الانعكاس (علم الأرصاد الجوية)

تحتاج هذه المقالة إلى مصادر إضافية للتحقق . يُرجى المساعدة في تحسين هذه المقالة عن طريق إضافة مصادر موثوقة . قد يتم الطعن في المواد غير الموثقة وإزالتها. البحث عن المصادر:  "الانقلاب" علم الأرصاد الجوية – الأخبار  · الصحف  · الكتب  · العلماء  · JSTOR ( مايو 2020 ) ( تعرف على كيفية ومتى تزيل هذه الرسالة )

قد تكون هذه المقالة تقنية للغاية بحيث يصعب على معظم القراء فهمها . يرجى المساعدة في تحسينها لجعلها مفهومة لغير المتخصصين ، دون إزالة التفاصيل التقنية. ( يوليو 2022 ) ( تعرف على كيفية ومتى يمكنك إزالة هذه الرسالة )

في علم الأرصاد الجوية ، الانعكاس (أو انعكاس درجة الحرارة ) هو ظاهرة حيث تتداخل طبقة من الهواء الدافئ مع الهواء البارد. عادة، تنخفض درجة حرارة الهواء تدريجيًا مع زيادة الارتفاع ، ولكن هذه العلاقة تنعكس في الانعكاس. ^[2]

يحبس الانعكاس تلوث الهواء ، مثل الضباب الدخاني ، بالقرب من الأرض. ويمكن للانعكاس أيضًا قمع الحمل الحراري من خلال العمل كـ "غطاء". إذا تم كسر هذا الغطاء لأي من الأسباب العديدة، فقد ينفجر الحمل الحراري لأي رطوبة في شكل عواصف رعدية عنيفة . يمكن أن يتسبب الانعكاس الحراري في هطول أمطار متجمدة في المناخات الباردة .

عادةً، يكون الهواء القريب من سطح الأرض داخل الغلاف الجوي السفلي ( التروبوسفير ) أكثر دفئًا من الهواء فوقه، ويرجع ذلك إلى حد كبير إلى تسخين الغلاف الجوي من الأسفل حيث تعمل الإشعاعات الشمسية على تدفئة سطح الأرض، مما يؤدي بدوره إلى تدفئة طبقة الغلاف الجوي الموجودة فوقها مباشرة، على سبيل المثال، عن طريق التيارات الحرارية ( انتقال الحرارة بالحمل ). ^[3] تنخفض درجة حرارة الهواء أيضًا مع زيادة الارتفاع لأن الهواء الأعلى يكون عند ضغط أقل، ويؤدي الضغط المنخفض إلى درجة حرارة أقل، وفقًا لقانون الغاز المثالي ومعدل الانحدار الأدياباتي .

في ظل الظروف المناسبة، ينقلب التدرج الرأسي الطبيعي لدرجة الحرارة بحيث يصبح الهواء أكثر برودة بالقرب من سطح الأرض. ويمكن أن يحدث هذا عندما تتحرك، على سبيل المثال، كتلة هوائية أكثر دفئًا وأقل كثافة فوق كتلة هوائية أكثر برودة وكثافة. ويحدث هذا النوع من الانعكاس في محيط الجبهات الدافئة ، وكذلك في مناطق صعود المحيطات مثل على طول ساحل كاليفورنيا في الولايات المتحدة. ومع وجود رطوبة كافية في الطبقة الأكثر برودة، يكون الضباب موجودًا عادةً أسفل غطاء الانعكاس. ويحدث الانعكاس أيضًا كلما تجاوز الإشعاع من سطح الأرض كمية الإشعاع المستلمة من الشمس، وهو ما يحدث عادةً في الليل، أو أثناء الشتاء عندما تكون الشمس منخفضة جدًا في السماء. ويقتصر هذا التأثير عمليًا على المناطق البرية حيث يحتفظ المحيط بالحرارة لفترة أطول بكثير. وفي المناطق القطبية خلال فصل الشتاء، تكون الانعكاسات موجودة دائمًا تقريبًا فوق الأرض.

يمكن لكتلة هوائية أكثر دفئًا تتحرك فوق كتلة هوائية أكثر برودة أن "تغلق" أي حمل حراري قد يكون موجودًا في كتلة الهواء الأكثر برودة: وهذا ما يُعرف باسم الانعكاس الحدّي . ومع ذلك، إذا تم كسر هذا الغطاء، إما عن طريق الحمل الحراري الشديد الذي يتغلب على الغطاء أو عن طريق تأثير رفع جبهة أو سلسلة جبلية، فإن الإطلاق المفاجئ للطاقة الحملية المكبوتة - مثل انفجار البالون - يمكن أن يؤدي إلى عواصف رعدية شديدة. تسبق مثل هذه الانعكاسات الحديّة عادةً تطور الأعاصير في الغرب الأوسط للولايات المتحدة . في هذه الحالة، تكون الطبقة "الأبرد" دافئة جدًا ولكنها لا تزال أكثر كثافة وعادةً ما تكون أكثر برودة من الجزء السفلي من طبقة الانعكاس التي تغطيها. ^[4]

يمكن أن يتطور الانعكاس في الأعلى نتيجة لغرق الهواء تدريجيًا فوق مساحة واسعة وتسخينه بالضغط الأدياباتي ، والذي يرتبط عادةً بمناطق الضغط العالي شبه الاستوائية . ^{[5] قد تتطور بعد ذلك} طبقة بحرية مستقرة فوق المحيط نتيجة لذلك. ومع تحرك هذه الطبقة فوق مياه أكثر دفئًا تدريجيًا، يمكن للاضطراب داخل الطبقة البحرية أن يرفع طبقة الانعكاس تدريجيًا إلى ارتفاعات أعلى، وفي النهاية يخترقها، مما ينتج عنه عواصف رعدية، وفي ظل الظروف المناسبة، الأعاصير المدارية . يتسبب الضباب الدخاني والغبار المتراكم تحت الانعكاس في تلطيخ السماء باللون الأحمر بسرعة، ويمكن رؤيته بسهولة في الأيام المشمسة.

توقف الانعكاسات الحرارية حدوث الحمل الحراري الجوي (الذي يكون موجودًا بشكل طبيعي) في المنطقة المتضررة ويمكن أن تؤدي إلى تركيزات عالية من الملوثات الجوية. تعاني المدن بشكل خاص من آثار الانعكاسات الحرارية لأنها تنتج المزيد من الملوثات الجوية ولديها كتل حرارية أعلى من المناطق الريفية، مما يؤدي إلى حدوث انعكاسات أكثر تواتراً مع تركيزات أعلى من الملوثات. تكون التأثيرات أكثر وضوحًا عندما تكون المدينة محاطة بالتلال أو الجبال لأنها تشكل حاجزًا إضافيًا لدوران الهواء. أثناء الانعكاس الشديد، تشكل ملوثات الهواء المحاصرة ضبابًا بنيًا يمكن أن يسبب مشاكل في الجهاز التنفسي. يعد الضباب الدخاني العظيم عام 1952 في لندن بإنجلترا أحد أخطر الأمثلة على مثل هذا الانعكاس. وقد تم إلقاء اللوم عليه في وفاة ما يقدر بنحو 10000 إلى 12000 شخص. ^[6]

في بعض الأحيان تكون طبقة الانعكاس على ارتفاع عالٍ بما يكفي لتتكاثف السحب الركامية ولكنها لا تستطيع إلا الانتشار تحت طبقة الانعكاس. وهذا يقلل من كمية ضوء الشمس التي تصل إلى الأرض ويمنع تشكل تيارات حرارية جديدة . ومع تفرق السحب، يحل الطقس المشمس محل الغيوم في دورة يمكن أن تحدث أكثر من مرة في اليوم.

مع ارتفاع درجة حرارة الهواء، ينخفض ​​معامل انكسار الهواء، وهو أحد الآثار الجانبية للهواء الساخن الأقل كثافة. وعادة ما يؤدي هذا إلى تقصير الأجسام البعيدة عموديًا، وهو التأثير الذي يسهل رؤيته عند غروب الشمس عندما تكون الشمس مرئية على شكل بيضاوي. وفي الانعكاس، ينعكس النمط الطبيعي، وتمتد الأجسام البعيدة بدلاً من ذلك أو تبدو وكأنها فوق الأفق، مما يؤدي إلى الظاهرة المعروفة باسم Fata Morgana أو السراب .

يمكن أن تؤدي الانعكاسات إلى تكبير ما يسمى " الوميض الأخضر " - وهي ظاهرة تحدث عند شروق الشمس أو غروبها، وعادة ما تكون مرئية لبضع ثوانٍ، حيث يتم عزل ضوء الشمس الأخضر بسبب التشتت. ^[7] ينكسر الطول الموجي الأقصر بشكل أكبر، مع "تشتت المكون الأزرق من ضوء الشمس تمامًا بواسطة تشتت رايلي "، مما يجعل اللون الأخضر أول أو آخر ضوء من الحافة العلوية للقرص الشمسي يمكن رؤيته. ^[8]

يمكن أن تنكسر الموجات الراديوية عالية التردد عن طريق الانعكاسات، مما يجعل من الممكن سماع راديو FM أو مشاهدة البث التلفزيوني منخفض النطاق VHF من مسافات طويلة في الليالي الضبابية . الإشارة، التي من المفترض أن تنكسر عادةً لأعلى وبعيدًا إلى الفضاء، تنكسر بدلاً من ذلك لأسفل باتجاه الأرض بواسطة طبقة حدود الانعكاس الحراري. تسمى هذه الظاهرة بالتوجيه التروبوسفيري . على طول السواحل خلال الخريف والربيع، بسبب وجود محطات متعددة في وقت واحد بسبب انخفاض خسائر الانتشار، تعاني العديد من محطات الراديو FM من تدهور شديد في الإشارة يعطل الاستقبال. في الترددات الأعلى مثل الموجات الدقيقة ، يتسبب هذا الانكسار في انتشار متعدد المسارات والتلاشي .

عندما تكون طبقة الانعكاس موجودة، إذا حدث صوت أو انفجار على مستوى الأرض، فإن موجة الصوت تنكسر بواسطة تدرج درجة الحرارة (الذي يؤثر على سرعة الصوت) وتعود إلى الأرض. وبالتالي، ينتقل الصوت بشكل أفضل بكثير من المعتاد. وهذا ملحوظ في المناطق المحيطة بالمطارات، حيث يمكن سماع صوت إقلاع الطائرات وهبوطها غالبًا على مسافات أكبر حول الفجر مقارنة بأوقات أخرى من اليوم، والرعد العكسي الذي يكون أعلى بكثير وينتقل لمسافة أبعد مما يحدث عندما يتم إنتاجه بواسطة ضربات البرق في ظل الظروف العادية. ^[9]

يمكن أن تنعكس موجة الصدمة الناتجة عن الانفجار بواسطة طبقة عكسية بنفس الطريقة التي ترتد بها عن الأرض في انفجار جوي ويمكن أن تسبب أضرارًا إضافية نتيجة لذلك. تسببت هذه الظاهرة في مقتل شخصين في الاختبار النووي السوفييتي RDS-37 عندما انهار مبنى. ^{[10] [11]}

• الهباء الجوي
• الجسيمات
• فهرس المقالات في مجال الأرصاد الجوية

• "انعكاسات النار" تحبس الدخان في الوديان
• تعريف الانعكاس الحراري في القاموس على ويكاموس