كتب atmospheric load

دوران الغلاف الجوي

دوران الغلاف الجوي هو الحركة الواسعة للهواء، وهو وسيلة تتوزع عن طريقها الطاقة الحرارية على سطح الأرض، إلى جانب نظام دوران المحيطات الأبطأ بكثير (المتأخر زمنيًّا). تتغير البنية العامة لدوران الغلاف الجوي من عام لآخر، ولكن البنية المناخية الأساسية تبقى ثابتة إلى حد ما.

يحدث الدوران على امتداد خطوط العرض لأن الشعاع الشمسي الواقع على واحدة المساحة يكون أكبر ما يمكن في خط الاستواء الحراري، ويتناقص مع زيادة درجات العرض، وصولًا إلى قيمته الصغرى عند القطبين. يتكون من خليتي حمل أساسيتين، خلية هادلي والدوامة القطبية، وتشهد خلية هادلي حملًأ أشد بسبب إطلاق طاقة الحرارة الكامنة عن طريق تكاثف بخار الماء عند درجات العرض الأكبر أثناء تشكل السحب.

من جهة أخرى، يحدث الدوران على امتداد خطوط الطول بسبب امتلاك المحيطات لسعة حرارية نوعية أكبر من اليابسة (وكذلك ناقلية حرارية، ما يسمح للحرارة بالنفوذ أكثر تحت السطح) وبالتالي فإنها تمتص وتطلق حرارة أكثر، ولكن درجة الحرارة تتغير أقل مما هو عليه في اليابسة. هذا يسبب نسيم البحر، وهو الهواء المبرد بالماء، إلى الشاطئ خلال اليوم، ويحمل نسيم اليابسة، وهو الهواء المبرد بالتلامس مع الأرض، إلى البحر أثناء الليل. يتألف الدوران الطولي من خليتين، دوران وولكر واهتزاز إل نينو/الجنوبي.

الطقس

تنتج بعض الظواهر الأكثر محلية من حركة الغلاف الجوي العالمية أيضًا عن الحمل، بما فيها الرياح وجزء من دورة الماء الطبيعية. مثلًا، رياح فون رياح هابطة تحدث في الجانب المقابل للرياح (الذي تصعد عليه الرياح) من السلاسل الجبلية. تنتج رياح فون من الاحترار الأديباتي (الكظيم) للهواء الذي تخلص من معظم رطوبته أثناء صعوده المرتفعات. بسبب اختلاف معدلات التخلص من الرطوبة بين الهواء الرطب والجاف، فإن المنحدرات التي بجهة تقدم الرياح تصبح أدفأ من المنحدرات ذات الارتفاع نفسه في الجهة التي تصعد عليها الرياح.

العمود الحراري جزء عمودي من الهواء الصاعد في الارتفاعات الأصغر من الغلاف الجوي. تنشأ الأعمدة الحرارية عن التسخين غير المتساوي لسطح الأرض من الإشعاع الشمسي. تسخن الشمس الأرض، التي تسخن بدورها الهواء فوقها مباشرةً. يتمدد الهواء الأدفأ، ليصبح أقل كثافةً من كتلة الهواء المحيط، ويخلق منخفضًا حراريًّا. تصعد كتلة الهواء الأخف، ومع صعودها تبرد نتيجة التمدد عند القيم الأقل لضغط الهواء. تتوقف عن الصعود عندما تكون بردت إلى نفس درجة حرارة الهواء المحيط. يرافق الأعمدة الحرارية جريان باتجاه الأسفل يحيط بالعمود الحراري. ينشأ الجزء الخارجي الهابط عن إزاحة الهواء الأبرد في قمة العمود الحراري. من الآثار الجوية الأخرى الناتجة عن الحمل نسيم البحر.

الهواء الدافئ أقل كثافة من الهواء البارد، لذا يصعد الهواء الدافئ ضمن الهواء الأبرد، بشكل مشابه لمناطيد الهواء الساخن. تتشكل السحب مع صعود الهواء الدافئ نسبيًّا حاملًا الرطوبة ضمن الهواء البارد. مع صعود الهواء الرطب يبرد، مسببًا تكاثف بعض بخار الماء في الهواء الصاعد. عند تكاثف الرطوبة، فإنها تطلق طاقة تعرف باسم الحرارة الكامنة للتكاثف تسمح للهواء الصاعد بأن يبرد بمعدل أقل من الهواء المحيط، ليكمل تصاعد السحابة. إذا وجد اختلال كافٍ في استقرار الغلاف الجوي، تستمر هذه العملية وقتًا كافيًا لتشكل المزن الركامية، والتي تحمل البرق والرعد. بشكل عام، تتطلب العواصف الرعدية ثلاث شروط لتتشكل: الرطوبة، كتلة هواء غير مستقرة، قوة رافعة (حرارة).

تمر كل العواصف الرعدية بغض النظر عن نوعها بثلاث مراحل: مرحلة التشكل، مرحلة النضج، مرحلة التبدد. للعاصفة الرعدية المتوسطة قطر 24 كم (15 ميل). حسب الشروط الموجودة في الغلاف الجوي، تتطلب هذه المراحل وقتًا متوسطًا يقدر بثلاثين دقيقة لتحدث.