اضطراب الهواء الصافي
في علم الأرصاد الجوية ، يُعرف اضطراب الهواء الصافي ( CAT ) بأنه الحركة المضطربة للكتل الهوائية في غياب أي دلائل مرئية مثل السحب ، ويحدث عندما تلتقي كتل هوائية تتحرك بسرعات مختلفة على نطاق واسع.
تُعدّ طبقة التروبوسفير العليا، على ارتفاعات تتراوح بين 7000 و12000 متر (23000-39000 قدم ) ، المنطقة الجوية الأكثر عرضةً لظاهرة العواصف الاستوائية ، حيث تلتقي بالتروبوبوز . وتُشاهد هذه الظاهرة بكثرة في مناطق التيارات النفاثة . كما قد تحدث على ارتفاعات أقل بالقرب من السلاسل الجبلية . ويمكن أن تشير السحب الرقيقة أيضًا إلى احتمالية عالية لحدوث هذه الظاهرة.
يمكن أن تشكل الاضطرابات الجوية خطراً على راحة المسافرين جواً ، وأحياناً على سلامتهم ، [ 1 ] حيث لا يستطيع طيارو الطائرات في كثير من الأحيان رؤية هذه الاضطرابات وتوقعها، ويمكن أن يؤدي الاصطدام المفاجئ إلى إجهاد كبير لهيكل الطائرة .
من المتوقع أن تصبح ظاهرة العواصف الاستوائية في التيار النفاث أقوى وأكثر تواتراً بسبب تغير المناخ ، [ 2 ] حيث ستزداد العواصف الاستوائية عبر المحيط الأطلسي في فصل الشتاء بنسبة 60% (خفيفة)، و95% (متوسطة)، و150% (شديدة) بحلول وقت مضاعفة ثاني أكسيد الكربون . [ 3 ]
تعريف
في علم الأرصاد الجوية ، يُعرف اضطراب الهواء الصافي (CAT) بأنه حركة مضطربة للكتل الهوائية في غياب أي مؤشرات بصرية، مثل السحب، ويحدث عندما تلتقي كتل هوائية تتحرك بسرعات مختلفة بشكل كبير. [ 4 ]
في مجال الطيران، يُعرَّف اضطراب الغلاف الجوي الناتج عن العواصف الرعدية بأنه "رصد الطائرات لاضطرابات جوية على ارتفاعات عالية في مناطق متفرقة خالية من السحب الكثيفة أو نشاط العواصف الرعدية القريبة". [ 5 ] وقد لوحظ لأول مرة في أربعينيات القرن العشرين. [ 6 ]
كشف
لا يمكن رصد الاضطرابات الجوية في الهواء الصافي بالعين المجردة [ 7 ] ، ويصعب رصدها للغاية باستخدام الرادار التقليدي [ 8 ] ، مما يجعل من الصعب على طياري الطائرات اكتشافها وتجنبها. مع ذلك، يمكن رصدها عن بُعد باستخدام أجهزة تقيس الاضطرابات بتقنيات بصرية، مثل مقاييس التلألؤ ، وأجهزة ليدار دوبلر ، ومقاييس التداخل ذات الشقوق المتعددة [ 9 ] .
عوامل
في الارتفاعات المعتادة لحدوثها، لا يمكن تحديد شدتها وموقعها بدقة. ومع ذلك، ولأن هذه الاضطرابات الجوية تؤثر على الطائرات بعيدة المدى التي تحلق بالقرب من التروبوبوز، فقد خضعت لدراسات مكثفة. وتؤثر عدة عوامل على احتمالية حدوثها، وغالبًا ما يتواجد أكثر من عامل.
في عام 1965، لوحظ أن 64% من الاضطرابات غير الخفيفة (وليس فقط اضطرابات الهواء المحيط) رُصدت على بُعد أقل من 150 ميلًا بحريًا (280 كم) من مركز التيار النفاث . يُنتج التيار النفاث قصًا أفقيًا للرياح على أطرافه، نتيجةً لاختلاف السرعات النسبية للهواء في التيار والهواء المحيط به. يُمكن أن يُؤدي قص الرياح، وهو اختلاف في السرعة النسبية بين كتلتين هوائيتين متجاورتين، إلى تكوين دوامات، وعندما يصل إلى درجة كافية، يميل الهواء إلى التحرك بشكل عشوائي. [ 10 ]
يمكن أن تؤدي الدوامة المضادة للإعصار القوية أيضًا إلى حدوث CAT. [ 11 ]
تتسبب موجات روسبي الناتجة عن قص التيار النفاث وقوة كوريوليس في تعرجه.
على الرغم من أن الارتفاعات القريبة من التروبوبوز عادةً ما تكون خالية من السحب، إلا أنه يمكن أن تتشكل سحب رقيقة من نوع السمحاق عند حدوث تغيرات مفاجئة في سرعة الهواء، كما هو الحال في التيارات النفاثة. وتشير خطوط السمحاق العمودية على التيار النفاث إلى احتمالية حدوث عواصف رعدية، خاصةً إذا كانت أطراف السمحاق متفرقة، وفي هذه الحالة، يمكن أن يشير اتجاه التفرق إلى ما إذا كانت العواصف الرعدية أقوى على يسار التيار النفاث أو على يمينه.
التدرج الحراري هو تغير درجة الحرارة على مسافة معينة في اتجاه محدد. فعندما تتغير درجة حرارة الغاز، تتغير كثافته أيضاً، وعند تغير الكثافة قد تظهر ظاهرة الاحتراق الحراري.
من سطح الأرض صعوداً عبر طبقة التروبوسفير، تنخفض درجة الحرارة مع الارتفاع؛ ومن طبقة التروبوبوز صعوداً عبر طبقة الستراتوسفير، ترتفع درجة الحرارة مع الارتفاع. هذه التغيرات أمثلة على تدرجات درجة الحرارة.
قد يحدث تدرج حراري أفقي، وبالتالي تغيرات في كثافة الهواء ، عند تغير سرعة الهواء. على سبيل المثال: سرعة التيار النفاث ليست ثابتة على امتداده؛ بالإضافة إلى ذلك، تختلف درجة حرارة الهواء، وبالتالي كثافته، بين الهواء داخل التيار النفاث والهواء خارجه.
كما هو موضح في موضع آخر من هذه المقالة، تنخفض درجة الحرارة وتزداد سرعة الرياح مع الارتفاع في طبقة التروبوسفير، والعكس صحيح في طبقة الستراتوسفير. وتؤدي هذه الاختلافات إلى تغيرات في كثافة الهواء، وبالتالي في لزوجته. لذا، فإن لزوجة الهواء تُظهر كلاً من القصور الذاتي والتسارع، وهو ما لا يمكن تحديده مسبقاً.
يكون قص الرياح الرأسي فوق التيار النفاث (أي في طبقة الستراتوسفير) أكثر حدةً عند صعوده، لأن سرعة الرياح تتناقص مع الارتفاع في هذه الطبقة. وهذا هو سبب إمكانية تكوّن العواصف الرعدية فوق التروبوبوز، على الرغم من أن طبقة الستراتوسفير منطقة مستقرة رأسيًا. من ناحية أخرى، يكون قص الرياح الرأسي المتجه للأسفل داخل طبقة الستراتوسفير أكثر اعتدالًا (أي لأن قص الرياح المتجه للأسفل داخل طبقة الستراتوسفير يتحرك فعليًا عكس اتجاه تغير سرعة الرياح داخلها)، ولا تتكوّن العواصف الرعدية في طبقة الستراتوسفير. تنطبق اعتبارات مماثلة على طبقة التروبوسفير ولكن بالعكس.
عندما تنحرف الرياح القوية، فإن تغير اتجاهها يعني تغير سرعتها. ويمكن لتيار الرياح أن يغير اتجاهه بفعل اختلافات الضغط. وتظهر العواصف الشديدة بشكل متكرر عندما تحيط الرياح بمنطقة ضغط منخفض، وخاصة مع وجود منخفضات حادة تغير اتجاه الرياح بأكثر من 100 درجة. وقد سُجلت حالات عواصف شديدة دون أي عامل آخر سوى ذلك.
تتشكل الأمواج الجبلية عند توافر أربعة شروط. وعندما تتزامن هذه العوامل مع التيارات النفاثة، يمكن أن تحدث ظاهرة العواصف الاستوائية.
- سلسلة جبال، وليس جبلاً منعزلاً
- رياح عمودية قوية
- يتم الحفاظ على اتجاه الرياح مع الارتفاع
- انقلاب حراري في قمة سلسلة الجبال
التروبوبوز طبقة تفصل بين نوعين مختلفين تمامًا من الهواء. تحتها، يبرد الهواء وتزداد سرعة الرياح مع الارتفاع. وفوقها، يسخن الهواء وتقل سرعة الرياح مع الارتفاع. هذه التغيرات في درجة الحرارة والسرعة قد تُحدث تذبذبًا في ارتفاع التروبوبوز، يُعرف باسم موجات الجاذبية .
التأثيرات على الطائرات
قواعد الطيار
عندما يتعرض الطيار لحادث تحطم طائرة، يجب تطبيق عدد من القواعد: [ 12 ]
- يجب أن تحافظ الطائرة على السرعة الموصى بها لمواجهة الاضطرابات الجوية.
- عند اتباع التيار النفاث للهروب من منطقة الضغط الجوي، يجب على الطائرة تغيير الارتفاع و/أو الاتجاه.
- عندما تصل موجة التسارع من جانب واحد من الطائرة، يجب على الطيار مراقبة مقياس الحرارة لتحديد ما إذا كانت الطائرة فوق التيار النفاث أو تحته، ثم الابتعاد عن التروبوبوز.
- عندما يرتبط الضغط الجوي المنخفض بمنطقة ضغط منخفض حادة، يجب أن تمر الطائرة عبر منطقة الضغط المنخفض بدلاً من الالتفاف حولها.
- يجوز للطيار إصدار تقرير طيار (PIREP)، يوضح فيه الموقع والارتفاع وشدة الاضطرابات الجوية لتحذير الطائرات الأخرى التي تدخل المنطقة.
حالات
نظراً لسرعة الطائرات العالية، فإنها قد تتعرض لتسارعات مفاجئة غير متوقعة أو "مطبات" ناتجة عن الاضطرابات الجوية، بما في ذلك اضطراب الهواء الناتج عن العواصف (CAT)، وذلك أثناء عبورها السريع لمساحات هوائية غير مرئية تتحرك عمودياً بسرعات متفاوتة. ورغم أن الغالبية العظمى من حالات الاضطراب الجوي غير ضارة، إلا أنه في حالات نادرة، تعرض طاقم الطائرة والركاب لإصابات نتيجة ارتطامهم داخل مقصورة الطائرة أثناء الاضطرابات الشديدة. وفي عدد قليل من الحالات، لقي أشخاص حتفهم، وتفككت طائرتان على الأقل في الجو.
- في 19 يوليو 1961، تحطمت طائرة الخطوط الجوية الأرجنتينية الرحلة 644 المتجهة من بوينس آيرس إلى كومودورو ريفادافيا، وهي من طراز دوغلاس دي سي-6، في الجو بعد دخولها منطقة صدمات شديدة تسببت في إجهاد تجاوز حدود قدرة الطائرة الهيكلية على التحمل. بدأ العطل من جناح الطائرة .
- في الخامس من مارس عام 1966، تحطمت طائرة بوينغ 707 تابعة لشركة الخطوط الجوية البريطانية لما وراء البحار (BOAC) الرحلة رقم 911 المتجهة من طوكيو إلى هونغ كونغ في حادث تحطم طائرة، مما أسفر عن مقتل جميع ركابها البالغ عددهم 124 شخصًا، وذلك بعد تعرضها لاضطرابات جوية شديدة في اتجاه الريح مباشرة من جبل فوجي في اليابان . بدأ تسلسل العطل بانفصال المثبت الرأسي.
- في 28 ديسمبر 1997، على متن رحلة الخطوط الجوية المتحدة رقم 826 ، توفي شخص وأصيب 17 آخرون بجروح خطيرة في حادث تحطم طائرة. [ 13 ]
- في 21 مايو 2024، توفي راكب واحد وأصيب العشرات على متن رحلة الخطوط الجوية السنغافورية رقم 321 المتجهة من لندن إلى سنغافورة، مما أدى إلى تحويل مسار الطائرة إلى بانكوك. [ 14 ]
يكلف
قد تُكبّد الاضطرابات الجوية قطاع الطيران أعباءً مالية كبيرة. فبحسب شركة AVTECH، المتخصصة في تطوير خدمات تحسين الرحلات الجوية لشركات الطيران، تتراوح التكاليف السنوية المتعلقة بالاضطرابات الجوية لشركات الطيران بين 250 ألف دولار ومليوني دولار. [ 15 ] وقد تشمل هذه النفقات عمليات فحص الطائرات وصيانتها بعد مواجهة الاضطرابات الجوية، والتكاليف المرتبطة بتحويل مسار الرحلات أو تأخيرها، وتعويضات الركاب.
إضافةً إلى التكاليف المباشرة، تُسهم الاضطرابات التشغيلية الناجمة عن الاضطرابات الجوية في زيادة استهلاك الوقود وانبعاثات غازات الاحتباس الحراري. وقد أفادت منظمة يوروكنترول بأن الظروف الجوية السيئة أجبرت شركات الطيران في عام 2019 على قطع مسافة إضافية قدرها مليون كيلومتر، مما أدى إلى توليد ما يقارب 19,000 طن إضافي من انبعاثات ثاني أكسيد الكربون. [ 16 ] ونظرًا لتوقع زيادة وتيرة وشدة الاضطرابات الجوية، سواءً في الأجواء الصافية أو المصاحبة للعواصف، نتيجة لتغير المناخ، فمن المتوقع أن ترتفع هذه التكاليف أكثر، مما سيؤثر على كفاءة شركات الطيران، وازدحام المجال الجوي، والأثر البيئي. [ 17 ]
انظر أيضاً
مراجع
- ↑ راغ، ديفيد و. (1973). قاموس الطيران ( الطبعة الأولى). أوسبري. ص 93. ISBN 9780850451634.
- ↑ ويليامز، بي دي وجوشي، إم إم (2013). "تفاقم اضطرابات الطيران عبر المحيط الأطلسي في فصل الشتاء استجابة لتغير المناخ"، مجلة نيتشر لتغير المناخ ، 3(7)، ص 644-648. doi : 10.1038/nclimate1866 .
- ↑ ويليامز، بي دي (2017). "زيادة اضطراب الهواء الصافي الخفيف والمتوسط والشديد استجابةً لتغير المناخ". التقدم في علوم الغلاف الجوي ، 34(5)، ص 576-586. doi : 10.1007/s00376-017-6268-2 .
- ↑ ستول، بي آر، 1988 مقدمة في علم الأرصاد الجوية للطبقة الحدودية، كلويرت للنشر الأكاديمي 666 صفحة.
- ↑ تشامبرز، إي.، 1955: اضطراب الهواء الصافي وتشغيل الطائرات النفاثة المدنية. مجلة الجمعية الملكية للملاحة الجوية، 59، 613-628.
- ↑ باومان، إي إي، الابن، 1946: الاضطراب مع معدل انخفاض ثابت. نشرة الجمعية الأمريكية للأرصاد الجوية، 27، 459-462.
- ↑ «تتفاقم اضطرابات الطائرات مع تغير المناخ. قد تساعد دراسة الطيور» . www.bbc.com . ٢٤ مايو ٢٠٢٤. تاريخ الاطلاع : ٢٠٢٥-٠١-٠٢ .
- ↑ جون ج. هيكس، إيزادور كاتز، كلود ر. لاندري، وكينيث ر. هاردي، "اضطراب الهواء الصافي: ملاحظات متزامنة بواسطة الرادار والطائرات"،مجلة ساينس ، 18 أغسطس 1967، المجلد 157، العدد 3790، الصفحات 808-809
- ↑ FJ Duarte , TS Taylor, AB Clark, and WE Davenport, “The N-slit interferometer: an extended configuration”, J. Opt. 12 , 015705 (2010).
- ↑ Binding, AA "ارتباط اضطراب الهواء الصافي بأنماط خطوط الكنتور عند مستوى 300 مليبار" . مجلة الأرصاد الجوية 94 (1965): 11-19.
- ↑ نوكس، جون أ. (1997-06-01). "الآليات المحتملة لاضطراب الهواء الصافي في التدفقات المضادة للأعاصير القوية" . مجلة الطقس الشهرية . 125 (6): 1251-1259 . Bibcode : 1997MWRv..125.1251K . doi : 10.1175/1520-0493(1997)125 < 1251 :PMOCAT > 2.0.CO ; 2. ISSN 1520-0493 .
- ↑ لانكفورد، تيري ت. (2001). التحكم في خطأ الطيار: الطقس . نيويورك: ماكجرو هيل. ص 49-53 . ISBN 978-0-07-137328-9.
- ↑ "اضطرابات جوية قاتلة تصيب رحلة جوية" . بي بي سي نيوز .
- ↑ ريلز، تاكر (21 مايو 2024). "اضطرابات جوية شديدة على متن رحلة الخطوط الجوية السنغافورية رقم 321 القادمة من لندن تسفر عن مقتل شخصين وإصابة آخرين، بحسب ما أفادت به شركة الطيران" . سي بي إس نيوز .
- ↑ "تخفيف تكلفة الاضطرابات الجوية مع خدمات AVTECH" . 14 أبريل 2025. تاريخ الاسترجاع: 30 يوليو 2025 .
- ↑ "دراسة يوروكنترول حول مخاطر تغير المناخ على الطيران الأوروبي | يوروكنترول" . www.eurocontrol.int . 2021-09-06 . تاريخ الاطلاع: 2025-07-30 .
- ↑ "لماذا أصبحت اضطرابات الطائرات أكثر تواتراً وشدة؟" . بي بي سي نيوز . 29 يوليو 2025. تاريخ الاطلاع: 30 يوليو 2025 .
روابط خارجية
- استعد للاضطرابات
- توقعات اضطراب الهواء الصافي (الولايات المتحدة الأمريكية)
- شارمان، آر دي؛ جيه دي دويل؛ إم إيه شابيرو (يناير 2012). "دراسة حالة طائرة تجارية واجهت اضطرابًا جويًا شديدًا في الهواء الصافي فوق غرب جرينلاند" . مجلة الأرصاد الجوية التطبيقية وعلم المناخ . 51 (1): 42-53 . Bibcode : 2012JApMC..51...42S . doi : 10.1175/JAMC-D-11-044.1 .
- ويليامز، بي دي؛ إم. جوشي (2013). "تفاقم اضطرابات الطيران عبر المحيط الأطلسي في فصل الشتاء استجابةً لتغير المناخ". مجلة نيتشر لتغير المناخ . 3 (7): 644-648 . رمز Bibcode : 2013NatCC...3..644W . doi : 10.1038/nclimate1866 .
- الديناميكا الهوائية
- مخاطر الطقس على الطائرات
- الظواهر الجوية
- اضطراب
- رياح