الرياح وقوة تدرج الضغط، تعتبر الرياح من أقوى الطاقات الموجودة على سطح الكرة الأرضية، حيث أن الرياح تُعبر عن حركة الهواء وقد يتم إنتاجها بواسطة ضغط الهواء من منطقة لمنطقة أخرى، فقد تتنوع قوة الرياح وفقاً لضغط الهواء الموجود في الأجواء، فهناك رياح خفيفة وأخرى عاصفة وقد تسبب الدمار، فالرياح لديها أهمية كبيرة فهي تلعب دوراً رئيسي في توليد الطاقة الكهربائية، وسنتناول اليوم موضوعاً بعنوان الرياح وقوة تدرج الضغط.
ماذا يعني تدرج الضغط؟
تدرج الضغط هو التغيير في الضغط الجوي عبر مسافة ، والتغيرات الكبيرة ضمن مسافات أقصر تساوي سرعات رياح أعلى ، في حين أن البيئات التي تظهر تغيرًا أقل في الضغط مع المسافة تولد رياحًا أقل أو لا تولد رياحًا ، لأن الضغط العالي يتحرك دائمًا نحو هواء عالي الضغط منخفض في محاولة لتحقيق التوازن في الغلاف الجوي ، تنتج التدرجات الحادة دفعة أقوى.
ماذا يعني نشاط الرياح؟
يؤدي صعود الهواء الدافئ المليء بالرطوبة إلى الارتفاع وانخفاض الهواء البارد في طبقة التروبوسفير إلى حدوث نشاط الرياح والغيوم والأمطار الغزيرة ، بسبب الاختلافات في درجات الحرارة وضغط الهواء أيضًا ، ويمكن أن تكون هذه الرياح غير منتظمة وعند في أوقات أخرى شديدة جدًا ، حيث يكون ضغط الهواء منخفضًا بدرجة معينة وسطح الهواء الدافئ يمنع تيارات الحمل الحراري ، ويكون الطقس أكثر استقرارًا ، حيث لا يوجد تقريبًا أي اضطراب في هذه الحالة ، بسبب حركات الهواء الرأسية ، و الرياح الحالية ، على الرغم من قوتها ، إلا أنها ثابتة وتأتي في اتجاه أفقي ، لذلك نجد الطائرات التجارية تحلق في الجزء السفلي من الستراتوسفير لتجنب الاضطرابات، وتحتوي هذه الطبقة أيضًا على حوالي 70 في المائة من الغازات في الغلاف الجوي ، بينما طبقة الستراتوسفير ، التي تحتوي على حجم أكبر ، وبالتالي يصبح ضغط الهواء في الستراتوسفير أقل ، وطبقة الأوزون ، المتمركزة في الجزء العلوي من الستراتوسفير ، واحدة من أهم الميزات في هذه الطبقة الجوية ، تقوم بتصفية الأشعة فوق البنفسجية من الشمس ، والتي بدورها يمكن أن تلحق الضرر بالحياة على السطح، ويحدث نمط الطقس التروبوسفيري لأن الهواء القريب من الأرض يكون أكثر دفئًا من الهواء في الارتفاعات العالية ؛ هذه الظاهرة ناتجة عن امتصاص الأرض للحرارة وإشعاعها من الشمس. بسبب هذا التدرج السلبي في درجة الحرارة فيما يتعلق بالارتفاع ، يمكن أن يرتفع الهواء الدافئ ويولد تدفقًا حراريًا ، مما يخلق رياحًا وسحبًا في الستراتوسفير ، والتي تمتد إلى حوالي 50 كيلومترًا (31 ميلًا) فوق مستوى سطح البحر ، طبقة الأوزون عند يمتص الجزء العلوي من الستراتوسفير ضوء الشمس ويولد الحرارة ، ويشع الحرارة إلى أسفل ، وترتفع درجة الحرارة مع زيادة الارتفاع.
المقياس الجغرافي لتدرج الرياح والضغط
تصور خرائط الطقس السطحي الضغط الجوي كخطوط متساوية الضغط أو متساوية الضغط. عادة ما تكون هذه الخطوط ، المعروفة أيضًا باسم خطوط الضغط ، على فترات أربعة مليبار (mb). تشكل هذه المخططات دوائر حول أنظمة الضغط المرتفع والمنخفض على الخريطة. تعني الخطوط المتباعدة رياحًا شديدة القوة ، وبما أن الضغط ينخفض عمومًا مع الارتفاع ، يتم استخدام طريقة تنعيم تحول جميع المحطات إلى ضغط مستوى سطح البحر القياسي يبلغ 1013 ميجا باسكال أو 29.92 بوصة من الزئبق (بوصة زئبقية)، وتعمل قوة وسرعة الرياح العالية إلى المنخفضة على المقاييس السينوبتيكية مثل تلك الموضحة على خرائط السطح التقليدية ، ويمكن أن تحدث التدرجات أيضًا على مستويات أصغر بكثير من الأنظمة العالية والمنخفضة المرتبطة بأنظمة خطوط العرض المتوسطة ، ومن الأمثلة على ذلك انفجار صغير يحدث الاندفاع الصغير خلال عاصفة رعدية مفردة ، وهو عبارة عن تدرج ضغط عمودي ناتج عن الهواء الجاف الموجود أسفل العاصفة الرعدية أو دخوله. يتبخر المطر في هذا الهواء الجاف مما يؤدي إلى التبريد ، والهواء البارد أكثر كثافة ، مما يؤدي إلى ارتفاع ضغط الهواء المندفع إلى السطح.
علاقة سرعة الرياح وتدرج الضغط
يتم تحديد سرعة الرياح من خلال تدرج الضغط. ما مقدار التدرج الذي يتوافق مع سرعة رياح معينة؟ وفقًا لكتاب الطقس الذي أعده جاك ويليامز ، فإن “فرق الضغط بمقدار نصف رطل لكل بوصة مربعة بين الأماكن التي تفصل بينها مسافة 500 ميل سيؤدي إلى تسارع الهواء الساكن إلى 80 ميلاً في الساعة في غضون ثلاث ساعات” ، من تجربة النظر في خرائط For a منطقة معينة ، يمكن تقدير سرعة الرياح من خلال النظر إلى مسافات متساوية ، ومن الصعب أن تكون دقيقة لأن عوامل أخرى مثل الاحتكاك وتأثير كوريوليس و “الدوران الخارجي” وخط العرض تؤثر على السرعة.
العلاقة الفيزيائية بين سرعة الرياح وتدرج الضغط
هناك نوعان من الضغط: الضغط الساكن هو ما يُقاس بمقياس الضغط الجوي ، وينتج أساسًا عن وزن كل الهواء فوق نقطة ما. لا يتغير عندما تزداد سرعة الرياح ، لكن الاختلافات في الضغط الساكن بين منطقتين تجعل الرياح متماثلة ، والضغط الديناميكي هو ما تشعر به عند الوقوف في ريح قوية تدفع الأشياء بعيدًا أو تفجرها ، يتناسب مع مربع السرعة الجوية، ترتبط سرعة الرياح وضغط الهواء ارتباطًا وثيقًا ، المعروف أيضًا باسم الضغط الجوي. تتولد الرياح عن طريق تدفق الهواء من مناطق الضغط المرتفع إلى مناطق الضغط المنخفض ، عندما يتغير ضغط الهواء بشكل كبير على مسافة قصيرة ، مما يؤدي إلى رياح قوية، ببساطة شديدة ، يُطلق على معدل تغير ضغط الهواء بين مكانين “تدرج الضغط” أو يمكننا أيضًا أن نقول أن الفرق بين الخطين متساويين الضغط يُعرف باسم “تدرج الضغط”. يكون اتجاه تدرج الضغط بزاوية قائمة على خطوط متساوية الضغط ، وينتقل الهواء (الرياح) من منطقة الضغط العالي إلى منطقة الضغط المنخفض ، وتعتمد سرعة الرياح على فرق الضغط بين المكانين ، وتكون سرعة الرياح أكبر عندما يكون الضغط يكون التدرج أكثر أو حادًا ، وتكون سرعة الرياح أقل عندما يكون تدرج الضغط أقل أو لطيفًا.
العلاقة بين الرياح وقوة تدرج الضغط والأعاصير
العلاقة بين سرعة الرياح وقوة انحدار الضغط هي سبب الأعاصير ، حيث يكون سبب الرياح العاتية في الإعصار بسبب الضغط المنخفض للغاية في مركز العاصفة ، عندما ينخفض الضغط في الإعصار ، ستتبع قريبًا سرعة رياح أعلى ، والرياح العاتية للإعصار تتوافق مع أدنى ضغط موضعي للغاية.
ما هو تأثير كوريوليس؟
عندما يتدفق الهواء من ضغط مرتفع إلى ضغط منخفض لمسافة طويلة ، ستدور الأرض تحته ، مما يتسبب في انحراف الهواء. يُعرف هذا بتأثير كوريوليس وهذا هو سبب هبوب العواصف في اتجاه عقارب الساعة في نصف الكرة الشمالي وعكس اتجاه عقارب الساعة في نصف الكرة الجنوبي، غالبًا ما يعرض المتنبئون بالطقس خريطة الضغط الجوي لشرح الطقس الحالي والمتوقع. يشير أي مكان به العديد من الخطوط المعبأة معًا إلى تدرج ضغط كبير وبالتالي رياح قوية. سيكون للمناطق التي تكون فيها الخطوط متباعدة رياحًا خفيفة جدًا.
وبختام مقالنا نكون قد تعرفنا إلى الرياح وقوة تدرج الضغط ونوع العلاقة بينهما، حيث أن هذه الرياح هي نتاجاً لضغط الهواء فتدرج الضغط يلعب دوراً رئيسي في قوة الرياح، ومن الجدير بالذكر أن إذا كان التدرج بضغط قوي قد يتسبب بأعاصير ورياح عاصفة.