انخفاض حراري

المنخفضات الحرارية ، أو مناطق الضغط المنخفض غير الجبهية ، هي مناطق ضغط منخفض غير جبهية تتشكل فوق قارات المناطق شبه الاستوائية خلال فصل الصيف، نتيجة ارتفاع درجات الحرارة بشكل كبير مقارنة بالمناطق المحيطة بها. ^{[ 1 ]} وتوجد المنخفضات الحرارية بالقرب من صحراء سونوران ، وعلى الهضبة المكسيكية ، وفي وادي كاليفورنيا المركزي الكبير ، وفي الصحراء الكبرى ، وفي صحراء كالاهاري ، وفوق شمال غرب الأرجنتين ، وفي أمريكا الجنوبية ، وفوق منطقة كيمبرلي في شمال غرب أستراليا ، وفوق شبه الجزيرة الأيبيرية ، وفوق هضبة التبت .

على اليابسة، يتسبب التسخين الشمسي المكثف والسريع لسطح الأرض في تسخين الطبقات السفلى من الغلاف الجوي، عبر إعادة إشعاع الطاقة في نطاق الأشعة تحت الحمراء. يكون الهواء الساخن أقل كثافة من الهواء البارد المحيط به، فيرتفع، مما يؤدي إلى تشكل منطقة ضغط منخفض. يمكن للمناطق المرتفعة أن تعزز قوة منطقة الضغط المنخفض الحراري لأنها تسخن أسرع من الغلاف الجوي المحيط بها على نفس الارتفاع. فوق الماء، تتشكل مناطق الضغط المنخفض غير المستقر خلال فصل الشتاء عندما يكون الهواء فوق اليابسة أبرد من المسطح المائي الأكثر دفئًا.

قد تمتد المنخفضات الحرارية إلى ارتفاع 3100 متر (10200 قدم)، وتتميز عادةً بدوران هوائي ضعيف. وتكون هذه المنخفضات فوق الأجزاء الغربية والجنوبية من أمريكا الشمالية وشمال أفريقيا وجنوب شرق آسيا قوية بما يكفي لتؤدي إلى ظروف الرياح الموسمية الصيفية . أما المنخفضات الحرارية في المناطق الداخلية من الساحل فتؤدي إلى هبوب نسائم بحرية ، والتي، بالإضافة إلى التضاريس الوعرة قرب الساحل، قد تتسبب في تدهور جودة الهواء. ونظرًا لارتفاع درجات الحرارة الشديدة في مركز المنخفضات الحرارية، فإن عدد الملاحظات المباشرة لهذه المنخفضات قليل نسبيًا. 

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 منخفض حراري. ^{[ 1 ]} فوق الأسطح المرتفعة، يتجاوز تسخين الأرض تسخين الهواء المحيط على نفس الارتفاع فوق مستوى سطح البحر ، مما يخلق منخفضًا حراريًا مصاحبًا فوق التضاريس، ويعزز أي منخفضات حرارية كانت موجودة لولا ذلك. ^{[ 2 ] [ 3 ]} خلال فصل الشتاء، يمكن أن تُحدث المسطحات المائية الدافئة، مثل البحيرات العظمى، منخفضًا غير مستقر. ^{[ 4 ]} يمكن أن ترتفع المنخفضات الحرارية التي تتشكل بالقرب من مستوى سطح البحر خلال فصل الصيف ، لتصل إلى ارتفاع سطح الضغط 700 هكتوباسكال، ^{[ 5 ]} الذي يقع على ارتفاع حوالي 3100 متر (10200 قدم) فوق مستوى سطح البحر. ^{[ 6 ]} عادةً ما تكون المنخفضات الحرارية ثابتة ولها دوران إعصاري ضعيف. ^{[ 7 ]} ونظرًا لأنها تكون أقوى ما يكون على السطح ودافئة بالقرب من مركزها، وأضعف في طبقات الجو العليا حيث يكون الهواء أكثر استقرارًا، يُعتبر المنخفض الحراري منخفضًا حراريًا ذو نواة دافئة. ^{[ 8 ] [ 9 ]} وتوجد أقوى هذه الظواهر عالميًا فوق شبه الجزيرة العربية، والجزء الشمالي من شبه القارة الهندية ، وأريزونا ، والهضبة المكسيكية ، ^{[ 10 ]} وشمال غرب الأرجنتين ، ^{[ 11 ]} وجنوب غرب إسبانيا ، ^{[ 12 ]} وأستراليا، ^{[ 13 ]} وشمال إفريقيا . ويؤدي تشكل المنخفض الحراري فوق شمال إفريقيا إلى تيار نفاث غربي منخفض المستوى من يونيو إلى أكتوبر. ^{[ 14 ]} 

تنتج الرياح الموسمية عن اتساع نطاق الدورة الموسمية لدرجة حرارة اليابسة مقارنةً بالمحيطات المجاورة. ويحدث هذا التفاوت في التسخين نتيجةً لاختلاط الحرارة في المحيط عموديًا عبر "طبقة مختلطة" قد يصل عمقها إلى خمسين مترًا، بفعل الرياح والاضطرابات الناتجة عن الطفو ، بينما ينقل سطح اليابسة الحرارة ببطء، حيث لا يتجاوز عمق البصمة الموسمية مترًا واحدًا تقريبًا. إضافةً إلى ذلك، فإن السعة الحرارية النوعية للماء السائل أعلى بكثير من معظم المواد المكونة لليابسة. وتعني هذه العوامل مجتمعةً أن السعة الحرارية للطبقة المشاركة في الدورة الموسمية أكبر بكثير فوق المحيطات منها فوق اليابسة، مما يعني أن الهواء فوق اليابسة يسخن أسرع ويصل إلى درجة حرارة أعلى من الهواء فوق المحيط. ويميل الهواء الساخن فوق اليابسة إلى الارتفاع، مما يُنشئ منطقة ضغط منخفض . وهذا بدوره يُولّد رياحًا ثابتة تهب باتجاه اليابسة، حاملةً معها هواء المحيط الرطب القريب من السطح. ^{[ 15 ]} يحدث هطول أمطار مماثل نتيجة ارتفاع الهواء الرطب المصاحب للمحيط بفعل الجبال، ^{[ 16 ]} أو تسخين السطح، ^{[ 17 ]} أو التقارب على السطح، ^{[ 18 ]} أو التباعد في طبقات الجو العليا، أو من التدفقات الخارجية الناتجة عن العواصف على السطح. ^{[ 19 ]} ولكن عند حدوث هذا الارتفاع، يبرد الهواء نتيجة تمدده في مناطق الضغط المنخفض، مما يؤدي بدوره إلى تكثفه .

في فصل الشتاء، تبرد اليابسة بسرعة، لكن المحيط يحتفظ بحرارته لفترة أطول نظرًا لارتفاع سعته الحرارية النوعية. يرتفع الهواء الساخن فوق المحيط، مُشكِّلًا منطقة ضغط منخفض ونسيمًا من اليابسة إلى المحيط، بينما تتشكل منطقة ضغط مرتفع جافة واسعة فوق اليابسة، تزداد حدتها بفعل برودة الشتاء. ^{[ 15 ]} تُشبه الرياح الموسمية نسائم البحر والبر ، وهو مصطلح يُشير عادةً إلى دورة الدوران اليومية المحلية بالقرب من السواحل في كل مكان، لكنها أوسع نطاقًا وأقوى بكثير، كما أنها موسمية. ^{[ 20 ]}

يسخن البحر بفعل الشمس إلى أعماق أكبر من اليابسة نظرًا لارتفاع سعته الحرارية النوعية . [ ^{21 ] ولذلك} ، يتمتع البحر بقدرة أكبر على امتصاص الحرارة من اليابسة، مما يجعل سطحه يسخن ببطء أكبر. ومع ارتفاع درجة حرارة سطح اليابسة ، تسخن اليابسة الهواء فوقها. ويرتفع الهواء الدافئ الأقل كثافة، مما يخفض ضغط مستوى سطح البحر بنحو 0.2%. ويتدفق الهواء البارد فوق البحر، ذو الضغط الأعلى، نحو اليابسة إلى منطقة الضغط المنخفض، مما يخلق نسيمًا باردًا بالقرب من الساحل. وتتناسب قوة نسيم البحر طرديًا مع فرق درجة الحرارة بين اليابسة والبحر. وإذا كانت سرعة الرياح المحيطة أكبر من 8 عقد (15 كم/ساعة) وتعاكس اتجاه نسيم البحر المحتمل، فمن غير المرجح أن يتشكل نسيم البحر. ^{[ 22 ]} 

على طول ساحل كاليفورنيا، تُشكّل المياه الباردة طبقة بحرية سطحية أبرد بكثير من المناطق الداخلية خلال فصل الصيف. في الوقت نفسه، يُولّد التسخين الشديد في المناطق الداخلية منخفضًا حراريًا واضحًا يتماشى مع الوادي الأوسط، ويرتبط عادةً بالمنخفض الحراري الأوسع نطاقًا عبر صحاري أمريكا الشمالية. ونتيجةً لذلك، يتكوّن تدرج ضغط قوي يجذب الهواء البحري البارد نحو اليابسة. ومع انخفاض درجات الحرارة، يتدفق الضباب والسحب الطبقية عبر فجوات سلاسل الجبال الساحلية، وخاصةً عبر مضيق البوابة الذهبية في سان فرانسيسكو ( انظر ضباب سان فرانسيسكو ). يُدفع المنخفض الحراري نفسه أحيانًا نحو الساحل، خاصةً في أواخر الخريف، عندما يرتفع الضغط شرقًا نتيجةً للتبريد في المناطق الشرقية. غالبًا ما تجلب هذه الحالة أدفأ درجات حرارة في السنة إلى الساحل البارد عادةً، لأن نسيم البحر يتوقف أو حتى يُستبدل بنسيم بري جاف بشكل خطير (انظر أيضًا رياح ديابلو ورياح سانتا آنا ).

في المناطق الجبلية أو التلالية القريبة من الساحل، يمكن لنسائم البحر الناتجة عن الحرارة، بالإضافة إلى تيارات الرياح الصاعدة على سفوح الجبال، أن تحفز إنتاج مواد كيميائية قد تؤدي إلى تكوّن الضباب الدخاني . وقد رُصد التلوث في الطبقات الوسطى من التروبوسفير على شكل أوزون ، والذي يتركز فوق منطقة الضغط المنخفض الحراري وكذلك في المناطق المحيطية المجاورة. ^{[ 23 ]}