الكتل الهوائية

عندما يمكث الهواء ويستقر (مدة لا تقل عن يومين) فوق مساحة واسعة من سطح الأرض (مئات الآلاف من الكيلومترات المريعة) تتشابه فيها الخصائص الجغرافية وطبيعة الغلاف الجوي ويتوازن الهواء مع تلك الخصائص مكوناً نطاقاً هوائياً متجانساً من حيث معدلات الإشعاع، درجة الحرارة، التبخر، الرطوبة النسبية، صور التكاثف وبخاصة كمية السحب وانواعها، ويعرف هذا النطاق الهوائي المتجانس بالكتلة الهوائية Air mass ويعرف النطاق الأرضي الذي تعلوه الكتلة الهوائية بالإقليم المصدرSource regions .

عندما يمكث الهواء ويستقر (مدة لا تقل عن يومين) فوق مساحة واسعة من سطح الأرض (مئات الآلاف من الكيلومترات المريعة) تتشابه فيها الخصائص الجغرافية وطبيعة الغلاف الجوي ويتوازن الهواء مع تلك الخصائص مكوناً نطاقاً هوائياً متجانساً من حيث معدلات الإشعاع، درجة الحرارة، التبخر، الرطوبة النسبية، صور التكاثف وبخاصة كمية السحب وانواعها، ويعرف هذا النطاق الهوائي المتجانس بالكتلة الهوائية Air mass ويعرف النطاق الأرضي الذي تعلوه الكتلة الهوائية بالإقليم المصدرSource regions .

وتعد كل من النطاقات الأرضية مثل شمال أوراسيا المغطاة بالجليد، والمسطحات المائية المحيطية، والصحاري الحارة فى شبه الجزيرة العربية وشمال أفريقيا نطاقات مناسبة لتشكيل الكتل الهوائية.

ونتباين الكتل الهوائية فى خصائصها المناخية تبعاً لتباين خصائص السطح فى الاقليم المصدر، لهى باردة جدا وجافة وتتميز بالانعكاس الحرارى فوق النطاقات الجليدية، وتكون معتدلة الحرارة ومرتفعة الرطوبة فوق المحيطات، وحارة جداً ومنخفضة الرطوبة جداَ فوق الصحارى الحارة، وتكتسب الكتل الهوائية خصائصها المناخية عن طريق عمليات التبادل والاختلاط الرأسي بينها وبين سطح الأرض المستقرة فوقه فكلما زادت مدة مكوثها فوقه زاد تأثرها بصفاته، وكلما كان سطح الأرض واسعاً منبسطاً متجانس التركيب تكونت كتل هوائية متجانسة وقوية والعكس صحيح.

وتتحرك الكتل الهوائية بعد فترة استقرارها تاركة أقاليم مصدرها حاملة معها خصائصها المناخية التي اكتسبتها منها، وتمر أثناء تحركها بأقاليم لها خصائص مناخية مختلفة عن التي تحملها فتتعدل خصائصها وبخاصة الطبقة الهوائية السفلى المتصلة بسطح الأرض وينتج عن ذلك تباين رأس فى خصائصها تؤثر في حالة استقرار الطقس السائد.

وينتح عن حركة الكتل الهوائية أن تتقابل الكتل الهوائية وتختلط ببعضها، مما يؤدى إلى تشكل طواهر مناخية هامة مثل الأعاصير cyclones واضداد الأعاصير Anticyclones  وهى ظاهرات مسئولة عن تشكيل المناخ على سطح الكرة الأرضية، ولها اثار بيئية هامة.

أنواع الكتل الهوائية.

يتم تصنيف الكتل الهوائية تبعاً لثلاثة عناصر أساسية، يوضحها الجدول التالي:

الكتلة الهوائية	الرمز	الإقليم المصدر	الخصائص	متوسط درجة الحرارة 5م	متوسطة الرطوبة النوعية جرام / كجم
المحيط الشمالي والقارة الجنوبية قطبية قارية قطبية بحرية مدارية قارية مدارية بحرية استوائية بحرية	cA cP mP cT mT mE	المحيط المتجمد الشمالي وقارة  أنتاركتيكا القارات في عروض 50°-60° شمالاً المحيطات في عروض 50°-60° شمالاً وجنوباً القارات في عروض 20°-30° شمالاً وجنوباً المحيطات في عروض  20°-30° شمالاً وحنوباً	باردة حداً – جافة جداً باردة – جافة باردة – رطبة حارة – جافة حارة – رطبة حارة-رطبة جداً	-46 -11 4 24 24 27	0.1 1.4 4.4 11 17 19

(جدول تصنيف الكتل الهوائية وخصائص كل منها على سطح الأرض)

الأول: تبعا ًللموقع الفلكي لأقاليم المصدر، فتسمى قطبية Polar فى العروض العليا ويرمز لها بالرمز(P)، وتسمى مدارية Tropical فى العروض الدنيا ويرمز لها بالرمز (T)، الثاني: تبعاً لطبيعة السطح الذى تتكون فوقه، فتكون قارية Continental فوق القارات ويشار لها بالرمز(C) ويوضع إلى يسار حرف اسم المصدر، وتكون بحرية Maritime ويشار لها بالرمز(m) نوضع إلى يسار حرف اسم المصدر، والثالث: تبعاً لحركتها، فإذا كانت الكتلة الهوائية أبرد من السطح الذى تتحرك فوقه، تعرف بأنها باردة غير مستقرة Cold Unstable Mass ويضاف فى هذه الحالة إلى رمزها حرف(k) إلى يمين حرف اسم المصدر، وإذا كانت الكتلة الهوائية أدفأ من السطح الذى تتحرك فوقه فتعرف بأنها حارة مستقرة Warm Stable Mass ويضاف إلى رمزها حرف (w) إلى يمين حرف اسم المصدر. ويتفرع من الكتل الهوائية القطبية كتلة هوائية تنشأ فوق المحيط المتجمد الشمالي وقارة أنتاركتيكا الجنوبية Arctic Air Mass تأخذ الرمز (CA)، ,يتفرع من الكتل المدارية كتل هوائية تنشأ فوق المحيطات التي يقطعها خط الاستواء Equatorial Air Mass وتأخذ الرمز (mE).

أولا: الكتل الهوائية القطبية (Polar Air Mass (P:

وتشمل الكتل الهوائية فوق المحيط المتجمد الشمالي وقارة أنتاركتيكا(cA)، كتل هوائية قطبية قارية (cP) تتكون فوق القارات بين دائرتي عرض ٥٠، ٦٠ درجة شمالاً، كتل هوائية قطبية بحرية (mP) تتكون فوق المحيطات بين دائرتي عرض ٥٠، ٦٠ درجة شمالاً وجنوباً.

ثانيا: الكتل الهوائية المدارية (T)  Tropical Air Mass

وتشمل كتل هوائية مدارية قارية(cT) تتكون فوق القارات، كتل هوائية مدارية بحرية (mT)تتكون فوق المحيطات وكلاهما يتوزع بين دائرتي عرض 20°، 30° شمالاً وجنوباً، كتل هوائية استوائية بحرية (mE) تتكون فوق المسطحات المحيطية التي يقطعها خط الاستواء.

ولا تمكث الكتل الهوائية فوق أقاليم مصدرها إلى الأبد، ولكنها تتحرك عند حدوث أي تغير في توزيع الضغط الجوي تاركة الإقليم المصدر وتحمل معها خصائصها التي اكتسبتها منه متجهة إلى أقاليم أخرى، وخلال عملية تحركها تمر على أسطح تختلف في خصائصها عن خصائص الإقليم المصدر فتتأثر بها وتتعدل صفاتها وبخاصة في الطبقة السفلية منها، ويترتب على ذلك حدوث اضطرابات هوائية رأسية وبخاصة إذا تحركت فوق سطح أدفأ وهواء أقل كثافة منها.

الجبهات الهوائية Air Fronts  

تتحرك الكتل الهوائية من أقاليم المصدر نحو أقاليم أخرى تستقر فوقها كتل هوائية أخرى لها خصائص مناخية أخرى، فتتحرك كتل هوائية باردة نحو نطاقات أدفأ فتتقابل مع كتل هوائية ولا تختلط الكتلتان غير المتجانستان حرارياً بسهولة نتيجة لاختلاف كثافة كل منهما (بسبب التباين الحراري بينهما) فتكون بينهما منطقة انتقالية تسمى الجبهة الهوائية Air Front شكل رقم (٥).

وتتباين حالة الطقس فوق الجبهات الهوائية تبعاً لتباين أتجاه الكتل المتقابلة أو المتلاحقة، والمدى الحراري بينهما، فعندما تتقابل الكتل الهوائية القطبية الباردة جداً مع الكتل الهوائية القطبية الأقل برودة تكون جبهة قطبية باردة جداً Arctic Front ولان المدى الحراري بينهما منخفض فيكون التغير فى الطقس صغيراً. وعندما تتقابل الكتل الهوائية القطبية مع الكتل الهوائية المدارية تكون جبهة قطبية باردة Polar Front ولأن المدى الحراري بين الكتلتين كبيراً يكون التغير فى الطقس كبيراً وعنيفاً وعندما تتقابل الكتل الهوائية المدارية مع الكتل الهوائية الاستوائية تكون جبهة مدارية Intertropical Front ، ولأن المدى الحرارى بين الكتلتين صغيراً يكون التغير فى الطقس صغيراً.

يمكن تمييز أربعة أنواع من الجبهات الهوائية تتكون تبعاً لاتجاه وطبيعة تقابل الكتل الهوائية وتدفقها، فتعرف الجبهة الهوائية بأنها جبهة هوائية ثابتة Stationary Front فى حالة تجاور الكتل الهوائية القطبية مع الكتل الهوائية المدارية فى مستوى واحد بعد أن تفقد قدرتها على الحركة، وتعرف بأنها جبهة هوائية باردة Cold Front عندما تتقدم الكتل الهوائية القطبية الباردة لتحل محل الكتل الهوائية المدارية الدافئة، وتعرف بأنها جبهة هوائية دافئة Warm Front عندما تتقدم الكتل الهوائية المدارية الدافئة لتحل محل الكتل الهوائية القطبية الباردة، وتعرف بأنها جبهة هوائية منطبقة Occluded front  عندما تلاحق ثلاث كتل هوائية متباينة حرارياً وراء بعضها فتنحصر الكتلة الهوائية الدافئة بين الكتلة الهوائية الباردة فى المقدمة والكتلة الهوائية الباردة جدا فى المؤخرة.

ويتميز الطقس عند مرور الجبهة الباردة بالبرودة الشديدة، وظهور سحب المزن الركامي الناتجة بفعل تكاثف الهواء الدافئ فوق الهواء البارد مما يؤدى إلى سقوط أمطار غزيرة مصحوبة بعواصف البرق والرعد، وكلما كانت سرعة الجبهة بطيئة كلما استمر تكاثف السحب وسقوط الامطار على مساحات واسعة.

ويتصف الطقس عند مرور الجبهة الدافئة بالاستقرار نتيجة تقدم الهواء الدافئ أعلى الهواء البارد، ويبدأ فى التكاثف التدريجي فتظهر سحب السمحاق الرقيقة التي تتحول إلى السمحاق الطبقي، ثم إلى السحب الطبقية، فالمزن الطبقي وتسقط أمطار خفيفة، وفى أثناء الليل يتكاثف الضباب (ضباب الجبهات (Frontal Fog وبعد مرور الجبهة الدافئة ينخفض التكاثف إلى أدنى مستوياته فينتهى الضباب وتخلو السماء من السحب.

ويختلف الطقس عند مرور الجبهة المنطبقة تبعاً لتباين درجة حرارة الكتل الهوائية الثلاثة المتلاحقة، فعندما يكون الهواء البارد فى المقدمة أقل برودة من الهواء البارد فى المؤخرة يرتفع الهواء الدافئ بينهما بعيداً عن سطح الأرض ويتشكل طقس مشابه تماماً لنظيره الذي يتشكل عند مرور الجبهة الدافئة. وفى حالة ما إذا كان الهواء البارد فى المقدمة أكثر برودة من الهواء البارد فى المؤخرة يتشكل طقس مستقر بارد جاف.

المصدر:

خرائط الطقس والمناخ - د/ محمد  إبراهيم شرف - دار المعرفة الجامعية الإسكندرية