علاقة الضغط الجوي والأعاصير

الإعصار هو منطقة ذات ضغط منخفض ، تسحب كميات هائلة من الهواء صعودًا وبعيدًا عن الأرض ، عندما يتم الجمع بين الضغط الجوي وسرعة الرياح ، يتم تحسين القدرة على التنبؤ بالعواصف ، كلما انخفض الانخفاض بشكل أسرع ، كلما وصلت العاصفة بشكل أسرع وزادت شدتها ، عندما يتم دمج هذه المعلومات مع اتجاه الرياح ، يمكن توقع المزيد من التوقعات الدقيقة للعواصف لمدة 12 إلى 24 ساعة القادمة.

كيف يؤثر ضغط الهواء على قوة الأعاصير

يتابع خبراء الأرصاد الجوية والمتنبئو الأعاصير عن كثب ضغط الجو في الأعاصير والعواصف الاستوائية، حيث يشير انخفاض الضغط الجوي إلى زيادة حدة العاصفة. ويستخدم الضغط الجوي كمؤشر لتقييم تأثير العاصفة وتحديد ما إذا كانت ستتراجع أو تتحسن.

البارومترات هي أدوات تعرض تغيرات في ضغط الهواء ، وهي مهمة عند التنبؤ بالطقس ، تظهر قياسات ضغط الهواء وزن الهواء المضغوط من أعلى ، يتحرك الهواء في نمط يمكن التنبؤ به من الضغط العالي إلى الضغط المنخفض ، تتشكل العواصف في الهواء بضغط هواء منخفض لذا يتم استخدام البارومترات للتنبؤ بالاقتراب من الطقس السيء.

ما هو الضغط الجوي

يشير الضغط الجوي، الذي يسمى أيضًا الضغط الجوي، إلى تغير وزن الغلاف الجوي في الأعلى، حيث تشير انخفاضات الضغط الجوي عادة إلى قرب عاصفة في غضون 12 إلى 24 ساعة القادمة، وكلما انخفض الضغط الجوي، زادت حدة العاصفة.

يتم قياس ضغط الهواء بواسطة جهاز يسمى بارومتر، وعادة ما يكون البارومتر عبارة عن عمود زئبقي ملفوف في أنبوب زجاجي يستخدم لقياس ضغط الهواء. يتم قياس البارومتر بوحدة تسمى مليبار، وهي تشير إلى القوة الجوية التي تؤثر على متر مربع واحد من السطح. عندما يرتفع المكان عن سطح البحر، ينخفض الضغط الجوي بسبب انخفاض كثافة جزيئات غاز الهواء.

  الضغط الذي يمارسه الغلاف الجوي عند نقطة معينة ، يمكن التعبير عن قياسه بعدة طرق ، بما في ذلك المليباري بوصات الزئبق (Hg) ، متوسط ​​ضغط مستوى سطح البحر هو 1013.25 مليبار أو 29.92 بوصة من الزئبق، يشير انخفاض الضغط الجوي عادة إلى اقتراب العاصفة ، مثل الإعصار ، يعتبر العلماء أن 1013.2 مليبار هو ضغط الهواء الطبيعي على مستوى سطح البحر في يوم هادئ.

الضغط الجوي في الأعاصير

لا يتم قياس شدة الأحداث المناخية الاستوائية فحسب من قبل خبراء الأرصاد الجوية، بل يتم قياسها أيضًا من خلال التغيرات في ضغط الهواء وسرعات الرياح، حيث إذا زاد الضغط فقد يفقد الإعصار قوته (أو يمر بدورة إعادة التنظيم)، وإذا انخفض الضغط، فإن العاصفة قد تزيد قوتها وسرعة الرياح.

يشير “نظام الضغط المنخفض” إلى منطقة ذات قراءات بارومترية أقل من المنطقة المحيطة بها. تنتج أنظمة الضغط المنخفض عمومًا رياحًا عالية ، هواءًا أكثر دفئًا ورفعًا جويًا ، مكونات مثالية لعاصفة استوائية ، كلما انخفض الضغط الجوي في الأعاصير ، زادت سرعة الرياح  ، كلما زادت خطورة العاصفة.

يسمى الإعصار الاستوائي الشديد بشكل خاص الإعصار ، داخل الإعصار ، ينخفض ​​الضغط الجوي على سطح المحيط إلى مستويات منخفضة للغاية ، عندما يتم سحب الهواء إلى عين الإعصار ، فإنه يسحب الرطوبة من المحيط ويرتفع بسرعة قبل التكثيف والتبريد وإطلاق كميات كبيرة من الحرارة في الغلاف الجوي قبل السقوط ويبدأ الدورة مرة أخرى.

هذا يؤدي إلى إعادة إمداد الإعصار بخفض الضغط الجوي على سطح المحيط. كلما انخفض الضغط الجوي في مركز العاصفة، زادت قوة الإعصار والعكس صحيح. يتراوح مقياس Saffir-Simpson للأعاصير من الفئة 1 بضغط بارومتري يزيد عن 980 مليبار ويتسبب في أضرار قليلة، إلى الأعاصير من الفئة 5 بضغط مركزي أقل من 920 مليبار.  

كيف تتشكل الأعاصير

الأعاصير هي أحداث طقسية قوية تستمد حرارتها من المياه الاستوائية، وتتشكل هذه العواصف العنيفة فوق المحيطات، وغالبًا ما تبدأ كموجة استوائية، أي منطقة ضغط منخفض تتحرك عبر المناطق المدارية الغنية بالرطوبة، وقد تعزز نشاط العواصف الرعدية.

الأعاصير تتطور في المناطق الاستوائية الدافئة حيث تكون المياه على الأقل 80 درجة فهرنهايت (27 درجة مئوية) ، تتطلب العواصف أيضًا هواء رطب ورياح استوائية متقاربة ، تبدأ معظم الأعاصير الأطلسية قبالة الساحل الغربي لأفريقيا ، وتبدأ كعواصف رعدية تنتقل فوق مياه المحيطات المدارية الدافئة.

بينما يتحرك نظام الطقس هذا غربًا عبر المناطق الاستوائية ، يرتفع هواء المحيط الدافئ إلى العاصفة ، مما يشكل منطقة ذات ضغط منخفض تحتها ، يؤدي هذا إلى اندفاع المزيد من الهواء ، ثم يرتفع الهواء ثم يبرد ، مكونًا الغيوم والعواصف الرعدية ، في الغيوم ، تتكثف المياه وتشكل قطرات ، وتطلق المزيد من الحرارة لتشغيل العاصفة.

عندما تصل سرعة الرياح في مثل هذه العاصفة إلى 74 ميل في الساعة ، يتم تصنيفها على أنها إعصار ،  يشير مصطلحا “الإعصار” و “الإعصار المداري” إلى نفس النوع من العواصف: نظام دوار منظم من الغيوم والعواصف الرعدية التي تنشأ فوق المياه الاستوائية وشبه الاستوائية وذات دوران مغلق منخفض المستوى.

تبدأ الأعاصير كمجموعات من الغيوم والعواصف الرعدية تسمى الاضطرابات الاستوائية ،  تتميز مناطق الضغط المنخفض بتدرجات ضغط ضعيفة وقلة أو بدون دوران ، تنتهي معظم هذه الاضطرابات ، لكن البعض ينتهي بحدوث الإعصار ، في هذه الحالات ، تطلق العواصف الرعدية في الاضطراب حرارة كامنة ، والتي تسخن المناطق في الاضطراب .

يؤدي هذا إلى انخفاض كثافة الهواء داخل الاضطراب ، مما يؤدي إلى انخفاض ضغط السطح ، تزداد سرعة الرياح مع اندفاع الهواء البارد تحت ارتفاع الهواء الدافئ ، نظرًا لأن هذه الرياح تخضع لقوة كوريوليس ، يبدأ الاضطراب في الدوران ، تجلب الرياح القادمة مزيدًا من الرطوبة ، والتي تتكثف لتشكيل المزيد من النشاط السحابي وتطلق حرارة كامنة في العملية.

خلال إعصار واحد فقط ، يمكن للرياح العاتية أن تولد حوالي نصف كمية الطاقة التي ينتجها مصدر توليد الكهرباء في العالم بأكمله ، في حين يمكن أن ينتج تكوين السحابة والمطر من نفس العاصفة 400 ضعف هذا المقدار.  

تصنيف الأعاصير

يستند مقياس سافير-سيمبسون لشدة الأعاصير على قراءات سرعة الرياح وارتفاع العواصف والضغط الجوي المركزي بالمليبار. يتراوح مقياس سافير-سيمبسون للأعاصير من الفئة 1، عندما يكون الضغط البارومتري أعلى من 980 مليبار، وتحدث أضرار طفيفة، إلى الأعاصير من الفئة 5، عندما يكون الضغط المركزي أقل من 920 مليبار. الأعاصير من الفئة 5 قادرة على تسبب أضرار كارثية.

توزيع الضغط الجوي عبر الإعصار

يتغير الضغط الجوي وسرعة الرياح عبر قطر الإعصار ، على بعد 100 إلى 200 كيلومتر من العين ، تكون الرياح سريعة بما يكفي لتصنيف كقوة عاصفة استوائية ، سيظل الضغط الجوي مرتفعًا نسبيًا مقارنة بمركز العاصفة عند حوالي 990 إلى 1010 مليبار ، ومع ذلك ، ينخفض ​​الضغط تدريجيًا وترتفع سرعة الرياح عند الاقتراب من جدار العين ، لا تحدث التغيرات الكبيرة في الضغط وسرعة الرياح إلا على مدى 50 إلى 100 كيلومتر فقط.

يبدأ الضغط في الانخفاض بشكل أسرع بينما تزداد سرعة الرياح في نفس الوقت داخل جدار العين ، تصل سرعة الرياح إلى أقصى حد لها ولكن داخل العين ، تصبح الرياح خفيفة للغاية في بعض الأحيان حتى هادئة ، يستمر الضغط السطحي في الانخفاض عبر جدار العين وإلى مركز العين ، حيث يوجد أدنى ضغط.

عندما يتم مرور الإعصار، تزداد سرعة الرياح والضغط بسرعة. تعود سرعة الرياح مرة أخرى إلى الحد الأقصى في الجدار المعاكس للعين، ثم تبدأ في الانخفاض بسرعة. تكون سرعة الرياح والضغط داخل الإعصار متناظرة تقريبا، ولذلك يتوقع حدوث ارتفاع سريع في الرياح والضغط عبر الجدار المعاكس للعين، تليه زيادة بطيئة في الضغط وانخفاض مشابه في سرعة الرياح .