الرياح

[سمير المرزوق]

الريـــــــاح
مقدمـــــة
الرياح هو سريان الهواء فوق سطح ألأرض. والسبب ألأول لجميع الرياح هو اختلاف درجة الحرارة الذي يكون بدوره مشتملاً إلى حد ما على اختلاف الضغط الجوي. يرتفع الهواء الدافئ ويسري الهواء البارد ليحل محله. وأيضاً يميل الهواء إلى السريان من المنطقة ذات الضغط العالي نسبياً إلى المنطقة ذات الضغط المنخفض ، ويعرف سريان الهواء هذا بالرياح.
تأثير دوران ألأرض على اتجاه الريح
نتيجة لدوران ألأرض حول نفسها ينحرف الهواء المجذوب اتجاه مركز انخفاض جوي إلى اليمين في نصف الكرة الشمالي. ويكون دورانه في اتجاه عكس عقرب الساعة حول المركز في حالة المنخفض الجوي ومع عقارب الساعة في حالة المرتفع الجوي. وتعكس هذه الاتجاهات في نصف الكرة الجنوبي.
التقدم والتقهقـــــر
إذا غيرت الريح اتجاهها في اتجاه عقرب الساعة يقال أن الريح تتقدم. أما إذا غيرت الريح اتجاهها عكس عقرب الساعة يقال أن الريح تتقهقر. وتستخدم هذه التعبيرات في نصفي الكرة الشمالي والجنوبي.
الريح السطحيـــــة
تتأثر الرياح التي تمر بالقرب من سطح الكرة الأرضية بالاحتكاك ، وينعدم هذا الاحتكاك على ارتفاع 1500 قدم أو أكثر من سطح البحر. تتحرك الرياح في اتجاه خطوط الآيسوبار. ونتيجة لتأثير الاحتكاك فإنه سوف يكون هنالك نقص في سرعة الريح قريباً من سطح ألأرض والذي يكون ملحوظاً بدرجة أكبر فوق اليابسة عنه فوق البحر. وهنالك تأثير آخر للاحتكاك هو أن الريح تترك خطوط الآيسوبار أما في اتجاه مركز الانخفاض الجوي أو بعيداً عن مركز الارتفاع الجوي.
رياح الارتفاع والانخفاض الجوي
يقال عن الريح الدائرة حول منطقة ضغطها عالي أنها رياح ارتفاع جوي، أما الرياح الدائرة حول منطقة ضغطها خفيف أنها رياح انخفاض. ولسهولة التوضيح أثناء التدريس تظهر خطوط الآيسوبار على شكل دائري وموزعة بانتظام حول المركز في الانخفاض أو الارتفاع الجوي. وفي الحقيقة يندر وجودها على هذه الصورة ففي الانخفاضات الجوية يكون شكل خطوط الايسوبار بيضوي في أغلب الأحيان. ويميل اتجاه الريح على خطوط الايسوبار للداخل في حالة الدوران حول منخفض جوي، وللخارج في حالة الدوران حول مرتفع جوي. ويكون مقدار زاوية الميل في خطوط العرض المتوسطة حوالي 10 5 ـ 15 5 فوق البحر، وتكون حوالي 30 5 فوق اليابسة. أما في المنطقة الاستوائية فتكون زاوية الميل للداخل أكبر في حالة الانخفاض الجوي وللخارج في حالة الارتفاع الجوي. ويوضح الشكل التالي حركة الرياح في حالة المرتفع أو المنخفض الجوي وفي نصفي الكرة.




Hh



خط الاستواء







البحر والانبعـــــــاج
تسمى الأمواج الناتجة بفعل الريح التي تهب في نفس المكان وفي وقت الرصد ( بالبحر ). أما الأمواج الناتجة عن ريح تهب في مكان الرصد أو الناتجة عن ريح هبت على مكان الرصد منذ مدة فتسمى في هذه الحالة (انبعاج ).
وتنشأ موجات المحيط من فعل الريح على سطح الماء ففي أول تكوينها تكون قصيرة وشديدة الانحدار ولكن إذا استمرت الرياح بالهبوب في نفس الاتجاه لوقت محسوس يزداد طولها وارتفاعها. في نفس الوقت تزداد فترة الموجات حتى تتوازن القوى ويكون التأثير الأكبر للريح على قمم الموجات التي تكون قد تكونت وتميل الريح إلى جر هذه القمم أسرع من بقية الموجة وهذا يسبب تكسر الأمواج، ففي الأعماق الكبيرة لا يكون للأمواج أي حركة انتقالية ولكن عندما تصل إلى مياه ضحلة تتأخر قاع الموجة مما يترتب عنه أن تندفع الموجات نفسها إلى الأمام وتتكسر بعنف ملموس ولذا تسمى المتكسرات.

الظروف المستقرة والظروف غير المستقرة
ينص القانون الأول لنيوتن على إن أي جسم يبقى في مكانه متزناً ما لم يؤثر عليه قوة، أما إذا أثرت أي قوة فأزاحته من مكانه ثم ترك لنفسه فإنه:
1. أما مستقر إذا عاد إلى مكانه.
2. إذا أستمر في حركته ولم يرجع مكانه فهو غير مستقر.
3. إذا ثبت في أي مكان يصل إليه بعد زوال القوة.
في الظروف الجوية فإن الهواء الدافئ والذي يكون أخف من الهواء البارد وعندما يحيط به هواء أبرد منه بدرجة ملموسة يرتفع على شكل فقاعة هوائية كبالون مملوء بالهيدروجين. يكون قطر هذه الفقاعة الهوائية الساخنة ( الدافئة ) بين بضعة ياردات إلى بضعة أميال. وتستمر الفقاعة في الصعود إلى أن يحيط بها هواء له نفس درجة الحرارة أي تصبح لها نفس الوزن. السبب الرئيسي لتسخين طبقة الهواء الملاصقة لسطح الكرة ألأرضية هو تسخين سطح الكرة ألأرضية بأشعة الشمس وبالتالي تصبح هذه الطبقة أسخن من الهواء الذي يحيط بها أو التي تعلوها فترتفع. وتميل طبقة الهواء البارد الموجودة في طبقات الجو العليا بالهبوط إلى أسفل ونتيجة لذلك يصبح الهواء غير مستقر. وينبغي الذكر أن الهواء لا يصعد بشكل إلى أعلى كتلة واحدة وإنما بشكل فقاعات متتالية فيما تهبط كتلة أخرى إلى ألأسفل، ويمكن ملاحظة ذلك عندما تطير طائرة على ارتفاع 1000 قدم فإنها ستمر خلال أعمدة متعاقبة من الهواء الصاعد ( الدافئ ) والهواء النازل ( البارد ) وتسمى هذه الحالة بـ (المطبات الهوائية).
وبما إن الضغط يقل مع ألارتفاع فإن فقاعة الهواء الصاعدة تعاني انخفاضا متتالياً في الضغط وبذا تتمدد كلما ارتفعت إلى أعلى تبعاً لقانون بويل. ويتسبب هذا التمدد في خفض درجة حرارتها بمعدل يتراوح بين 5 ـ 6 5 ف / 1000 قدم من الصعود. وحيث إن معدل ألارتفاع ألاعتيادي لا يزيد على 3 5 ف /1000 قدم ولهذا لا تستطيع الفقاعة أن تصعد بعيداً قبل أن تبرد بالتمدد ( ناتج عن انخفاض الضغط ) إلى نفس درجة حرارة الهواء المحيط بها وأحياناً يكون معدل ألانخفاض أكبر من 3 5 ف /1000 قدم وتسمى ظروف الهواء العلوي بأنها غير مستقرة وربما تحدث عواصف رعدية نتيجة لانتقال الهواء الدافئ نسبياً من السطح إلى أعلى ونزول الهواء البارد من أعلى إلى السطح ليحل محله. يسمى الهواء مستقراً إذا كان معدل الانخفاض أقل من 3 5ف/1000قدم وبذا تمنع احتمال الحمل وأقصى حالة للاستقرار هي عندما يوجد انقلاب حراري سطحي ويكون معه الهواء ألأبرد ( ألأثقل ) موجود في الطبقة السفلى ( تحت الهواء الدافئ ) وبذا لا يحدث أي تبادل رأسي بين الطبقات.
أنواع حالات ألإستقــــرار
‌أ0 يمثل معدل الانخفاض العادي والذي يكون حوالي 3 5 ف / 1000 قدم.
‌ب0 يمثل الحالات الموثوق من عدم استقرارها عند السطح والتي يكون المنحني عندها أقرب ما يكون أفقيا، عندما يكون الهواء قريباً من سطح البحر ورطباً، في هذه الحالة تكون الظروف في طبقات الجو العليا غير مستقرة أيضاً لأن معدل ألانخفاض يكون أكثر من معدل ألانخفاض العادي 3 5ف/1000 قدم وهذا المنحني مشابه لما نحصل عليه عندما تنساب كتلة هوائية باردة فوق سطح مائي دافئ نسبياً.
‌ج0 يمثل ظروف الاستقرار أي إن معدل ألانخفاض في درجة الحرارة مع ألارتفاع أقل من العادي ويظهر ألانقلاب الحراري السطحي، ويكون مشابهاً لما يحدث عندما تمر كتلة هوائية دافئة على سطح مائي أبرد منه نسبياً، أو فوق اليابسة في ليلة ساكنة وسماؤها صافية.
‌د0 يمثل حالة أخرى من الظروف المستقرة، كما يحدث قرب مركز ألارتفاع الجوي أو ربما أمام جبهة دافئة.