منطقة الضغط المنخفض

في علم الأرصاد الجوية ، تُعرف منطقة الضغط المنخفض ( LPA ) بأنها منطقة يكون فيها الضغط الجوي أقل من الضغط الجوي في المناطق المحيطة بها. وهي عكس منطقة الضغط المرتفع . ترتبط مناطق الضغط المنخفض عادةً بالطقس العاصف (مثل الغيوم والرياح القوية مع احتمال هطول أمطار أو عواصف)، ^{[ 1 ]} بينما ترتبط مناطق الضغط المرتفع برياح أخف وسماء صافية. ^{[ 2 ]} تدور الرياح عكس اتجاه عقارب الساعة حول مناطق الضغط المنخفض في نصف الكرة الشمالي، ومع اتجاه عقارب الساعة في نصف الكرة الجنوبي، نتيجة لقوى كوريوليس المتعاكسة . تتشكل أنظمة الضغط المنخفض تحت مناطق تباعد الرياح التي تحدث في الطبقات العليا من الغلاف الجوي . تُعرف عملية تشكل منطقة الضغط المنخفض باسم التكوّن الإعصاري . في علم الأرصاد الجوية ، يحدث تباعد الرياح في الطبقات العليا من الغلاف الجوي في نوعين من الأماكن:

• الأولى تقع في المنطقة الواقعة على الجانب الشرقي من الأخاديد العليا ، والتي تشكل نصف موجة روسبي داخل الرياح الغربية (وهي أخدود ذو طول موجي كبير يمتد عبر طبقة التروبوسفير).
• أما المنطقة الثانية فهي منطقة يحدث فيها تباعد الرياح في الطبقات العليا أمام المنخفضات الموجية القصيرة المضمنة ، والتي تكون ذات طول موجي أصغر.

تتسبب الرياح المتباعدة في الطبقات العليا، أمام هذه المنخفضات، في رفع الغلاف الجوي داخل طبقة التروبوسفير أدناه حيث يتدفق الهواء لأعلى بعيدًا عن السطح، مما يؤدي إلى انخفاض ضغوط السطح حيث أن هذه الحركة الصاعدة تعاكس جزئيًا قوة الجاذبية التي تضغط الهواء بالقرب من الأرض.

تتشكل المنخفضات الحرارية نتيجة التسخين الموضعي الناجم عن زيادة الإشعاع الشمسي فوق الصحاري وغيرها من الكتل الأرضية. ولأن كثافة الهواء الدافئ في هذه المناطق أقل من كثافة الهواء المحيط بها، يرتفع هذا الهواء الدافئ، مما يُخفض الضغط الجوي بالقرب من تلك المنطقة من سطح الأرض . وتساهم المنخفضات الحرارية واسعة النطاق فوق القارات في تحريك دورات الرياح الموسمية . كما يمكن أن تتشكل مناطق الضغط المنخفض نتيجة نشاط العواصف الرعدية المنظمة فوق المياه الدافئة. وعندما يحدث هذا فوق المناطق المدارية بالتزامن مع منطقة التقارب بين المدارين ، يُعرف باسم منخفض الرياح الموسمية . تصل منخفضات الرياح الموسمية إلى أقصى امتدادها الشمالي في أغسطس، وإلى أقصى امتدادها الجنوبي في فبراير. وعندما يكتسب منخفض الحمل الحراري دورانًا ساخنًا في المناطق المدارية، يُطلق عليه اسم إعصار مداري . يمكن أن تتشكل الأعاصير المدارية في أي شهر من شهور السنة على مستوى العالم، ولكنها قد تحدث في نصف الكرة الشمالي أو الجنوبي خلال شهر ديسمبر.

يؤدي الرفع الجوي عمومًا إلى تكوين غطاء سحابي من خلال التبريد الأديباتي، فبمجرد انخفاض درجة حرارة الهواء إلى ما دون نقطة الندى أثناء ارتفاعه، تعمل السماء الملبدة بالغيوم، التي تميز مناطق الضغط المنخفض، على تخفيف حدة التقلبات الحرارية اليومية . ولأن السحب تعكس ضوء الشمس ، يقل الإشعاع الشمسي قصير الموجة الوارد ، مما يؤدي إلى انخفاض درجات الحرارة خلال النهار. أما في الليل، فيسمح تأثير امتصاص السحب للإشعاع طويل الموجة الصادر ، مثل الطاقة الحرارية من سطح الأرض، بانخفاض درجات الحرارة الصغرى ليلًا في جميع الفصول. وكلما كانت منطقة الضغط المنخفض أقوى، كانت الرياح في محيطها أقوى. وعلى الصعيد العالمي، تتواجد أنظمة الضغط المنخفض غالبًا فوق هضبة التبت وفي ظل جبال روكي . وفي أوروبا (وخاصة في الجزر البريطانية وهولندا )، تُعرف أنظمة الطقس ذات الضغط المنخفض المتكررة عادةً باسم "المستويات المنخفضة".

التكوّن الإعصاري هو تطور وتقوية الدورات الإعصارية ، أو مناطق الضغط المنخفض، داخل الغلاف الجوي. ^{[ 3 ]} التكوّن الإعصاري هو عكس التحلل الإعصاري ، وله ما يُعادله من أنظمة الضغط العالي المضادة للإعصار، والتي تُعنى بتكوين مناطق الضغط العالي - التكوّن الإعصاري المضاد . ^{[ 4 ]} التكوّن الإعصاري مصطلح شامل لعدة عمليات مختلفة، جميعها تؤدي إلى تطور نوع من أنواع الأعاصير . يستخدم خبراء الأرصاد الجوية مصطلح "الإعصار" عندما تتدفق أنظمة الضغط الدائرية في اتجاه دوران الأرض، ^{[ 5 ] [ 6 ]} وهو ما يتزامن عادةً مع مناطق الضغط المنخفض. ^{[ 7 ] [ 8 ]} أكبر أنظمة الضغط المنخفض هي الأعاصير القطبية ذات النواة الباردة والأعاصير خارج المدارية التي تقع على النطاق الجوي الواسع . أما الأعاصير ذات النواة الدافئة، مثل الأعاصير المدارية والأعاصير المتوسطة والمنخفضات القطبية ، فتقع ضمن النطاق المتوسط ​​الأصغر . تُعدّ الأعاصير شبه المدارية متوسطة الحجم. ^{[ 9 ] [ 10 ]} يمكن أن يحدث تكوّن الأعاصير على نطاقات مختلفة، من النطاق الميكروسكوبي إلى النطاق السينوبتيكي. تُعرف المنخفضات واسعة النطاق، والتي تُسمى أيضًا موجات روسبي، بأنها سينوبتيكية. ^{[ 11 ]} أما منخفضات الموجات القصيرة المتضمنة ضمن التدفق حول المنخفضات واسعة النطاق فهي أصغر حجمًا، أو متوسطة النطاق. ^{[ 12 ]} تهاجر كل من موجات روسبي والموجات القصيرة المتضمنة ضمن التدفق حولها باتجاه خط الاستواء من الأعاصير القطبية الموجودة في نصفي الكرة الأرضية الشمالي والجنوبي. ^{[ 13 ]} تشترك جميعها في جانب مهم واحد، وهو الحركة الرأسية الصاعدة داخل طبقة التروبوسفير. تُقلل هذه الحركات الصاعدة من كتلة أعمدة الهواء المحلية في الغلاف الجوي، مما يُخفض ضغط السطح. ^{[ 14 ]}

تتشكل الأعاصير خارج المدارية على شكل موجات على طول الجبهات الهوائية نتيجة مرور تيارات هوائية قصيرة الموجة في طبقات الجو العليا، قبل أن تتلاشى لاحقًا في دورة حياتها كأعاصير ذات نواة باردة. ^{[ 15 ] [ 16 ] [ 17 ] [ 18 ]} أما المنخفضات القطبية فهي أنظمة ضغط جوي منخفض صغيرة النطاق وقصيرة الأجل، تحدث فوق المناطق المحيطية الواقعة شمال الجبهة القطبية الرئيسية في كل من نصفي الكرة الأرضية الشمالي والجنوبي. وهي جزء من فئة أوسع من أنظمة الطقس متوسطة النطاق. يصعب رصد المنخفضات القطبية باستخدام تقارير الطقس التقليدية، وتشكل خطرًا على العمليات في خطوط العرض العليا، مثل الملاحة البحرية والمنصات البحرية . وهي أنظمة قوية تتميز برياح قريبة من السطح لا تقل سرعتها عن 17 مترًا في الثانية (38 ميلًا في الساعة) . ^{[ 19 ]} 

تتشكل الأعاصير المدارية نتيجة للحرارة الكامنة الناتجة عن نشاط العواصف الرعدية الكثيفة، وتتميز بنواة دافئة ودوران محدد جيدًا. ^{[ 20 ]} يجب استيفاء معايير معينة لتشكلها. في معظم الحالات، يلزم وجود درجة حرارة مياه لا تقل عن 26.5 درجة مئوية (79.7 درجة فهرنهايت) حتى عمق لا يقل عن 50 مترًا (160 قدمًا) ؛ ^{[ 21 ]} تتسبب المياه ذات درجة الحرارة هذه في عدم استقرار الغلاف الجوي العلوي بدرجة كافية لاستمرار الحمل الحراري والعواصف الرعدية. ^{[ 22 ]} ومن العوامل الأخرى التبريد السريع مع الارتفاع، مما يسمح بإطلاق حرارة التكثيف التي تغذي الإعصار المداري. ^{[ 21 ]} يلزم وجود رطوبة عالية، خاصة في الطبقة السفلى والمتوسطة من التروبوسفير ؛ فعندما تكون هناك كمية كبيرة من الرطوبة في الغلاف الجوي، تصبح الظروف أكثر ملاءمة لتطور الاضطرابات. ^{[ 21 ]} يلزم وجود كميات قليلة من قص الرياح ، لأن القص العالي يعيق دوران العاصفة. ^{[ 21 ]} أخيرًا، يحتاج الإعصار المداري المتشكل إلى نظام جوي مضطرب موجود مسبقًا، مع العلم أنه بدون دوران جوي لن يحدث أي تطور إعصاري. ^{[ 21 ]} تتشكل الأعاصير المتوسطة الحجم كأعاصير ذات نواة دافئة فوق اليابسة، ويمكن أن تؤدي إلى تشكل أعاصير قمعية. ^{[ 23 ]} يمكن أن تتشكل أيضًا أعاصير مائية من الأعاصير المتوسطة الحجم، ولكنها غالبًا ما تتطور في بيئات ذات عدم استقرار عالٍ وقص رياح رأسي منخفض . ^{[ 24 ]}    

في الصحاري ، يؤدي نقص رطوبة التربة والنباتات، التي توفر عادةً التبريد التبخيري ، إلى تسخين شمسي سريع ومكثف للطبقات السفلى من الهواء. يكون الهواء الساخن أقل كثافة من الهواء البارد المحيط به. هذا، بالإضافة إلى صعود الهواء الساخن، ينتج عنه منطقة ضغط منخفض تُسمى منخفضًا حراريًا . ^{[ 25 ]} تنشأ دورات الرياح الموسمية من المنخفضات الحرارية التي تتشكل فوق مساحات شاسعة من اليابسة، وتعتمد قوتها على سرعة تسخين اليابسة مقارنةً بالمحيط القريب المحيط بها. يُولد هذا رياحًا ثابتة تهب باتجاه اليابسة، حاملةً معها الهواء الرطب القريب من سطح المحيطات. ^{[ 26 ]} يحدث هطول أمطار مماثل نتيجةً لرفع الهواء الرطب المحمل بالمحيطات إلى أعلى بفعل الجبال ، ^{[ 27 ]} أو تسخين السطح، ^{[ 28 ]} أو التقارب على السطح، ^{[ 29 ]} أو التباعد في الطبقات العليا، أو من التدفقات الخارجية الناتجة عن العواصف على السطح. ^{[ 30 ]} مهما كانت آلية الرفع، يبرد الهواء نتيجة تمدده في مناطق الضغط المنخفض، مما يؤدي بدوره إلى تكثف الرطوبة . في الشتاء، تبرد اليابسة بسرعة، لكن المحيط يحتفظ بالحرارة لفترة أطول نظرًا لارتفاع سعته الحرارية النوعية. يرتفع الهواء الساخن فوق المحيط، مُشكلاً منطقة ضغط منخفض ونسيمًا من اليابسة إلى المحيط، بينما تتشكل منطقة ضغط مرتفع جافة واسعة فوق اليابسة، تزداد حدتها بفعل برودة الشتاء. ^{[ 26 ]} تشبه الرياح الموسمية نسائم البحر والبر ، وهي مصطلحات تُشير عادةً إلى دورة الدوران اليومية المحلية بالقرب من السواحل في كل مكان، لكنها أوسع نطاقًا بكثير، وأقوى، وموسمية أيضًا. ^{[ 31 ]}

تتسارع الرياح مبدئيًا من مناطق الضغط المرتفع إلى مناطق الضغط المنخفض. ^{[ 47 ]} ويعود ذلك إلى اختلاف الكثافة (أو درجة الحرارة والرطوبة) بين كتلتين هوائيتين . فبما أن أنظمة الضغط المرتفع الأقوى تحتوي على هواء أكثر برودة أو جفافًا، تكون كتلة الهواء أكثر كثافة وتتدفق نحو المناطق الدافئة أو الرطبة، والتي تقع بالقرب من مناطق الضغط المنخفض قبل وصول الجبهات الباردة المصاحبة لها . وكلما زاد فرق الضغط، أو تدرج الضغط ، بين نظام الضغط المرتفع ونظام الضغط المنخفض، زادت قوة الرياح. ^{[ 48 ]} وبالتالي، ترتبط مناطق الضغط المنخفض الأقوى برياح أقوى.

تُعدّ قوة كوريوليس الناتجة عن دوران الأرض هي ما يُعطي الرياح حول مناطق الضغط المنخفض (كما في الأعاصير المدارية والزوابع ) دورانها عكس عقارب الساعة في نصف الكرة الشمالي (حيث تتحرك الرياح إلى الداخل وتنحرف يمينًا عن مركز الضغط المرتفع) ، ودورانها مع عقارب الساعة في نصف الكرة الجنوبي (حيث تتحرك الرياح إلى الداخل وتنحرف يسارًا عن مركز الضغط المرتفع). ^{[ 49 ]} وببساطة، بالنسبة لمناطق الضغط المنخفض، حيث يتدفق الهواء عمومًا إلى مراكزها، فإن قوة كوريوليس الناتجة عن دوران الأرض والمؤثرة على دوران الهواء، إذا نُظر إليها من فوق قطب نصف الكرة المعني، تُشير إلى نفس اتجاه الدوران الظاهري للأرض.

يختلف الإعصار المداري عن الإعصار الحلزوني أو التيفون في الموقع الجغرافي فقط. [50] ويختلف الإعصار المداري اختلافًا جوهريًا عن إعصار خطوط العرض المتوسطة. [51] الإعصار الحلزوني عاصفة ^{تحدث في المحيط} الأطلسي ^{وشمال شرق المحيط} الهادئ ، بينما يحدث التيفون في شمال غرب المحيط الهادئ، ويحدث الإعصار المداري في جنوب المحيط الهادئ أو المحيط الهندي . ^{[ 50 ] [ 52 ]} يؤدي الاحتكاك مع اليابسة إلى إبطاء تدفق الرياح إلى أنظمة الضغط المنخفض، مما يتسبب في تدفق الرياح نحو الداخل، أو بشكل غير جيوستروفي ، باتجاه مراكزها. ^{[ 48 ]} غالبًا ما تكون الأعاصير القمعية صغيرة جدًا وقصيرة المدة بحيث لا تتأثر مباشرة بقوة كوريوليس، ولكنها قد تتأثر بها عند نشأتها من نظام ضغط منخفض. ^{[ 53 ] [ 54 ]}

• الرياح الموسمية في شرق آسيا
• منطقة الضغط العالي
• منطقة التقارب بين المدارين
• الرياح الموسمية في أمريكا الشمالية
• تحليل الطقس السطحي
• موجة استوائية
• منخفض جوي (علم الأرصاد الجوية)
• خريطة الطقس