خلية هادلي

الموسوعة الحرة

مخطط أنماط الدوران العالمي مع خلايا هادلي، والخلايا القطبية ، وخلايا فيريل في خطوط العرض المتوسطة ، والرياح الغربية ، والرياح التجارية ، والموقع المتوسط ​​لمنطقة التقارب بين المدارين
مخطط كفافي للسرعات الرأسية العالمية
متوسط ​​السرعة الرأسية ( بالباسكال في الثانية) عند  ارتفاع الضغط 500 هكتوباسكال في يوليو من عام 1979 إلى عام 2001. يتركز الصعود (القيم السالبة) بالقرب من خط الاستواء الشمسي بينما يكون الهبوط (القيم الموجبة) أكثر انتشارًا؛ توزيعها هو بصمة الفروع الصاعدة والهابطة لدوران هادلي.

خلية هادلي ، المعروفة أيضًا بدوران هادلي ، هي دوران جوي استوائي واسع النطاق ، يتميز بصعود الهواء بالقرب من خط الاستواء ، وتدفقه باتجاه القطبين قرب التروبوبوز على ارتفاع يتراوح بين 12 و15 كيلومترًا (7.5-9.3 ميل) فوق سطح الأرض، ثم تبريده وهبوطه في المناطق شبه الاستوائية عند خط عرض 30 درجة تقريبًا، ليعود بعدها باتجاه خط الاستواء قرب السطح. وهو دوران حراري مباشر داخل طبقة التروبوسفير ، ينشأ نتيجةً لاختلافات الإشعاع الشمسي والتسخين بين المناطق الاستوائية وشبه الاستوائية. في المتوسط ​​السنوي، يتميز هذا الدوران بخلية دوران على كل جانب من خط الاستواء. وتكون خلية هادلي في نصف الكرة الجنوبي أقوى قليلًا في المتوسط ​​من نظيرتها الشمالية، حيث تمتد قليلًا إلى ما وراء خط الاستواء في نصف الكرة الشمالي. خلال فصلي الصيف والشتاء، يهيمن على دوران هادلي خلية واحدة عابرة لخط الاستواء، حيث يصعد الهواء في نصف الكرة الصيفي ويهبط في نصف الكرة الشتوي. قد تحدث دورات مماثلة في الغلاف الجوي خارج الأرض ، كما هو الحال على كوكب الزهرة والمريخ .   

يتأثر المناخ العالمي بشكل كبير ببنية وسلوك دورة هادلي. تُعدّ الرياح التجارية السائدة مظهرًا من مظاهر الفروع السفلية لدورة هادلي، حيث تتقارب الهواء والرطوبة في المناطق المدارية لتشكيل منطقة التقارب بين المدارين (ITCZ) التي تشهد أغزر الأمطار على سطح الأرض. وتتسبب التحولات في منطقة التقارب بين المدارين، المرتبطة بالتغيرات الموسمية لدورة هادلي، في حدوث الرياح الموسمية . وتؤدي الفروع الهابطة لخلايا هادلي إلى ظهور المرتفعات شبه المدارية فوق المحيطات ، وتُثبّط هطول الأمطار؛ إذ تقع العديد من صحاري الأرض ومناطقها القاحلة في المناطق شبه المدارية، متزامنةً مع مواقع هذه الفروع الهابطة. كما تُعدّ دورة هادلي آليةً رئيسيةً للنقل المداري للحرارة والزخم الزاوي والرطوبة، مما يُسهم في تكوين التيار النفاث شبه المداري ، والمناطق المدارية الرطبة، والحفاظ على التوازن الحراري العالمي .

سُميت دورة هادلي نسبةً إلى جورج هادلي ، الذي افترض عام 1735 وجود خلايا دوران تمتد عبر نصفي الكرة الأرضية مدفوعةً باختلافات التسخين لتفسير الرياح التجارية. وقد طوّر علماء آخرون لاحقًا حججًا مماثلة أو انتقدوا نظرية هادلي النوعية، مقدمين تفسيرات أكثر دقةً ومنهجيةً. وتأكد وجود دورة مدارية واسعة النطاق من النوع الذي اقترحه هادلي في منتصف القرن العشرين بمجرد توفر عمليات الرصد الروتينية للطبقة العليا من التروبوسفير عبر المجسات الراديوية . وتشير الملاحظات ونماذج المناخ إلى أن دورة هادلي قد امتدت باتجاه القطبين منذ ثمانينيات القرن الماضي على الأقل نتيجةً لتغير المناخ ، مع ما يصاحب ذلك من تكثيف للدورة وإن كان أقل يقينًا؛ وقد ارتبطت هذه التغيرات باتجاهات في أنماط الطقس الإقليمية. وتشير توقعات النماذج إلى أن الدورة ستتسع وتضعف طوال القرن الحادي والعشرين بسبب تغير المناخ.

الآلية والخصائص

مقطع عرضي يوضح الحركة الرأسية والطولية للهواء حول خلايا هادلي في نصفي الكرة الأرضية الشمالي والجنوبي.
في المتوسط، تتكون دورة هادلي من خليتين في نصفي الكرة الأرضية الشمالي والجنوبي تعملان على تدوير الهواء داخل المناطق المدارية .

تصف دورة هادلي الدوران الواسع للهواء داخل طبقة التروبوسفير فوق خطوط العرض المنخفضة ، والذي يتميز بتأثير حراري مباشر [ أ ] ودوران باتجاه خطوط الطول [ ب ] . [ 2 ] ضمن الدوران الجوي العالمي ، يُنظَّم التدفق المداري للهواء، المُعدَّل على طول خطوط العرض ، في دورات من الحركات الصاعدة والهابطة، مقترنة بحركة الهواء باتجاه خط الاستواء أو القطب، وتُسمى هذه الدورات بالخلايا المدارية. وتشمل هذه الخلايا "خلايا هادلي" البارزة، المتمركزة فوق المناطق المدارية، و" خلايا فيريل " الأضعف، المتمركزة فوق خطوط العرض المتوسطة . [ 3 ] تنشأ خلايا هادلي نتيجةً لتباين الإشعاع الشمسي بين المناطق الاستوائية الدافئة والمناطق شبه الاستوائية الباردة . ويؤدي التسخين غير المتساوي لسطح الأرض إلى ظهور مناطق من الهواء الصاعد والهابط. على مدار العام، تمتص المناطق الاستوائية إشعاعًا من الشمس أكثر مما تشعّه . أما عند خطوط العرض الأعلى، فتُصدر الأرض إشعاعًا أكثر مما تستقبله من الشمس. بدون آلية لتبادل الحرارة بين خطوط الطول والعرض، ستسخن المناطق الاستوائية وتبرد خطوط العرض العليا تدريجيًا في حالة من عدم التوازن . ينتج عن الصعود والهبوط الواسع للهواء قوة تدرج الضغط التي تحرك دوران هادلي وتدفقات أخرى واسعة النطاق في كل من الغلاف الجوي والمحيط ، مما يوزع الحرارة ويحافظ على توازن حراري عالمي طويل الأجل ودون موسمي . [ 4 ]

تغطي دورة هادلي ما يقارب نصف مساحة سطح الأرض، وتمتد تقريبًا من مدار السرطان إلى مدار الجدي . [ 4 ] عموديًا، تشغل هذه الدورة كامل عمق طبقة التروبوسفير. [ 5 ] تتكون خلايا هادلي المكونة للدورة من هواء تحمله الرياح التجارية باتجاه خط الاستواء في الجزء السفلي من التروبوسفير، والذي يصعد عند تسخينه بالقرب من خط الاستواء، بالإضافة إلى هواء يتحرك باتجاه القطب في الجزء العلوي من التروبوسفير. [ 6 ] يبرد الهواء الذي ينتقل إلى المناطق شبه الاستوائية ثم يهبط قبل أن يعود باتجاه خط الاستواء إلى المناطق الاستوائية؛ [ 7 ] غالبًا ما يُستخدم موقع الهواء الهابط المرتبط بخلية هادلي كمقياس لعرض المناطق الاستوائية العالمية. [ 8 ] إن عودة الهواء باتجاه خط الاستواء والتأثير القوي للتسخين يجعلان من خلية هادلي دورة مغلقة مدفوعة حراريًا. [ 7 ] نتيجةً لارتفاع الهواء قرب خط الاستواء وهبوطه عند خطوط العرض العليا، يتشكل تدرج ضغط قرب سطح الأرض، حيث يكون الضغط منخفضًا قرب خط الاستواء ومرتفعًا في المناطق شبه الاستوائية؛ وهذا ما يُوفر القوة الدافعة للتدفق باتجاه خط الاستواء في الطبقة السفلى من التروبوسفير. مع ذلك، فإن إطلاق الحرارة الكامنة المصاحبة للتكثيف في المناطق الاستوائية يُخفف أيضًا من انخفاض الضغط مع الارتفاع، مما يؤدي إلى ارتفاع الضغط في الطبقات العليا من التروبوسفير في المناطق الاستوائية مقارنةً بالمناطق شبه الاستوائية عند ارتفاع معين؛ ويكون تدرج الضغط هذا أقوى من نظيره قرب سطح الأرض، وهو ما يُوفر القوة الدافعة للتدفق باتجاه القطب في الطبقة العليا من التروبوسفير. [ 9 ] تُحدد خلايا هادلي عادةً باستخدام دالة التدفق الموزونة بالكتلة والمعدلة قطاعيًا للرياح الزوالية، ولكن يمكن تحديدها أيضًا بواسطة معايير فيزيائية أخرى قابلة للقياس أو الاشتقاق، مثل جهد السرعة أو المركبة الرأسية للرياح عند مستوى ضغط معين . [ 10 ]

بالنظر إلى خط العرضϕ{\displaystyle \phi }ومستوى الضغطص{\displaystyle p}دالة ستوكس للتدفق التي تميز دوران هادلي معطاة بالصيغة التالية

ψ(ϕ،ص)=2πأكوس⁡ϕز∫0ص[v(ϕ،ص)]دص{\displaystyle \psi (\phi ,p)={\frac {2\pi a\cos \phi }{g}}\int _{0}^{p}[v(\phi ,p)]\,dp}

أينأ{\displaystyle a}نصف قطر الأرض ،ز{\displaystyle g}يمثل التسارع الناتج عن جاذبية الأرض ، و[v(ϕ،ص)]{\displaystyle [v(\phi ,p)]}هي متوسط ​​الرياح الزوالية عند خط العرض ومستوى الضغط المحددين. قيمةψ{\displaystyle \psi }يُعطي هذا المقياس التدفق الكتلي المتكامل بين مستوى الضغط المحدد وأعلى الغلاف الجوي للأرض، حيث تشير القيم الموجبة إلى انتقال الكتلة شمالًا. [ 11 ] ويمكن تحديد قوة خلايا هادلي كميًا بناءً علىψ{\displaystyle \psi }يشمل ذلك القيم القصوى والدنيا أو المتوسطات لدالة التدفق، سواءً بشكل عام أو عند مستويات ضغط مختلفة. ويمكن أيضًا تقييم شدة خلية هادلي باستخدام كميات فيزيائية أخرى مثل جهد السرعة، والمركبة الرأسية للرياح، ونقل بخار الماء ، أو الطاقة الكلية للدوران. [ 12 ]

الهيكل والمكونات

يمكن استنتاج بنية دوران هادلي ومكوناته من خلال رسم المتوسطات الزمنية والقطاعية للرياح العالمية في جميع أنحاء طبقة التروبوسفير. على فترات زمنية أقصر، تؤثر الأنظمة الجوية الفردية على تدفق الرياح. على الرغم من أن بنية دوران هادلي تتغير موسميًا، إلا أنه عند حساب متوسط ​​الرياح سنويًا (من منظور أويلري )، يكون دوران هادلي متناظرًا تقريبًا ويتكون من خليتين متشابهتين لهادلي، واحدة في كل من نصفي الكرة الأرضية الشمالي والجنوبي، تشتركان في منطقة مشتركة من الهواء الصاعد بالقرب من خط الاستواء؛ [ 1 ] ومع ذلك، فإن خلية هادلي في نصف الكرة الجنوبي أقوى. [ 13 ] تبلغ سرعة الرياح المرتبطة بدوران هادلي المتوسط ​​سنويًا حوالي 5 أمتار في الثانية (18 كيلومترًا في الساعة؛ 11 ميلًا في الساعة) . [ 1 ] ومع ذلك، عند حساب متوسط ​​حركات كتل الهواء بدلاً من الرياح في مواقع ثابتة (من منظور لاغرانجي )، يظهر دوران هادلي كدوران أوسع يمتد إلى أبعد باتجاه القطب. [ 14 ] يمكن وصف كل خلية هادلي بأربعة فروع رئيسية لتدفق الهواء داخل المناطق المدارية: [ 15 ] [ 16 ]   

  • فرع سفلي باتجاه خط الاستواء ضمن طبقة الحدود الكوكبية
  • فرع صاعد بالقرب من خط الاستواء
  • فرع علوي باتجاه القطب في طبقة التروبوسفير العليا
  • فرع هابط في المناطق شبه الاستوائية
يؤدي تسخين الهواء على طول خط الاستواء الحراري إلى ارتفاعه، مما يؤدي إلى توليد منطقة ضغط منخفض تسحب الهواء من الشمال والجنوب، مما يتسبب في تقارب الرياح بالقرب من خط الاستواء والمعروفة باسم منطقة التقارب بين المدارين .

تُؤدي الرياح التجارية في خطوط العرض المنخفضة لكل من نصفي الكرة الأرضية الشمالي والجنوبي إلى تقارب الهواء نحو خط الاستواء، نتيجةً لحزام من الضغط الجوي المنخفض يتميز بكثرة العواصف والأمطار الغزيرة، يُعرف بمنطقة التقارب بين المدارين (ITCZ). [ 4 ] [ 17 ] تُشكل هذه الحركة الهوائية باتجاه خط الاستواء بالقرب من سطح الأرض الفرع السفلي لخلية هادلي. [ 18 ] يتأثر موقع منطقة التقارب بين المدارين بدرجة حرارة سطح البحر بالقرب من خط الاستواء وقوة تدرجات الضغط العابرة لخط الاستواء. بشكل عام، تقع منطقة التقارب بين المدارين بالقرب من خط الاستواء أو تنزاح نحو نصف الكرة الصيفي حيث توجد أدفأ درجات حرارة سطح البحر. [ 19 ] [ 20 ] في المتوسط ​​السنوي، ينزاح الفرع الصاعد لدوران هادلي قليلاً نحو نصف الكرة الشمالي، بعيدًا عن خط الاستواء. [ 13 ] نتيجةً لقوة كوريوليس ، تنحرف الرياح التجارية في الاتجاه المعاكس لدوران الأرض ، فتهب جزئيًا غربًا بدلًا من اتجاه خط الاستواء مباشرةً في نصفي الكرة الأرضية. يتراكم في الفرع السفلي رطوبة ناتجة عن التبخر عبر المحيطات الاستوائية للأرض. [ 21 ] وتجبر البيئة الأكثر دفئًا والرياح المتقاربة الهواء الرطب على الصعود بالقرب من خط الاستواء، مما يؤدي إلى الفرع الصاعد لخلية هادلي. [ 4 ] ويتعزز هذا الصعود بفعل إطلاق الحرارة الكامنة ، حيث يؤدي ارتفاع الهواء الرطب إلى تكوين حزام استوائي من التكثيف والهطول . [ 3 ] [ 21 ] ويحدث الفرع الصاعد لدوران هادلي في الغالب في العواصف الرعدية التي تشغل حوالي واحد بالمائة فقط من مساحة سطح المناطق الاستوائية. [ 22 ] يتم نقل الحرارة في الفرع الصاعد لدوران هادلي بكفاءة عالية بواسطة الأبراج الحرارية - وهي سحب ركامية تحمل تيارات صاعدة قوية لا تختلط بالهواء الجاف الموجود عادةً في طبقة التروبوسفير الوسطى، مما يسمح بانتقال الهواء من طبقة التروبوسفير السفلى الاستوائية شديدة الرطوبة إلى طبقة التروبوسفير العليا. ويتطلب الحفاظ على النقل الحراري الرأسي الذي يُظهره دوران هادلي وجود ما يقارب 1500 إلى 5000 برج حراري يوميًا بالقرب من منطقة التقارب المداري. [ 23 ] 

يصعد الهواء إلى طبقة التروبوسفير العليا حتى ارتفاع يتراوح بين 12 و15 كيلومترًا (7.5 إلى 9.3 ميلًا) ، وبعد ذلك يتباعد الهواء عن منطقة التقارب المداري (ITCZ) باتجاه القطبين. [ 24 ] يُحدد ارتفاع طبقة التروبوبوز قمة خلية هادلي، حيث تمنع طبقة الستراتوسفير المستقرة في الأعلى استمرار صعود الهواء. [ 25 ] يتميز الهواء القادم من خطوط العرض المنخفضة بزخم زاوي مطلق أعلى حول محور دوران الأرض. تقل المسافة بين الغلاف الجوي ومحور الأرض باتجاه القطبين؛ وللحفاظ على الزخم الزاوي، يجب أن تتسارع كتل الهواء المتجهة نحو القطبين شرقًا. [ 26 ] يحد تأثير كوريوليس من امتداد دوران هادلي باتجاه القطبين، مما يُسرّع الهواء في اتجاه دوران الأرض ويُشكّل تيارًا نفاثًا موجهًا أفقيًا بدلًا من استمرار تدفق الهواء باتجاه القطبين عند حدود كل خلية هادلي القطبية. [ 27 ] [ 28 ] بالنظر إلى قانون حفظ الزخم الزاوي فقط، فإن كتلة هواء ساكنة على طول خط الاستواء ستتسارع إلى سرعة اتجاهية تبلغ 134 م/ث (480 كم/س؛ 300 ميل/س) عند وصولها إلى خط عرض 30 درجة. مع ذلك، فإن الاضطرابات الصغيرة على طول مسار الكتلة باتجاه القطب والدوامات الكبيرة في خطوط العرض المتوسطة تُبدد الزخم الزاوي. [ 29 ] يكون التيار النفاث المرتبط بخلية هادلي في نصف الكرة الجنوبي أقوى من نظيره الشمالي نظرًا لشدة خلية نصف الكرة الجنوبي. [ 30 ] تؤدي خطوط العرض الأعلى والأكثر برودة إلى تبريد كتل الهواء، مما يتسبب في هبوط الهواء المتجه نحو القطب في نهاية المطاف. [ 26 ] عند حساب متوسط ​​حركة الهواء سنويًا، يقع الفرع الهابط لخلية هادلي تقريبًا فوق خط العرض 25 شمالًا وخط العرض 25 جنوبًا . [ 1 ] ثم تنتقل الرطوبة في المناطق شبه الاستوائية جزئيًا باتجاه القطبين بفعل الدوامات، وجزئيًا باتجاه خط الاستواء بفعل الفرع السفلي لخلية هادلي، حيث تُنقل لاحقًا نحو منطقة التقارب المداري. [ 31 ] على الرغم من أن خلية هادلي المتوسطة قطاعيًا مُنظمة في أربعة فروع رئيسية، فإن هذه الفروع عبارة عن تجمعات لتيارات هوائية أكثر تركيزًا ومناطق لنقل الكتلة. [ 32 ]     

حاولت العديد من النظريات والنماذج الفيزيائية تفسير العرض العرضي لخلية هادلي. [ 33 ] يوفر نموذج هيلد -هو أحد القيود النظرية على الامتداد الزوالي لخلايا هادلي. بافتراض غلاف جوي مبسط يتكون من طبقة سفلية تخضع للاحتكاك من سطح الأرض وطبقة علوية خالية من الاحتكاك، يتوقع النموذج أن يقتصر دوران هادلي على مسافة 2500 كيلومتر (1600 ميل) من خط الاستواء إذا لم يكن هناك أي تسخين صافٍ للكتل الهوائية داخل الدوران. [ 2 ] وفقًا لنموذج هيلد-هو، فإن خط عرض الحافة القطبية لخلية هادلي  ϕ{\displaystyle \phi }المقاييس وفقًا لـ

ϕ∝زΔθحتΩ2أ2θ0{\displaystyle \phi \propto {\sqrt {\frac {g\Delta \theta H_{t}}{\Omega ^{2}a^{2}\theta _{0}}}}}

أينΔθ{\displaystyle \Delta \theta }يمثل الفرق في درجة الحرارة الكامنة بين خط الاستواء والقطب في حالة التوازن الإشعاعي،حت{\displaystyle H_{t}}هو ارتفاع التروبوبوز،Ωأوميغاهو معدل دوران الأرض، وθ0{\displaystyle \theta _{0}}هي درجة حرارة مرجعية محتملة. [ 33 ] تفترض نماذج أخرى متوافقة أن عرض خلية هادلي قد يتناسب مع معايير فيزيائية أخرى مثل متوسط ​​تردد برونت-فايسالا الرأسي في التروبوسفير أو معدل نمو الموجات الباروكينية المنبعثة من الخلية. [ 34 ]

الموسمية والتقلب

رسم متحرك لدالة ستوكس للتدفق مقابل الضغط وخط العرض
متوسط ​​دالة تدفق ستوكس السنوية والشهرية بناءً على قيم الفترة 1991-2020 من إعادة تحليل NCEP/NCAR ؛ خلايا هادلي هي الخليتان المتعاكستان في الدوران المجاورتان لخط الاستواء

تتفاوت دورة هادلي بشكل كبير مع تغير الفصول. ففي فترة الاعتدال الربيعي والخريفي، سواء في نصف الكرة الشمالي أو الجنوبي، تتخذ دورة هادلي شكل خليتين أضعف نسبيًا في كلا النصفين، تشتركان في منطقة صعود مشتركة فوق منطقة التقارب المداري، وتدفعان الهواء إلى أعلى باتجاه نصف الكرة الأرضية الخاص بكل خلية. [ 4 ] ومع ذلك، مع اقتراب الانقلابين الشمسيين ، تتحول دورة هادلي إلى خلية واحدة أقوى وأكثر تركيزًا تعبر خط الاستواء، حيث يرتفع الهواء في نصف الكرة الأرضية الصيفي ويهبط بشكل عام في نصف الكرة الأرضية الشتوي. [ 4 ] [ 35 ] ويكون الانتقال بين تكوين الخليتين والخلية الواحدة مفاجئًا، وخلال معظم أيام السنة، تتميز دورة هادلي بخلية واحدة مهيمنة تنقل الهواء عبر خط الاستواء. [ 36 ] في هذا التكوين، يقع الفرع الصاعد في المناطق الاستوائية من نصف الكرة الأرضية الأكثر دفئًا في الصيف، بينما يقع الفرع الهابط في المناطق شبه الاستوائية من نصف الكرة الأرضية الأكثر برودة في الشتاء. [ 37 ] لا تزال هناك خليتان في كل نصف كرة أرضية، إلا أن خلية نصف الكرة الأرضية الشتوي تصبح أكثر بروزًا، بينما تنزاح خلية نصف الكرة الأرضية الصيفي باتجاه القطب. [ 38 ] يرتبط ازدياد كثافة خلية نصف الكرة الأرضية الشتوي بتزايد حدة تدرجات الارتفاع الجيوبوتنشالي ، مما يؤدي إلى تسارع الرياح التجارية وتدفقات مدارية أقوى. [ 39 ] يؤدي وجود القارات إلى تخفيف تدرجات درجة الحرارة في نصف الكرة الأرضية الصيفي، مما يزيد من التباين بين خليتي هادلي في نصفي الكرة الأرضية. [ 40 ] أشارت بيانات إعادة التحليل من عام 1979 إلى عام 2001 إلى أن خلية هادلي السائدة في فصل الصيف الشمالي امتدت من 13° جنوبًا إلى 31° شمالًا في المتوسط. [ 41 ] [ ج ] في كل من فصلي الشتاء الشمالي والجنوبي، يُساهم المحيط الهندي وغرب المحيط الهادئ بشكل كبير في حركات الصعود والهبوط في دوران هادلي المتوسط ​​على مستوى المناطق. ومع ذلك، تكون التدفقات الرأسية فوق أفريقيا والأمريكتين أكثر وضوحًا في فصل الشتاء الشمالي. [ 42 ] [ 43 ]

على فترات زمنية أطول بين السنوات، ترتبط التغيرات في دوران هادلي بتغيرات في ظاهرة النينيو-التذبذب الجنوبي (ENSO)، مما يؤثر على موقع الفرع الصاعد؛ [ 44 ] [ 45 ] وتكون استجابة الدوران لظاهرة النينيو-التذبذب الجنوبي غير خطية، مع استجابة أكثر وضوحًا لظواهر النينيو مقارنةً بظواهر لا نينا . [ 45 ] خلال ظاهرة النينيو، يتقوى دوران هادلي نتيجةً لزيادة دفء طبقة التروبوسفير العليا فوق المحيط الهادئ الاستوائي وما ينتج عنه من تكثيف للتدفق القطبي. [ 46 ] [ 47 ] ومع ذلك، فإن هذه التغيرات ليست غير متناظرة، فخلال نفس الظواهر، تضعف خلايا هادلي فوق غرب المحيط الهادئ والمحيط الأطلسي. [ 48 ] خلال ظاهرة نينيو الأطلسي ، يتكثف الدوران فوق المحيط الأطلسي. كما يتعزز دوران المحيط الأطلسي خلال الفترات التي يكون فيها تذبذب شمال الأطلسي موجبًا بقوة. [ 49 ] يُعزى التباين في متوسط ​​دوران هادلي الموسمي والسنوي من سنة إلى أخرى إلى حد كبير إلى نمطين متجاورين من التذبذب : نمط متناظر استوائي يتميز بخلية واحدة تمتد على جانبي خط الاستواء، ونمط متناظر استوائي يتميز بخليتين على جانبي خط الاستواء. [ 50 ]

الطاقة والنقل

خريطة متوسط ​​درجات الحرارة العالمية.
تعمل خلية هادلي على إعادة توزيع الحرارة، مما يعاكس التسخين غير المتساوي للأرض.

تُعدّ خلية هادلي آليةً مهمةً لنقل الرطوبة والطاقة بين المناطق المدارية وشبه المدارية، وبين نصفي الكرة الأرضية الشمالي والجنوبي. [ 51 ] ومع ذلك، فهي ليست ناقلةً فعّالةً للطاقة نظرًا لتدفقات الفرعين السفلي والعلوي المتعاكسة، حيث ينقل الفرع السفلي الحرارة المحسوسة والكامنة باتجاه خط الاستواء، بينما ينقل الفرع العلوي الطاقة الكامنة باتجاه القطب. ويمثل صافي نقل الطاقة الناتج باتجاه القطب حوالي 10  % من إجمالي نقل الطاقة في خلية هادلي. [ 52 ] يُولّد الفرع الهابط لخلية هادلي سماءً صافيةً وفائضًا في التبخر مقارنةً بالهطول في المناطق شبه المدارية. [53] يُنجز الفرع السفلي لدوران هادلي معظم نقل بخار الماء الزائد المتراكم في الغلاف الجوي شبه المداري باتجاه المنطقة الاستوائية. [54] تؤدي خلية هادلي القوية في نصف الكرة الجنوبي ، مقارنةً بنظيرتها الشمالية ، إلى صافي نقل طاقة ضئيل من نصف الكرة الشمالي إلى نصف الكرة الجنوبي. [ 13 ] ونتيجةً لذلك، يتجه نقل الطاقة عند خط الاستواء جنوبًا في المتوسط، [ 55 ] مع صافي نقل سنوي يبلغ حوالي 0.1  بيتاواط. [ 56 ] وعلى النقيض من خطوط العرض العليا حيث تُعد الدوامات الآلية السائدة لنقل الطاقة نحو القطب، فإن التدفقات المدارية التي تفرضها دورة هادلي هي الآلية الرئيسية لنقل الطاقة نحو القطب في المناطق المدارية. [ 31 ] [ 57 ] وباعتبارها دورة مباشرة حراريًا، تحول دورة هادلي طاقة الوضع المتاحة إلى طاقة حركية للرياح الأفقية. [ 58 ] واستنادًا إلى بيانات من يناير  1979 وديسمبر  2010، يبلغ متوسط ​​إنتاج الطاقة لدورة هادلي 198 تيراواط ، مع ذروة في يناير وأغسطس وأدنى مستوى في مايو وأكتوبر. [ 59 ] على الرغم من أن استقرار التروبوبوز يحد إلى حد كبير من حركة الهواء من التروبوسفير إلى الستراتوسفير، [ 25 ] فإن بعض هواء التروبوسفير يخترق الستراتوسفير عبر خلايا هادلي. [ 60 ] 

رسم تخطيطي للتيارات النفاثة القطبية وشبه الاستوائية على سطح الأرض
تعمل الموجات الباروكينية التي تتطور على طول التيار شبه الاستوائي عند الحدود القطبية لخلايا هادلي على نقل الطاقة باتجاه القطب.

يمكن تبسيط دورة هادلي باعتبارها محركًا حراريًا يحول الطاقة الحرارية إلى طاقة ميكانيكية . عندما يتحرك الهواء باتجاه خط الاستواء بالقرب من سطح الأرض، فإنه يكتسب إنتروبيا من السطح إما عن طريق التسخين المباشر أو تدفق الحرارة المحسوسة أو الكامنة . في الفرع الصاعد لخلية هادلي، يكون صعود الهواء عملية كظيمة تقريبًا بالنسبة للبيئة المحيطة. مع ذلك، عندما تتحرك كتل الهواء باتجاه خط الاستواء في الفرع العلوي للخلية، فإنها تفقد إنتروبيا عن طريق إشعاع الحرارة إلى الفضاء بأطوال موجية تحت الحمراء ، وتهبط استجابةً لذلك. [ 1 ] يحدث هذا التبريد الإشعاعي بمعدل لا يقل عن 60 واط / م² ، وقد يتجاوز 100 واط / م² في الشتاء. [ 53 ] الحرارة المتراكمة خلال الفرع المتجه نحو خط الاستواء من الدورة أكبر من الحرارة المفقودة في الفرع العلوي المتجه نحو القطب؛ وتُحوّل الحرارة الزائدة إلى طاقة ميكانيكية تُحرك الهواء. [ 1 ] يؤدي هذا الاختلاف في التسخين أيضًا إلى نقل دورة هادلي للحرارة باتجاه القطبين، حيث يمتلك الهواء الذي يغذي الفرع العلوي لخلية هادلي طاقة رطوبة ساكنة أكبر من الهواء الذي يغذي الفرع السفلي. [ 3 ] ضمن الغلاف الجوي للأرض، يتشابه النطاق الزمني الذي تفقد فيه كتل الهواء الحرارة نتيجة التبريد الإشعاعي مع النطاق الزمني الذي يتحرك فيه الهواء على طول دورة هادلي، مما يسمح لدورة هادلي بنقل الحرارة على الرغم من التبريد في فرعها العلوي. [ 61 ] يتحرك الهواء ذو ​​درجة الحرارة الكامنة العالية في نهاية المطاف باتجاه القطبين في طبقة التروبوسفير العليا، بينما يُنقل الهواء ذو ​​درجة الحرارة الكامنة المنخفضة باتجاه خط الاستواء بالقرب من السطح. [ 62 ] ونتيجة لذلك، تُعد دورة هادلي إحدى الآليات التي تُعيد التوازن إلى حالة عدم التوازن الناتجة عن التسخين غير المتساوي للأرض. [ 21 ] عند اعتبارها محركًا حراريًا، بلغ متوسط ​​الكفاءة الديناميكية الحرارية لدوران هادلي حوالي 2.6 بالمائة بين عامي 1979 و2010، مع تباين موسمي طفيف. [ 63 ]      

ينقل دوران هادلي أيضًا الزخم الزاوي الكوكبي باتجاه القطبين نتيجة دوران الأرض. [ 21 ] ولأن الرياح التجارية تتجه في الاتجاه المعاكس لدوران الأرض، ينتقل الزخم الزاوي شرقًا إلى الغلاف الجوي عبر الاحتكاك بين الرياح والتضاريس. ثم تنقل خلية هادلي هذا الزخم الزاوي عبر فرعيها الصاعد والقطبي. [ 64 ] يتسارع الفرع القطبي وينحرف شرقًا في نصفي الكرة الأرضية الشمالي والجنوبي بفعل قوة كوريوليس وقانون حفظ الزخم الزاوي ، مما ينتج عنه تيار نفاث نطاقي فوق الفرع الهابط لخلية هادلي. [ 21 ] يشير تشكل هذا التيار النفاث إلى وجود توازن حراري للرياح مدعوم بتضخيم تدرجات درجة الحرارة في محيط التيار النفاث نتيجة انتقال الحرارة باتجاه القطبين بواسطة دوران هادلي. [ 28 ] يتزامن التيار النفاث شبه الاستوائي في طبقة التروبوسفير العليا مع نقطة التقاء خلية هادلي بخلية فيريل. [ 1 ] يُمثل قص الرياح القوي المصاحب للتيار النفاث مصدرًا هامًا لعدم الاستقرار الباروكلي، الذي تنشأ منه الأمواج؛ وينقل نمو هذه الأمواج الحرارة والزخم باتجاه القطبين. [ 65 ] تستخلص الدوامات الجوية الزخم الزاوي الغربي من خلية هادلي وتنقله إلى الأسفل، مما ينتج عنه الرياح الغربية في خطوط العرض المتوسطة. [ 64 ]

الصياغة والاكتشاف

اقترح إدموند هالي عام 1685 وجورج هادلي عام 1735 البنية العامة وآلية دوران هادلي، الذي يتألف من خلايا حمل حراري تحرك الهواء نتيجةً لاختلافات درجات الحرارة، متأثرةً بدوران الأرض. [ 18 ] سعى هادلي إلى تفسير الآلية الفيزيائية للرياح التجارية والرياح الغربية؛ [ 66 ] سُمي دوران هادلي وخلايا هادلي تكريمًا لعمله الرائد. [ 67 ] [ 68 ] على الرغم من أن أفكار هادلي استندت إلى مفاهيم فيزيائية لم تُصاغ رسميًا إلا بعد وفاته بفترة طويلة، إلا أن نموذجه كان وصفيًا إلى حد كبير ويفتقر إلى الدقة الرياضية. [ 69 ] أدرك معظم علماء الأرصاد الجوية لاحقًا، بحلول عشرينيات القرن العشرين، أن صياغة هادلي ما هي إلا تبسيط لعمليات جوية أكثر تعقيدًا. [ 70 ] ربما كان دوران هادلي أول محاولة لتفسير التوزيع العالمي للرياح في الغلاف الجوي للأرض باستخدام العمليات الفيزيائية. مع ذلك، لم يكن من الممكن التحقق من فرضية هادلي دون رصد الرياح في طبقات الجو العليا. وقد أكدت البيانات التي جُمعت بواسطة أجهزة الراديو سوند الروتينية بدءًا من منتصف القرن العشرين وجود دوران هادلي. [ 18 ]

التفسيرات المبكرة للرياح التجارية

خريطة وضعها إدموند هالي توضح اتجاه الرياح التجارية
كانت المحاولات لتفسير الرياح التجارية مدفوعة بثباتها وأهميتها للتجارة البحرية.

في القرنين الخامس عشر والسادس عشر، كانت رصدات الأحوال الجوية البحرية ذات أهمية بالغة للنقل البحري . وأظهرت تجميعات هذه الرصدات ثبات الأحوال الجوية من عام لآخر، مع تباين موسمي ملحوظ. [ 71 ] وبحلول عام 1600، كان انتشار الجفاف وضعف الرياح عند خط عرض 30 درجة تقريبًا، وهبوب الرياح التجارية باتجاه خط الاستواء بالقرب منه، وهو ما ينعكس في نصفي الكرة الأرضية الشمالي والجنوبي، واضحًا جليًا. غالبًا ما ركزت الجهود المبكرة للعلماء لتفسير جوانب أنماط الرياح العالمية على الرياح التجارية، إذ كان يُفترض أن ثباتها يُشير إلى آلية فيزيائية بسيطة. اقترح غاليليو غاليلي أن الرياح التجارية ناتجة عن تأخر الغلاف الجوي عن سرعة دوران الأرض المماسية الأسرع في خطوط العرض المنخفضة، مما يؤدي إلى هبوب رياح تجارية غربية معاكسة لدوران الأرض. [ 72 ]

في عام ١٦٨٥، اقترح العالم الإنجليزي الموسوعي إدموند هالي، خلال مناظرة نظمتها الجمعية الملكية ، أن الرياح التجارية ناتجة عن اختلافات في درجات الحرارة بين الشرق والغرب على مدار اليوم في المناطق الاستوائية. [ ٧٣ ] في نموذج هالي، ومع دوران الأرض، ينتقل موقع التسخين الأقصى من الشمس غربًا عبر سطح الأرض. وهذا من شأنه أن يتسبب في صعود الهواء، وبناءً على قانون حفظ الكتلة ، جادل هالي بأن الهواء سينتقل إلى منطقة الهواء المخلوع، مما يُولد الرياح التجارية. وقد انتقد أصدقاء هالي فرضيته، مشيرين إلى أن نموذجه سيؤدي إلى تغير اتجاهات الرياح على مدار اليوم بدلًا من ثبات الرياح التجارية. [ ٧٢ ] وقد أقر هالي في مراسلات شخصية مع جون واليس قائلًا: "إن تشكيكك في فرضيتي لحل مشكلة الرياح التجارية يجعلني أقل ثقة في صحتها". [ 74 ] مع ذلك، أُدرجت صياغة هالي في موسوعة تشامبرز والموسوعة الكبرى ، لتصبح التفسير الأكثر شيوعًا للرياح التجارية حتى أوائل القرن التاسع عشر. [ 72 ] على الرغم من أن تفسيره للرياح التجارية كان خاطئًا، فقد تنبأ هالي بشكل صحيح بأن الرياح التجارية السطحية يجب أن يصاحبها تيار معاكس في طبقات الجو العليا وفقًا لقانون حفظ الكتلة. [ 75 ]

شرح جورج هادلي

رسم توضيحي لأنماط الرياح السائدة بالقرب من السطح وفي طبقات الجو العليا، نُشر في عام 1872 أو 1873
كان مفهوم هادلي للدوران الجوي يتضمن دورات كبيرة تمتد عبر نصف الكرة الأرضية.

لم يقتنع جورج هادلي بالتفسيرات السابقة للرياح التجارية، فاقترح آلية بديلة عام ١٧٣٥. [ ٧٦ ] نُشرت فرضية هادلي في بحث بعنوان "حول سبب الرياح التجارية العامة" في مجلة " المعاملات الفلسفية للجمعية الملكية" . [ ٧٧ ] وكما فعل هالي، اعتبر هادلي الرياح التجارية ظاهرةً للهواء المتحرك ليحل محل الهواء الدافئ الصاعد. إلا أن منطقة الهواء الصاعد المحفز لهذا التدفق تقع على طول خطوط العرض الدنيا. وإدراكًا منه أن سرعة الدوران المماسي للأرض تكون في أقصى حالاتها عند خط الاستواء وتتباطأ كلما اتجهنا نحو القطب، افترض هادلي أنه عندما يتحرك الهواء ذو ​​الزخم المنخفض من خطوط العرض العليا نحو خط الاستواء ليحل محل الهواء الصاعد، فإنه سيحافظ على زخمه وبالتالي سينحني غربًا. وبالمثل، سينتشر الهواء الصاعد ذو الزخم الأعلى نحو القطب، وينحني شرقًا ثم يهبط مع برودته ليُنتج رياحًا غربية في خطوط العرض المتوسطة. [ 76 ] افترض تفسير هادلي وجود خلايا دوران تمتد عبر نصفي الكرة الأرضية، الشمالي والجنوبي، من خط الاستواء إلى القطبين، [ 78 ] على الرغم من اعتماده على نموذج مثالي لغلاف الأرض الجوي يفتقر إلى الموسمية أو عدم تناسق المحيطات والقارات. [ 79 ] كما تنبأ نموذجه برياح تجارية شرقية سريعة تبلغ سرعتها حوالي 37 مترًا في الثانية (130 كيلومترًا في الساعة؛ 83 ميلًا في الساعة) ، [ 76 ] مع أنه جادل بأن تأثير الاحتكاك السطحي على مدار بضعة أيام يُبطئ الهواء إلى سرعات الرياح المرصودة. [ 80 ] وسّع كولين ماكلورين نموذج هادلي ليشمل المحيط في عام 1740، مؤكدًا أن تيارات المحيط الزوالية تخضع لانحرافات مماثلة غربًا أو شرقًا. [ 76 ]   

لم يحظَ هادلي بشهرة واسعة بسبب الخلط بين نظريته ونظرية شقيقه الأكبر، جون هادلي ، ونظرية هالي؛ إذ لم تلقَ نظريته رواجًا يُذكر في الأوساط العلمية لأكثر من قرن بسبب تفسيرها غير البديهي وافتقارها إلى الملاحظات الداعمة. [ 81 ] وقدّم العديد من فلاسفة الطبيعة الآخرين ، بشكل مستقل، تفسيرات للتوزيع العالمي للرياح بعد فترة وجيزة من اقتراح هادلي عام 1735. ففي عام 1746، قدّم جان لو رون دالمبير صياغة رياضية للرياح العالمية، لكنه تجاهل التسخين الشمسي ونسب الرياح إلى تأثيرات جاذبية الشمس والقمر . كما نشر إيمانويل كانط ، الذي لم يقتنع أيضًا بتفسير هالي للرياح التجارية، تفسيرًا للرياح التجارية والرياح الغربية عام 1756 بمنطق مشابه لمنطق هادلي. [ ٨٢ ] في أواخر القرن الثامن عشر، وضع بيير سيمون لابلاس مجموعة من المعادلات التي تثبت التأثير المباشر لدوران الأرض على اتجاه الرياح. [ ٨٣ ] نشر العالم السويسري جان أندريه ديلوك تفسيراً للرياح التجارية عام ١٧٨٧ مشابهاً لفرضية هادلي، رابطاً بين التسخين التفاضلي ودوران الأرض واتجاه الرياح. [ ٨٤ ]

كان الكيميائي الإنجليزي جون دالتون أول من نسب تفسير هادلي للرياح التجارية إلى جورج هادلي، حيث ذكر عمل هادلي في كتابه " ملاحظات ومقالات في الأرصاد الجوية" الصادر عام 1793. [ 85 ] وفي عام 1837، نشرت مجلة "فيلوسوفيكال ماغازين" نظرية جديدة لتيارات الرياح وضعها هاينريش فيلهلم دوف، دون الإشارة إلى هادلي، ولكنها شرحت اتجاه الرياح التجارية بشكل مشابه، مُرجعةً إياه إلى تأثرها بدوران الأرض. وردًا على ذلك، كتب دالتون لاحقًا رسالة إلى رئيس تحرير المجلة يُروج فيها لعمل هادلي. [ 86 ] وقد نسب دوف الفضل إلى هادلي بشكل متكرر حتى أصبحت النظرية الشاملة تُعرف باسم "مبدأ هادلي-دوف"، [ 87 ] مما ساهم في نشر تفسير هادلي للرياح التجارية في ألمانيا وبريطانيا العظمى . [ 88 ]

نقد لتفسير هادلي

صورة لشخص يحمل جهاز راديو سوند متصل ببالون طقس
قدمت عينات الراديو سوند الروتينية من طبقة التروبوسفير العليا التي بدأت في القرن العشرين أول دليل رصدي مباشر على دوران هادلي.

ساهمت أعمال غوستاف كوريوليس ، وويليام فيريل ، وجان برنارد فوكو، وهنريك مون في القرن التاسع عشر في ترسيخ قوة كوريوليس كآلية لانحراف الرياح نتيجة دوران الأرض، مؤكدةً على حفظ الزخم الزاوي في توجيه التدفقات بدلاً من حفظ الزخم الخطي كما اقترح هادلي؛ [ 87 ] أدى افتراض هادلي إلى التقليل من قيمة الانحراف بمقدار النصف. [ 79 ] أدى قبول قوة كوريوليس في تشكيل الرياح العالمية إلى جدل بين علماء الغلاف الجوي الألمان بدءًا من سبعينيات القرن التاسع عشر حول اكتمال وصحة تفسير هادلي، الذي فسر بشكل ضيق سلوك الحركات المدارية الأولية. [ 87 ] اعتُبر استخدام هادلي للاحتكاك السطحي لتفسير سبب كون الرياح التجارية أبطأ بكثير مما تنبأت به نظريته نقطة ضعف رئيسية في أفكاره. أظهرت الحركات الجنوبية الغربية التي رُصدت في السحب الرقيقة عند خط عرض 30° شمالًا ضعفًا إضافيًا لنظرية هادلي، إذ كانت حركتها أبطأ بكثير مما تنبأت به النظرية عند الأخذ في الاعتبار قانون حفظ الزخم الزاوي. [ 89 ] في عام 1899، ألقى ويليام موريس ديفيس ، أستاذ الجغرافيا الطبيعية بجامعة هارفارد ، خطابًا في الجمعية الملكية للأرصاد الجوية انتقد فيه نظرية هادلي لعجزها عن تفسير انتقال التدفق غير المتوازن في البداية إلى التوازن الجيوستروفي . [ 90 ] أدرك ديفيس وعلماء أرصاد جوية آخرون في القرن العشرين أن حركة كتل الهواء على طول الدوران الذي تصوره هادلي كانت مدعومة بتفاعل مستمر بين تدرج الضغط وقوى كوريوليس، وليس بحفظ الزخم الزاوي وحده. [ 91 ] في نهاية المطاف، وبينما اعتبر مجتمع علوم الغلاف الجوي الأفكار العامة لمبدأ هادلي صحيحة، فقد نُظر إلى تفسيره على أنه تبسيط لعمليات فيزيائية أكثر تعقيدًا. [ 70 ] [ 92 ]

واجه نموذج هادلي للدوران الجوي العالمي، الذي يتميز بخلايا دوران تغطي نصف الكرة الأرضية، تحديًا من خلال رصدات الأرصاد الجوية التي أظهرت منطقة ضغط مرتفع في المناطق شبه الاستوائية وحزام ضغط منخفض عند خط عرض 60 درجة تقريبًا. يشير توزيع الضغط هذا إلى تدفق قطبي بالقرب من سطح الأرض في خطوط العرض المتوسطة، بدلًا من التدفق الاستوائي الذي افترضه هادلي. لاحقًا، وفّق فيريل وجيمس طومسون بين نمط الضغط ونموذج هادلي باقتراح خلية دوران تقتصر على ارتفاعات منخفضة في خطوط العرض المتوسطة، وتقع ضمن خلايا هادلي الأوسع نطاقًا التي تغطي نصف الكرة الأرضية. في عام 1947، اقترح كارل غوستاف روسبي أن دوران هادلي يقتصر على المناطق الاستوائية، ويشكل جزءًا من تدفق مداري متعدد الخلايا مدفوع ديناميكيًا. [ 93 ] [ 94 ] كان نموذج روسبي يشبه نموذجًا مشابهًا ثلاثي الخلايا طوره فيريل في عام 1860. [ 94 ]

الملاحظة المباشرة

كان نموذج الخلايا الثلاث للدوران الجوي العالمي - الذي يشكل فيه دوران هادلي مكونه الاستوائي - مقبولاً على نطاق واسع من قبل مجتمع الأرصاد الجوية بحلول أوائل القرن العشرين. ومع ذلك، لم يتم التحقق من وجود خلية هادلي إلا من خلال رصد الأحوال الجوية بالقرب من سطح الأرض، وظلت تنبؤاتها بالرياح في طبقة التروبوسفير العليا دون اختبار. [ 95 ] وقد أكد أخذ العينات الروتيني من طبقة التروبوسفير العليا بواسطة المجسات الراديوية، التي ظهرت في منتصف القرن العشرين، وجود خلايا انقلابية مدارية في الغلاف الجوي. [ 18 ]

التأثير على المناخ

خريطة متوسط ​​هطول الأمطار السنوي العالمي
يتأثر التوزيع العالمي لهطول الأمطار في المناطق الاستوائية بشدة بدوران هادلي

تُعدّ دورة هادلي من أهم العوامل المؤثرة على المناخ العالمي وقابلية الكواكب للحياة، [ 4 ] فضلاً عن كونها ناقلاً هاماً للزخم الزاوي والحرارة وبخار الماء. [ 96 ] [ 97 ] تعمل خلايا هادلي على تسطيح التدرج الحراري بين خط الاستواء والقطبين، مما يجعل المناطق المعتدلة أكثر اعتدالاً. [ 68 ] يُعزى نمط هطول الأمطار العالمي، المتمثل في غزارة الأمطار في المناطق المدارية وقلة هطولها في خطوط العرض العليا، إلى موقع الفروع الصاعدة والهابطة لخلايا هادلي، على التوالي. [ 3 ] بالقرب من خط الاستواء، يؤدي صعود الهواء الرطب إلى هطول أغزر الأمطار على سطح الأرض. [ 4 ] تُنتج الحركة الدورية لمنطقة التقارب المداري، وبالتالي التغير الموسمي للفروع الصاعدة لدورة هادلي، الرياح الموسمية في العالم . [ 98 ] ينتج عن حركة الهواء الهابطة المصاحبة للفرع الهابط تباعد سطحي يتوافق مع بروز مناطق الضغط العالي شبه الاستوائية . [ 3 ] تقع هذه المناطق شبه الدائمة ذات الضغط العالي بشكل أساسي فوق المحيط بين خطي عرض 20° و40°. [ 68 ] ترتبط الظروف القاحلة بالفروع الهابطة لدوران هادلي، [ 33 ] حيث تقع العديد من صحاري الأرض ومناطقها شبه القاحلة أو القاحلة أسفل الفروع الهابطة لدوران هادلي. [ 4 ] [ 10 ]

قد تكون طبقة الحدود البحرية الغائمة الشائعة في المناطق شبه الاستوائية ناتجة عن نوى تكثيف السحب التي يتم تصديرها من المناطق الاستوائية بواسطة دوران هادلي. [ 99 ]

آثار تغير المناخ

التباين الطبيعي

تشير عمليات إعادة بناء المناخ القديم للرياح التجارية وأنماط هطول الأمطار إلى أن دورة هادلي قد تغيرت استجابةً للتقلبات المناخية الطبيعية . خلال أحداث هاينريش في المئة ألف سنة الماضية  ، تعززت خلية هادلي في نصف الكرة الشمالي بينما ضعفت في نصف الكرة الجنوبي. أدى التباين في الإشعاع الشمسي خلال منتصف إلى أواخر العصر الهولوسيني إلى هجرة فرعي خلية هادلي الصاعد والهابط جنوبًا، مقتربين من مواقعهما الحالية. تشير حلقات الأشجار من خطوط العرض المتوسطة في نصف الكرة الشمالي إلى أن الموقع التاريخي لفروع خلية هادلي قد تغير أيضًا استجابةً للتذبذبات الأقصر، حيث يتحرك الفرع الهابط في نصف الكرة الشمالي جنوبًا خلال المراحل الإيجابية لظاهرة النينيو-التذبذب الجنوبي والتذبذب العقدي للمحيط الهادئ، وشمالًا خلال المراحل السلبية المقابلة. انزاحت خلايا هادلي جنوباً بين عامي 1400 و1850، بالتزامن مع الجفاف في أجزاء من نصف الكرة الشمالي. [ 100 ]

تمدد خلايا هادلي وتغيرات في شدتها

رسمان بيانيان يوضحان البنية الرأسية والأفقية للدوران الجوي العالمي، مع تسليط الضوء على تأثير تغير المناخ.
أدى تغير المناخ إلى توسع نطاق دوران هادلي باتجاه القطبين.

وفقًا للتقرير التقييمي السادس للهيئة الحكومية الدولية المعنية بتغير المناخ (AR6)، من المرجح أن يكون دوران هادلي قد توسع منذ ثمانينيات القرن الماضي على الأقل استجابةً لتغير المناخ ، مع ثقة متوسطة في حدوث تكثيف مصاحب لهذا الدوران. [ 101 ] [ 102 ] يُعزى توسع الدوران الكلي باتجاه القطب بنحو 0.1°–0.5° من خط العرض لكل عقد منذ ثمانينيات القرن الماضي إلى حد كبير إلى التحول القطبي لخلية هادلي في نصف الكرة الشمالي، والتي أظهرت إعادة تحليل الغلاف الجوي توسعًا أكثر وضوحًا منذ عام 1992. [ 103 ] ومع ذلك، أشار التقرير التقييمي السادس أيضًا إلى ثقة متوسطة في أن توسع خلية هادلي في نصف الكرة الشمالي يقع ضمن نطاق التباين الداخلي. في المقابل، خلص التقرير التقييمي السادس إلى أنه من المرجح أن يكون توسع خلية هادلي في نصف الكرة الجنوبي باتجاه القطب ناتجًا عن التأثير البشري؛ [ 104 ] وقد استندت هذه النتيجة إلى نماذج مناخية من مشروع مقارنة نماذج المناخ (CMIP5 وCMIP6) . [ 8 ]

أظهرت الدراسات نطاقًا واسعًا من التقديرات لمعدل اتساع المناطق المدارية نتيجة استخدام مقاييس مختلفة؛ إذ تميل التقديرات القائمة على خصائص طبقة التروبوسفير العليا إلى إعطاء نطاق أوسع من القيم. [ 105 ] وتختلف درجة اتساع الدوران باختلاف الفصول، حيث تكون الاتجاهات في فصلي الصيف والخريف أكبر وذات دلالة إحصائية في نصفي الكرة الأرضية. [ 106 ] كما أدى اتساع دوران هادلي إلى اتساع محتمل لمنطقة التقارب المداري منذ سبعينيات القرن الماضي. [ 107 ] وتشير إعادة التحليلات أيضًا إلى أن خلايا هادلي الصيفية والخريفية في نصفي الكرة الأرضية قد اتسعت، وأن دوران هادلي العالمي قد اشتد منذ عام 1979، مع اشتداد أكثر وضوحًا في نصف الكرة الشمالي. [ 103 ] بين عامي 1979 و2010، زادت الطاقة المولدة من دوران هادلي العالمي بمعدل 0.54  تيراواط سنويًا، وهو ما يتوافق مع زيادة مدخلات الطاقة إلى الدوران نتيجة ارتفاع درجات حرارة سطح البحر فوق المحيطات الاستوائية. [ 108 ] (للمقارنة، تتراوح الطاقة الإجمالية لدوران هادلي بين 0.5  تيراواط و218  تيراواط على مدار العام في نصف الكرة الشمالي، وبين 32 و204  تيراواط في نصف الكرة الجنوبي). [ 109 ] على عكس عمليات إعادة التحليل، تُظهر نماذج مناخ CMIP5 ضعفًا في دوران هادلي منذ عام 1979. [ 110 ] وبالتالي، فإن حجم التغيرات طويلة الأجل في قوة الدوران غير مؤكد بسبب تأثير التباين الكبير بين السنوات وضعف تمثيل توزيع إطلاق الحرارة الكامنة في عمليات إعادة التحليل. [ 103 ]

يتوافق توسع دوران هادلي نتيجة لتغير المناخ مع نموذج هيلد-هو، الذي يتنبأ بأن الامتداد العرضي للدوران يتناسب طرديًا مع الجذر التربيعي لارتفاع التروبوبوز. يؤدي ارتفاع درجة حرارة التروبوسفير إلى زيادة ارتفاع التروبوبوز، مما يسمح للفرع القطبي العلوي لخلايا هادلي بالامتداد إلى مسافة أبعد، وبالتالي توسع هذه الخلايا. [ 111 ] تشير نتائج نماذج المناخ إلى أن تأثير التقلبات الداخلية (مثل التذبذب العقدي للمحيط الهادئ) والتأثير البشري على توسع دوران هادلي منذ ثمانينيات القرن الماضي كان متقاربًا. [ 8 ] يتجلى التأثير البشري بوضوح في توسع خلية هادلي في نصف الكرة الجنوبي؛ [ 8 ] وقد قيّم التقرير التقييمي السادس (AR6) مستوى ثقة متوسطًا في ربط توسع دوران هادلي في نصفي الكرة الأرضية بالتأثير الإشعاعي الإضافي للغازات الدفيئة. [ 112 ]

الآليات الفيزيائية والتغيرات المتوقعة

لا تزال العمليات الفيزيائية التي تتوسع من خلالها دورة هادلي بفعل التأثير البشري غير واضحة، ولكنها قد تكون مرتبطة بزيادة دفء المناطق شبه الاستوائية مقارنةً بخطوط العرض الأخرى في كلٍ من نصفي الكرة الأرضية الشمالي والجنوبي. ويمكن أن يُتيح ارتفاع درجة حرارة المناطق شبه الاستوائية توسع الدورة باتجاه القطبين عن طريق إزاحة التيار النفاث شبه الاستوائي والدوامات الباروكينية باتجاه القطبين. [ 8 ] [ 113 ] وقد عزا التقرير التقييمي الخامس للهيئة الحكومية الدولية المعنية بتغير المناخ (AR5) التوسع القطبي لخلية هادلي في نصف الكرة الجنوبي خلال فصل الصيف الجنوبي إلى استنفاد طبقة الأوزون في الستراتوسفير استنادًا إلى محاكاة نموذج CMIP5، بينما لم تُظهر محاكاة CMIP6 إشارة واضحة بهذا الشكل. [ 8 ] ومن المحتمل أن يؤثر استنفاد طبقة الأوزون على دورة هادلي من خلال زيادة التبريد الإشعاعي في الطبقة السفلى من الستراتوسفير؛ مما سيؤدي إلى زيادة سرعة طور الدوامات الباروكينية وإزاحتها باتجاه القطبين، وبالتالي توسع خلايا هادلي. [ 113 ] اقتُرحت آليات أخرى مدفوعة بالدوامات لتوسيع خلايا هادلي، تشمل تغيرات في الميل الحراري ، وانكسار الأمواج، وغيرها من عوامل عدم الاستقرار. [ 114 ] في المناطق المعتدلة من نصف الكرة الشمالي، قد يكون ازدياد تركيزات الكربون الأسود والأوزون التروبوسفيري عاملاً رئيسياً في توسيع خلايا هادلي في ذلك النصف من الكرة خلال فصل الصيف الشمالي. [ 106 ]

تشير توقعات نماذج المناخ إلى أن استمرار ارتفاع تركيز غازات الاحتباس الحراري سيؤدي إلى استمرار اتساع دورة هادلي. [ 96 ] ومع ذلك، تشير عمليات المحاكاة باستخدام البيانات التاريخية إلى أن تأثير غازات الاحتباس الحراري قد يفسر حوالي 0.1 درجة مئوية لكل عقد من اتساع المناطق الاستوائية. [ 114 ] على الرغم من أن اتساع خلايا هادلي نتيجة لتغير المناخ قد تزامن مع زيادة في شدتها استنادًا إلى عمليات إعادة تحليل الغلاف الجوي، [ 101 ] [ 102 ] فإن توقعات نماذج المناخ تُظهر عمومًا ضعفًا في الدورة بالتزامن مع اتساعها بحلول نهاية القرن الحادي والعشرين. [ 110 ] [ 115 ] قد يؤدي ارتفاع تركيز ثاني أكسيد الكربون على المدى الطويل إلى إضعاف دورة هادلي نتيجة لانخفاض التبريد الإشعاعي في طبقة التروبوسفير بالقرب من فروع الدورة الهابطة. [ 116 ] مع ذلك، قد تؤدي التغيرات في دوران المحيطات داخل المناطق الاستوائية إلى تخفيف التغيرات في شدة وعرض خلايا هادلي عن طريق تقليل التباينات الحرارية. [ 117 ] [ 118 ]

تغيرات في أنماط الطقس

خريطة كونتورية للتغيرات النسبية المتوقعة في متوسط ​​هطول الأمطار السنوي العالمي في ظل ارتفاع درجة الحرارة بمقدار درجتين مئويتين
قد تؤثر التغيرات في خلية هادلي نتيجة لتغير المناخ على اتجاهات هطول الأمطار العالمية.

يرتبط توسع دورة هادلي نتيجة لتغير المناخ بتغيرات في أنماط الطقس الإقليمية والعالمية. [ 119 ] قد يؤدي اتساع المناطق المدارية إلى إزاحة حزام الأمطار الاستوائية ، وتوسيع الصحاري شبه الاستوائية، وتفاقم حرائق الغابات والجفاف. [ 120 ] يرتبط التحول والتوسع الموثقان للمرتفعات شبه الاستوائية بتغيرات في دورة هادلي، بما في ذلك امتداد المرتفع شبه الاستوائي غربًا فوق شمال غرب المحيط الهادئ، وتغيرات في شدة وموقع مرتفع جزر الأزور ، وإزاحة وتكثيف حزام الضغط العالي شبه الاستوائي باتجاه القطب في نصف الكرة الجنوبي. وقد أثرت هذه التغيرات على كميات هطول الأمطار الإقليمية وتقلباتها، بما في ذلك اتجاهات الجفاف فوق جنوب أستراليا وشمال شرق الصين وشمال جنوب آسيا . وقد قيّم التقرير التقييمي السادس (AR6) أدلة محدودة تشير إلى أن توسع خلية هادلي في نصف الكرة الشمالي ربما يكون قد أدى جزئيًا إلى ظروف أكثر جفافًا في المناطق شبه الاستوائية وتوسع الجفاف باتجاه القطب خلال فصل الصيف في نصف الكرة الشمالي. [ 121 ] قد تؤدي تغيرات الهطول الناتجة عن تغيرات دوران هادلي إلى تغيرات في رطوبة التربة الإقليمية ، حيث تُظهر النماذج انخفاضات ملحوظة في البحر الأبيض المتوسط ​​وجنوب إفريقيا وجنوب غرب الولايات المتحدة . [ 119 ] ومع ذلك، فإن التأثيرات المتزامنة لتغير أنماط درجة حرارة سطح الأرض تُثير شكوكًا حول تأثير اتساع خلية هادلي على الجفاف في المناطق شبه الاستوائية. [ 122 ]

تشير نماذج المناخ إلى أن تغير موقع المرتفعات شبه الاستوائية الناتج عن اتساع خلية هادلي قد يقلل من ظاهرة الصعود المحيطي عند خطوط العرض المنخفضة ويعززها عند خطوط العرض العليا. [ 123 ] كما أن اتساع المرتفعات شبه الاستوائية بالتزامن مع اتساع الدوران قد يؤدي إلى اتساع المناطق المحيطية ذات الملوحة العالية والإنتاج الأولي البحري المنخفض . [ 120 ] ويتأثر انخفاض الأعاصير خارج المدارية في مناطق مسار العواصف في توقعات النماذج جزئيًا باتساع خلية هادلي. [ 124 ] وترتبط التحولات القطبية في دوران هادلي بتحولات في مسارات الأعاصير المدارية في نصفي الكرة الأرضية الشمالي والجنوبي، [ 121 ] بما في ذلك اتجاه قطبي في المواقع التي بلغت فيها العواصف ذروة شدتها. [ 125 ]

دورات هادلي خارج الأرض

رسم تخطيطي يُبرز المكونات الرئيسية للدوران الجوي العالمي على سطح المريخ
قد يكون هناك دوران هادلي على كواكب أخرى، بما في ذلك المريخ .

خارج كوكب الأرض، يمكن وصف أي دوران حراري مباشر يُحرّك الهواء باتجاه خطوط الطول عبر تدرجات الإشعاع الشمسي على نطاق كوكبي بأنه دوران هادلي. [ 21 ] يميل الغلاف الجوي الأرضي المعرض لتسخين استوائي زائد إلى الحفاظ على دوران هادلي متناظر محوريًا، مع حركات صاعدة بالقرب من خط الاستواء وهابطة عند خطوط العرض الأعلى. [ 126 ] يُفترض أن التسخين التفاضلي يؤدي إلى دورات هادلي مماثلة لدوران الأرض على أغلفة جوية أخرى في النظام الشمسي ، مثل الزهرة والمريخ وتيتان . وكما هو الحال مع الغلاف الجوي للأرض، سيكون دوران هادلي هو الدوران السائد باتجاه خطوط الطول لهذه الأغلفة الجوية خارج الأرض . [ 127 ] على الرغم من أن فهمنا لها أقل، إلا أن دورات هادلي قد تكون موجودة أيضًا على الكواكب الغازية العملاقة في النظام الشمسي، ومن المفترض من حيث المبدأ أن تتجسد على الأغلفة الجوية للكواكب الخارجية . [ 128 ] [ 129 ] قد يعتمد الامتداد المكاني لخلية هادلي في أي غلاف جوي على معدل دوران الكوكب أو القمر، حيث يؤدي معدل الدوران الأسرع إلى خلايا هادلي أكثر انكماشًا (مع امتداد قطبي أكثر تقييدًا) ودوران مداري عالمي أكثر كثافة. [ 130 ] يقلل معدل الدوران الأبطأ من تأثير كوريوليس، مما يقلل من تدرج درجة الحرارة المداري اللازم للحفاظ على تيار نفاث عند الحد القطبي لخلية هادلي، وبالتالي يسمح لخلية هادلي بالامتداد أبعد باتجاه القطب. [ 28 ]

صورتان للقطب الشمالي لتيتان، إحداهما تُظهر سحب الميثان.
قد تدعم الكواكب أو الأقمار الأبطأ دورانًا، مثل تلك الموجودة على تيتان ، دورات هادلي الأوسع مع فروع صاعدة وحمل حراري أقرب إلى المناطق القطبية.

قد يمتلك كوكب الزهرة ، الذي يدور ببطء، خلايا هادلي تمتد باتجاه القطب أبعد من خلايا هادلي للأرض، من خط الاستواء إلى خطوط العرض العليا في كل من نصفي الكرة الأرضية الشمالي والجنوبي. [ 21 ] [ 131 ] من شأن دوران هادلي الواسع هذا أن يحافظ بكفاءة على توزيع درجة الحرارة شبه المتساوي بين قطب الكوكب وخط استوائه، وعلى سرعات رأسية تبلغ حوالي 0.5 سم/ث (0.018 كم/س؛ 0.011 ميل/س) . [ 131 ] [ 132 ] توفر ملاحظات المؤشرات الكيميائية ، مثل أول أكسيد الكربون، دليلاً غير مباشر على وجود دوران هادلي حول كوكب الزهرة. [ 133 ] يُعتقد عادةً أن وجود رياح قطبية تصل سرعتها إلى حوالي 15 مترًا في الثانية (54 كيلومترًا في الساعة؛ 34 ميلًا في الساعة) على ارتفاع 65 كيلومترًا (40 ميلًا) مرتبط بالفرع العلوي لخلية هادلي، [ 134 ] والتي قد تقع على ارتفاع 50-65 كيلومترًا (31-40 ميلًا) فوق سطح الزهرة. [ 133 ] لم تُقاس السرعات الرأسية البطيئة المرتبطة بدوران هادلي، على الرغم من أنها قد تكون ساهمت في السرعات الرأسية التي قاسها كل من مهمتي فيغا وفينيرا . [ 134 ] قد تمتد خلايا هادلي إلى حوالي 60 درجة عرضية، باتجاه خط الاستواء من تيار نفاث متوسط ​​العرض يُحدد الحد الفاصل بين خلية هادلي المفترضة والدوامة القطبية . [ 133 ] قد يُظهر الغلاف الجوي للكوكب دورتين لهادلي، إحداهما بالقرب من السطح والأخرى على مستوى الطبقة السحابية العليا . قد يساهم دوران هادلي حول كوكب الزهرة في الدوران الفائق لغلاف الكوكب الجوي. [ 21 ]          

تشير محاكاة الغلاف الجوي للمريخ إلى وجود دورة هادلي فيه، تُظهر تباينًا موسميًا أقوى مقارنةً بدورة هادلي على الأرض. [ 135 ] وينتج هذا التباين الموسمي الأكبر عن انخفاض القصور الحراري نتيجةً لغياب المحيطات ورقة الغلاف الجوي للكوكب. [ 21 ] [ 136 ] إضافةً إلى ذلك، يؤدي انحراف مدار المريخ إلى خلية هادلي أقوى وأوسع خلال فصل الشتاء في نصف الكرة الشمالي مقارنةً بفصل الشتاء في نصف الكرة الجنوبي. وخلال معظم أيام السنة المريخية، عندما تسود خلية هادلي واحدة، تقع فروعها الصاعدة والهابطة عند خطي عرض 30° و60° على التوالي، وفقًا لنمذجة المناخ العالمي. [ 137 ] وقد تصل قمم خلايا هادلي على المريخ إلى ارتفاعات أعلى (حوالي 60 كم [37 ميلًا] ) وتكون أقل وضوحًا مقارنةً بالأرض نظرًا لغياب طبقة تروبوبوز قوية على المريخ. [ 135 ] [ 138 ] في حين أن التسخين الكامن الناتج عن تغيرات الطور المرتبطة بالماء يُحرك جزءًا كبيرًا من الحركة الصاعدة في دورة هادلي للأرض، فإن الصعود في دورة هادلي للمريخ قد يكون مدفوعًا بالتسخين الإشعاعي للغبار المتطاير ، ويتكثف بفعل تكثف ثاني أكسيد الكربون بالقرب من الغطاء الجليدي القطبي لنصف الكرة الأرضية الشتوي للمريخ، مما يزيد من حدة تدرجات الضغط. [ 21 ] على مدار السنة المريخية، يتراوح تدفق كتلة دورة هادلي بين 10⁹ كجم / ث خلال الاعتدالين و10¹⁰ كجم/ث عند الانقلابين. [ 139 ]   

قد توجد دورة هادلي أيضًا في الغلاف الجوي لقمر زحل ، تيتان . ومثل كوكب الزهرة، قد يدعم معدل دوران تيتان البطيء وجود دورة هادلي واسعة النطاق مكانيًا. [ 131 ] تشير نماذج الدوران العام لغلاف تيتان الجوي إلى وجود خلية هادلي عابرة لخط الاستواء. يتوافق هذا التكوين مع الرياح المدارية التي رصدتها مركبة هيغنز الفضائية عند هبوطها بالقرب من خط استواء تيتان. [ 140 ] خلال الانقلابين الشمسيين لتيتان، قد تتخذ دورة هادلي شكل خلية هادلي واحدة تمتد من القطب إلى القطب، حيث يصعد الغاز الدافئ في نصف الكرة الصيفي ويهبط في نصف الكرة الشتوي. [ 141 ] يظهر تكوين ثنائي الخلايا مع صعود بالقرب من خط الاستواء في النماذج خلال فترة انتقالية محدودة قرب الاعتدالين. [ 142 ] يشير توزيع سحب الميثان الحملية على تيتان والملاحظات من مركبة هيغنز الفضائية إلى أن الفرع الصاعد لدوران هادلي يحدث في خطوط العرض المتوسطة لنصف الكرة الصيفي. [ 143 ] يتشكل السحب بشكل متكرر عند خط عرض 40 درجة في نصف الكرة الصيفي لتيتان من الصعود، على غرار منطقة التقارب المداري للأرض. [ 144 ]

انظر أيضاً

ملحوظات

  1. ↑ تتميز الدورة الحرارية المباشرة بارتفاع الهواء فوق المناطق الأكثر دفئًا وهبوطه فوق المناطق الأكثر برودة، مما يؤدي إلى إضافة الحرارة بضغط أعلى مما هو عليه عند إزالة الحرارة. وهذا يختلف عن الدورة الحرارية غير المباشرة ، حيث تسمح الطاقة الميكانيكية المُدخلة للهواء بالارتفاع فوق المناطق الأكثر برودة والهبوط فوق المناطق الأكثر دفئًا. وتُعدّ عملية التبريد مماثلة للدورة الحرارية غير المباشرة. [ 1 ]
  2. ↑ تكون الحركات الزوالية في اتجاه الشمال أو الجنوب، على طول خطوط الطول ، بينما تكون الحركات المدارية في اتجاه الغرب أو الشرق، على طول خطوط العرض .
  3. ↑ يشير مصطلحا "الشمالي " و "الجنوبي" إلى نصفي الكرة الأرضية الشمالي والجنوبي على التوالي. فعلى سبيل المثال، يشير "الصيف الشمالي" إلى فصل الصيف في نصف الكرة الشمالي، والذي يتزامن مع " الشتاء الجنوبي " (فصل الشتاء في نصف الكرة الجنوبي).

مراجع

  1. 1 2 3 4 5 6 7 جيمس 2002 ، ص 920.
  2. 1 2 جيمس 2002 .
  3. 1 2 3 4 5 غروتجان 2002 ، ص 845-854.
  4. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Webster 2004 ، ص 9-19.
  5. ↑ ويبستر 2004 ، ص 42.
  6. ↑ كوان، دياز وهورلينغ 2004 ، ص. 1.
  7. 1 2 هو وفو 2007 ، ص. 2368.
  8. 1 2 3 4 5 6 Erying et al. 2021 ، ص. 459.
  9. ↑ ويبستر 2004 ، ص 38-41.
  10. 1 2 نجوين وآخرون. 2013 ، ص. 3357.
  11. ↑ كوك 2004 ، ص 63.
  12. ^ بيكوفنيك وآخرون. 2022 ، ص 626-628.
  13. 1 2 3 هارتمان 2016 ، ص. 167.
  14. ↑ جيمس 2002 ، ص 923.
  15. ↑ والاس وهوبز 2006 ، ص 14.
  16. ↑ فاليس 2017 ، ص 516.
  17. ↑ جين وآخرون 2020 ، ص. 3.
  18. 1 2 3 4 جيمس 2002 ، ص 919.
  19. ↑ ويبستر 2004 ، ص 44.
  20. ↑ Xie 2004 ، ص 121.
  21. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 ديل جينيو 1997 .
  22. ↑ داونلينج وشومان 2007 ، ص 175.
  23. ↑ ويبستر 2004 ، ص 37.
  24. ↑ ويبستر 2004 ، ص 17.
  25. 1 2 كوك 2004 ، ص. 72.
  26. 1 2 شنايدر 2006 ، ص. 657.
  27. ^ فوكويا وآخرون. 2021 ، ص. 511.
  28. 1 2 3 ميتشل ولورا 2016 ، ص 363.
  29. ↑ هارتمان 2016 ، ص 178.
  30. ↑ Xie 2004 ، ص 139.
  31. 1 2 ترنبيرث وستيبانياك 2003 ، ص. 3706.
  32. ↑ باينز 2006 ، ص 880-882.
  33. 1 2 3 شيان وآخرون. 2021 ، ص. 2.
  34. ^ شيان وآخرون. 2021 ، ص. 3-4.
  35. ↑ هارتمان 2016 ، ص 165.
  36. ↑ جيمس 2002 ، ص 922.
  37. ↑ والاس 2002 ، ص 821.
  38. ^ نجوين وآخرون. 2013 ، ص 3361-3362.
  39. ↑ كوك 2004 ، ص 74-75.
  40. ↑ كوك 2004 ، ص 77-80.
  41. ^ ترنبيرث وستيبانياك 2003 ، ص. 3709.
  42. ^ هوسكينز، يانغ وفونسيكا 2020 ، ص. 572.
  43. ^ هوسكينز ويانغ 2021 ، ص. 821.
  44. ↑ كوان، دياز وهورلينغ 2004 ، ص 103.
  45. 1 2 كوان، دياز وهورلينج 2004 ، ص. 114.
  46. ↑ بارنستون 2014 .
  47. ^ فنغ وآخرون. 2019 ، ص. 3877.
  48. ↑ وانغ 2004 ، ص 197.
  49. ↑ وانغ 2004 ، ص 173.
  50. ^ قوه وتان 2018 ، ص. 5319.
  51. ↑ لي وآخرون 2019 ، ص. 1.
  52. ↑ هارتمان 2016 ، ص 175-176.
  53. 1 2 ترنبيرث وستيبانياك 2003 ، ص. 3721.
  54. ↑ والاس 2002 ، ص 827.
  55. ↑ هارتمان 2016 ، ص 174.
  56. ^ هيفيسايد و كزاجا 2013 ، ص. 2181.
  57. ↑ Hastenrath 2002 ، ص 2938.
  58. ↑ والاس 2002 ، ص 823-824.
  59. ↑ هوانغ وماكيلروي 2014 ، ص 2661.
  60. ↑ شليزنجر وبرنهاردت 2020 ، ص 56.
  61. ↑ ويبستر 2004 ، ص 33-35.
  62. ↑ Ma et al. 2018 ، ص 553.
  63. ↑ هوانغ وماكيلروي 2014 ، ص 2662.
  64. 1 2 هارتمان 2016 ، ص. 179.
  65. ↑ ويبستر 2004 ، ص 28.
  66. ↑ ويكسلر 1954 ، ص 958.
  67. ↑ سورناتالي 1990 ، ص 13.
  68. 1 2 3 شيان وآخرون. 2021 ، ص. 1.
  69. ↑ لورنز 1967 ، ص 4.
  70. 1 2 فريسينجر 1977 ، ص. 128.
  71. ↑ ويبستر 2004 ، ص 20.
  72. 1 2 3 بيرسون 2008 ، ص 335.
  73. ↑ إخفاء 1993 ، ص 143.
  74. ↑ Burstyn 1966 ، ص 180.
  75. ↑ ويبستر 2004 ، ص 22.
  76. 1 2 3 4 بيرسون 2008 ، ص. 336.
  77. ↑ بيرسون 2006 ، ص 17.
  78. ↑ ويبستر 2004 ، ص 23-24.
  79. 1 2 لورنز 1967 ، ص. 2.
  80. ↑ لورنز 1967 ، ص 3.
  81. ↑ بيرسون 2006 ، ص 19.
  82. ↑ بيرسون 2008 ، ص 337.
  83. ↑ بيرسون 2008 ، ص 338.
  84. ↑ بيرسون 2006 ، ص 25.
  85. ↑ بيرسون 2009 أ ، ص 44.
  86. ↑ بيرسون 2009 أ، ص 45.
  87. 1 2 3 بيرسون 2009 أ، ص 46-47.
  88. ↑ بيرسون 2009ب ، ص 93.
  89. ↑ بيرسون 2009ب ، ص 94.
  90. ↑ بيرسون 2009ب ، ص 96.
  91. ↑ بيرسون 2006 ، ص 37.
  92. ↑ Vuorela 1948 ، ص 117.
  93. ^ ساها 2008 ، ص 312-313.
  94. 1 2 تشيان وو وليانغ 2016 ، ص. 1.
  95. ↑ كونولي وآخرون 2021 ، ص. 3.
  96. 1 2 Hu, Huang & Zhou 2018 , ص. 640.
  97. ↑ Liu et al. 2020 ، ص. 1.
  98. ↑ تيرزي وآخرون 2019 ، ص. 1.
  99. ↑ والاس وهوبز 2006 ، ص 263.
  100. ^ جوليف وآخرون. 2021 ، ص. 335.
  101. 1 2 جوليف وآخرون. 2021 ، ص. 291.
  102. 1 2 جوليف وآخرون. 2021 ، ص. 337.
  103. 1 2 3 جوليف وآخرون. 2021 ، ص. 336.
  104. ↑ Erying et al. 2021 ، ص 426.
  105. ^ ستاتن وآخرون. 2018 ، ص. 770.
  106. 1 2 Hu, Huang & Zhou 2018 , ص. 641.
  107. ^ دوفيل وآخرون. 2021 ، ص 1053-1054.
  108. ↑ هوانغ وماكيلروي 2014 ، ص 2656.
  109. ↑ هوانغ وماكيلروي 2014 ، ص 2660.
  110. 1 2 Chemke & Polvani 2019 ، ص. 528.
  111. ^ ما وآخرون. 2018 ، ص 553-554.
  112. ^ دوفيل وآخرون. 2021 ، ص. 1058.
  113. 1 2 Hu, Huang & Zhou 2018 , ص. 642.
  114. 1 2 ستاتن وآخرون. 2018 ، ص. 771.
  115. ↑ هو، هوانغ وتشو 2018 ، ص. 643.
  116. ^ دوفيل وآخرون. 2021 ، ص. 1070.
  117. ↑ غرين ومارشال 2017 ، ص 4395.
  118. ↑ Chemke & Polvani 2018 ، ص. 9204.
  119. 1 2 دوفيل وآخرون. 2021 ، ص. 1119.
  120. 1 2 ستاتن وآخرون. 2018 ، ص. 768.
  121. 1 2 دوفيل وآخرون. 2021 ، ص 1093-1094.
  122. ^ دوفيل وآخرون. 2021 ، ص. 1126.
  123. ↑ فوكس-كيمبر وآخرون 2021 ، ص. 1244.
  124. ↑ لي وآخرون 2021 ، ص. 606.
  125. ^ سينيفيراتني وآخرون. 2021 ، ص. 1586.
  126. ↑ اقرأ 2011 ، ص 901.
  127. ^ غندلمان وكاسبي 2018 ، ص. 13213.
  128. ↑ ريس وغاريت 2019 .
  129. ^ شومان، تشو ومينو 2009 ، ص. 34.
  130. ^ غندلمان وكاسبي 2018 ، ص 13219–13220.
  131. 1 2 3 اقرأ 2011 ، ص 904.
  132. ↑ ستون 1975 ، ص 1005.
  133. 1 2 3 Svedhem et al. 2007 ، ص. 630.
  134. 1 2 سانشيز لافيجا وآخرون. 2017 ، ص 1551-1552.
  135. 1 2 ريد، لويس ومولهولاند 2015 ، ص 13-15.
  136. ↑ اقرأ 2011 ، ص 903.
  137. ↑ Leovy 2001 ، ص 246-247.
  138. ^ مانجولد وآخرون. 2016 ، ص 15-16.
  139. ↑ Haberle 2002 ، ص 1748.
  140. ↑ توكانو 2007 ، ص. 2008.
  141. ↑ ميتشل ولورا 2016 ، ص 374-375.
  142. ↑ كوستينيس 2007 ، ص 475.
  143. ↑ ميتشل وآخرون 2009 ، ص 262-263.
  144. ^ رانو وآخرون. 2006 ، ص. 205.

مصادر