الأمواج والاضطرابات الجوية
الغلاف الجوي سائل مضطرب يضج بالأمواج، من التعرجات الكوكبية للتيار النفاث إلى التموجات خلف الجبال، وينشئ أنظمة طقس حيثما تستغل هذه الأمواج الطاقة المخزنة.
Definition
الأمواج الجوية هي تذبذبات منتشرة للتدفق تستعيدها قوى مثل الجاذبية أو تغير معامل كوريوليس، بينما الاضطرابات هي ظروف تستخلص فيها الاضطرابات الصغيرة الطاقة من التدفق المتوسط وتتضخم.
Scope
يغطي هذا الموضوع الفئات الرئيسية للأمواج الجوية، بما في ذلك أمواج روسبي، والأمواج الثقالية، وأمواج القصور الذاتي-الثقالية، بالإضافة إلى عدم الاستقرار الباروتروبي والباروكليني الذي يسمح للاضطرابات الصغيرة بالنمو لتتحول إلى دوامات وأعاصير على خرائط الطقس.
Core questions
- ما هي القوى المعيدة التي تؤدي إلى أنواع مختلفة من الأمواج الجوية؟
- لماذا تنتشر أمواج روسبي الكوكبية غربًا بالنسبة للتدفق؟
- كيف تولد حالات عدم الاستقرار الباروكليني والباروتروبي أنظمة الطقس؟
- كيف تنقل الأمواج الطاقة والزخم عبر الغلاف الجوي؟
Key theories
- ديناميكيات أمواج روسبي
- يعمل ازدياد معامل كوريوليس باتجاه القطب كآلية معيدة للدوامية الكامنة المحفوظة، مما ينتج أمواج روسبي واسعة النطاق التي تعرج التيار النفاث وتوجه أنظمة الطقس السطحية.
- عدم الاستقرار الباروكليني
- في تدفق ذي قص رأسي مع تدرجات حرارية أفقية، تنمو أطوال موجية معينة عن طريق تحويل الطاقة الكامنة المتاحة إلى طاقة حركية، وهو ما أظهره تشارني على أنه الأصل الديناميكي لأعاصير خطوط العرض الوسطى.
Mechanisms
توفر الجاذبية القوة المعيدة لتذبذبات الطفو والأمواج الثقالية، بينما يعيد التغير العرضي لمعامل كوريوليس أعمدة الهواء المزاحة ويدعم أمواج روسبي البطيئة المنتشرة غربًا. عندما يكون التدفق الخلفي ذا قص رأسي قوي وتدرجات حرارية، أو قص أفقي حاد، تستمد الاضطرابات ذات الأطوال الموجية المفضلة الطاقة الكامنة أو الحركية المتاحة من الحالة المتوسطة وتنمو لتصبح دوامات وأعاصير متطورة لطقس خطوط العرض الوسطى.
Clinical relevance
تفسر نظرية الأمواج والاضطرابات نشأة ومسارات العواصف خارج المدارية، والأنماط الكوكبية التي تثبت الطقس لفترات طويلة، والأمواج الثقالية التي يؤدي تكسرها إلى دفع الدورات الستراتوسفيرية واضطرابات الطيران، وكلها أمور ذات أهمية مباشرة للتنبؤات الجوية.
History
لقد أدى تحديد روسبي عام 1939 للأمواج الكوكبية واسعة النطاق ونظريات تشارني وإيدي في أواخر الأربعينيات حول عدم الاستقرار الباروكليني إلى تحويل الصورة النوعية لتطور الطقس إلى إطار رياضي تنبؤي يدعم الأرصاد الجوية الديناميكية الحديثة والتنبؤات العددية.
Key figures
- Carl-Gustaf Rossby
- Jule Charney
- Eric Eady
Related topics
Seminal works
- rossby1939
- charney1947
Frequently asked questions
- ما هي موجة روسبي؟
- موجة روسبي هي تموج واسع النطاق، ينتشر ببطء نحو الغرب، ينشأ لأن تأثير كوريوليس يزداد قوة باتجاه القطبين؛ هذه الأمواج هي تعرجات التيار النفاث التي توجه أنظمة الضغط المرتفع والمنخفض.
- لماذا تستمر عواصف خطوط العرض الوسطى في التكون في نفس المناطق؟
- يسمح عدم الاستقرار الباروكليني للاضطرابات بالنمو حيثما توجد تباينات قوية في درجات الحرارة وقص الرياح الرأسي، وهي ظروف توجد على طول مسارات العواصف في اتجاه الريح من القارات والمحيطات الرئيسية، لذلك تتطور الأعاصير هناك بشكل متكرر.