الرياح، والعوامل المؤثرة في السرعة و الإتجاه.

  

تعريف الرياح

تعرف الرياح بأنها الحركة الأفقية للهواء والناجمة عن قوة انحدار الضغط الناتجة عن تفاوت الضغط الجوي بين منطقتين مختلفتين.

توصف الرياح وصفا تاما من خلال معرفة الاتجاه التي تهب منه وسرعتها حيث ان الرياح تكتسب خصائص المنطقة التي تهب منها من حيث الحرارة والبرودة والجفاف والرطوبة.

فإذا كانت الرياح قادمة من الشرق متجهة إلى الغرب نقول أن الرياح شرقية وإذا كانت قادمة بين الشمال والشرق نقيس إلى اي جهة منهما أقرب فإذا كانت إلى الشمال أقرب نقول أن الرياح شمالية، شمالية شرقية وإذا كانت إلى الشرق اقرب نقول ان الرياح شرقية، شمالية شرقية وإذا كانت مباشرة من الشمال الشرقي نقول انها شمالية شرقية وهكذا. من هنا نستخلص ان الجهات الرئيسية أربع تنبثق عنها أربع جهات فرعية وكل جهة فرعية تنبثق عنها جهتين أخريين.

تستخدم المنظمة العالمية للأرصاد الجوية المستوى الإحداثي لتحديد زاوية هبوب الرياح فيكون إتجاه الشمال هو صفر او 360 درجة، والشرق هو 90 درجة، والجنوب هو 180 درجة، والغرب هو 270 درجة، وفي المقاييس الدولية توضع سرعة الرياح واتجاهها في رقم واحد مكون من 5 منازل عشرية الثلاث الأولى للاتجاه والباقي للسرعة فمثلا لو اخذنا قراءة محطة نزوى بتاريخ 10 يوليو 2017 الساعة 4 UTC نجد ان قراءة الرياح هي (16006KT) اي ان زاوية هبوب الرياح هي 160 درجة وهي جنوبية، جنوبية شرقية وتهب بسرعة 6 عقد والعقدة الواحدة تعادل حوالي 1.82 كم\ساعة.

تمثيل الرياح في خرائط الطقس

تستخدم الكثير من خرائط الطقس أشكال خاصة لوصف سرعة واتجاه الرياح كما تشير الأشكال(1-19) حيث يمثل الخط الطويل اتجاه الرياح والشرطات العمودية عليه سرعة الرياح فنجد ان الشرطة الصغير تمثل خمس عقد والكبيرة تمثل عشر عقد والمثلث خمسين عقدة والدائرة سكون في الرياح.

العوامل المؤثرة على سرعة واتجاه الرياح

1- قوة انحدار الضغط

بما أن الرياح تنشأ نتيجة قوة انحدار الضغط فإن سرعة الرياح تتناسب طرديا مع هذه القوة بحيث كلما زاد انحدار الضغط زادت قوة هبوب الرياح، لذلك ففي خرائط الضغط الجوي تقارب خطوط الضغط يعني أن مقدار انحدار الضغط كبير وبالتالي هبوب الرياح بسرعة أكبر من مركز الضغط المرتفع إلى مركز الضغط المنخفض والعكس عند تباعد خطوط الضغط الجوي كما يظهر في الشكل التالي:

يظهر من الشكل(1-20) أن الرياح تتحرك من مركز الضغط الجوي العالي إلى مركز الضغط الجوي المنخفض حيث تشير الأسهم إلى أتجاه الرياح وطولها إلى سرعة الرياح فكلما زاد طول السهم يعني ذلك أن الرياح أصبحت أسرع ونلاحظ أن تقارب خطوط الضغط بالقرب من مركز المنخفض أسفر عن زيادة في سرعة الرياح في حين تباعد خطوط الضغط بالقرب من مركز المرتفع أدى هبوب رياح أقل سرعة.

كذلك نلاحظ من الشكل(1-20) أن الرياح تهب عمودية على خطوط الضغط هذا طبيعي نظريا وذلك لأن اقصى فرق في الضغط سيكون بين أقرب نقطتين في خطوط الضغط لذلك ستميل الرياح للهبوب عموديا على خطوط الضغط لكن عمليا لا يحدث ذلك في الواقع ولا نشاهده في الخرائط وإنما نشاهد أن الرياح تهب بشكل شبه موازي لخطوط الضغط مع ميلان بزاوية بسيطة وهو ما يؤدي إلى دوران الرياح حول مراكز الضغط بحيث تدور مقتربة من مركز الضغط الجوي المنخفض ومبتعدة عن مركز الضغط الجوي المرتفع والسبب في ذلك يعود إلى قوة الكوريوليس.

2- قوة الكوريوليس

من المعلوم أن الأرض عبارة عن جسم شبه كروي يدور حول نفسه بسرعة ثابتة وتقدر بحوالي 24 ساعة لكي تكمل دورة كاملة وبما أن الأرض جسم متماسك فإن كل نقطة على الأرض تمتلك نفس المقدار من السرعة الزاوية وكنتيجة لذلك فإن السرعة الخطية تكون مختلفة كلما تحركنا عبر دوائر عرض مختلفة وبما أن محور دوران الأرض يتواجد عبر الأقطاب فإن أقصى مقدار للسرعة الخطية يتواجد عند خط الاستواء في حين تكون السرعة الخطية في الأقطاب عند درجة عرض 90 درجة شمالا وجنوبا تساوي صفر.

مما سبق نستنتج أن الجسم الذي يتواجد على خط الاستواء ثم يبتعد شمالا او جنوبا فإن سرعته الخطية ستكون أعلى من السرعة الخطية للأرض عند النقطة التي ينتقل إليها والعكس صحيح حيث يتكون سرعة الجسم المنتقل إلى خط الاستواء قادما من الشمال أو الجنوب أقل من السرعة الخطية للأرض عند خط الاستواء كما في الشكل التالي:

وبما أن الجسم المبتعد عن خط الاستواء تكون لديه سرعة خطية أكبر من محيطه فإنه عند حركته إلى الشمال سينحرف إلى اليمين وعند حركته إلى الجنوب سينحرف إلى اليسار وهذا هو تعريف قوة الكوريوليس

تحسب قوة الكوريوليس عند أي نقطة على سطح الأرض بالمعادلة التالية:

FC= 2 ωE vo sin(Ɵ)

حيث أن FC هي مقدار قوة الكوريوليس بوحدة نيوتن وωE هو سرعة دوران الأرض و vo سرعة الجسم المتحرك و sin(Ɵ) جيب دائرة العرض وبما أن مقدار دائرة العرض عند خط الاستواء هو 0 درجة فإن جيب الزاوية صفر وبالتالي فأن مقدار قوة الكوريوليس عند خط الاستواء هي صفر نيوتن أي أن قوة الكوريوليس غير موجودة عند خط الاستواء في حين يكون تأثيرها أكبر كلما تحركنا نحو الأقطاب. ولكن كيف تؤثر قوة الكوريوليس على حركة الرياح حول مراكز الضغوط الجوية؟

إن قوة الكوريوليس هي المسؤولة عن دوران الرياح وتشكل الدوامات والشكل القمعي للأعاصير والمنخفضات الجوية حيث تعمل هذه القوة جنبا إلى جنب مع قوة انحدار الضغط في جعل الرياح تدور عكس عقارب الساعة حول مراكز المنخفضات الجوية مع عقارب الساعة حول مراكز المرتفعات الجوية في نصف الكرة الأرضية الشمالي والعكس في نصف الكرة الأرضية الجنوبي وبما أن لدينا حركة دورانية فلابد من الأخذ بالقوة المركزية بعين الاعتبار وهي محصلة لقوة الجذب والطرد حول المركز الذي يتحرك الجسم خلاله.

 الشكل التالي يوضح الديناميكية التي تتحرك من خلالها الرياح من مركز الضغط المرتفع إلى مركز الضغط باعتبار أن هذه الحركة تحدث في نصف الأرض الشمالي:

من الشكل(1-22) نلاحظ أن محصلة القوى على متجه الرياح ينتج عنه دوران الرياح أثناء تحركها من منطقة الضغط العالي إلى منطقة الضغط المنخفض ونلاحظ كذلك أن قوة الكوريوليس تؤثر دائما إلى يمين وعمودية على قوة انحدار الضغط.

أما في نصف الأرض الجنوبي فأن اتجاه تأثير القوى ينعكس فينتج عند ذلك بأن يكون دوران الرياح مع عقارب الساعة حول مركز المنخفض وعكس عقارب الساعة حول مركز المرتفع.

3- قوة الاحتكاك

يظهر تأثير قوة الاحتكاك على حركة الرياح السطحية ويعتمد على نوع السطح فالمسطحات المائية تكون ذات سطح مستوي وبالتالي فتأثير قوة الاحتكاك يكون بسيط في حين يكون تأثير قوة الاحتكاك عالي عند الجبال والهضاب بحيث تؤثر بشكل واضح على سرعة واتجاه الرياح ويكون تأثير قوة الاحتكاك معاكس لاتجاه الرياح وتلعب هذه القوة دور بارز في بعض الظواهر الجوية مثل تشكل بعض انواع الضباب والامطار التضاريسية وسنتطرق لذلك فيما بعد.

بعد إضافة العوامل المؤثرة على حركة الرياح فإن حركة الرياح من مراكز الضغط المرتفعة إلى مراكز الضغط المنخفضة لن تكون كما يشير إليه الشكل(1-20) وإنما سيكون الواقع كما يظهر في الشكل التالي:

يتضح من الشكل(1-23) تواجد مرتفع سطحي وسط بحر العرب يدفع بالرياح الجنوبية باتجاه المنخفض السطحي المتواجد وسط شبه الجزيرة العربية ومن الشكل فإن حركة الرياح عكس أو مع عقارب الساعة واضحة حول المنخفض والمرتفع.

كتب بواسطة :يوسف السناني

تويتر:hakem_aszman@