الرياح وقوة ضغط التدرج

الرياح هي حركة الهواء عبر سطح الأرض وتنتجها اختلافات في ضغط الهواء بين مكان إلى آخر. يمكن أن تختلف قوة الرياح من نسيم الضوء إلى قوة الإعصار وتقاس مع مقياس الرياح بوفورت.

يتم تسمية الرياح من الاتجاه الذي نشأت منه. على سبيل المثال ، الرياح الغربية هي ريح قادمة من الغرب وتهب باتجاه الشرق. سرعة الرياح يقاس مع مقياس شدة الريح ويتم تحديد اتجاهها مع ريشة الرياح.

نظرًا لأن الرياح تنتج عن الاختلافات في ضغط الهواء ، فمن المهم فهم هذا المفهوم عند دراسة الرياح أيضًا. يتم إنشاء ضغط الهواء من خلال الحركة والحجم وعدد جزيئات الغاز الموجودة في الهواء. هذا يختلف حسب درجة حرارة وكثافة كتلة الهواء.

في عام 1643 ، طوّر إيفانجليستا توريسيلي ، أحد طلاب جاليليو ، مقياس الزئبق لقياسه ضغط جوي بعد دراسة المياه والمضخات في عمليات التعدين. باستخدام أدوات مماثلة اليوم ، يمكن للعلماء قياس ضغط سطح البحر الطبيعي عند حوالي 1013.2 مليبار (قوة لكل متر مربع من مساحة السطح).

داخل الغلاف الجوي ، هناك العديد من القوى التي تؤثر على سرعة واتجاه الرياح. الأهم هو قوة الجاذبية الأرضية. بما أن الجاذبية تضغط على الغلاف الجوي للأرض ، فإنها تخلق ضغط الهواء - القوة الدافعة للرياح. بدون الجاذبية ، لن يكون هناك جو أو ضغط هواء ، وبالتالي لا توجد رياح.

إن القوة المسؤولة فعليًا عن التسبب في حركة الهواء هي قوة التدرج بالضغط. تنجم الاختلافات في ضغط الهواء وقوة التدرج عن الضغط عن التسخين غير المتكافئ لسطح الأرض عند الوصول اشعاع شمسي يركز في خط الاستواء. بسبب فائض الطاقة عند خطوط العرض المنخفضة ، على سبيل المثال ، يكون الهواء هناك أكثر دفئًا من الهواء في القطبين. الهواء الدافئ أقل كثافة وله ضغط بارومتري أقل من الهواء البارد عند خطوط العرض العالية. هذه الاختلافات في الضغط الجوي هي التي تخلق قوة تدرج الضغط والرياح حيث يتحرك الهواء باستمرار بين المناطق المرتفعة والعالية ضغط منخفض.

لإظهار سرعات الرياح ، يتم رسم تدرج الضغط على خرائط الطقس باستخدام الأيزوبار المعين بين مناطق الضغط العالي والمنخفض. وتمثل القضبان متباعدة بعضها بعضًا تدرجًا في الضغط والرياح الخفيفة. تلك الأقرب سوية تظهر تدرجًا حادًا في الضغط ورياحًا قوية.

وأخيرا، فإن قوة كوريوليس والاحتكاك كلاهما يؤثر بشكل كبير على الرياح في جميع أنحاء العالم. ال قوة كوريوليس يجعل انحراف الرياح عن طريقها المستقيم بين المناطق المرتفعة والمنخفضة الضغط وقوة الاحتكاك تبطئ الرياح أثناء انتقالها على سطح الأرض.

داخل الغلاف الجوي ، هناك مستويات مختلفة من دوران الهواء. ومع ذلك ، تلك الموجودة في الوسط والعليا التروبوسفير هي جزء مهم من دوران الهواء في الغلاف الجوي بأكمله. لرسم خرائط لأنماط الدوران هذه ، تستخدم خرائط ضغط الهواء العلوي 500 مليغا بايت كنقطة مرجعية. هذا يعني أن الارتفاع فوق مستوى سطح البحر يتم رسمه فقط في المناطق التي يبلغ مستوى ضغط الهواء فيها 500 ميغابايت. على سبيل المثال ، يمكن أن يصل ارتفاع المحيط إلى 500 ميغابايت على ارتفاع 18000 قدم في الجو ، ولكن على اليابسة ، يمكن أن يصل ارتفاعه إلى 19000 قدم. على النقيض من ذلك ، فإن خرائط الطقس السطحي تحدد اختلافات الضغط على أساس ارتفاع ثابت ، وعادة ما يكون مستوى سطح البحر.

مستوى 500 ميغابايت مهم للرياح لأنه من خلال تحليل رياح المستوى العلوي ، يمكن لعلماء الأرصاد معرفة المزيد عن الظروف الجوية على سطح الأرض. في كثير من الأحيان ، تولد هذه الرياح ذات المستوى العلوي أنماط الطقس والرياح على السطح.

نمطان من الرياح على مستوى عالٍ مهمان لعلماء الأرصاد الجوية هما موجات روسبي و طائرة نفاثة. تعد موجات Rossby مهمة لأنها تجلب الهواء البارد جنوبًا والهواء الدافئ شمالًا ، مما يحدث فرقًا في ضغط الهواء والرياح. هذه الموجات تتطور على طول الدفق النفاث.

بالإضافة إلى أنماط الرياح العالمية المنخفضة والعالية المستوى ، هناك أنواع مختلفة من الرياح المحلية في جميع أنحاء العالم. ومن الأمثلة على ذلك النسائم البرية-البحرية التي تحدث في معظم الخطوط الساحلية. هذه الرياح ناتجة عن اختلاف درجات الحرارة والكثافة للهواء على اليابسة مقابل الماء ولكنها تقتصر على المواقع الساحلية.

نسائم الوادي الجبلي هي نمط رياح محلي آخر. تحدث هذه الرياح عندما يبرد هواء الجبل بسرعة في الليل ويتدفق إلى الوديان. بالإضافة إلى ذلك ، يكتسب هواء الوادي الحرارة بسرعة خلال اليوم ويزيد من انحداره وينشئ نسائم بعد الظهر.

بعض الأمثلة الأخرى للرياح المحلية تشمل رياح سانتا آنا الدافئة في ولاية كاليفورنيا الجنوبية ، والرياح الباردة والجافة من الرياح رون فالي في فرنسا ، والرياح شديدة البرودة ، والتي عادة ما تكون جافة ، على الساحل الشرقي للبحر الأدرياتيكي ، ورياح شينوك في الشمال أمريكا.

يمكن أن تحدث الرياح أيضًا على نطاق إقليمي كبير. ومن الأمثلة على هذا النوع من الرياح الرياح katabatic. هذه هي الرياح التي تسببها الجاذبية وتسمى أحيانًا رياح التصريف لأنها تستنزف أسفل الوادي أو المنحدر عندما يتدفق الهواء البارد الكثيف على ارتفاعات عالية إلى أسفل الجاذبية. تكون هذه الرياح عادة أقوى من نسائم الوادي الجبلي وتحدث في مناطق أكبر مثل الهضبة أو المرتفعات. أمثلة على رياح katabatic هي تلك التي تنفجر من الغطاء الجليدي الشاسع في أنتاركتيكا وغرينلاند.

التحول الموسمي رياح موسمية وجدت على جنوب شرق آسيا وإندونيسيا والهند وشمال أستراليا وأفريقيا الاستوائية هي مثال آخر على رياح إقليمية لأنها محصورة في المنطقة الأكبر من المناطق المدارية بدلاً من الهند فقط مثال.

سواء كانت الرياح محلية أو إقليمية أو عالمية ، فهي عنصر مهم للدوران الجوي وتلعب دورًا مهمًا في الحياة البشرية على الأرض حيث أن تدفقها عبر مناطق شاسعة قادر على تحريك الطقس والملوثات وغيرها من المواد المحمولة جواً في جميع أنحاء العالم.