كتلة هوائية

في علم الأرصاد الجوية ، تُعرَّف الكتلة الهوائية بأنها حجم من الهواء يُحدَّد بدرجة حرارته ورطوبته . تغطي الكتل الهوائية مئات أو آلاف الأميال المربعة ، وتتكيف مع خصائص السطح الذي تحتها. تُصنَّف الكتل الهوائية وفقًا لخط العرض ومناطق منشئها القارية أو البحرية. تُسمى الكتل الهوائية الباردة بالكتل القطبية أو القطبية الشمالية، بينما تُعتبر الكتل الهوائية الدافئة استوائية. الكتل الهوائية القارية والعليا جافة، بينما الكتل الهوائية البحرية والموسمية رطبة. تفصل الجبهات الهوائية الكتل الهوائية ذات الخصائص المختلفة من حيث الكثافة (درجة الحرارة أو الرطوبة ). بمجرد أن تتحرك الكتلة الهوائية بعيدًا عن منطقة منشئها، يمكن للغطاء النباتي والمسطحات المائية الموجودة تحتها أن تُغيِّر خصائصها بسرعة. تتناول أنظمة التصنيف خصائص الكتلة الهوائية، بالإضافة إلى التغيرات التي تطرأ عليها.

يُعدّ تصنيف بيرجيرون الشكل الأكثر قبولًا لتصنيف الكتل الهوائية، على الرغم من وجود تصنيفات أخرى أكثر دقةً لهذا النظام في مناطق مختلفة من العالم. ^{[ 1 ] [ 2 ]} يتكون تصنيف الكتل الهوائية من ثلاثة أحرف. يصف الحرف الأول خصائص رطوبتها - "c" يُمثل الكتل الهوائية القارية (الجافة) ، و"m" يُمثل الكتل الهوائية البحرية (الرطبة). يلي ذلك منطقة المنشأ: "T" تعني استوائية ، و"P" تعني قطبية ، و"A" تعني قطبية شمالية أو جنوبية ، و"M" تعني موسمية ، و"E" تعني استوائية ، و"S" تعني هواءً يجف ويسخن بشكل أديباتي نتيجة حركة هبوطية كبيرة في الغلاف الجوي. على سبيل المثال، قد يُرمز إلى كتلة هوائية تنشأ فوق صحراء جنوب غرب الولايات المتحدة في الصيف بـ "cT". وقد يُرمز إلى كتلة هوائية تنشأ فوق شمال سيبيريا في الشتاء بـ "cA". ^{[ 3 ]}

يمكن الإشارة إلى استقرار كتلة هوائية باستخدام حرف ثالث، إما "k" (كتلة هوائية أبرد من السطح الذي تحتها) أو "w" (كتلة هوائية أدفأ من السطح الذي تحتها). ^{[ 3 ]} مثال على ذلك كتلة هوائية قطبية تهب فوق تيار الخليج ، ويُرمز لها بـ "cPk". أحيانًا، قد يُصادف استخدام الفاصلة العليا أو علامة الدرجة للدلالة على أن كتلة هوائية معينة تحمل نفس رمز كتلة أخرى تحل محلها أبرد من الكتلة الهوائية التي حلت محلها (عادةً بالنسبة للكتل الهوائية القطبية). على سبيل المثال، قد تُظهر سلسلة من الجبهات فوق المحيط الهادئ كتلة هوائية يُرمز لها بـ mPk متبوعة بأخرى يُرمز لها بـ mPk'. ^{[ 3 ]}

يُستخدم هذا الرمز أيضاً للإشارة إلى تعديل أو تحويل نوع من الهواء إلى آخر. فعلى سبيل المثال، قد يُرمز إلى كتلة هوائية قطبية تهب فوق خليج ألاسكا بالرمز "cA-mPk". كما يُستخدم رمز آخر للإشارة إلى تراكب الكتل الهوائية في بعض الحالات. فعلى سبيل المثال، قد يُرمز إلى اجتياح كتلة هوائية قطبية بواسطة كتلة هوائية قادمة من خليج المكسيك فوق وسط الولايات المتحدة بالرمز "mT/cP" (وأحياناً باستخدام خط أفقي كما في تدوين الكسور). ^{[ 4 ]}

تكون الكتل الهوائية الاستوائية والخطية حارة لأنها تتشكل فوق خطوط العرض المنخفضة. وتتميز الكتل الهوائية الاستوائية بانخفاض ضغطها لأن الهواء الساخن يصعد والهواء البارد يهبط. أما الكتل الهوائية التي تتشكل فوق اليابسة (القارية) فهي أكثر جفافًا وحرارة من تلك التي تتشكل فوق المحيطات، وتتحرك باتجاه القطب على الحافة الجنوبية للمرتفع شبه الاستوائي . ^{[ 5 ]} تُعرف الكتل الهوائية الاستوائية البحرية (mT) أحيانًا باسم الكتل الهوائية التجارية. وتنشأ الكتل الهوائية الاستوائية البحرية التي تؤثر على الولايات المتحدة في البحر الكاريبي ، وجنوب خليج المكسيك، والمحيط الأطلسي الاستوائي شرق فلوريدا وصولًا إلى جزر البهاما . ^{[ 6 ]} أما الكتل الهوائية الموسمية (mP) فهي رطبة وغير مستقرة. وتكون الكتل الهوائية العلوية جافة، ونادرًا ما تصل إلى سطح الأرض. وعادةً ما تستقر فوق الكتل الهوائية الاستوائية البحرية، مُشكلةً طبقة أكثر دفئًا وجفافًا فوق الكتلة الهوائية الرطبة المعتدلة الموجودة أسفلها، مما يُشكل ما يُعرف بانقلاب الرياح التجارية فوق الكتلة الهوائية الاستوائية البحرية.

الكتل الهوائية القطبية القارية (cP) هي كتل هوائية باردة وجافة نظرًا لمصدرها القاري. تتشكل الكتل الهوائية القطبية القارية التي تؤثر على أمريكا الشمالية فوق المناطق الداخلية لكندا. أما الكتل الهوائية الاستوائية القارية (cT) فهي نوع من الهواء الاستوائي الناتج عن المرتفع شبه الاستوائي فوق مساحات شاسعة من اليابسة، وتنشأ عادةً من صحاري خطوط العرض المنخفضة، مثل الصحراء الكبرى في شمال إفريقيا، والتي تُعد المصدر الرئيسي لهذه الكتل الهوائية. ومن المصادر الأخرى الأقل أهمية التي تُنتج كتلًا هوائية استوائية قارية: شبه الجزيرة العربية ، والجزء الأوسط القاحل/شبه القاحل من أستراليا ، والصحاري الواقعة في جنوب غرب الولايات المتحدة . وتتميز الكتل الهوائية الاستوائية القارية بأنها شديدة الحرارة والجفاف. ^{[ 7 ]} أما الكتل الهوائية القطبية الشمالية والجنوبية فهي باردة. وتتطور خصائص الهواء القطبي الشمالي فوق أراضٍ مغطاة بالجليد والثلوج. ويتميز الهواء القطبي الشمالي ببرودته الشديدة، فهو أبرد من الكتل الهوائية القطبية. وقد يكون الهواء القطبي الشمالي ضحلًا في الصيف، ويتغير بسرعة مع تحركه نحو خط الاستواء. ^{[ ٨ ]} تتشكل الكتل الهوائية القطبية فوق خطوط العرض العليا فوق اليابسة أو المحيط، وهي مستقرة للغاية، وعادةً ما تكون أقل عمقًا من الهواء القطبي الشمالي. يفقد الهواء القطبي فوق المحيط (الهوائي) استقراره مع اكتسابه الرطوبة فوق مياه المحيط الدافئة. ^{[ ٩ ]}

الجبهة الهوائية هي حد فاصل بين كتلتين هوائيتين مختلفتي الكثافة ، وهي السبب الرئيسي للظواهر الجوية . في تحليلات الطقس السطحي ، تُصوَّر الجبهات باستخدام خطوط ورموز ملونة مختلفة، تبعًا لنوع الجبهة. عادةً ما تختلف الكتل الهوائية المفصولة بالجبهة في درجة الحرارة والرطوبة . قد تتميز الجبهات الباردة بأشرطة ضيقة من العواصف الرعدية والطقس القاسي ، وقد تسبقها أحيانًا خطوط عواصف رعدية أو خطوط جافة . أما الجبهات الدافئة، فعادةً ما تسبقها هطول أمطار طبقية وضباب . عادةً ما يتحسن الطقس بسرعة بعد مرور الجبهة. بعض الجبهات لا تُنتج أي هطول للأمطار وتكون قليلة الغيوم، على الرغم من وجود تغير في اتجاه الرياح دائمًا. ^{[ 10 ]}

تتحرك الجبهات الباردة والجبهات المغلقة عمومًا من الغرب إلى الشرق، بينما تتحرك الجبهات الدافئة باتجاه القطب . ونظرًا لكثافة الهواء العالية في أعقابها ، تتحرك الجبهات الباردة والجبهات المغلقة الباردة أسرع من الجبهات الدافئة والجبهات المغلقة الدافئة. ويمكن للجبال والمسطحات المائية الدافئة أن تبطئ حركة الجبهات. ^{[ 11 ]} عندما تستقر الجبهة ، ويتلاشى تباين الكثافة عبر حدودها، يمكن أن تتحول إلى خط يفصل بين مناطق ذات سرعات رياح مختلفة، يُعرف بخط القص . ^{[ 12 ]} وهذا شائع فوق المحيطات المفتوحة.

يمكن تعديل الكتل الهوائية بطرق متنوعة. يعمل تدفق الهواء السطحي من الغطاء النباتي السفلي، كالغابات، على ترطيب الكتلة الهوائية العلوية. ^{[ 13 ]} كما يمكن للحرارة المنبعثة من المياه الدافئة السفلية أن تُغير الكتلة الهوائية بشكل ملحوظ على مسافات قصيرة تتراوح بين 35 و 40 كيلومترًا . [ ^{14 ] فعلى} سبيل المثال، جنوب غرب الأعاصير خارج المدارية ، قد يؤدي التدفق الإعصاري المنحني الذي يجلب الهواء البارد فوق المسطحات المائية الدافئة نسبيًا إلى تكوين نطاقات ثلجية ضيقة ناتجة عن تأثير البحيرات . وتجلب هذه النطاقات هطولًا غزيرًا محليًا، نظرًا لأن المسطحات المائية الكبيرة كالبحيرات تخزن الحرارة بكفاءة، مما ينتج عنه فروق كبيرة في درجات الحرارة (أكبر من 13 درجة مئوية) بين سطح الماء والهواء فوقه. ^{[ 15 ]} وبسبب هذا الفرق في درجات الحرارة، تنتقل الحرارة والرطوبة إلى الأعلى، وتتكثف لتشكل سحبًا رأسية (انظر صورة القمر الصناعي) تُنتج زخات ثلجية. يتأثر انخفاض درجة الحرارة مع الارتفاع وعمق السحب بشكل مباشر بدرجة حرارة الماء والبيئة المحيطة واسعة النطاق. وكلما زاد انخفاض درجة الحرارة مع الارتفاع، زاد عمق السحب، وزاد معدل الهطول. ^{[ 16 ]}    

• الإشعاع الشمسي
• نظام التصنيف المكاني الشامل