‌الفصل الرابع: الكتل الهوائية والجبهات - جغرافية المناخ والنبات

‌

‌الفصل الرابع: الكتل الهوائية والجبهات

Air Masses and Fronts

الكتلة الهوائية عبارة عن جزء كبير من الهواء المتجانس من ناحية حرارته ورطوبته، وتتكون الكتلة الهوائية إذا ظل الهواء لفترة طويلة فوق سطح متجانس يتميز بالمساحة الواسعة؛ وذلك حتى يكتسب الهواء صفات الإقليم، وتسمى هذه الأقاليم التي تتكون فيها الكتل الهوائية Source Regions، ومعظم مناطق تكون الكتل الهوائية توجد في مناطق الضغط المرتفع، حيث الهواء راكد وحركته الرأسية ضعيفة، ومن أمثلة ذلك سيبيريا وشمال كندا في فصل الشتاء، والصحراء الكبرى في فصل الصيف.

وبالطبع لا تظل الكتلة الهوائية في مكانها طول الوقت، وإنما تتحرك وتصيبها عادة تعديلات في صفاتها المناخية من ناحية الحرارة والرطوبة خاصة في أجزائها السفلى نتيجة لمرورها على سطوح تختلف صفاتها المناخية عن الكتلة الهوائية في مصادرها الأصلية، غير أن الكتل الهوائية تظل محتفظة بالكثير من صفاتها الأساسية التي اكتسبتها في أقاليم مصادرها الأصلية.

وعندما تتقابل كتلتان هوائيتان مختلفتان في حرارتهما ورطوبتهما، فإنهما لا تندمجان مع بعضهما بسهولة، وإنما يتكون حد فاصل بينهما حيث يبدأ الهواء الأكثر دفئًا في الصعود فوق الهواء الأبرد، وتسمى منطقة التقابل هذه بسطوح عدم الاستمرار Surfaces of Discontinuity أو بالجبهات FronrsK والجبهات ليست خطوطًا وإنما هي مناطق واسعة يتراوح عرضها عادة بين 50، 80 كيلو مترًا.

ولوجود الجبهات أثر كبير في الصفات المناخية للمنطقة التي تتأثر بها،

ولا تظل الجبهات في أماكنها وإنما تتحرك تبعًا لحركة الشمس الظاهرية، وعلى طول الجبهات تتكون اضطرابات جوية وتتولد الأعاصير التي يكون هواء الكتلة الدفيئة جزءًا منها بينما يكون هواء الكتلة الباردة الجزء الآخر، فإذا كان الهواء الدافئ أقوى فإنه يتحرك بسرعة ويصعد إلى أعلى وتسمى هذه بالجبهة الدفيئة Warm Front، أما إذا كان العكس وكان الهواء البارد هو الذي يدفع الهواء الدافئ إلى أعلى ويحل محله تسمى هذه بالجبهة الباردة Cold Front.

تقسيم الكتل الهوائية:

أي تصنيف للكتل الهوائية لا بد أن يبدأ باعتبار مصادرها الأصلية وتستخدم الحروف الأبجدية كرموز لتمييز الكتل الهوائية عن بعضها، فهناك تقسيم على أساس خطوط العرض سواء أكانت الكتلة الهوائية قطبية ويرمز لها بالحرف p أو مدارية ويرمز لها بالحرف T.

أما الدرجة الثانية من التقسيم فهي على أساس طبيعة المصدر سواء أكانت قادمة من اليابس ويرمز لها بالحرف c أو قادمة من فوق مسطحات مائية ويرمز لها بالحرف m.

وإذا كانت الكتلة الهوائية تتميز بالثبات أي أن انخفاض الحرارة بالارتفاع في أجزائها المختلفة أقل من المعدل العادي وكان احتمال سقوط المطر منها ضعيفًا يرمز لها بالحرف s، أما إذا كانت غير ثابتة فإنه يرمز لها بالحرف u.

وأخيرًا إذا كانت الكتلة الهوائية أبرد من السطح الذي تمر فوقه رمز لها بالحرف k أما إذا كانت أدفأ أضيف لها الحرف w ومجموع هذه الحروف يعطي الصفات العامة الأساسية للكتلة الهوائية فمثلًا إذا رمزنا لكتلة هوائية بأنها cp sk فمعنى هذا أن الكتلة الهوائية ذات أصل قطبي قاري أي أنها تأتي من العروض العليا ومن داخل القارات وإنها تتميز بالثبات، ولا يحتمل أن يصحبها سقوط مطر كما أن درجة حرارتها منخفضة عن السطوح التي تمر عليها.

أما إذا رمزنا لكتلة هوائية أخرى بأنها m Tuw فمعنى هذا أنها ذات أصل مداري بحري أي أنها تأتي من العروض المدارية وتتكون فوق مسطحات مائية

كما أنها غير ثابتة ويحتمل أن تصحبها أمطار، كذلك درجة حرارتها أدفأ من السطوح التي تمر عليها.

وبالإضافة إلى هذه الأقسام الرئيسية للكتل الهوائية يوجد قسمان آخران وإن كان توزيعهما في العالم قليل، وهما الكتل الهوائية القطبية ويرمز لها بالحرف A، والكتل الهوائية الاستوائية ويرمز لها1 بالحرف "E".

الجبهات الهوائية:

ذكرنا من قبل أن مناطق الجبهات الهوائية هي المناطق التي تتلاقى فيها كتل من الهواء متفاوتة في خصائصها، وعلى هذا نجد ثلاثة أنواع رئيسية لهذه الجبهات الهوائية:

1-

الجبهة المدارية: وتتكون في العروض القريبة من خط الاستواء نتيجة لتلاقي الكتل الهوائية المدارية إلى الشمال من خط الاستواء والكتل الأخرى إلى الجنوب من خط الاستواء، وهذه الكتل الهوائية لا تختلف عن بعضها كثيرًا من ناحية درجات الحرارة؛ لذلك كانت الاضطرابات الجوية الناتجة عنها ضعيفة وآثارها المناخية محدودة.

2-

الجبهة القطبية ويرجع الفضل الأكبر في دراستها إلى عالم المناخ والمتيورلوجي النرويجي بيركنز Bjerknes الذي يعتبر أول من درس الظواهر الجوية في العروض المعتدلة على أساس ربطها بالكتل الهوائية والجبهات، وتبدو الجبهة القطبية كمجموعة من الجبهات يتكون بعضها فوق اليابس وبعضها الآخر فوق الماء، وتتفاوت الكتل الهوائية التي تلتقي في هذه العروض من ناحية حرارتها ورطوبتها فبعضها قدام من العروض المدارية وتكون حرارته مرتفعة ورطوبته عالية وبعضها الآخر قادم من ناحية القطبين أكثر برودة وأقل رطوبة، ويؤدي تقابل هذه الكتل المختلفة إلى حدوث اضطرابات جوية عنيفة تطغى آثارها على الصفات المناخية للعروض التي تتأثر بها.

3-

الجبهة المتجمدة وتوجد في العروض العليا بالقرب من الدائرتين القطبيتين وهنا تلتقي الكتل الهوائية القادمة من القطبين مع الكتل الهوائية القادمة من العروض الوسطى "30 ْ- 40 ْ"، وتتميز هذه الجبهة بأن نشاطها ضعيف.

ويلاحظ أن هذه الجبهات الثلاثة تتحرك نحو الشمال والجنوب مع حركة الشمس الظاهرية نحو الشمال في يولية ونحو الجنوب في يناير، وإذا قارنا بين توزيع الكتل الهوائية والجبهات في فصل الشتاء وفي فصل الصيف نلاحظ ما يلي:-

أ- أن الجبهة المدارية تكون إلى شمال خط الاستواء بقليل في فصل الصيف الشمالي وإلى الجنوب منه في فصل الصيف الجنوبي، ومعظم هذه الجبهة يتكون فوق الماء، وعادة نجد أن الرياح على طول هذه الجبهة أقل حرارة من الجهات التي تهب عليها.

ب - الجبهات القطبية في شهر يوليو في نصف الكرة الشمالي تتقابل عندها كتل هوائية متفاوتة في حرارتها ورطوبتها، وتتمثل في الكتل القطبية القارية على اليابس cp والبحرية على الماء mp وفي الكتل المدارية البحرية القادمة من الجنوب mT.

جـ- تتحرك الجبهات القطبية في نصف الكرة الشمالي نحو الجنوب في يناير بحيث يتأثر بها حوض البحر المتوسط، وجزء كبير من المحيط الأطلسي ممتدًا من جزر آزور حتى خليج المكسيك، كذلك جزء من المحيط الهادي ممتدًا من جزر الهند الشرقية نحو الشرق؛ لذلك تتعرض هذه المناطق في فصل الشتاء لمرور الأعاصير التي تتجه من الغرب إلى الشرق على طول هذه الجبهة وتسبب سقوط الأمطار الشتوية التي تتميز بها هذه العروض.

د- الجبهة المتجمدة في نصف الكرة الشمالي يصل أثرها في يناير إلى جزيرة سبتزبرجن وجزيرة نوفيا زمليا فقط، أما في يولية فإن أثرها يمتد إلى جزيرة جرينلند وبعض أجزاء من أوراسيا وأمريكا الشمالية.

هـ- الجبهة القطبية في نصف الكرة الجنوبي سواء في الصيف أو في الشتاء تتميز بأنها منطقة التقاء كتل هوائية بحرية؛ وذلك بسبب سيادة الماء في هذه العروض وقلة المساحات اليابسة التي لا تصلح كمصادر لتكوين كتل هوائية قارية.

الظواهر المناخية المرتبطة بالجبهات الهوائية:

بعد أن عرضنا عرضًا سريعًا للكتل الهوائية والجبهات يحسن أن ندرس بعض الظواهر الجوية التي ترتبط بوجود الكتل الهوائية والجبهات. ولعل أهم هذه الظواهر مرور الانخفاضات الجوية أو ما يسمى بالأعاصير، وتكثر الأعاصير على وجه الخصوص في منطقة هبوب الرياح الغربية ويصحب مرور الأعاصير أو الانخفاضات الجوية مرور ارتفاعات جوية أو أضداد الأعاصير Anti-Cyclones.

الأعاصير وأضداد الأعاصير:

تظهر الأعاصير في خرائط الطقس اليومية على هيئة دوائر مغلقة، وتسود الأعاصير خاصة بين خطي عرض 35 ْ، 65 ْ شمالًا وجنوبًا وبما أن الأعاصير وأضداد الأعاصير توجد في منطقة الرياح الغربية فإنها تتحرك من الغرب إلى الشرق مع اتجاه هذه الرياح، وفي حالة الإعصار يكون أقل أجزائه ضغطًا في المركز ثم يأخذ الضغط في الارتفاع نحو الأطراف، ويكون الاختلاف في الضغط بين المركز والأطراف حوالي بوصة، أما في حالة ضد الإعصار فإن المركز هو أكثر أجزائه ضغطًا ثم يقل الضغط نحو الأطراف ويكون الاختلاف بين المركز والأطراف حوالي نصف بوصة في المتوسط.

حجم الإعصار وضد الإعصار:

توجد أحجام مختلفة للإعصار ولكنها عادة تغطي مساحة كبيرة تبلغ مثلًا ثلث مساحة الولايات المتحدة الأمريكية أو الحوض الشرقي للبحر المتوسط أو بمعنى آخر حوالي 2 مليون كيلو متر مربع.

اتجاه الإعصار وحركته:

ذكرنا سابقًا أن الإعصار وضد الإعصار يتحركان عادة من الغرب إلى الشرق، غير أنه توجد بعض الأعاصير التي لا تتجه دائمًا من الغرب إلى الشرق كما أن الإعصار قد يتخذ طريقًا يختلف قليلًَا عن الطريق الذي تتخذه الأعاصير الأخرى، ومن ناحية سرعة حركة الإعصار نجد أنه في

"شكل47"

الولايات المتحدة يتحرك الإعصار بسرعة حوالي 30 كيلو مترًا في الساعة أثناء فصل الصيف وحوالي 45 كيلو مترًا في الساعة أثناء فصل الشتاء، أما ضد الإعصار فهو أقل سرعة من الإعصار، وعلى هذا الأساس نجد أن الإعصار قد يستغرق يومين أو ثلاثة لعبور الولايات المتحدة من الساحل الغربي إلى الساحل الشرقي، كما أن الأعاصير التي تمر في شمال مصر تستغرق يومًا أو يومًا ونصف من حدود مصر الغربية إلى حدودها الشرقية.

وكما هو الحال بالنسبة لمناطق الضغط والرياح من حيث إنها تتحرك نحو الشمال والجنوب مع حركة الشمس الظاهرية. فإن الأعاصير وأضداد الأعاصير تتحرك أيضًا نحو الشمال والجنوب من فصل لآخر، وقد عرفنا في فصل سابق أن إقليم البحر المتوسط يتعرض لأعاصير الرياح الغربية العكسية في فصل الشتاء فقط عندما تتحرك مناطق الضغط والرياح ويقع الإقليم في طريق الأعاصير التي تتحرك من الغرب إلى الشرق في منطقة نفوذ الرياح الغربية العكسية، أما في فصل

الصيف فإن إقليم البحر المتوسط يظل بعيدًا عن مناطق نفوذ الأعاصير فتسود به ظروف صحراوية جافة.

تكون الإعصار وتاريخ حياته:

يبدأ تكون الإعصار بتغلب الهواء الدافئ على الهواء البارد على طول جبهة يطلق عليها الجبهة الدفيئة. وباستمرار هذا التغلب يبدأ الإعصار في النمو والقوة، وفي الجزء الجنوبي والجنوبي الشرقي من الإعصار يوجد هواء دافئ قادم من المناطق المدارية ومتجه نحو المناطق القطبية، وفي الناحية الغربية والشمالية الغربية من الإعصار يوجد هواء بارد جاف ذو أصل قطبي، ودورة الهواء في الإعصار تسمح بأن ينزلق الهواء الدافئ فوق الهواء البارد في جزء من الإعصار وذلك على طول الجبهة الدفيئة، وفي جزء آخر يتقدم الهواء البارد نحو الجنوب فيدفع الهواء الدافئ إلى أعلى ويحل محله ويسمى هذا الجزء بالجبهة الباردة، ويظل تقدم الجبهة الباردة نحو الجبهة الدفيئة حتى تلتقي الجبهتان أخيرًا ويتمكن الهواء البارد من التغلب واقتطاع الجزء الدافئ من الهواء ورفعه إلى أعلى ويقضي على الإعصار أو يتم امتلاؤه ويسمى هذا Occlusion "شكل 48".

ولا تتصف الأعاصير بعنف الرياح فيها إلا نادرًا. ومن المعروف أن سقوط الأمطار يصحب مرور الأعاصير بينما تكون السماء صافية والجو ميال للبرودة أثناء مرور ضد الإعصار؛ ذلك لأن الهواء في الإعصار يكون صاعدًا بينما في ضد الإعصار يكون هابطًا.

صفات المطر المصاحب للإعصار:

يمكن تمييز ثلاثة أجزاء في الإعصار بها مطر:

1-

مطر الجبهة الدفيئة إلى الشمال والشمال الشرقي والشرق من مركز الإعصار حيث يتقابل الهواء الدافئ الرطب القادم من الجنوب مع الهواء البارد الجاف القادم من ناحية القطب "هذه الاتجاهات بالنسبة لنصف الكرة الشمالي" لذلك يصعد الهواء بسهولة فوق الهواء البارد كما لو كان الهواء البارد سلسلة جبلية

"شكل 48"

وتحدث عملية تبريد للهواء الدافئ ويبدأ تكون السحب وسقوط المطر أو الثلج ويتميز مطر الجبهة الدفيئة بأنه خفيف أو متوسط ولكنه يستمر فترة طويلة قد تصل إلى حوالي 24 ساعة دون انقطاع، ولذلك يكون هذا المطر مفيدًا للنباتات.

2-

مطر الجبهة الباردة إلى الجنوب والجنوب الغربي من مركز الإعصار حيث يوجد أيضًا نطاق يضطر الهواء فيه إلى الصعود إلى أعلى، وهنا تندفع التيارات الهوائية الباردة القادمة من الغرب والشمال الغربي وتدفع الهواء الدافئ الذي يوجد أمامها إلى أعلى وتحل محله، وعلى طول الجبهة الباردة تكون الرياح عنيفة والمطر عادة غزيرًا ولكنه يستمر لفترة قصيرة.

3-

هناك مطر يسقط في الجزء الدافئ من الإعصار ولكنه لا يرتبط بحركة انزلاق الهواء الدافئ فوق الهواء البارد على طول الجبهة الدفيئة، وإنما هو عبارة عن حركة تصعيد للهواء الدافئ في الجزء الشرقي والجنوب الشرقي من الإعصار، وتتكون في هذا الجزء السحب من النوع الركامي والمزن الركامي ويصحب سقوط الأمطار رعد وبرق.

درجات الحرارة أثناء مرور الإعصار:

في الجزء الجنوبي والجنوبي الشرقي من الإعصار توجد الكتل الهوائية الدفيئة وعلى ذلك يبدأ الإعصار بارتفاع درجات الحرارة أثناء مرور هذا الجزء من الإعصار، ثم تسود درجات حرارة عادية أثناء مرور الجزء الأوسط من الإعصار، ثم تنخفض درجات الحرارة فجأة عند وصول الجبهة الباردة في مؤخرة الإعصار "شكل 49" ويساعد انخفاض درجات الحرارة اشتداد سرعة الرياح في هذا الجزء الخلفي من الإعصار.

درجات الحرارة أثناء مرور ضد الإعصار:

من الطبيعي أن نتوقع مثلًا أن ضد إعصار شتوي قوي قادم من أوربا أو شمال غرب آسيا ومتجه نحو الجنوب حتى يصل إلى منطقة البحر المتوسط سوف يأتي معه بدرجات حرارة منخفضة هي المسئولة عن موجات البرد التي نشعر بها في مصر في بعض أوقات فصل الشتاء، أما إذا كان الهواء الشمالي قادمًا من منطقة المحيط الأطلسي فإن برودته تكون أقل، ويساعد على انخفاض درجات الحرارة أثناء مرور ضد الإعصار أن السماء تكون صافية وهذا يساعد على زيادة الإشعاع الأرضي أثناء ليل الشتاء الطويل.

"شكل 49"