب من 5 إلى 10 درجات عرضية، وذلك بسبب تزحزح الأقاليم الحرارية العامة تبعًا لحركة الشمس الظاهرية.
(1/295)
____
أثر اليابس والماء في توزيع الضغط الجوي:
يجب أن نشير إلى أن النطاقات التي سبق شرحها لا تمثل إلا التوزيع النظري للضغط الجوي؛ فيما لو كان سطح الكرة الأرضية مكونًا جميعه من يابس أو ماء فقط، وذلك لأن اختلاط الماء باليابس يؤثر تأثيرًا واضحًا في درجة حرارة الهواء ورطوبته، ويكون له بالتالي تأثير ظاهر على توزيع الضغط الجوي واختلافه من فصل إلى آخر، وتبدو هذه الحقيقة واضحة بصفة خاصة في نصف الكرة الشمالي الذي تتسع فيه كتل اليابس اتساعًا ظاهرًا بخلاف الحال في النصف الجنوبي حيث تسود المحيطات. وبمقارنة خريطتي الضغط الجوي والرياح لشهري يناير ويوليو شكل "109" و "110" نلاحظ ما يأتي:
أولًا: فصل الصيف "يوليو"
تتكون على اليابس مناطق ضغط منخفض؛ حيث تكون درجة الحرارة أعلى منها على المحيطات التي يكون الضغط الجوي فوقها مرتفعًا نسبيًّا؛ ولذلك فإن الرياح تهب من المحيطات نحو كتل اليابس، وكثيرًا ما تتوغل فيها لمسافات كبيرة. ويمكن تلخيص حالة الضغط الجوي في نصف الكرة الشمالي في هذا الفصل فيما يلي:
أ- ينكمش نطاق الضغط المرتفع وراء مدار السرطان، ويقتصر وجوده على منطقتين منفصلتين إحداهما على المحيط الهادي والثانية على المحيط الأطلسي؛ وذلك ما بين خطي عرض 30 ْ و 45 ْ شمالًا تقريبًا. وتشتهر منطقة الضغط المرتفع على المحيط الأطلسي باسم منطقة الضغط المرتفع الآزوري نسبة إلى جزر آزور Azores التي تقع في قلب هذه المنطقة طول السنة تقريبًا.
ب- يؤدي ارتفاع درجة الحرارة فوق اليابس بالنسبة للمحيطات إلى تكوين منطقتين من الضغط المنخفض، إحداهما فوق كتلة أوراسيا، والثانية فوق أمريكا الشمالية. وتكون المنطقة الأولى أشد عمقًا واتساعًا من المنطقة الثانية؛ لعظم اتساع كتلة أوراسيا واشتداد الحرارة فيها، خصوصًا في أجزائها الداخلية البعيدة عن المؤثرات البحرية.
(1/296)
____
شكل "109" توزيع الضغط الجوي والرياح في شهر يناير
(1/297)
____
شكل "110" توزيع الضغط الجوي والرياح في شهر يوليو
(1/298)
____
ج- يتسع الضغط المنخفض عند الدائرة القطبية فوق أوراسيا وأمريكا الشمالية، وينضم إلى الضغط المنخفض الذي يتكون فوق القارتين، أما على شمال المحيطين الأطلسي والهادي فإنه ينكمش جدًّا، ولا يبقى منه إلا مركزين صغيرين أحدهما قرب جزيرة أيسلنده في شمال المحيط الأطلسي، والثاني قرب جزر ألوشيان في شمال المحيط الهادي.
د- يتزحزح نطاق الضغط المنخفض الاستوائي نحو الشمال، ويقع في جملته إلى الشمال من خط الاستواء، ويمتد فوق جنوب آسيا وشمال أفريقية وشمال أمريكا الجنوبية وأمريكا الوسطى، ويتصل من ناحيتي الشرق والغرب بمنطقتي الضغط المنخفض فوق أوراسيا وأمريكا الشمالية.
ومن هذا يتضح أن الضغط الجوي المنخفض يكون في هذا الفصل هو المسيطر على القسم الأكبر من نصف الكرة الشمالي.
هـ- في النصف الجنوبي يمتد نطاق الضغط المرتفع وراء مدار الجدي، بدون انقطاع تقريبًا فوق الماء واليابس؛ وذلك بسبب ضيق اليابس، وضعف أثره في هذا النصف من الكرة، ويلاحظ أن هذا النطاق يتزحزح في هذا الفصل نحو الشمال، ويمتد بصفة عامة ما بين خطي عرض 15 ْ و 25 ْ جنوبًا؛ ولكنه يكون على كل حال أكثر ارتفاعًا على أستراليا وأمريكا الجنوبية وجنوب أفريقيا منه على المحيطات التي حولها.
ثانيًا: فصل الشتاء "يناير"
تتزحزح مناطق الضغط الجوي بصفة عامة نحو الجنوب ويكون توزيعها كما يأتي:
أ- تؤدي شدة البرودة على اليابس في نصف الكرة الشمالي إلى تكون منطقتين من الضغط المرتفع فوق كتلتي أوراسيا وأمريكا الشمالية، الأولى منهما أوسع وأشد ارتفاعًا من الثانية بسبب عظم اتساع كتلة أوراسيا. وتتصل هاتان المنطقتان بالضغط المرتفع الآزوري فوق المحيط الأطلسي، ويتكون من الجميع نطاق عظيم من الضغط المرتفع وراء مدار السرطان.
(1/299)
____
ب- تتكون فوق المحيط الأطلسي والمحيط الهادي الشماليين منطقتان عظيمتان من الضغط المنخفض يمثلان نطاق الضغط المنخفض بالقرب من الدائرة القطبية الشمالية. ويشتهر الضغط المنخفض على المحيط الأطلسي الشمالي باسم "الضغط المنخفض الأيسلندي" نسبة إلى جزيرة أيسلنده التي يتمركز حولها. أما الضغط المنخفض على المحيط الهادي الشمالي فيشتهر باسم "الضغط المنخفض الألوشي" نسبة إلى جزر الوشيان التي تقع في قلبه تقريبًا.
ومن هذا يتضح أنه، على العكس مما يحدث في فصل الصيف، يكون الضغط الجوي المرتفع هو المسيطر على معظم النصف الشمالي من الكرة الأرضية.
ج- تتكون فوق أستراليا وأمريكا الجنوبية وجنوب أفريقيا مناطق صغيرة من الضغط المنخفض بسبب اشتداد الحرارة فوقها بالنسبة للمحيطات المجاورة؛ "حيث يكون الفصل صيفًا" وتلتقي هذه المناطق بنطاق الضغط المنخفض الاستوائي الذي يتزحزح جنوبًا في هذا الفصل وينتقل مركزه إلى جنوب خط الاستواء، اللهم إلا على قارة أفريقية التي يؤدي عظم اتساعها في الشمال وشدة حرارتها في معظم شهور السنة إلى بقاء مركز الضغط المنخفض الاستوائي باستمرار إلى الشمال من هذا الخط.
د- يتزحزح نطاق الضغط المرتفع وراء مدار الجدي نحو الجنوب، ويمتد على وجه العموم ما بين خطي عرض 35 ْ و 40 ْ جنوبًا؛ ولكنه لا يكون متصلًا على الماء واليابس كما هي الحال في فصل الصيف الشمالي؛ بل يقتصر وجوده على المحيطات.
ويوضح شكل "111" نظام الضغط الجوي والرياح في الصيف والشتاء على كتلة من اليابس تحيط بها البحار، وهو شكل تخطيطي للتوضيح فقط.
(1/300)
____
شكل "111"
نظام الضغط الجوي والرياح في الشتاء والصيف على قارة توضيحية تحيط بها البحار
(1/301)
____
4-2-4- الرياح والكتل الهوائية.
أولاً: الرياح.
نظام هبوب الرياح حول مناطق الضغط المختلفة:
المقصود بالرياح هو حركة الهواء في الطبقة السفلى من الجو، وهي تهب دائمًا من المناطق ذات الضغط المرتفع إلى المناطق ذات الضغط المنخفض؛ إلا أنها لا تهب من مركز الضغط المرتفع إلى مركز الضغط المنخفض مباشرة بل تدور حولهما بتأثير حركة الأرض الدورانية حول نفسها، ويكون هبوبها حول الضغط المنخفض في اتجاه مضاد لاتجاه حركة عقرب الساعة في نصف الكرة الشمالي ومتفقًا معه في نصفها الجنوبي. ويحدث العكس تمامًا عند هبوب الرياح حول مناطق الضغط المرتفع. وهناك قانون معروف يوضح هذه الظاهرة ويعرف باسم قانون فرل "Ferrel Law"، وملخصه أن الهواء المتحرك يميل دائمًا للانحراف إلى اليمين من هدفه في نصف الكرة الشمالي وإلى اليسار منه في نصفها
(1/301)
____
الجنوبي؛ فمثلًا إذا كانت الرياح في نصف الكرة الشمالي متجهة في الأصل نحو الشمال فإنها تنحرف نحو الغرب، ويوضح "الشكل 112" حركة الرياح حول مراكز الضغط المختلفة في نصفي الكرة الشمالي والجنوبي. وإذا طبقنا هذا القانون على سطح الكرة الأرضية بصفة عامة استطعنا أن ندرك السر في أن الرياح العامة مثل الرياح التجارية والرياح العكسية تهب في اتجاهاتها المعروفة، ويظهر ذلك بوضوح في "شكل 113".
ويرجع انحراف الرياح بالصورة المذكورة إلى عاملين هما:
1- دوران الأرض حول نفسها من الغرب إلى الشرق.
2- تناقص سرعة دوران أي نقطة على سطحها من خط الاستواء نحو القطب؛ بمعنى أن سرعة دوران أي نقطة فوق سطح الأرض عند خط الاستواء تكون أعظم من سرعة دوران أي نقطة أخرى بعيده عنه1، وتتناقص هذه السرعة تدريجيًّا كلما اقتربنا من القطبين؛ ولذلك فإن الرياح عند هبوبها نحو القطبين تنتقل من جهات سريعة الدوران إلى أخرى بطيئة؛ ولهذا فإنها تسبق هذه الجهات الأخيرة في دورانها وتنحرف نحو الشرق "لأن دوران الأرض حول نفسها يكون من الغرب إلى الشرق" أما الرياح التي تهب نحو خط الاستواء فتنتقل من جهات بطيئة إلى جهات سريعة؛ ولذلك فإنها تتخلف وتنحرف نحو الغرب. والقوة التي تؤثر على اتجاه الرياح وتؤدي إلى انحرافها بالصورة التي شرحناها هي التي يطلق عليها تعبير "التأثير الكوريولي" أو "القوة الكوريولية"2.
__
1 تحسب سرعة دوران أي نقطة على سطح الأرض بقسمة طول دائرة العرض التي تقع عليها هذه النقطة على 24 وهي المدة التي تتم فيها الأرض دورة كاملة حول نفسها، وتبلغ هذه السرعة أقصاها عند خط الاستواء حيث تبلغ 1700 كيلو متر في الساعة ثم تتناقص ناحية القطبين فتنقص إلى نصفها عند خط عرض 60 ْ وإلى الصفر عند القطب نفسه.
2 هذا التعبير منسوب إلى عالم فرنسى اسمه كوريوليس G.G. Coriolis الذي اكتشف هذه الظاهرة في سنة 1844 واقترح عندئذ طريقة خاصة لقياسها.
(1/302)
____
شكل "112"
نظام هبوب الرياح حول مناطق الضغط المرتفع والضغط المنحفض في نصفي الكرة
شكل "113" انحراف الرياح العامة
(1/303)
____
قياس سرعة الرياح:
تقاس سرعة الرياح "Wind Velocity" بواسطة جهاز خاص يعرف باسم "الأنيمومتر أو جهاز قياس الرياح" ومن أشهر أنواعه وأكثرها استخدامًا ذلك الجهاز المعروف باسم جهاز روبنسون ذي الطاسات Robinson Cup Anemometer "شكل 114" وهو يتركب من أربع طاسات معدنية مثبتة فوق عامود، وتدور حوله في مستوى أفقي بواسطة الهواء، ويكون دورانها سريعًا إذا كانت الرياح قوية وبطيئًا إذا كانت ضعيفة، ويسجل عدد مرات دورانها بواسطة عداد مثبت في أسفل العامود، وتستخرج سرعة الرياح في فترة ما بإيحاد الفرق بين قراءة العداد عند بداية هذه الفترة وقراءته عند نهايتها، ثم قسمة هذا الفرق على عدد الساعات إذا كنا نريد حساب السرعة في الساعة، أو على عدد الدقائق إذا كنا نريد أن نحسبها في الدقيقة. وتحسب السرعة عادة بالعقدة/ ساعة "1" ولكن من الممكن حسابها كذلك بالكيلو متر/ ساعة.
شكل "114" مقياس الرياح "الأنيمومتر"
__
1 العقدة Knot هي الوحدة المستخدمة لقياس سرعة السفن، وقد أصبحت تستخدم كذلك في غالب الأحيان، لقياس سرعة الرياح لأن معرفة هذه السرعة كان يهم الملاحين أكثر من غيرهم. والعقدة مرادفة تقربًا للميل البحري Nautical Mile وهي تساوي المسافة التي تشغلها الدقيقة الواحدة على خط الاستواء أو على أحد خطوط الطول- وهي تساوي 1.15 ميلًا قياسيًّا أو 1.84 كيلو مترًا
(1/304)
____
تحديد اتجاه الرياح:
يبين هذه الاتجاه بواسطة الجهاز المعروف باسم دوارة الرياح Wind Vane شكل 115، وهو يتركب من ذراع من الحديد على شكل سهم يرتكز على عامود رأسي من الحديد أيضًا، ويدور مع السهم بسهولة، ويرتكز العامود والسهم معًا على عامود آخر غير متحرك ومثبت عليه ذراعان أفقيان يشيران إلى الجهات الأصلية؛ ونظرًا لأن مؤخرة السهم عريضة ومبططة فإن الرياح تدفعها باستمرار نحو الجهة التي تنطلق إليها بنيما تبقى رأس السهم مشيرة إلى الجهة التي تأتي منها.
شكل "115" دوارة الرياح
ويسجل اتجاه الرياح في محطات الأرصاد في ساعات معينة كل يوم وتستخرج له متوسطات يومية وشهرية تبين فيها النسب المئوية لمرات هبوب الرياح من الاتجاهات المختلفة بالنسبة لمجموع عدد مرات الرصد. ويمكن أن توضح هذه النسب على الخريطة المناخية بواسطة رسم خاص يطلق عليه اسم وردة الرياح Wind Rose كما في شكل 116 الذي يبين النسب المئوية لاتجاه الرياح في بعض بلاد الساحل الشمالي الغربي لمصر في فصلي الشتاء والصيف، وفيه يتبين أن حوالي 65% من مجموع الرياح في فصل الصيف تهب من الشمال
(1/305)
____
والشمال الغربي، أما في فصل الشتاء فإن الرياح تهب من جميع الاتجاهات بنسب متقاربة جدًّا، ويعتبر هذا دليلًا على أن الأحوال الجوية في هذا الفصل تكون كثيرة الاضطراب، وعلى أن الرياح تكون كثيرة التغير؛ وذلك بخلاف الحال في فصل الصيف الذي يتميز بعدم تغير الأحوال الجوية خلاله تغيرًا يذكر من يوم إلى آخر.
شكل "116" وردات الرياح لبعض بلاد الساحل الشمالي الغربي لمصر في الشتاء والصيف. والأرقام التي في الدوائر تمثل النسب المئوية حالات السكون.
توضيح سرعة الرياح واتجاهها على خرائط الطقس:
ذكرنا أن اتجاه الرياح ومعدلات مرات هبوبها من الاتجاهات المختلفة يمكن أن توضح برسوم تخطيطية تعرف باسم "وردات الرياح". وهي تستخدم خرائط الطقس، التي ترسم يوميًّا أكثر من مرة لتوضيح حالة الطقس في ساعات معينة؛ فيوضح اتجاه الرياح في الساعة المعينة بواسطة خط قصير يمثل الاتجاه الذي تأتي منه الرياح، وينتهي على محيط الدائرة الممثلة للمحطة. وفي حالة السكون ترسم دائرة حول دائرة المحطة. وعند تبادل البيانات الخاصة باتجاه الرياح أو تسجيلها في
(1/306)
____
الجداول فإن الاتجاه يعين بالدرجات شرق الشمال الجغرافي، على اعتبار أن الدائرة مقسمة إلى 360 ْ، وأن الشمال يقع على درجة صفر أو 360 والشرق على درجة 90 والجنوب 180 والغرب 270؛ ولكن المتبع في إرسال الإشارات هو قسمة الدرجات على عشرة، وعلى ذلك تكون درجة اتجاه الشرق هي 9 ودرجة اتجاه الغرب هي 27 وهكذا "شكل 117"
شكل "117" توضيح اتجاهات الرياح حول الدائرة بعشرات الدرجات.
أما سرعة الرياح فتوضح على خريطة الطقس بواسطة ريشات Feathers ترسم على طرف خط الاتجاه؛ بحيث تكون على جانبه الأيسر بالنسبة للناظر إلى المحطة. ويميل عليه بزاوية 120 ْ درجة. وتمثل كل ريشة كاملة سرعة قدرها 8-12 عقدة في الساعة أو زيادة في السرعة بنفس القدر، أما إن كانت السرعة أو الزيادة قدرها 3 إلى 7 عقدات فتمثل بواسطة نصف ريشة- أما إن كانت بين 48 و 52 عقدة فتمثل بواسطة مثلث يوضع بنفس طريقة وضع الريشات وتكون قاعدته على الخط الممثل للاتجاه، انظر الجدول رقم "5".
(1/307)
____
جدول "5" الرموز المستخدمة لتوضيح سرعة الرياح على خرائط الطقس
.......................................................................................
الرمز السرعة بالعقدات الرمز السرعة بالعقدات الرمز السرعة بالعقد
اسكون 23 - 27 53 - 57
0 - 2 28 - 32 58 - 62
3 - 7 33 - 37 63 - 67
8 - 12 38 - 42 68 - 72
13 - 17 43 - 47 73 - 77
18 - 22 48 - 52 103 - 107
.......................................................................................
الأنواع الرئيسية للرياح:
تنقسم الرياح عمومًا إلى أربعة أقسام رئيسية هي:
أ- رياح دائمة:
وهي التي تهب بنظام ثابت طول السنة تقريبًا، ولو أنها قد تختلف في سرعتها ومدى انتشارها من فصل إلى آخر، وأهم أنواعها هي الرياح التجارية والرياح العكسية "الغربية".
ب- رياح موسمية أو فصلية:
وهي التي تهب في فصل معين نتيجة لتغيرات فصلية في توزيع درجة الحرارة والضغط الجوي، وقد يتغير نظامها تغيرًا تامًا في فصل الصيف عنه في فصل الشتاء.
ج- رياح محلية:
وهي لا تهب بنظام ثابت كما أنها لا تدوم إلا لفترات قصيرة لا تعدو بضعة أيام؛ ولكنها قد تنشط في بعض الفصول عنها في فصول أخرى، ويقتصر أثرها غالبًا على مناطق محدودة من العالم، ومن أشهرها الرياح التي تحدث نتيجة لمرور المنخفضات الجوية.
د- رياح يومية:
وهي غالبًا رياح خفيفة يتغير اتجاهها أثناء الليل عنه أثناء النهار، ومن أشهرها نسيم البر ونسيم البحر، ثم نسيم الجبل ونسيم الوادي.
(1/308)
____
والنوعان الأولان "الرياح الدائمة والرياح الموسمية" هما اللذان نقصدهما عند الكلام على الرياح العامة، وهما اللذان سنتكلم عليهما في هذا الفصل، أما النوعان الآخران فسيأتي بحثهما في مواضع أخرى إن شاء الله.
أ- الرياح الدائمة:
1- الرياح التجارية The Trades:
تهب هذه الرياح نحو نطاق الضغط المنخفض الاستوائي من منطقتي الضغط المرتفع وراء المدارين، ويكون اتجاهها شماليًّا شرقيًّا1 في نصف الكرة الشمالي، وجنوبيًّا شرقيًّا في نصفها الجنوبي؛ إلا أن درجة انحرافها تقل كلما اقتربنا من خط الاستواء حتى يصبح اتجاهها عند هذا الخط نفسه من الشمال إلى الجنوب مباشرة "أو العكس".
وتمتاز الرياح الجنوبية عمومًا باعتدال سرعتها وقلة تغير اتجاهها من فصل إلى آخر خصوصًا على المحيطات؛ ولذلك فإن لها أهمية كبيرة بالنسبة للملاحة الشراعية، ويلاحظ أن منطقة الركود الاستوائي نفسها تمتاز بنشاط التيارات الهوائية الصاعدة فيها مما يضعف من أثر الرياح التجارية بصورة واضحة، ويعتبر عبور هذه المنطقة من أشق مراحل السفر بالنسبة للسفن الشراعية التي كثيرًا ما تعجز عن التحرك فيها بسبب سكون الهواء.
2- الرياح العكسية "الغربيات" The Westerlies:
تختلف هذه الرياح اختلافًا واضحًا عن الرياح التجارية من بعض الوجوه؛ فبينما تهرب الرياح التجارية من نطاق الضغط المرتفع وراء المداري نحو خط الاستواء نجد أن الرياح الغربية تهب من هذين النطاقين نحو الدائرتين القطبيتين، ومعنى ذلك أن المناطق التي تنتقل إليها الرياح التجارية تكون غالبًا أشد حرارة من المناطق التي تأتي منها؛ مما يجعلها تساعد على تخفيف شدة الحرارة، أما الرياح العكسية فإنها تعمل غالبًا على تدفئة المناطق التي تنتقل إلهيًّا تكون آتية من مناطق أدفأ منها نسبيًّا.
__
1 تسمى الرياح دائمًا باسم الجهة التي تهب منها؛ فالرياح الشمالية الشرقية مثلًا هي التي تهب من الشمال الشرقي نحو الجنوب الغربي، والشمالية هي التي تهب من الشمال إلى الجنوب، وهكذا.
(1/309)
____
واتجاه الرياح العكسية يكون في نصف الكرة الشمالي جنوبيًّا غربيًّا بصفة عامة، أما في نصفها الجنوبي فإنه يكون شماليًّا غربيًّا، ورغم أن المناطق التي تهب عليها هذه الرياح عظيمة الاتساع جدًّا فإن هبوبها يكون أقل انتظامًا وثباتًا من الرياح التجارية، ويرجع ذلك إلى ما ينتاب العروض التي تظهر فيها الرياح العكسية من اضطرابات كثيرة في الضغط الجوي يترتب عليها اختلال نظام هبوبها كما يحدث عادة عند مرور المنخفضات الجوية التي سيأتي الكلام عليها في فصل آخر.
ب- الرياح الموسمية The Monsoons:
أهم ما تتميز به هذه الرياح هو أن اتجاهها يتغير تغيرًا تامًّا في معظم الأحيان ما بين الصيف والشتاء، وهي تظهر غالبًا فيما بين المدارين على المناطق الشرقية للقارات؛ إلا أن امتدادها قد يتعدى المدارين إلى وراءهما في بعض المناطق؛ فعلى الساحل الشرقي لآسيا مثلًا تظهر الرياح الموسمية حتى خط عرض 60 ْ شمالًا تقريبًا. والواقع أن القارة الآسيوية هي أعظم ميدان تظهر فيه هذه الرياح، وما ذلك إلا لعظم اتساعها، وتنقسم الرياح الموسمية إلى:
1- موسمية شتوية:
تهب من قلب القارة نحو المحيطين الهادي والهندي؛ حيث يكون الضغط مرتفعًا على القارة بسبب البرودة؛ بينما يكون منخفضًا على معظم هذين المحيطين بسبب دفئهما النسبي. وهي رياح باردة جافة. ولا تسقط أي أمطار إلا على الجزر والسواحل التي تصلها هذه الرياح بعد مرورها على مسطحات مائية مثل اليابان والفلبين وسواحل الهند الصينية.
2- موسمية صيفية:
تهب من المحيطين الهادي والهندي نحو قلب آسيا؛ حيث يكون الضغط عليه منخفضًا بسبب شدة الحرارة؛ بينما يكون مرتفعًا على المحيطين، وهي رياح دافئة عظيمة الرطوبة، ولهذا فإنها تسقط أمطار غزيرة على شرق آسيا وجنوبها.
(1/310)
____
شكل "119" الرياح الموسمية على الهند في الصيف "أ" وفي الشتاء "ب"
(1/311)
____
ج- الرياح المحلية:
تنقسم هذه الرياح إلى قسمين رئيسين هما:
1- الرياح المحلية التي تصاحب المنخفضات الجوية:
ومن أشهرها الخماسين في مصر والسموم في شبه الجزيرة العربية، والقبلى في ليبيا والسيروكو في البلقان والمسترال في جنوب فرنسا، والفهن في سويسرا1:
2- الرياح المحلية اليومية:
التي تنتقل بين منطقتين مختلفتين في ظروفهما الطبيعية أثناء النهار وأثناء الليل، وتشمل:
أ- نسيم البر ونسيم البحر.
ب- نسيم الجبل ونسيم الوادي.
نسيم البر ونسيم البحر:
وهما حركتان يوميتان تحدثان في هواء المناطق الساحلية بنفس الطريقة التي تحدث بها الرياح الموسمية؛ ففي أثناء الليل يكون الضغط الجوي على اليابس أعلى منه على الماء المجاور له، بسبب سرعة فقدان الأول لحرارته بالإشعاع؛ مما يؤدي إلى برودة الهواء الذي فوقه وزيادة كثافته، وهبوطه نحو سطح الأرض؛ بينما يكون الضغط الجوي على الماء منخفضًا نسبيًّا؛ ولهذا فإن الهواء يتحرك من اليابس إلى البحر، وهذا هو ما يعرف باسم نسيم البر Land Breeze أما أثناء النهار فيحدث العكس حيث يسخن اليابس أسرع من الماء فيتمدد الهواء الذي فوقه ويرتفع إلى أعلى، وعندئذ يتحرك هواء البحر نحو البر ليحل محل الهواء الذي تمدد وارتفع، وهذا هو ما يعرف باسم نسيم البحر Sea Breeze. وينشط هذان النسيمان بصفة خاصة في الأيام الصافية التي يميل فيها الهواء للسكون.
وتعتبر الأقاليم الاستوائية من أكثر أقاليم العالم تعرضًا لظهور نسيمي البر والبحر، اللذين يحدثان هناك بنظام ثابت تقريبًا، وفي ساعة معينة من كل يوم وقد استفاد الأهالي وخصوصًا صيادي الأسماك في بعض المناطق بهذا النظام في حياتهم
__
1 لن نتحدث هنا عن هذه الرياح لأنها مرتبطة بموضوع المنخفضات الجوية التي لم ندرسها في هذا الكتاب. ولهذا فسيكون كلامنا مقصورًا على الرياح المحلية اليومية.
(1/312)
____
اليومية حيث أنهم يستعينون بنسيم البر في الخروج إلى البحر ليلًا، وبنسيم البحر في العودة إلى البر نهارًا، ويعتبر نسيم البحر بالذات من الظاهرات المناخية المحبوبة جدًّا عند سكان البلاد الساحلية في النطاق المداري؛ لأن هبوبه يؤدي إلى تلطيف الجو وتخفيف حدة الحرارة؛ ولهذا السبب نجد أن المساكن تبنى عادة بحيث تستقبل أكبر مقدار ممكن من نسيم البحر، وقد لوحظ على بعض السواحل أن درجة الحرارة تهبط بنحو 11 ْ مئوية؛ بينما ترتفع الرطوبة نسبيًّا بنحو 42% بعد هبوب نسيم البحر بفترة قصيرة.
ويظهر نسيما البر والبحر بكثرة في بعض الأقاليم المحصورة بين المدارين، وكذلك في الأقاليم المعتدلة الدافئة. كما هي الحال على السواحل التي تحيط بحوض البحر المتوسط، ولو أنه لا يشترط أن يكون ظهورهما مقصورًا على سواحل البحار والمحيطات؛ لأنهما يظهران كذلك على سواحل البحيرات التي توجد في داخل اليابس.
ويقل ظهور هذين النسيمين قلة واضحة في الأقاليم الباردة؛ لأن اختلاف درجة حرارة اليابس والماء في تلك الأقاليم لا يكون كبيرًا بدرجة تؤدي إلى اشتداد حركة الهواء بينهما؛ سواء في الليل أو في النهار.
نسيم الجبل ونسيم الوادي:
وهما حركتان يوميتان في الهواء تشتهر بهما الأقاليم الجبلية وتظهران بصفة خاصة في الأيام التي تضعف فيها حركة الرياح العامة؛ ففي مثل هذه الأيام يهبط الهواء الذي يبرد على منحدرات الجبال أثناء الليل نحو قيعان الوديان على شكل نسيم يطلق عليه اسم نسيم الجبل Mountain Breeze، أما أثناء النهار فيحدث العكس؛ حيث يتمدد الهواء الذي يسخن في قيعان الوديان، ويرتفع إلى أعلى. وهذا هو ما يعرف باسم نسيم الوادي Valley Breeze.
ويجب عدم الخلط بين هذه الحركات اليومية، وبين الرياح الحارة التي تظهر أحيانًا على جوانب الجبال بسبب المنخفضات الجوية ومن أمثلتها "رياح الفهن" في جبال الألب.
(1/313)
____
وينشأ نسيم الجبل نتيجة لسرعة فقدان قمم الجبال ومنحدراتها المرتفعة لحرارتها بالإشعاع أثناء الليل؛ مما يؤدي إلى برودة الهواء الملاصق لها وازدياد كثافته ولهذا فإنه يهبط نحو السفوح المنخفضة ويتراكم في قاع الوديان والمنخفضات، ويحل محله هواء أدفأ منه نسبيًّا يأتي من طبقة الهواء المجاورة لقمم الجبال ومنحدراتها العليا، التي تكون لهذا السبب أدفأ نسبيًّا من قاع الوديان والمنخفضات.
ونسيم الجبل:
له أهمية كبيرة في الأقاليم المعتدلة والباردة؛ لأنه يجعل الحقول التي على الجوانب المرتفعة للجبال أقل تعرضًا لخطر الصقيع من الحقول التي في قاع الوديان. ولهذا فكثيرًا ما يعمد الزراع إلى بناء حوائط أو سدود أو غرس صفوف متقاربة من الأشجار على جوانب الوديان لوقف انحدار الهواء البارد إلى الحقول المنخفضة.
أما نسيم الوادي:
وهو غالبًا أقل قوة وأضعف أثرًا من نسيم الجبل؛ فيحدث نتيجة لارتفاع الحرارة بسرعة في قاع الوديان أثناء النهار؛ مما يؤدي إلى تمدد هوائها أو ارتفاعه إلى أعلى.
ويتوقف ظهور نسيمي الجبل والوادي وقوتهما على عوامل مختلفة أهمها:
1- حالة الرياح التي تهب على الأقاليم بصفة عامة:
فإذا كانت هذه الرياح قوية فإنها تطغى غالبًا على هذين النسيمين.
2- صفاء الجو:
لأن هذا الصفاء يساعد على سرعة انخفاض درجة الحرارة اليابس أثناء الليل وسرعة تسخينه أثناء النهار؛ ولهذا فإن أصلح الأيام لنشاطهما هي الأيام الصافية.
(1/314)
____
ثانياً: الكتل الهوائية AIR MASSES.
تعريفها ونشأتها:
الكتلة1 الهوائية هي كتلة ضخمة من الهواء تغطي سطح منطقة واسعة من الماء أو اليابس، وتتميز بصفات خاصة تكتسبها نتيجة لبقائها فوق سطح هذه المنطقة مدة تكفي لأن تجعل هواءها جميعه يكتسب الصفات المناخية لهذا السطح، ومن أهم الشروط التي يجب توافرها في الكتلة الهوائية أن تكون جميع أجزائها تقريبًا متجانسة، خصوصًا في قطاعاتها الأفقية، بمعنى أننا إذا فرض وأخذنا في الكتلة الهوائية قطاعًا أفقيًّا على أي ارتفاع من سطح الأرض؛ فإننا نجد أن درجة الحرارة ورطوبة الهواء ونوع السحب ومدى الرؤية وغير ذلك من المظاهر الجوية واحدة تقريبًا في أجزاء هذا القطاع، وقد يزيد اتساع المنطقة التي تغطيها الكتلة الهوائية أحيانًا على 200 ألف كيلو متر مربع، أما سمك هوائها "من سطح الأرض إلى أعلى" فقط يزيد على ثلاثة كيلو مترات.
ولكي تصبح الكتلة الهوائية متجانسة في صفاتها بهذا الشكل يجب أن يكون السطح الذي تتكون فوقه متجانسًا، كذلك في مظهره وصفاته العامة، كما يجب أن يبقى الهواء فترة من الوقت، كافية لأن تجعله يكتسب نفس المميزات المناخية لهذا السطح، كما يحدث مثلًا في المناطق القطبية؛ حيث يبقى الهواء ساكنًا أحيانًا عدة أيام أو أسابيع فوق منطقة واسعة يغطيها الجليد، وبقاء الهواء ساكنًا بهذا الشكل يؤدي بالضرورة إلى أن تصبح درجة حرارته متفقة تمامًا مع درجة حرارة سطح الجليد؛ خصوصًا في طبقات الهواء السفلى الملاصقة للجليد مباشرة.
وأصلح المناطق لنشأة الكتل الهوائية هي السهول المتسعة عندما تكون مركزًا لضغط مرتفع؛ لأن هواءها يكون في هذه الحالة ساكنًا تقريبًا، ومن أمثلة ذلك سهول كندا وسيبيريا عندما يغطيها الجليد في فصل الشتاء، وكذلك المناطق
__
1 تطلق كلمة كتلة بمعناها العلمي على أي حجم ضخم أو كمية كبيرة من مادة ما، تشترك معظم أجزائها في صفات معينة؛ فهناك مثلًا كتل مائية وكتل يابسة وكتل هوائية وكتل بشرية.... إلخ.
(1/315)
____
القطبة التي يغطيها الجليد طوال العام، وتنشأ الكتل الهوائية كذلك فوق المحيطات المدارية، وشمال القارة الإفريقية، وكذلك في نطاق الضغط المرتفع وراء المدارين.
على أن الكتل الهوائية لا تبقى في مناطق نشأتها إلا لمدد محدودة، ثم يؤدي أي تغير في توزيع الضغط الجوي إلى تحركها أو انتقال بعض هوائها إلى مناطق أخرى حاملة إليها نفس صفاتها المناخية.
أنواعها:
تنقسم الكتل الهوائية عمومًا على أساس مناطق نشأتها ونوع هوائها إلى أربعة أنواع رئيسية يرمز إلى كل منها برموز هجائية خاصة كما يلي:
أ- كتل مدارية قارية حارة جافة cT Tropical Continental
ب- كتل مدارية بحرية حارة رطبة mT Tropical Maritime
ج- كتل قطبية قارية باردة جافة cP Polar Continental
د- كتل قطبية بحرية باردة رطبة mP Polar Maritime
(1/316)