كيف تأثير الضغط الجوي على الطقس و المناخ

الضغط الجوي هو أحد أكثر القوى أهمية، رغم أنه كثيراً ما تتجاهل، يُشكل طقس كوكبنا ومناخه، هذا الوزن الخفي للهواء الذي يُضغط على سطح الأرض يُسبب الحركات الريحية، ويؤثر على التهطال، ويُحدّد تفاوتات الحرارة، ويُؤدّي دوراً حاسماً في كل من الأحداث الجوية القصيرة الأجل والديناميات المناخية الطويلة الأجل، وفهم كيف أن الضغط الجوي يُقدّمُ بصيرةً

ما هي الضائقة الجوية؟

الضغط الجوي، الذي يسمى الضغط الجوي أو الضغط الجوي، هو قوة أو وزن الهواء المحيط بنا، وعلى وجه التحديد، الضغط الجوي يعادل وزن الهواء فوق منطقة معينة على سطح الأرض أو في جوها، وهذا الضغط ناتج عن عدد لا يحصى من الجزيئات الجوية التي تتحرك باستمرار وتصطدم بالأسطح، مما ينشئ قوة قابلة للقياس.

ويبلغ متوسط الضغط على مستوى سطح البحر 013.25 1 هكتار (29.921 في الزئبق؛ 760.00 في المائة) ويقاس الضغط في الغلاف الجوي باستخدام وحدات مختلفة حسب المعايير الإقليمية والعلمية، ويُستخدم المليبار (متر) عادة في الأرصاد الجوية، ولا سيما في الولايات المتحدة، وكثيرا ما تستخدم بوصات الزئبق (في الزئبق) في التنبؤات الجوية والطقسية، وتُستخدم أجهزة التصفير (في)

وتتفاوت الضغط على الأرض بارتفاع السطح، وبالتالي فإن الضغط الجوي على الجبال يكون عادة أقل من الضغط الجوي على سطح البحر، وعلى ارتفاعات منخفضة فوق سطح البحر، ينخفض الضغط بحوالي 1.2 كيلوبايت (ساعة ف) لكل 100 متر، ويحدث هذا الانخفاض لأن عدد الجزيئات في الغلاف الجوي ينخفض مع ارتفاعه.

How Atmospheric Pressure Affects Weather Patterns

وترتبط التغيرات في الضغط الجوي ارتباطا مباشرا بأنماط الطقس، وهي تشكل أحد أكثر المؤشرات الموثوقة للأحوال الجوية المقبلة، كما أن الضغط الباريومتري، المعروف أيضا بالضغط الجوي، يمثل مؤشرا رئيسيا للأحوال الجوية غير الطبيعية، إذ إن توزيع نظم الضغط العالية والخفيضة في جميع أنحاء العالم يخلق الأنماط المناخية الدينامية التي نشهدها يوميا.

نظم الضغط العالية والمعاهد الأرضية

إن منطقة عالية الضغط، المعروفة أيضا باسم " معدّة للسيارات " ، هي نظام طقس يتسم بارتفاع الضغط الجوي في مركزه بالمقارنة مع المناطق المحيطة، ويرتبط هذا النظام عادة بالغرق، والهواء الجاف، الذي يؤدي إلى سماء واضحة وظروف جوية مستقرة، حيث ينتقل الهواء بعيدا عن مركز المنطقة ذات الضغط العالي ويستبدله بالهواء من ارتفاعات المرتفعة، مما يعرقل التكوين والهيبة.

وعادة ما تُجلب النظم العالية الضغط عدة ظروف مناخية ذات طابع خاص:

أيام مشمسة مع سماء واضحة
ظروف جافة مع الحد الأدنى من التهطال
الضوء لتهدئة الرياح
ظروف الغلاف الجوي المستقر
رؤية جيدة

الرياح حول نظام ضغط عالي تتدفق في اتجاه الساعة في نصف الكرة الشمالي وضوء الساعة في نصف الكرة الجنوبي هذا النمط التناوبي ناتج عن التفاعل بين اختلافات الضغط و تأثير كوريوليس بسبب تناوب الأرض

ويمكن أن تشكل المناطق المرتفعة الكساد بسبب عوامل مختلفة، منها تبريد كتل جوية أو آثار نظام منخفض الكساد، وعندما تهيمن النظم العالية الضغط على أنماط الطقس لفترات طويلة، فإنها يمكن أن تؤدي إلى حالات الجفاف في بعض المناطق، حيث أن الهواء الهابط يحول دون تكوين الغيوم والتنبؤ به، ومن الأمثلة البارزة على ذلك ارتفاع برمودا، الذي يمكن أن يجلب ظروفا حارة ورطوبة إلى أجزاء من الولايات المتحدة الشرقية خلال الصيف.

نظم الضغط المنخفض والسيكلون

كما أن نظم الضغط المنخفضة، التي تسمى الأعاصير، تمثل الحالة الجوية المعاكسة وتتميز بارتفاع الهواء الذي يؤدي إلى التكوين الغيومي والتهطال، وعموما، ترتبط نظم الضغط المنخفضة بدرجة الحرارة المبردة، والتهطال، والرياح والعواصف.

وتسفر المناطق المنخفضة الضغط عادة عن الظروف الجوية التالية:

سماء مُزدحمة أو مُنبثة
المطر أو الثلج أو أشكال التهطال الأخرى
الرياح القوية والظروف البغيضة
الظروف الجوية غير المستقرة
انخفاض الرؤية
احتمال حدوث أحداث جوية حادة

وكثيرا ما ترتبط نظم الضغط المنخفض بالطقس العاصف، ويمكن أن تسبب أحداثا جوية حادة، بما في ذلك العواصف الرعدية والأعاصير والعواصف الشتوية، ويبرد الهواء التصاعدي داخل هذه النظم كما يتصاعد، مما يتسبب في تهكم وتشكيل سحابات، مما يؤدي في نهاية المطاف إلى التهطال.

قوة الضغط ورسم الشتاء

والريح موجود بسبب الاختلافات في الضغط الجوي بين المواقع، فالقوة التي تخفض درجة الضغط قوة من الضغط المرتفع إلى الضغط المنخفض على مسافة، وبدون اختلاف في الضغط، لن تكون هناك رياح لأن هناك ما لا يوجد لتسريع تدفق الهواء.

قوة التدرج الضغط هي قوة تحاول تحقيق تكافؤ في الاختلافات في الضغط، مما يسبب ضغطاً عالياً لضغط الهواء نحو ضغط منخفض،

بسبب تناوب الأرض، هناك قوة ثانية، قوة كوريوليس التي تؤثر على اتجاه تدفق الرياح، اسمه (غوستاف غاسبارد كوريوليس)، العالم الفرنسي الذي وصفه الرياضي في عام 1835، هذه القوة هي ما تسبب للأجسام في نصف الكرة الشمالي أن تتحول إلى اليمين والأشياء في نصف الكرة الجنوبي لتتحول إلى اليسار.

وعندما تُحزم الأيسبار بحزم، نعلم أن هناك تغيرا كبيرا في مستوى الضغط أو في الضغط على مسافة قصيرة نسبيا، وأن ارتفاعا في درجة الضغط يؤدي إلى ارتفاع قوة التدرج في الضغط وارتفاع سرعة الرياح، وهذه العلاقة بين سرعة الازهار وسرعة الرياح أمر أساسي للتنبؤ بالطقس ويساعد علماء النيازك على التنبؤ بظروف الرياح.

The Role of Atmospheric Pressure in Climate

وفي حين أن الضغط الجوي يؤثر تأثيراً كبيراً على الطقس اليومي، فإنه يؤدي أيضاً دوراً حيوياً في تشكيل أنماط المناخ الطويلة الأجل في جميع أنحاء العالم، ويتفاوت الضغط الجوي تفاوتاً كبيراً على الأرض، كما أن الاختلافات في الضغط مهمة في دراسة الطقس والمناخ، ويخلق توزيع نظم الضغط في جميع أنحاء العالم مناطق مناخية متميزة، تتسم كل منها بدرجات حرارة ودرجة تساقط وأنيثية.

مراكز الضغط شبه الدائمة والمساحات الجوية

وبما أن رسوم الضغط الجوي كثيرا ما تمثل قيما متوسطة على مدى عدة أيام، فإن سمات الضغط التي تكون متسقة نسبيا بعد يوم من ظهورها، في حين تُزال سمات أكثر تداخلا وقصرا، وتلك التي لا تزال معروفة بمراكز الضغط شبه الدائمة، وهي مناطق مصدرية لأجهزة الهواء الرئيسية الموحّدة نسبيا المعروفة باسم كتلة الهواء.

وتخلق مراكز الضغط شبه الدائمة هذه أنواعا مختلفة من الجماهير الجوية:

واقية، وهواء بحري متحرك فوق المياه المدارية ودون المدارية، وذلك بالاشتراك مع المناطق ذات الكساد العالي.
وتُشكّل الهواء القطبي البحري المتحرك المُبْدئ فوق مياه المحيط البارد شبه القطبية جنوب وشرق المناطق الكبيرة والشتوية المنخفضة الكساد المحيطي.
وعلى القارات، يُعد الهواء القطبي القاري الجاف البارد، ويُظهر في المناطق المرتفعة الكساد بشكل خاص في الشتاء أشكالا جوية قارية شديدة البرودة في المناطق القارات.

Climate Zones and Atmospheric Pressure Distribution

وتساعد تغيرات الضغط في الغلاف الجوي على تحديد المناطق المناخية في جميع أنحاء العالم، مما يخلق الظروف المناخية المتنوعة التي نراقبها عبر مختلف خطوط العرض والمناطق:

(أ) المناخ المداري: سمته نظم منخفضة الضغط بالقرب من خط الاستواء، مما يؤدي إلى الرطوبة العالية، وتواتر سقوط الأمطار، ودرجات الحرارة الدافئة في جميع أنحاء العالم، ويخلق ارتفاع الهواء في هذه المناطق منطقة التقارب بين المناطق المدارية، حيث تُلبى الرياح التجارية من نصفي كل من نصف الكرة الأرضية.
Desert Climate:] Associated with high-pressure systems typically found around 30 degrees latitude in both hemispheres, resulting in dry air, minimal precipitation, and extreme temperature variations between day and night.
Temperate Climate:] A mix of high and low-pressure systems that migrate seasonally, leading to distinct seasons with varying temperature and precipitation patterns throughout the year.
Polar Climate:] Dominated by high-pressure systems, resulting in cold temperatures, minimal moisture, and limited precipitation, mostly in the form of snow.

وتتأثر هذه المناطق المناخية بتوزيع نظم الضغط، التي تؤثر بدورها على درجات الحرارة، والتساقط، وأنماط النباتات، كما أن الهجرة الموسمية لأحزمة الضغط تسهم في الأنماط الموسمية في بعض المناطق، مما يؤدي إلى تغييرات موسمية مثيرة في التهطال.

The Jet Stream and Atmospheric Pressure

وتمتد موجات الطائرات النفاثة إلى مجموعات ضيقة نسبيا من الرياح القوية في المستويات العليا من الغلاف الجوي، حيث تقع عادة على مسافة 000 30 قدم (100 9 متر) في الارتفاع، حيث تهب الرياح من الغرب إلى الشرق، ولكن الفرقة غالبا ما تتحول إلى الشمال والجنوب لأن تيار الطائرات يتتبع الحدود بين الهواء الساخن والبارد، وحيث أن هذه الحدود الجوية الساخنة والباردة أكثر وضوحا في الشتاء، فإن المجاري المائية في الشمال هي الأقوى.

وتظهر مجرى الطائرات بسبب انخفاض مستوى درجات الحرارة (بما في ذلك درجات السطح) حيث يتكون مجرى الطائرات بالدرجة الأولى من فروق في درجات الحرارة بين كتل الهواء، والتفاوت في درجة الحرارة بين المناطق القطبية الباردة والمناطق المدارية الدافئ، وتقوية تيار الطائرات، حيث أن هذا التدرج في درجة الحرارة يخلق فرقا في الضغط، يوازن الغلاف الجوي عن طريق توليد رياح قوية وسريعة الحركة.

وينجم المظهر الفعلي لمجاري الطائرات النفاثة عن التفاعل المعقد بين متغيرات عديدة، مثل مواقع نظم الضغط العالية والمنخفضة، والهواء الدافئ والبارد، والتغيرات الموسمية، ويؤدي مجرى الطائرات أهم دور في تطوير نظم الضغط السطحي العالية والخفيضة.

إن الاختلافات في الضغط الجوي عبر مختلف المناطق تخلق مستويات للضغط، وما ينتج عن ذلك من تغيرات في الضغط الجوي، تدفع حركة الجماهير الجوية، وتسهم في تكوين وصيانة مسارات الطائرات، ويؤثر موقع تيار الطائرات وقوامها تأثيرا كبيرا على أنماط الطقس ونظم العواصف التوجيهية ويؤثر على توزيع درجات الحرارة في مختلف القارات.

Understanding Weather Forecasting through Pressure Analysis

ويعتمد التنبؤ بالأثر الجوي اعتماداً كبيراً على فهم أنماط الضغط الجوي والتغيرات التي تحدثها بمرور الوقت، ويستخدم علماء الأرصاد الجوية أدوات وتقنيات مختلفة لتحليل التغيرات في الضغط والتنبؤ بالظروف الجوية، مما يجعل الضغط الجوي أحد أهم المتغيرات في الأرصاد الجوية الحديثة.

البارومترات: قياس الضغط الجوي

ويقاس الضغط البارومتر بمقياس، وهناك نوعان رئيسيان من البارومترات المستخدمة لقياس الضغط الجوي:

Mercury Barometers:] In a mercury barometer, the high of a column of mercury that exactly balance the weight of the column of atmosphere over the barometer represents the barometric pressure at that point. These traditional instruments provide highly accurate measurements and have been used for century.
Aneroid Barometers:] Use a sealed metal chamber that expands or contracts with pressure changes. These are more portable and durable than mercury barometers, making them popular for home use and portable weather stations.

وكثيرا ما تكون الانقطاعات السريعة في الضغط البارومتر علامة على أن الطقس الحاد وشيك، ومن خلال رصد اتجاهات الضغط على مر الزمن، يمكن لأخصائيي الأرصاد الجوية أن يتوقوا إلى الظروف الجوية المقبلة، مثل وصول العواصف أو فترات الطقس الواضح، ويشير مقياس هبوطي عادة إلى الاقتراب من الضغط المنخفض واحتمال حدوث طقوس عاصفة، في حين يشير ارتفاع مقياس الباروم إلى تحسن الظروف مع ارتفاع الضغط.

خرائط الطقس والإسبار

وتظهر خرائط الطقس نظم الضغط الجوي وحركاتها باستخدام خطوط تسمى " إيزوبار " ، التي تربط بين نقاط الضغط الجوي المتساوي، وتساعد هذه الخرائط على تصور عدة سمات هامة:

المناطق المرتفعة والخفيضة الكساد ومراكزها
الحدود بين مختلف الجماهير الجوية
الأنماط الجوية المتوقعة وحركات النظام
سرعة الرياح واتجاهها على أساس المباعدة بين الإسبار
مناطق التطور المحتمل في الأحوال الجوية الشديدة

إن فهم هذه الخرائط أمر أساسي للتنبؤ الدقيق بالطقس وللإعداد لظواهر جوية شديدة، إذ يشير تباعد الأيسبار إلى قوة تدرج الضغط، مع وجود أيزوبار مسافات مسافنة عن كثب تشير إلى وجود رياح قوية وحواجز إيزوبارية مسافات واسعة النطاق تشير إلى وجود رياح أخف.

اتجاهات الضغط وإدمان الطقس

ويوفر معدل التغير في الضغط واتجاهه معلومات قيمة عن الطقس القادم، ويتتبع علماء الأرصاد الجوية عدة مؤشرات ذات صلة بالضغط:

Pressure tendency:] whether pressure is rising, falling, or steady
نسبة التغيير: ] How quickly pressure is changing
التغييرات الفيضية: ]
Synoptic-scale changes:] Larger pressure changes associated with weather systems

وبعض التباينات في الضغط أمر منتظم جدا، حيث أن أحد المصادر الهامة للتغير هو المد الجوي، الذي هو أقوى في المناطق المدارية، حيث يوجد عدد كبير من الطائرات العمودية، ونحو الصفر في المناطق القطبية، الذي يتألف أساسا من متجانسين سطحيين - دورة السيركادي (24 ساعة) ودورة شبه دائرية (12 ساعة).

How Atmospheric Pressure Affects Human Health and Well-Being

كما أن الضغط الجوي، بالإضافة إلى أهميته في مجال الأرصاد الجوية، له آثار مباشرة على صحة الإنسان وعلم الفيزيولوجيا، إذ أن الكثير من الناس يتأثرون بتغيرات الضغط، ويواجهون أعراضا مختلفة عندما يتأثر ضغط الغلاف الجوي بتذبذبذبات.

الضغط البارومتري والصحة البدنية

تقلبات الضغط البارومترية قد تؤدي إلى صداع الصداع النصفي، الألم المشترك، أعراض التهاب المفاصل، وتغيرات ضغط الدم بين التغيرات الجسدية الأخرى في الجسم البشري، بعض الناس يمكن أن يتوقّعوا أنماط الطقس بسبب ردود أجسادهم على التغيرات في الضغط

إن أكثر ما أبلغ عنه من تغيرات في الضغط الشائك على صحتها يرتبط بالصداع والصداع النصفي، وإمدادات الدم لدماغنا حساسة جداً للتغيرات في الأكسجين، ولزيادة توصيل الأكسجين إلى الدماغ، وقطع الجسم الطبيعي لسفن الدم الدماغي، مما يزيد من تدفق الدم إلى الدماغ، ولكنه يمكن أن يسبب صداعاً.

فحص مركز (بوسطن) الطبي لـ200 مريض مصابين بتهاب العظام و اكتشف أن تغيرات الطقس تُسبب الألم تحديداً إيجاد صلة بين التغيرات في الضغط البارومتري ودرجة الحرارة المحيطة واختلافات في شدة ألم الركبة و مع انخفاض الضغط الباريومتري فإن الأنسجة المحيطة بمفاصلك قد تتوسع أو تتضخم

مرض الارتفاع والضغط المنخفض

ويشير مرض الجبال أو ارتفاعها إلى مجموعة من الأعراض العامة التي تحدث عند التسلق أو المشي إلى ارتفاع أعلى أو ارتفاع سريع للغاية، مع انخفاض الضغط البارومتري بما يكفي لإحداث مرض في الارتفاعات فوق ارتفاع يتراوح بين 500 1 و 000 3 متر (000 10 قدم)، ولا سيما عندما يصعد الشخص بسرعة كبيرة جداً دون السماح لجسده بالتكيف أو التأقلم مع انخفاض مستويات الضغط والأكسجين مع زيادة الارتفاع.

قد تشمل أعراض ارتفاع المرض ما يلي:

الصداع
الغثيان والتقيؤ
الدوارة والخفيفة
الضباب والضعف
نقص التنفس
صعوبة النوم

ويعود الأثر الفيزيائي الأساسي لتناقص الضغط اللامعي إلى الانخفاض المصاحب للضغط الجزئي من طراز O2، وقد يؤدي انخفاض الضغوط إلى الإرهاق بسبب انخفاض مستويات الأكسجين، كما أن انخفاض الضغط الجوي يمكن أن يجعل التنفس أكثر صعوبة بالنسبة لمن يعانون من أمراض الجهاز التنفسي؛ ويصعب الضغط المنخفض على الهواء التدفق إلى الرئتين.

إدارة المقاييس الصحية ذات الصلة بالطقس

وبينما لا يمكننا التحكم في تغيرات الضغط في الغلاف الجوي، هناك استراتيجيات للتقليل إلى أدنى حد من تأثيرها على الصحة:

إبقوا مُهذبين بشكل جيد للمساعدة على تثبيت ضغط الدم و مستويات سوائل الأذن الداخلية
الحصول على الكثير من الراحة والحفاظ على أنماط النوم العادية
الحد من الإجهاد من خلال تقنيات الاسترخاء
أتناول الأدوية الموصوفة حسب الطلب
أعراض المسار لتحديد المسببات الشخصية
المشاركة في التمرينات النبيلة والتمديد
الحفاظ على نظام غذائي متوازن مع الأغذية المضادة للتهاب

وتكيف الجسم باستمرار مع هذه التحولات، ولكن بالنسبة لبعض الناس - ولا سيما الذين يعانون من ظروف عصبية أو من تغيرات مزمنة في الألم - يمكن أن تكون هذه التغيرات سبباً هاماً للأعراض.

Atmospheric Pressure and Climate Change

مع استمرار تغير المناخ بسبب زيادة تركيزات غازات الدفيئة، فإن أنماط الضغط الجوي تتأثر أيضا، مع آثار كبيرة على نظم الطقس والمناخ في جميع أنحاء العالم.

التغيرات في أنماط الضغط

والضغط الجوي عامل يضبط درجة الحرارة العالمية عن طريق توسيع خطوط الاستيعاب بالأشعة تحت الحمراء لغازات الدفيئة، ويوحي نموذج بسيط، بما في ذلك الحد من الضغط الجوي، بأن فترة عمر الغلاف الحيوي يمكن أن تمتد إلى ما لا يقل عن 2.3 غا في المستقبل، أي أكثر من ضعف التقديرات السابقة.

ومن المتصور أن تغير المناخ يزيد من تواتر أنماط الضغط الجوي الكبيرة مع وجود حركة صغيرة أو لا تُشار إليها على أنها تحول في الغلاف الجوي، وذلك بزيادة التغيرات في النشاط الموجي التي تتجاوز قدرة تيار الطائرات، كما أن أحداث وقف التهجئة في الغلاف الجوي هي من الواجهات المتوسطة، والنظم العالية الضغط التي تظل قائمة لأيام أو حتى أسابيع، ورهناً بالوقت الذي تتطور فيه موجات الجفاف أو عندما تتطور.

الآثار على الطقس الأقصى

وبدأت الدراسات في تحديد عنصر من العناصر البشرية المنشأ في الأحداث التي وقعت مؤخراً في موانع من هذا القبيل، مما أدى إلى استمرار ظواهر الطقس المتطرف، بما في ذلك الموجة الأوروبية للتدفئة لعام 2003 وحرائق موسكو البرية لعام 2010 وجفاف تكساس وأولاهوما في عام 2011 وجفاف كاليفورنيا في الفترة 2011-2016، وموجة الحرارة في نصف الكرة الشمالي لعام 2018.

إن الحجم مهم جداً لأن الأحداث التي تحجبها أكثر تأثيراً عندما تكون أكبر، على سبيل المثال، إذا أصبح نظام الضغط العالي أكبر، فستحصل على موجات حرارية أكبر تؤثر على المزيد من الناس، ومن المرجح أن تحصل على موجات حرارية أقوى، وهذا له آثار كبيرة على التكيف مع المناخ والتأهب للكوارث في المستقبل.

وتشير البحوث الأخيرة إلى أن الاحترار السريع في القطب الشمالي، المعروف بضخامة القطب الشمالي، قد يضعف مسار الطائرات القطبية، وحيث أن القطب الشمالي يدفئ أسرع من بقية الكوكب، فإن درجة الحرارة بين القطبين والأوعية الاستوائية، التي قد تسبب تباطؤ مسار الطائرات النفاثة وبطءاً أكبر، مما قد يؤدي إلى أنماط جوية أكثر استصراراً وتطرفاً.

التطبيقات العملية للمعرفة في مجال الضغط الجوي

ولفهم الضغط الجوي تطبيقات عملية عديدة في مختلف الميادين والصناعات، مما يجعله ذا صلة بعيدة جدا عن علم الأرصاد الجوية الأكاديمية.

2 - مضائق الطيران والغلاف الجوي

ويعتمد الطيارون على قراءة دقيقة للضغط لتحديد الارتفاع وضمان سلامة الملاحة، ويعتبر وضع التأجير في الطيران تعديلا للضغط الجوي، ويعمل مقياس الطوابق الجوية بقياس الضغط الجوي وتحويله إلى ارتفاع، مما يجعل من قراءة الضغط الدقيقة أمرا أساسيا لسلامة الطيران.

كما أن لتدفق الطائرات آثارا كبيرة على الطيران، إذ يمكن للخطوط التجريبية أن تستفيد من التوائم التي تطير مع مجرى الطائرات، مما يقلل من وقت الطيران واستهلاك الوقود، أو أن تُحسب للرؤوس عند الطيران ضدها، ففهم موقع تيار الطائرات وقوامها أمر حاسم بالنسبة لتخطيط الرحلات الجوية وكفاءتها.

الأنشطة الخارجية والسلامة

ويرصد المهابطون والمجبالون والصيادون الضغط البارومتري لتوقع حدوث تغيرات مفاجئة في الطقس، ويمكن للمحرضات الخارجية أن تستخدم اتجاهات الضغط الشائكة لاتخاذ قرارات مستنيرة بشأن متى يلتمس المأوى، أو تعديل الخطط، أو الاستعداد لتهيئة الظروف المتغيرة.

وتستجيب بعض الأسماك للتغيرات في الضغط اللامعي ويمكن أن تغير مستوى نشاط التغذية عند هبوط الضغط، ومن ثم قد يتجنب الصيادون الصيد عندما يهبط الضغط ويبحثون عن أوقات الصيد قبل تلك الفترات أو بعدها، وهذا ما يساعد الزنوج على تحقيق أقصى قدر من نجاحهم في صيد الأسماك.

الزراعة وعلم البيئة

ويستخدم علماء البيئة بيانات قياسية لدراسة الظروف الجوية وأثرها على النظم الإيكولوجية، ويستخدم المزارعون والمهنيون الزراعيون معلومات عن الضغط للتنبؤ بالتجمد، والتخطيط للري، وحماية المحاصيل من الظروف المناخية الضارة.

ويساعد فهم أنماط الضغط على التنبؤ بنمو طول الموسم، والتواريخ الضئيلة، وأنماط التهطال، وهي كلها أمور حاسمة بالنسبة للتخطيط الزراعي والأمن الغذائي.

المفاهيم المتقدمة في مجال الضغط الجوي

الرصيد الأرضي وشباك الرياح

والتوازن الجغرافي هو أهم توازن للقوة في الغلاف الجوي ويظل في معظم الوقت، باستثناء سيناريوهات قليلة محددة، وعندما يكون التوازن الجغرافي في الغلاف الجوي متوازنا بين قوة درجة الضغط وقوة كوريوليس، حيث تعادل القوة المتعددة الجنسيات في المحيط الهادي.

ومع سرعة سرعة الرياح، فإن الانحطاط يرتفع إلى أن تعادل قوة كوريوليس قوة التدرج في الضغط، وعندها ستهب الرياح بالتوازي مع الزحام، وهذه الرياح الأرضية المهددة تمثل الرياح النظرية التي ستوجد في غياب الاحتكاك، وتقترب بشكل وثيق من الرياح الفعلية في الغلاف الجوي العلوي.

Thermal Wind and Temperature Gradients

ويفسر مفهوم الرياح الحرارية كيف تؤدي الاختلافات الأفقية في الحرارة إلى فتح قذيفة الرياح العمودية، ويتسبب الفرق الأفقي في درجة الحرارة في حدوث فرق في الضغط الأفقي، وطول الأزهار، وارتفاع في الهواء الدافئ، ولأن التلال يرتفع مع ارتفاعه، فإن ارتفاع الغطاء الفلوري الأفقي يرتفع مع الارتفاع، مما يتسبب في زيادة الرياح الأرضية المتجمدة إلى ارتفاع.

وهذه العلاقة أساسية لفهم تكوين تيار الطائرات والهيكل الرأسي للغلاف الجوي، وتهب الرياح الحرارية موازية لمكونات درجة الحرارة، مع الهواء البارد إلى اليسار في نصف الكرة الشمالي، مما يوفر لأخصائيي الأرصاد الجوية معلومات قيمة عن الهيكل الجوي.

خلايا الدورة الجوية

إنّ تداول الأرض في الغلاف الجوي، بما في ذلك (هادلي) و(فيريل) والخلايا القطبية، يسهم في تطوير مسارات الطائرات، لأنّ هذه الأنماط التداولية الواسعة النطاق تخلق مناطق من ارتفاع وغرق الهواء، التي تتفاعل لتوليد تناقضات درجات الحرارة اللازمة لتشكيل مجرى الطائرات.

هذه الخلايا التداولية تُحركها تسخينات مختلفة لسطح الأرض وخلق أنماط الرياح العالمية وأحزمة الضغط التي تُميز نظام المناخ لكوكبنا

قياس ورصد الضغط الجوي

تكنولوجيا قياس الضغط الحديثة

قياسات الضغط الجوي اليوم تعتمد على تكنولوجيا متطورة إلى أبعد من البارومترات التقليدية للزئبق، النوافذ الرقمية، محطات الطقس، والأدوات الساتلية توفر بيانات ضغط مستمرة ودقيقة من جميع أنحاء العالم.

تُجمع محطات الطقس بيانات الغلاف الجوي الشاملة بما في ذلك درجة الحرارة والضغط والرطوبة وسرعة الرياح وتوجهها والتنبؤات، وتُنقل هذه المعلومات إلى مراكز الأرصاد الجوية حيث تُدمج في نماذج الطقس والتنبؤات.

ملاحظــات جوية فــي الجو العلوي

وتطلق أجهزة راديوسونديس - ويذر بالونات تحمل مجموعات أدوات - مرتين يوميا من محطات العالم لقياس الظروف الجوية على ارتفاعات مختلفة، وتوفر هذه الملاحظات بيانات حرجة عن الضغط، ودرجة الحرارة، والرطوبة، والرياح على مختلف مستويات الغلاف الجوي، وهي عوامل أساسية لفهم الهيكل الجوي الثلاثي الأبعاد.

وتكمل عمليات الرصد الساتلية القياسات الأرضية، وتوفر التغطية العالمية والرصد المستمر للظروف الجوية، بما في ذلك أنماط الضغط، وتكوينات السحب، والحركة الجوية.

بيانات الضغط

إذا لم يكن لديك مقياس، يمكنك الوصول إلى قراءة الضغط الباريومتر المحلي من مصادر مختلفة، بما في ذلك أجهزة الطقس والمواقع الشبكية التي توفر قراءة الضغط الحالية، وتقارير المطار METAR التي تعتمد على الضغط وظروف الطقس، والأخبار المحلية، والبث الجوي التي كثيرا ما تتضمن الضغط الباريومتر كجزء من التوقعات، ومراكز الرصد البيئي حيث تقوم الحكومة ومرافق البحوث في كثير من الأحيان بنشر بيانات الاستشعار الحي.

وتشمل الهواتف الذكية الحديثة الكثير من أجهزة الاستشعار عن طريق الضغط البارومتري، ويمكن للعديد من التطبيقات أن تظهر الضغوط والاتجاهات الحالية، مما يجعل هذه المعلومات أكثر سهولة من أي وقت مضى.

الآفاق التاريخية في مجال الضغط الجوي

وقد تطور فهم الضغط الجوي تطوراً كبيراً على مر القرون، حيث وضع علماء مبكرون مثل إيفانجيليتا توريكيلي، الذين اخترعوا البارومتر الزئبقي في عام 1643، وبلايس باسكال، الذي أثبت أن الضغط الجوي ينخفض بارتفاعه، الأساس للأرصاد الجوية الحديثة.

وكانت أعلى ضغط من البارودات المعدل إلى سطح البحر مسجل على الأرض فوق 750 متراً هو 084.8 1 هكتار (32.03 في الهكتار؛ 1.0706 فيم)، مقيسة في توسونتسنغل، منغوليا في 19 كانون الأول/ديسمبر 2001، في حين أن أعلى ضغط من البارومتر معدل إلى سطح البحر مسجل دون 750 متر كان في أغاتا، في أوكروموز أوكروج، روسيا، في 31 كانون الأول/ديسمبر 1968.

وقد كان تطوير قياس الضغط وفهمه أمراً حاسماً في النهوض بعلم الأرصاد الجوية كعلم، مما أتاح التنبؤ بالطقس على نحو متزايد الدقة وتحليل المناخ.

الاتجاهات المستقبلية في بحوث الضغط الجوي

ويواصل البحث في الضغط الجوي وآثاره تعزيز فهمنا للطقس والمناخ، ويحقق العلماء في كيفية تأثير تغير المناخ على أنماط الضغط، وعرقلة الأحداث، وسلوك تيار الطائرات في العقود المقبلة.

ويعزز تحسين نماذج الحواسيب وشبكات المراقبة قدرتنا على التنبؤ بالتغيرات في الضغط وآثارها على الطقس، ويجري تطبيق التعلم في مجال الآلات والاستخبارات الاصطناعية على تحليل بيانات الضغط، مما قد يؤدي إلى تحسين الدقة المتوقعة والوقت الذي يستغرقه ذلك.

ولا يزال فهم العلاقة بين الضغط الجوي والظواهر الجوية البالغة الشدة يشكل أولوية بحثية حاسمة، لا سيما أن تغير المناخ يبدو أنه يغير أنماط الضغط التقليدية ويزيد من تواتر وشدة بعض الظواهر الجوية.

خاتمة

إن الضغط الجوي هو قوة أساسية تُشكل المناخ والمناخ على كوكبنا، ومن تشكيل الرياح عبر مستويات الضغط إلى تطوير نظم عالية وخفيضة الضغط تؤدي إلى وجود طقس أو عواصف، فإن الضغط يؤدي دوراً محورياً في الديناميات الجوية، ومن خلال فهم كيفية عمل نظم الضغط، نكسب بصيرة حاسمة في أنماط الطقس، والمناطق المناخية، والتفاعلات المعقدة التي تحكم الغلاف الجوي للأرض.

وتمتد هذه المعارف إلى ما هو أبعد من الاهتمام الأكاديمي، مع تطبيقات عملية في مجالات الطيران والزراعة والترفيه في الهواء الطلق والصحة البشرية، وبما أن تغير المناخ لا يزال يغير أنماط التداول في الغلاف الجوي وتوزيع الضغوط، فإن فهم هذه النظم يزداد أهمية للتكيف والقدرة على التكيف.

سواء كنت طبيب الأرصاد الجوية تتوقّع الطقس غداً، أو طيار يخطط لطريق طيران، أو مزارع يستعد للموسم المتنامي، أو مجرد شخص غريب عن سبب تغير الطقس، أو فهم الضغط الجوي، يوفر معلومات أساسية عن القوى التي تشكل بيئتنا الجوية،

وإذ نواصل دراسة ورصد أنماط الضغط الجوي، فإننا نعزز قدرتنا على التنبؤ بالطقس، وفهم ديناميات المناخ، والاستعداد للتحديات التي يشكلها تغير المناخ، فإن القوة غير المرئية للضغط الجوي، وإن كانت تتجاهل في كثير من الأحيان في الحياة اليومية، لا تزال واحدة من أكثر العوامل قوة وأهمية التي تشكل العالم حولنا.