يمكن تعريف الكتلة الهوائية بأنها جزء كبير من الهواء يمتد أفقيًا لعدة مئات من الكيلومترات. لها خصائص فيزيائية مثل درجة الحرارة ومحتوى الرطوبة والتدرج الرأسي لدرجة الحرارة التي تكون أكثر أو أقل اتساقًا. منذ الكتل الهوائية إنها مهمة جدًا للأرصاد الجوية وعلم المناخ ، سنخصص هذه المقالة الكاملة لمعرفة خصائصها ودينامياتها.
إذا كنت تريد معرفة كل ما يتعلق بالكتل الهوائية ، فهذه هي رسالتك.
أنواع الكتل الهوائية
كما ذكرنا سابقًا ، هذا الجزء الكبير من الهواء الذي له امتداد أفقي وخصائص فيزيائية معينة هو ما نسميه الكتلة الهوائية. يتم تصنيفها وفقًا للخصائص الفيزيائية التي تمتلكها ، خاصة حسب درجة الحرارة. اعتمادا على درجة حرارة الكتلة الهوائية نجد كتلًا باردة ، مثل القطب الشمالي والقطبي ، أو دافئة ، مثل الكتل الهوائية الاستوائية. هناك أيضًا أنواع أخرى من التصنيفات وفقًا للرطوبة ، أي محتواها من بخار الماء. كتل هوائية مع يُطلق على المحتوى القليل في بخار الماء الكتل القارية. من ناحية أخرى ، تلك التي إذا أتوا محملين بالرطوبة ، فهم البحريون، لأنهم يتواجدون عادة في مناطق قريبة من البحر.
توجد مناطق مواقع وسيطة حيث نجد الكتل الهوائية في الشتاء والصيف وتصطدم بنوعها. هذه المناطق هي ما يسمى بالجبهات الجوية ومنطقة التقارب بين المداري.
ديناميات الكتل الهوائية
الآن سنقوم بتحليل ديناميكيات الكتل الهوائية لفهم المزيد عنها. هناك حركة في المستوى الأفقي للكتل الهوائية تتأثر بالضغط الجوي الموجود على سطح الأرض. تُعرف حركة الكتل الهوائية هذه باسم تدرج الضغط. يميل الهواء إلى التحرك من المنطقة التي يوجد بها ضغط أكبر إلى حيث يوجد أقل. هذا الدوران هو ما يحدد تدفق الهواء أو التدرج.
يتم تعريف التدرج من خلال فرق الضغط الذي يمكننا إيجاده. كلما زاد فرق الضغط زادت قوة دوران الرياح. هذه الاختلافات في قيم ضغط المستوى الأفقي هي المسؤولة عن التغيرات في تسارع الكتل الهوائية. يتم التعبير عن هذا التسارع كتغير في القوة لكل وحدة كتلة ويكون عموديًا على خطوط تساوي الضغط. يسمى هذا التسارع بقوة تدرج الضغط. تتناسب قيمة هذه القوة عكسًا مع كثافة الهواء وتتناسب طرديًا مع تدرج الضغط.
تأثير كوريوليس
El تأثير كوريوليس وهو ناتج عن حركة دوران الأرض. إنه انحراف ينتج عن الكوكب على الكتل الهوائية بسبب حقيقة وجود حركة دورانية. يُعرف هذا الانحراف الذي ينتجه الكوكب على الكتل الهوائية بسبب حركة الدوران باسم تأثير كوريوليس.
إذا قمنا بتحليلها من وجهة نظر هندسية ، يمكن القول أن الكتل الهوائية تبدو كما لو كانت تتحرك على نظام إحداثيات متحرك. يتناسب حجم قوة كوريوليس لكل وحدة كتلة طرديًا مع السرعة الأفقية التي يحملها الهواء في تلك اللحظة والسرعة الزاوية لدوران الأرض. تختلف هذه القوة أيضًا اعتمادًا على خط العرض الذي نحن فيه. على سبيل المثال ، عندما نكون في خط الاستواء ، مع خط العرض 0 ، يتم إلغاء قوة كوريوليس تمامًا. ومع ذلك ، إذا ذهبنا إلى القطبين ، فهذا هو المكان الذي نجد فيه أعلى قيم كوريوليس ، حيث أن خط العرض 90 درجة.
يمكن القول أن قوة كوريوليس تعمل دائمًا بشكل عمودي على اتجاه حركة الهواء. بهذه الطريقة ، هناك انحراف إلى اليمين عندما نكون في نصف الكرة الشمالي ، وإلى اليسار إذا كنا في نصف الكرة الجنوبي.
الرياح الجيوستروفية
بالتأكيد سمعته في وقت ما أو في الأخبار. الرياح الجيوستروفية هي تلك الموجودة في الجو الحر من ارتفاع 1000 متر وينفخ بشكل عمودي تقريبًا على تدرج الضغط. إذا اتبعت مسار الرياح الجيوستروفية ، فقد تجد قلب الضغط المرتفع على اليمين ونوى الضغط المنخفض على اليسار في نصف الكرة الشمالي.
بهذا يمكننا أن نرى أن قوة تدرج الضغط متوازنة تمامًا بواسطة قوة كوريوليس. هذا لأنهم يعملون في نفس الاتجاه ولكن في الاتجاه المعاكس. تتناسب سرعة هذه الرياح عكسًا مع جيب خط العرض. هذا يعني أنه بالنسبة لنفس تدرج الضغط المرتبط بالرياح الجيوستروفية ، سنرى كيف تنخفض سرعة الدوران بينما نتحرك نحو خطوط العرض الأعلى.
قوة الاحتكاك ودوامة إيكمان
نواصل وصف جانب مهم آخر في ديناميات الكتل الهوائية. احتكاك الهواء ، رغم اعتباره ضئيلًا في بعض الأحيان ، لا يلزم أن يكون كذلك. هذا يرجع إلى حقيقة أن الاحتكاك مع سطح الأرض له تأثير مهم جدًا على الإزاحة النهائية. يتسبب في انخفاض سرعة الرياح عندما تكون بالقرب من السطح لقيم أقل من الرياح الجيوستروفية. بالإضافة إلى ذلك، يتسبب في مرورها عبر خطوط متساوية الضغط بشكل غير مباشر في اتجاه تدرج الضغط.
تعمل قوة الاحتكاك دائمًا في الاتجاه المعاكس للحركة مع الكتل الهوائية. إذا انخفضت درجة الانحراف بالنسبة إلى خطوط تساوي الضغط ، يقل تأثير الاحتكاك ، مع زيادة الارتفاع إلى ارتفاع معين ، حوالي 1000 متر. في هذا الارتفاع تكون الرياح جيوستروفية وقوة الاحتكاك تكاد تكون معدومة. نتيجة الاحتكاك على السطح ، تأخذ الرياح مسارًا حلزونيًا يعرف باسم Ekman Spiral.
كما ترون ، ديناميات الكتل الهوائية معقدة للغاية. هناك عوامل كثيرة لتؤخذ في الاعتبار. آمل أن تتمكن من خلال هذه المعلومات من معرفة المزيد عنها وتوضيح بعض الشكوك.