العمليات المادية خلف تشكيلة بليزرد في المناطق الساحلية في أنتاركتيكا

إن الظواهر الجوية الشديدة والمذهلة على الأرض، التي تتجمع بين الرياح القوية، وهبوط الثلج الشديد، ورؤية شبه صفرية لتهيئة الظروف التي تحد من بقاء الإنسان وفهمه العلمي، كما أن قارة أنتاركتيكا، التي كثيرا ما تسمى " المكان الأكثر رياحا على الأرض " ، توفر مختبرا طبيعيا فريدا لدراسة العمليات المادية المعقدة التي تقود إلى تكوين طقس بيزورد.

The Unique Antarctic Environment

إن أنتاركتيكا تميز بأنها أبرد قارة وأصغرها على الأرض، حيث يبلغ متوسط تساقطها 166 ملم فقط في السنة، وهذه البيئة المتطرفة تخلق ظروفاً لا تختلف عن أي مكان آخر على الكوكب، حيث تبلغ درجة الحرارة السنوية في المناطق الداخلية 43.5 درجة مئوية، بينما تدفأ المناطق الساحلية بدرجات حرارة متوسطة نحو 10 درجات مئوية.

إن صحيفة الجليد القطبية الجنوبية ليست مجرد سمة سلبية للمشهد الطبيعي - بل تؤثر تأثيرا نشطا على الظروف الجوية من خلال ارتفاعها وخواصها الحرارية، فالجليد السطحي يعمل كآلية قوية للتبريد الإشعاعي، وخاصة خلال الشتاء القطبي الطويل الذي لا تتلقى فيه القارة أي إشعاع شمسي لشهور، وهذا التأثير المبرد يخلق تحولا مستمرا في درجة الحرارة حيث تتراكم الرياح الباردة الكثيفة قرب السطح، مما يضع مرحلة التقلبات الساحلية المأساوية.

ريح كاتاباتيك: قوة الإنقاذ خلف بليزارد القطب الجنوبي

في قلب كتل ساحلية أنتاركتيكا تكمن ظاهرة معروفة بريح كاتاباتيك رياح الكاتاباتاتيك هي رياح منحدرة بسبب تدفق كتلة جوية عالية الكثافة إلى كتلة جوية أقل كثافة تحتها هذه الرياح التي تحركها الجاذبية هي الآلية الرئيسية التي تحول الظروف الهادئة نسبيا إلى كتل عنيفة على طول خط ساحل أنتاركتيكا.

آلية تكوين ريح كاتاباتيك

إن رياح كاتاباتيك القطبية الجنوبية هي رياح الجاذبية المتولدة عن التبريد الإشعاعي الشديد المتاخمة لسطح الجليد، وخاصة في الشتاء، وتبدأ العملية في ارتفاعها على هضبة أنتاركتيكا حيث يشع سطح الجليد يسخن في الفضاء، ويبرد الهواء بالقرب من سطح الجليد حيث يشع حرارته، مما يجعله أكثر كثافة ويرغمه على التدفق إلى أسفل.

إن البطل القطبي مغطى بالثلج الذي هو بارد دائما، يبرد باستمرار الهواء فوقه، مما يؤدي إلى كتلة من الهواء البارد جدا، وهو الهواء الكثيف الذي يجلس فوق الهضبة ويريد أن يغرق، ويتدفق من داخل القارة المرتفعة إلى الساحل الأدنى، ويتسارع تدفق الجاذبية هذا حيث يهبط المنحدرات الساحلية العميقة، ويكتسب سرعة هائلة وقوة.

Intensity and Speed Characteristics

إن قوة الرياح الكاتابية في أنتاركتيكا هي قوة رائعة حقا، حيث تتركز هذه الرياح في مناطق محدودة في الوديان الساحلية، تهب الرياح بشكل كبير فوق قوة الأعاصير، حيث تصل إلى حوالي 160 عقدة (300 كيلومترا/ساعة؛ 180 ملليغرام).

ويمكن أن تتحول الظروف الهادئة بشكل عادل في الحال، حيث تصل الرياح الكاتابية إلى سرعة يتراوح بين 15 و 20 مترا في الثانية (50 إلى 66 مترا/سنة)، وهذه البقعة السريعة تجعل من التليزمات القطبية الجنوبية خطرة بوجه خاص بالنسبة لأفراد البحوث وعملياتها، ولا توزع الرياح بشكل موحد في جميع أنحاء القارة، بل توجه وتكثف من خلال السمات الطبوغرافية.

التأثيرات الطبوغرافية وقناة الرياح

إن قوة الرياح الكاتابية تحددها إلى حد كبير الأورامية المحلية، مما يفسر سبب استمرارها في القوة والتوجيه، ولماذا هي قوية بوجه خاص في وجود تدفق طوبوغرافية، وتميز المناظر الطبيعية في أنتاركتيكا العديد من الوديان والقنوات الجليدية التي تعمل كقنوات طبيعية لسقوط الهواء البارد.

وبعض المشهد ليس منحدرا بلطف؛ ويمكن توجيه الرياح بواسطة التراب المتصاعد من الجليد والجبال، وعندما يتدفق الهواء من مراكب الرياح الداخلية، يجري الضغط على الهواء في مكان أصغر من القنوات، وهذا التأثير المضغوط يزيد بشكل كبير سرعة الرياح، على غرار ما يتسارع الماء عندما يضطر إلى فتح فتحه الضيق، ونتيجة لذلك، فإن بعض المواقع الساحلية أكثر كثافة بكثير من غيرها من المناطق الساحلية.

(كيب دينسون) معروف بـ (المحطة الهوائية في (أنتاركتيكا) و (أنتاركتيكا) نفسها هي أكثر الأماكن رياحاً على الأرض

نظم الضغط الجوي والنشاط السيكلوني

وفي حين توفر رياح الكاتاباتية الأساس لتوليدات ساحلية أنتاركتيكا، فإن التفاعل بين هذه النظم الريحية المحلية وأنماط الضغط الجوية الأوسع نطاقا يخلق أكثر الظروف تطرفا، ويوجد الهامش الساحلي في أنتاركتيكا في بيئة جوية دينامية تتسم بالنظم المتدنية الضغط باستمرار وبتطور الأعاصير المتكرر.

"الطوق الدائري"

إن أنتاركتيكا محاطة عادة بحزام من الضغط المنخفض الذي يحتوي على مراكز متدنية متعددة تسمى " تروتكسيد القطبي " ، ولكن الجزء الداخلي من القارة يهيمن عليه ضغط مرتفع، وهذا التدرج في الضغط بين المناطق الداخلية العالية الضغط والمنطقة الساحلية المنخفضة الضغط يخلق ظروفا مواتية لتنمية الرياح القوية.

إن هذا الترسب غير ثابت بل هو منطقة من نظم الطقس النشطة التي تدور باستمرار حول قارة أنتاركتيكا، وفي هذه المنطقة المتعثرة، تتطور النظم الفردية ذات الضغط المنخفض وتكثف وتتحرك شرقا حول القارة، وتؤدي هذه الأعاصير دورا حاسما في حفز كثافة وطابع الخلايا الساحلية.

تعزيز ريح كاتاباتيك

ويمكن للنظم ذات الضغط المنخفض بالقرب من الساحل أن تتفاعل مع الرياح الكاتابية لزيادة قوتها، ويمثل هذا التفاعل أحد أهم الآليات لتوليد أشد الظروف تضخما، إذ تحدث أحداث رياح كاتاباتيك في جولة عامة، ولكن يجري تعزيزها إلى حد كبير عندما تنتقل الأعاصير إلى المنطقة، عادة من الغرب.

آلية التعزيز تعمل من خلال عدة عمليات، عندما يقترب الإعصار من الساحل، يمكنها أن تتعمق في مستوى الضغط بين المرتفعات الداخلية والساحلية، وتعجل تدفق الرياح الكاتائية إلى أسفل المنحدر، بالإضافة إلى أن دورة التدوير الخاصة بها يمكن أن تدمج مع تدفق الكاتاباكي الخارجي، مما ينشئ نظاماً ريحاً متماسكاً

وتوجد منطقة بروثية قوية حول قارة أنتاركتيكا طوال معظم العام، ونتيجة لذلك، فإن الهامش الساحلي هو أحد أكثر المناطق دوجية نشاطا على الأرض، مما يعني أن الظروف المواتية لتشكيل الأعاصير موجودة دائما تقريبا، مما يكفل الإمداد المستمر بالنظم الجوية التي يمكن أن تؤدي إلى أحداث بلياردو أو تكثفها.

The Coriolis Effect on Coastal Winds

ظواهر الرياح القوية التي تسببها سيكلون تتميز بالرياح الجنوبية الشرقية المهيمنة، حيث تحول قوة كوريوليس الرياح الكاتابية إلى اليسار عندما تقترب من المنطقة الساحلية، وهذا الانحطاط نتيجة لتناوب الأرض ويزداد أهميته في خطوط العرض العالية.

ويضيف تأثير كوريوليس تعقيدا إلى أنماط الرياح أثناء فترات التمزيق، حيث يتحول ما يبدأ كتدفق محض من المنحدرات من الداخل إلى انحسار حيث يصل إلى الساحل، ويخلق رياحا تهب موازية للساحل بدلا من أن تطير مباشرة، ويمكن لهذا الانزلاق أن يركّز طاقة الرياح على أجزاء ساحلية معينة ويؤثر على توزيع ثلج مهب وحرك ثلج البحر.

العمليات المادية في تنمية بليزيارد

ويشمل تكوين كتل ساحلية أنتاركتيكا عمليات مادية متعددة مترابطة تعمل عبر مختلف النطاقات المكانية والزمنية، ويتطلب فهم هذه العمليات دراسة آليات الدينامية الحرارية والآلية الدينامية في الغلاف الجوي.

التبريد الإشعاعي والتحويل المؤقت

وتنشأ رياح كاتاباتيك عندما ينتج التبريد الإشعاعي على طبقة الجليد في أنتاركتيكا البرودة الكثيفة جدا، وهو الهواء الهابط الذي يتدفق ويستبدل به هواء مظلوم من فوق، وهذه عملية التبريد الإشعاعي أساسية لآلية تكوين البلياردو بأكملها.

وخلال الشتاء في أنتاركتيكا، يمكن أن يفقد سطح الجليد الحرارة من خلال الإشعاع الموجات الطويلة دون أي مدخل شمسي تعويضي، مما يؤدي إلى تحول شديد في درجة الحرارة - طبقة تزيد فيها درجة الحرارة مع ارتفاعها بدلا من التناقص، ويمكن أن يكون التحول أكثر من مئات متر سميكاً ويمثل مجموعة من الهواء البارد المجهز لتدفقات المنحدرات إلى أدنى مستوى من الطبوغرافية.

ويؤثر الإشعاع على جوانب عديدة من مناخ القارة القطبية الجنوبية، بما في ذلك طبيعة تقلب درجة الحرارة المنخفضة، ونظام الرياح الكاتابية، واستقرار الغلاف الجوي، ويرتبط قوة التحول ارتباطا مباشرا باحتمال كثافة تحويلات الرياح الكاتاباتية - الغضب، وهو ما ينتج عنه هواء الكثافة ويزيد من قوة تدفقات المنحدرات.

النقل الاستئماني والتنقلي

إن النقل الأفقي للممتلكات الجوية في الغلاف الجوي يؤدي دورا حاسما في تكوين الكتلة الجليدية، وتواجه الجماهير الجوية الباردة التي تتحرك على ساحل أنتاركتيكا ظروفا سطحية مختلفة ومصادر رطبة، وعندما تصل الرياح الكاتائية إلى المنطقة الساحلية، فإنها تتفاعل مع مياه المحيطات أكثر دفئا نسبيا ويمكنها أن تلتقط الرطوبة، على الرغم من أن هذه العملية محدودة بسبب درجات الحرارة الشديدة البرودة.

إن محتوى الرطوبة من كتل هواء أنتاركتيكا منخفض جدا عموما بسبب البرد الشديد، فالهواء في أنتاركتيكا جافة جدا، ودرجات الحرارة المنخفضة تؤدي إلى رطوبة مطلقة منخفضة جدا، غير أن حتى الكميات الصغيرة من الرطوبة يمكن أن تسهم في تكوين الثلج عندما تكون الظروف الجوية مواتية، ولا سيما عندما يضطر الهواء إلى رفع الحواجز الطبوغرافية أو داخل النظم الأعاصيرية.

Convection and Vertical Motion

وفي حين أن أنتاركتيكا تتسم عموما بظروف مستقرة في الغلاف الجوي بسبب التقلب الشديد في درجة الحرارة السطحية، يمكن أن تحدث عمليات ملتوية في ظروف معينة، وعندما تصل الرياح القاتمة إلى الساحل وتواجه مياها مفتوحة في البولينياس الساحلي، يمكن أن تتطور مضاهاة درجات الحرارة الدرامية.

ويؤدي فتح بولينيا إلى إطلاق حرارة سطحية كبيرة (حتى 700 متر مربع)، وإلى الاحترار جواً بالقرب من السطح بأكثر من 5 كيلو مترات، وإلى إحداث الاحتكاك والسحب، مما يمكن أن يعزز التهطال ويسهم في كثافة النظم الجوية الساحلية عموماً، ويخلق الهواء الآخذ في الارتفاع مناطق محلية منخفضة الضغط يمكن أن تزيد من حدة تدفق الرياح من الداخل.

ووند شيرار وتوربولنس

إن تسارع واتجاه الرياح مع ارتفاعها سمة بارزة من سمات الكتلة الساحلية في أنتاركتيكا، وسينفجر بالون الجوي الذي يُطلق في كاتاباتيك بقوة على طول الأرض قبل أن يرتفع إلى أعلى، ولكنه سيجد هواءاً أكثر هدوءاً بسرعة كبيرة، حيث أن الرياح الكاتابائية محصورة إلى حد بعيد بالقرب من السطح.

وتخلق هذه الريح العمودية القوية اضطرابا شديدا في الجو الأدنى، ويؤثر الخلط المضطرب على توزيع الحرارة والرطوبة والزخم، مما يؤثر على هيكل وتطور نظم البلياردو، ويعني الطابع الضحل لرياح الكاتاباتيك أن أكثر الظروف كثافة تتركز في أقل بضع مئات متر من الغلاف الجوي، مما يخلق ظروفا خطرة بوجه خاص على مستوى الأرض.

الخلاص السطحي وألعاب الليير

فالاحتكاك السطحي يؤدي دورا معقدا في كتل ساحلية أنتاركتيكا، وعلى الجانب الداخلي السلس من الغطاء الجليدي، فإن الاحتكاك منخفض نسبيا، مما يتيح لرياح كاتاباتيك أن تتسارع بشكل فعال، ومع اقتراب الرياح من الساحل، فإنها تواجه تضاريس أكثر قسوة، وتعرّض الصخر، واختلاف ظروف الجليد التي تزيد من جرّها الاحتكاكية.

وفي الريح الكاتابية الساحلية تفقد قوتها الدافعة وتشتت بسرعة في البحر، لأن الرياح تفقد سرعة التسارع الجاذبية المتخلفة التي تدفعها، وتبطئ الاحتكاك السطحي فوق المحيط من التدفق، ولكن قبل التفكك، يمكن للرياح أن تصل إلى أقصى حد لها على هامش الساحل حيث تكون المنحدرات حادة وشديدة.

Snow Transport and Blowing Snow Dynamics

ومن السمات المميزة لبلوحات أنتاركتيكا نقل الثلوج بواسطة الرياح القوية، وخلافا للثلوج في مناطق أخرى قد تنطوي على تهطال نشط من الغيوم، فإن العديد من بلوزات أنتاركتيكا تتألف أساسا من الثلج الذي يرتفع من السطح وينتقل من رياح كاتاباتيكية.

آليات تدريب الثلج

وتخضع الجسيمات الثلجية على سطح أنتاركتيكا للتدمير بالرياح من خلال عدة آليات، وعندما تتجاوز سرعة الرياح عتبة حرجة )تقارب ٥,٧ متراً في الثانية لثلج أنتاركتيكا(، تبدأ الجسيمات في التحرك من خلال عملية تسمى باقة الملح على السطح في سلسلة من الهوامش، ومع زيادة سرعة الرياح، يمكن رفع الجسيمات الثلجية إلى مكان توقف وحمل مسافات طويلة.

إن الرياح تهب الثلج إلى داخل وخارج مقاييس التهطال وتركل الزلازل العمياء، وقد تكون كمية الثلج التي تنقل أثناء النزيف هائلة، مع انخفاض الرؤية إلى الصفر حتى عندما لا يسقط الثلج من الغيوم، وهذا الثلج المنتقل يمكن أن يتراكم في أماكن مأهولة بينما تهتز مناطق أخرى بالثلج الخالص.

النفقة أثناء النقل

ومن الجوانب الهامة، التي كثيرا ما تغفل في نسيج الثلج، التخريب - الانتقال المباشر للثلوج من مرحلة صلبة إلى مرحلة البخار دون أن يذوب، فهوامش قارة أنتاركتيكا، حيث يكون التهطال أعلى بكثير من الهضبة المرتفعة، هي المناطق التي يكون فيها التخضّل من شلال الثلج أهمها.

فخلال فترات التمزيق، تتعرض الجسيمات الثلجية المعلّقة في الهواء لرياح قاتاباطيّة جافة نسبياً، وبما أن الرياح الكاتابية تنخفض، فإنها تميل إلى أن تكون متواضعة نسبياً، وتهدر المنطقة، وهذا الرطوبة المنخفضة يشجع على إخضاع الجسيمات الثلجية أثناء النقل، مما يعني أن جزءاً كبيراً من ثلجية لا تصل إلى الأرض، بل تعود إلى الغلاف الجوي.

الأثر على ظروف الرؤية والغربة

والهواء ظاهرة بصرية تجعل من المستحيل فيها الظروف الخفية الموحدة التمييز بين الظلال أو العلامات أو الأفق، وهو ما يمكن أن يحدث عندما يكون الغطاء الجليدي غير محطم والسماء مغمورة، كما أنه يشكل خطراً خطيراً لأنه يتسبب في فقدان المنظور والتوجيه.

خلال فترات التزحلق المكثفة، تخلق مجموعة من ثلوج وغطاء السحاب ظروفاً كاملة للتخلّص من الماء، وقد تكون كثافة الجسيمات الثلجية في الهواء عالية بحيث تنخفض الرؤية إلى أقل من متر، وهذه الظروف شديدة الارتباك والخطر، مما يجعل الملاحة مستحيلة وهشاشة النشاط الخارجي.

Coastal Polynyas and their Role in Blizzard Systems

وتشكل المناطق الساحلية المتعددة النياس - التي تطل على المياه المفتوحة والتي تحيط بها الجليد البحري - سمة فريدة من سمات البيئة الساحلية في أنتاركتيكا تؤثر تأثيرا كبيرا على تكوين البطاقات الخماسية وخصائصها، وهذه المناطق الخالية من الجليد تخلق درجة حرارة كبيرة وتناقضات في الرطوبة تؤثر على الظروف الجوية المحلية.

Polynya Formation by Katabatic Winds

الرياح البحرية الخفية تخلق وتحافظ على البولينياسات الحرارية المتأخرة التي تُفتح بواسطة الرياح الكاتاباكية التي تقود إلى إنحطاط الجليد الجليد البحري وفقدان الحرارة المحيطية وتشكيل الجليد المتجمد، وتدفع الرياح الكاتائية القوية الجليد البحري المشكل حديثاً بعيداً عن الساحل، مما يحول دون تجميد سطح المحيط تماماً.

60 في المائة من البولينياس الموجود على طول الساحل الشرقي يُجبر جزئياً على الأقل بواسطة رياح كاتاباتيكية، ويمكن أن تستمر هذه البولينياسات ذات الدفع الريحي لفترات طويلة خلال الشتاء، مما يخلق مناطق دائمة من التفاعل بين البحر الجوي تؤثر على أنماط الطقس الإقليمية.

تبادل الحرارة والرطوبة

ويتيح الماء المفتوح في البولينياس تبادل الحرارة والرطوبة المكثفة بين المحيط والغلاف الجوي، حيث يُطلق المحيط كمية كبيرة من الحرارة في الغلاف الجوي فوق البولينياس، حيث يصل إلى عدة مئات من الـ WM-2.

فالرياح القاتبية في البولينياس الساحلي تعرض المحيطات إلى فقدان حراري شديد، مما يتسبب في إنتاج ثلج البحر المكثف ونشأة المياه الكثيفة حول القارة القطبية الجنوبية في خريف وشتاء، ويتسبب الهواء القاعدي البارد الذي يتدفق فوق المياه المفتوحة نسبيا في ارتفاع حرارة الحرارة الذي يدفع بقوة إلى نقل الحرارة والتشكيل الجليدي السريع.

إنتاج الثلج المزروعة

وعندما تهب رياح الكاتاباتية الباردة للغاية فوق مياه البولينيا المفتوحة، فإنها تسبب التبريد السريع الذي يؤدي إلى تكوين بلورات جليدية ثلجية صغيرة جداً تشكل في مياه مضطربة، ويمكن أن يختلط الجليد الفرازي رأسياً فوق منطقة تبلغ عمقها ٥-١٥ متراً بينما يتم نقله من موقع التشكيل، وتحافظ الرياح الكاتية على أطراف متعددة بتطهير الجليد المتجمد.

هذه العملية لإنتاج الجليد فعالة بشكل ملحوظ، خلال أحداث الرياح الكاتابية المكثفة، يمكن لبولينياس إنتاج الجليد بمعدلات 15-30 سنتيمتر يومياً، مما يجعلها حقيقية "مصانع النظارات" التي تسهم إسهاماً كبيراً في إنتاج ثلج بحر أنتاركتيكا على الرغم من صغر مساحة هذه البلدان نسبياً.

Variations in Blizzard Activity

ولا تحدث بلوزات ساحلية أنتاركتيكا بتواتر موحد طوال العام، وتختلف حدتها مع التغيرات الموسمية في الإشعاع الشمسي، وتدرجات الحرارة، وأنماط التداول في الغلاف الجوي.

كثافة الشتاء القصوى

إن الرياح السطحية قوية بوجه خاص خلال فترة الشتاء، وسيؤدي وجود ظروف طويلة من التبريد الإشعاعي القوي خلال أشهر الشتاء إلى حدوث نشاط كبير في رياح الكاتاباتيك، كما أن عدم وجود تدفئة شمسية خلال الليل القطبي يسمح ببرد سطح الجليد إلى أدنى درجات حرارته، مما يؤدي إلى إحداث أقوى تقلبات في درجات الحرارة وأكثر الرياح القاتمة كثافة.

ويميل النبتة إلى أن تكون أكثر تواتراً، وأكثر كثافة، وأكثر كثافة من تلك التي تحدث خلال مواسم أخرى، وتحافظ الرياح العالية والزهار على فرق البحث التي تحفر في خيامها لساعات أو حتى أيام، ولا تستطيع المغامرة في الميدان، وتشترك أحداث التزحلق التي تدوم عدة أيام في الشتاء، ويدوم بعضها أسبوعاً أو أكثر.

التعديلات الصيفية

وخلال الأشهر الصيفية من كانون الأول/ديسمبر إلى شباط/فبراير، يعطل عزل الشمس التبريد السطحي، وينبغي أن تنخفض حالات الريح الكاتابية في الترددات والكثافة استجابة للتدفئة الديباجية، ويدفئ الضوء النهاري المستمر لصيف أنتاركتيكا سطح الجليد، مما يضعف درجة الحرارة التي تدفع التدفق الكاتاباتي.

ومع ذلك، لا تزال الريح تصيبها خلال الصيف، ولا سيما عندما تنتقل نظم الطقس القوية ذات النطاق الاصطناعي إلى المنطقة الساحلية، إلا أن الرياح الصيفية، وإن لم تكن حادة، لا تزال تحتفظ بعلاقة وثيقة بالأرض الكامنة، وأن الرياح تحتفظ بدرجة كبيرة من التنظيم بشأن الطبوغرافية، تعني أن عوامل أخرى غير الإكراه على الكاتاباتيكي في العمل.

الطبيعة الوبائية والرأس السريع

ومن أكثر الجوانب تحدياً في بيزوات ساحل أنتاركتيكا طبيعتها الوبائية والسريعة، حيث يمكن أن تتغير الظروف من الهدوء النسبي إلى أقصى حد في غضون ساعات أو حتى دقائق، ويحدث هذا الانتقال السريع عندما تهب الرياح الكاتاباتية التي تتراكم على الهضبة الداخلية فجأة إلى الساحل، أو عندما يؤدي الإعصار المتجاوز إلى تعزيز تدفق الكاتابايت الحالي.

وتظهر الأحداث سرعة تهيئة الظروف المتشددة في أنتاركتيكا على نطاقات زمنية متزامنة، ويمكن أن تكون الرياح المرتبطة بالأعاصير شديدة للغاية، لا سيما في المناطق الساحلية من شرق أنتاركتيكا حيث أن الأعاصير كثيرا ما تعزز أحداث الرياح الكاتائية القوية، مع وجود إمكانات كبيرة لإحداث ظروف بالغة التطرف.

التغيرات الإقليمية في سمات بليسارد

ولا توجد في جميع المناطق الساحلية في أنتاركتيكا خلايا ذات تواتر أو كثافة، وتوجد تباينات إقليمية كبيرة قائمة على التضاريس المحلية، وقرب مسارات الإعصار، وتشكيلة الغطاء الجليدي.

شرق ساحل القطب الجنوبي

منطقة آديلي الساحلية تختبر بعض أقوى وأشد أنظمة الرياح السطحية في العالم، التي كانت معروفة منذ سنوات عديدة، والتي أبلغ عنها لأول مرة في رحلة السير دوغلاس ماوسون أوسترالازيان التي تمتد من عام 1912 إلى عام 1913 في كيب دينسون، وتنجم الظروف القاسية لهذه المنطقة عن التدرج الطبوغرافية العميقة بين الهضبة الداخلية العالية والساحل، بالإضافة إلى التأثيرات التي تصيب الغلايسيونية.

الرياح الأقوى موجودة حولها (67.5 درجة مئوية، 140 درجة شرقاً)، مع سرعة الرياح السنوية تبلغ حوالي 20 متراً، وهذا يمثل أحد أعلى سرعة الرياح في أي مكان على سطح الأرض، مما يبرز الطبيعة الاستثنائية للأرصاد الجوية الساحلية في شرق أنتاركتيكا.

غربي أنتاركتيكا ومنطقة شبه الجزيرة

وتعاني مناطق غرب أنتاركتيكا وشبه القارة القطبية الجنوبية من خصائص مختلفة من حيث الزلازل مقارنة بشرق القارة القطبية الجنوبية، وتزداد التضاريس تعقيدا، حيث ترتفع فيها النطاقات الجبلية وسواحل أكثر انتظاما تؤثر على أنماط الرياح، ويتمتع شبه الجزيرة القطبية بأشد المناخ اعتدالا، مع تقل درجات الحرارة القصوى، وبالتالي تقل حدة الرياح الكاتاباتييكية.

غير أن منطقة شبه الجزيرة تتأثر أكثر من غيرها بنظم الطقس البحري التي تنتقل من المحيط الجنوبي، ويمكن لهذه النظم أن تجلب أنواعا مختلفة من البلطيز التي تتسم بدرجة أكبر من التهطال النشط من السحاب بدلا من النقل الثلجي ذي التوجهات الريحية البحتة، ويخلق التفاعل بين هذه النظم البحرية والجغرافيا المحلية ظروفا فريدة من نوعها من حيث الكتلة المميزة لتلك الموجودة في شرق أنتاركتيكا.

قطاعا بحر روس وبحر فيديل

وتمثل سفارة بحر روس وبحر فيديل حوادث رئيسية في ساحل أنتاركتيكا حيث تمتد رفوف الجليد الكبيرة فوق المحيط، وتشهد هذه المناطق أنماطاً من الخلل المميزة الخاصة بها، متأثرة بالتفاعل بين تدفق كاتاباتيك من النظم الداخلية والنظم العاصفة التي تتطور في كثير من الأحيان في هذه المناطق.

ويستخدم قطاع بحر روس، على وجه الخصوص، كمسار رئيسي للتصدير الجوي البارد من أنتاركتيكا، وتتجمع رياح كاتابيتش من أحواض الصرف الشاسعة والشقق عبر الجبال العابرة للمحيطات، مما يخلق ظروفا قوية مستمرة للرياح على طول ساحل غربي بحر روس، كما أن بحر ويديل يجتاز أيضا تدفقا كاتباكيا قويا، ولا سيما على طول هامشه الغربي.

تحديد ظروف البليزر في أنتاركتيكا

ففهم ما يشكل ضربة في سياق القارة القطبية الجنوبية يتطلب معايير محددة للأرصاد الجوية، وعندما تكون سرعة الرياح قوة غال أو أقوى لمدة ساعة على الأقل، تكون درجة الحرارة أقل من 0 درجة مئوية، ويقل وضوحها إلى 100 متر أو أقل، وتكون هذه الظروف خطيرة ومضطربة للأنشطة الخارجية، التي تستمر أحياناً لأيام.

ويركز هذا التعريف على ثلاثة عناصر رئيسية هي: الرياح القوية المستمرة، ودرجات الحرارة المتجمدة، وتقلل بشدة من الرؤية، ويجب أن تكون الظروف الثلاثة جميعها في آن واحد لحدث يوصف بأنه زلق، ويكتسي معيار الرؤية أهمية خاصة، حيث أنه يميز بين التفريغات من أحداث الرياح القوية الأخرى التي قد لا تنطوي على نقل ثلجي كبير.

وفي الممارسة العملية، كثيرا ما تتجاوز البطاقات القطبية الجنوبية هذه المعايير الدنيا، إذ يمكن أن تصل سرعة الرياح إلى قوة غالون أو ثلاث مرات، ويمكن أن تنخفض درجات الحرارة إلى -30 درجة مئوية أو أقل، ويمكن تقليل الرؤية إلى أقل من متر لفترات ممتدة، وقد تحملت المستكشفون زرارات ملحمية مدتها سبعة أيام مع ضربات الرياح بين 100 و 148 كيلومترا/ساعة، مع وصول علكة واحدة إلى 244 كيلومترا/ساعة، وبأقصى صفر لأيام.

الآثار على نظام المناخ في أنتاركتيكا

إن التوليدات الساحلية في أنتاركتيكا ليست ظواهر منعزلة بل عناصر متكاملة في النظام المناخي الأوسع نطاقا في أنتاركتيكا، وتمتد آثارها إلى ما يتجاوز الظروف الجوية الفورية للتأثير على تداول المحيطات، وتوزيع الجليد البحري، بل وحتى الأنماط المناخية العالمية.

تكوين المياه

ويؤدي إنتاج الجليد المكثف إلى رفض الرشوة، مما يساعد على تكوين مياه الشولف الكثيفة، وسليفة لماء القوس القطبي الجنوبي، مما يملأ بدوره مناطق المحيط الهاوية، ويمثل 30 في المائة-40 في المائة من الحجم العالمي للمحيطات، وهذا الصلة بين الكتلة الساحلية وتداول المحيطات على الصعيد العالمي يمثل أحد أهم الآثار المناخية لهذه الأحداث.

وعندما يتكون الجليد البحري بسرعة في البولينياس خلال أحداث بيزارد، يطرد الملح من هيكل الجليد إلى المياه البحرية المحيطة، ويزيد رفض البرين أثناء تكوين البلورات الجليدية ملوحة المياه البحرية وكثافة المياه، وفي البولينياس، تكون هذه العملية ملحمية ومستمرة على مدى أشهر، مما يؤدي إلى إنتاج مياه الشعاب المرجانية العالية، وتسهم في نهاية المطاف في تكوين مياه قاع المحيط الجنوبي، وهي إحدى أهم المياه.

إنتاج الجليد البحري وتوزيعها

وبالرغم من أن البولينيا الساحلية في جنوب المحيط الهادئ لا تغطي سوى 1 في المائة من أقصى درجات البحر، فإنها تمثل نحو 10 في المائة من إجمالي إنتاج القمح البحري، وهذا الإسهام غير المتناسب يبرز أهمية عمليات البولينيا التي تحركها الزلاد في ميزانية ثلج البحر في أنتاركتيكا.

كما تؤثر الزهرات على توزيع ثلوج البحر من خلال الإكراه الميكانيكي، ويمكن للرياح القوية أن تدفع ثلج الفلور بمئات الكيلومترات، وتخلق مناطق من المياه المفتوحة في بعض المواقع، بينما تحشر الجليد في جسور سميكة في مناطق أخرى، ويؤثر هذا الاعادة التوزيع على مدى الجليد البحري عموما وتوزيع السميك، مما يؤثر بدوره على التبادل الحراري للغلاف المحيطي وعلى الإنتاجية البيولوجية.

النقل الجماعي من صحيفة الجليد

إن الرياح القاتمة والزهارد المرتبطة بها تؤدي دورا في نقل الكتلة من صحف الجليد القطبي الجنوبي إلى المحيط، وفي حين أن معظم هذا النقل يحدث كثلوج مهب في نهاية المطاف، ويخبط أو يرواسب في المناطق الساحلية، فإن الأثر التراكمي بمرور الوقت كبير، ففي بعض المناطق القارية من أنتاركتيكا، تهتز الثلوج بقوة الرياح الكاتبية، مما يؤدي إلى " وادي " .

ويمثل تدني الجليد المهبوط خسارة الكتلة من الغطاء الجليدي يصعب قياسها ولكنها قد تكون هامة بالنسبة للتوازن العام، وتشير البحوث الأخيرة إلى أن هذه الخسارة في التخضير قد تكون أكثر أهمية مما كان يعتقد سابقا، لا سيما في المناطق الساحلية التي تكون فيها الرياح الكاتابية أقوى.

التحديات في مجال مراقبة وتنبؤ ببلازاردات أنتاركتيكا

وعلى الرغم من التقدم الكبير في علم الأرصاد الجوية، لا تزال الخلايا الساحلية في أنتاركتيكا تشكل تحدياً أمام المراقبة والتنبؤ، وتسهم الظروف القصوى، والموقع البعيد، والعمليات الجوية الفريدة في هذه الصعوبات.

التحديات الماثلة

إن رياح أنتاركتيكا هي دراسة صعبة - حتى في الأماكن التي تكون فيها الرياح أقل تطرفاً، وغالباً ما تلحق الرياح أضراراً بمراكز الطقس المستخدمة لقياسها، وتهب الرياح الثلج في مقاييس التهطال وخارجها، وكثيراً ما تفشل الأدوات المصممة للمناخ المعتدل في ظروف أنتاركتيكا، بل يمكن أن تدمر أو تدفن المعدات المصممة خصيصاً بتفجير الثلج.

إن شبكة محطات الطقس المتفرقة في أنتاركتيكا تعني أن المناطق الكبيرة من القارة لا تملك سوى القليل من الملاحظات المباشرة على الأرصاد الجوية، كما أن عمليات الرصد الساتلية تساعد على سد هذه الفجوة، ولكن لها حدود خاصة بها، ولا سيما في الكشف عن ظروف الرياح القريبة من السطح والتمييز بين سقوط الثلج وهب الجليد.

صعوبات النماذج

وتواجه نماذج التنبؤ بالطقس الكثيرة تحديات كبيرة في تحفيز الكتلة الساحلية في أنتاركتيكا بدقة، ويجب أن تحل النماذج درجات التدرج الجامدة، وأن تمثل التحولات الشديدة في درجات الحرارة التي تدفع رياح الكاتاباتيك، وأن تلتقط التفاعل بين تدفق الكاتاباتات المحلية ونظم الطقس الأوسع نطاقا.

وعادة ما لا يكون للنماذج المناخية العالمية حل مكاني كاف لاستقبال المناطق الساحلية الضيقة التي تحدث فيها أشد الظروف توتراً، وتحسن أداء النماذج الإقليمية ذات القرار الأعلى، ولكنها تتطلب تدقيقاً في المعايير المتصلة بصعوبة السطح، والخلط المضطرب، والنقل الإشعاعي إلى ريح كاتاباتيك محاكاة دقيقة.

Climate Change Implications

ومع تغير المناخ العالمي، تثار تساؤلات حول كيفية تأثر بيزوات ساحل أنتاركتيكا، فالتفاعل المعقد بين العوامل التي تولد هذه الأحداث يعني أن التغيرات يمكن أن تحدث بطرق متعددة، مع احتمال حدوث آثار متنافسة.

التمهيد والتحويل

وقد تؤثر درجات الحرارة المشتعلة على قوة التحول في درجة الحرارة الذي يقود الرياح الكاتابية، وإذا كانت أسطح الجليد تدفأ، فإن الفرق في درجة الحرارة بين السطح والغلاف الجوي المفرط قد ينخفض، مما قد يضعف الرياح الكاتابية، غير أن التغيرات في أنماط التداول الجوي يمكن أن تعوض هذا التأثير أو تضاعفه.

والعلاقة بين الحرارة وقوام الرياح الكاتابية ليست مباشرة، إذ أن ارتفاع درجة الحرارة يؤدي إلى زيادة أكبر بكثير من الرطوبة المطلقة للوصول إلى درجة الحرارة الدافئة من درجة الحرارة الباردة، ولأن الهواء المنخفض المستوى من هوامش أنتاركتيكا ينبع من الهضبة الباردة، فإن درجة تبعية هذه طبقة ستزداد في مناخ دافئ.

Sea Ice and Polynya Changes

ويمكن أن تؤثر التغييرات في حجم الجليد البحري وسمكه تأثيرا كبيرا على خصائص الزلازل، إذ أن انخفاض الجليد البحري سيعرض المياه الأكثر انفتاحا، مما قد يزيد من توافر الرطوبة للتهطال، غير أنه يمكن أن يقلل أيضا من تناقض درجات الحرارة بين المحيطات والغلاف الجوي، مما يؤثر على كثافة التفاعل بين الهواء والبحر أثناء أحداث بليزر.

وقد يتغير سلوك بولينيا أيضا في مناخ دافئ، وإذا أضعفت الرياح الكاتاباتية، فإن البولينياس قد يصبح أصغر أو أقل استمرارا، وعلى العكس من ذلك، إذا زادت الأنشطة الإعصارية، فإن تكوين البولينيا من خلال تضارب الجليد الدينامي قد يصبح أكثر شيوعا.

Cyclone Track Shifts

وتشير نماذج المناخ إلى أن مسار العواصف حول القارة القطبية الجنوبية قد يتحول إلى القطبين مع تغير المناخ، مما قد يقترب أكثر من ساحل أنتاركتيكا، ويحتمل أن يزيد من تواتر أحداث بيزوارد التي تدور حول أعاصير القرن الماضي، غير أن تفاصيل كيف ستظهر هذه التغيرات تظل غير مؤكدة وتشكل مجالا نشطا من مجالات البحث.

جهود البحث والرصد

ويتطلب فهم التوليدات الساحلية في أنتاركتيكا بذل جهود مستمرة في مجال البحث والرصد، وقد أدى التعاون العلمي الدولي إلى إحراز تقدم كبير في العقود الأخيرة، رغم أن العديد من المسائل لا تزال دون رد.

محطات الطقس الآلية

وقد تم نشر شبكات من محطات الطقس الآلية في جميع أنحاء القارة القطبية الجنوبية لتوفير رصدات الأرصاد الجوية المستمرة في المواقع النائية أو القاسية للغاية بالنسبة للوجود البشري الدائم، وهذه المحطات تقيس سرعة الرياح واتجاهها، ودرجة الحرارة، والضغط، والمتغيرات الأخرى، وتوفر بيانات قيمة لفهم علم المناخ في منطقة البليتار، وتثبت النماذج العددية.

بيد أن صيانة هذه المحطات تشكل تحديات كبيرة، إذ يجب تصميم المعدات بحيث تصمد أمام الظواهر الباردة العالية، وأشهر الظلمة، فاللوحات الشمسية لتوليد الطاقة غير فعالة خلال الليل القطبي، مما يتطلب مصادر بديلة للطاقة، وعلى الرغم من هذه التحديات، فقد حسنت شبكات الأسلحة النووية فهمنا بشكل كبير للأرصاد الجوية في أنتاركتيكا.

الحملات الميدانية والتدابير في الموقع

وتُقدم الحملات الميدانية المكثفة ملاحظات مفصلة عن عمليات التزييف التي لا يمكن الحصول عليها من الرصد الروتيني، وقد كشفت الملاحظات الأوقيانوغرافية خلال أحداث متعددة لرياح كاتاباتيك أن سرعة الرياح تتجاوز بانتظام 20 متراً من المادة 1، وكانت درجات الحرارة الجوية أقل من 25 درجة مئوية، وامتدت طبقة المحيط المختلطة إلى 600 متر. وتساعد هذه القياسات المفصلة الباحثين على فهم الانقلاب بين العمليات الجوية والعمليات المحيطية أثناء أحداث بليزر.

وكثيرا ما تنطوي هذه الحملات على نشر أدوات متخصصة يمكن قياس تدفق الثلوج، وتدفقات الحرارة والرطوبة، والهيكل الرأسي لطبقة الحدود الجوية، والبيانات التي جمعت خلال فترات المراقبة المكثفة هذه لا تقدر بثمن لتحسين فهمنا للفيزياء الزلازلية واختبار النماذج.

الاستشعار عن بعد بواسطة السواتل

وتوفر عمليات المراقبة الساتلية منظورا على نطاق القارة بشأن طقس أنتاركتيكا لا يمكن تحقيقه من خلال عمليات المراقبة الأرضية وحدها، ويمكن للسواتل أن تتعقب حركة نظم الطقس، وأن تقدر سرعة الرياح من أنماط الاضطرابات السطحية، وأن تكتشف وجود البولينياس والجليد البحري.

بيد أن عمليات المراقبة الساتلية لها قيود في بيئة أنتاركتيكا، ويمكن أن يحجب الغطاء السحابي السمات السطحية، كما أن الخصائص الفريدة لسطح الجليد والثلوج يمكن أن تعقّد تفسير البيانات الساتلية، وتوفر السواتل ذات المدار القطبي تغطية أفضل للخطوط المرتفعة من السواتل الثابتة بالنسبة للأرض، ولكن القرار الزمني يظل محدودا مقارنة بالملاحظات الأرضية المستمرة.

الآثار العملية لعمليات أنتاركتيكا

ولفهم تكوين البطاقات والسلوك آثار عملية هامة على عمليات أنتاركتيكا، بدءا من البحوث العلمية إلى اللوجستيات والسلامة.

اعتبارات السلامة

وتمثل البليزاردات واحدا من أخطر الأخطار التي يتعرض لها العاملون في أنتاركتيكا، وقد يؤدي الجمع بين الرياح العالية والبرد الشديد وعدم الوضوح إلى الموت، بل إن التعرض القصير قد يؤدي إلى فروستبيت، وقد يؤدي عدم التوجيه في ظروف الاستبعاد إلى فقدان الناس في حدود مترات المأوى.

وقد وضعت محطات البحوث في أنتاركتيكا بروتوكولات أمان واسعة النطاق لظروف البلياردو، وتشمل هذه القيود عادة القيود المفروضة على التنقل في الهواء الطلق، ومتطلبات خطوط الحبل بين المباني، وإجراءات الدخول الإلزامية، ويجب على الأطراف الميدانية أن تحمل معدات الطوارئ وأن تكون مستعدة لإنتظار الخيام في الخيام لفترات طويلة.

التخطيط التشغيلي

فالبليزاردات تؤثر تأثيرا كبيرا على الجدول الزمني لعمليات أنتاركتيكا وتنفيذها، ولا يمكن للطائرات أن تطير في ظروف مزروعة، ولا يمكن للسفن أن تقترب من الساحل بأمان، ويجب تعليق العمل في الخارج، فالطبيعة الملحمية، وأحيانا غير المتوقعة، للزوارق، تعني أن العمليات يجب أن تكتسب مرونة كبيرة ووقتا للطوارئ.

إن تحسين التنبؤ بالأحداث التي تصيب التوليد يساعد على تحقيق الحد الأمثل من النوافذ التشغيلية ويقلل من التأخيرات، غير أن الصعوبة الملازمة للتنبؤ بدقة بتوقيت وشدة التمزيق تعني أن بعض الشكوك لا تزال قائمة دائما، وتتطلب العمليات الناجحة في أنتاركتيكا تقييما دقيقا للمخاطر واتخاذ قرارات محافظة فيما يتعلق بالأنشطة المعتمدة على الطقس.

تصميم الهياكل الأساسية

ويجب تصميم المباني والهياكل الأساسية في المناطق الساحلية في أنتاركتيكا بحيث تصمد أمام أحمال الرياح الشديدة وتراكم الثلج، ويجب أن ترسَخ الهياكل لمقاومة الرياح التي تتجاوز 200 كيلومتر/ساعة، ويجب أن تمنع التصاميم الجليد من عرقلة الدخول أو التراكم إلى مستويات خطرة على السقف.

إن توجه المباني إلى اتجاهات الرياح القاتمة السائدة هو اعتبار هام للتصميم، ويمكن وضع الهياكل لتقليل تحميل الرياح إلى أدنى حد أو لتهيئة مناطق مأهولة للأنشطة الخارجية، ويمكن استخدام السياج الثلجية وغيرها من السمات لمراقبة أنماط الانجراف الجليدية وإبقاء المناطق الحرجة خالية.

خاتمة

وتمثل الخلايا الساحلية في أنتاركتيكا تقاطعا مذهلا بين العمليات المادية المتعددة التي تعمل عبر مجموعة من الجداول المكانية والزمنية، ومن التبريد الإشعاعي لسطح الجليد إلى تطوير نظم دواعية واسعة النطاق، من الفيزياء المجهرية لنقل الجسيمات الجليدية إلى الآثار العالمية على تداول المحيطات، تجسد هذه الأحداث تعقيد نظام المناخ الأرضي وترابطه.

والسائق الرئيسي لبلوحات ساحلية أنتاركتيكا هو نظام الرياح الكاتاباتية، الذي يُتولد من تدفق الجو البارد الكثيف من الهضبة الداخلية المرتفعة إلى الساحل، ويمكن لهذه الرياح أن تصل إلى سرعة غير عادية، لا سيما عندما تُوجَّه عبر الملامح الطبوغرافية وتعزز بفعل الأعاصير، ويُحدث التفاعل بين الرياح الكاتية ونظم الطقس المتجمدة دون درجة الحرارة القصوى.

وتشمل العمليات المادية التي تنطوي عليها عملية تكوين الزلازل التبريد الإشعاعي وتطور الحرارة، وكشف كتل الهواء، والعمليات الملتوية في البولينياس الساحلي، وفتح الريح، والاضطرابات، وآثار الاحتكاك السطحي، والتنقل بالأشعة تحت الماء، والتعليق، بالاقتران مع التحلل تحتياً أثناء النقل، يخلق ثلجاً متجانساً يحدد طقس القطب الجنوبي.

وتعكس التباينات الإقليمية في خصائص الزلازل الاختلافات في التضاريس، وتشكيلة صفائح الجليد، والتعرض للنظم العاصفية، وتواجه ساحل شرق أنتاركتيكا، ولا سيما منطقة أديلي لاندي، بعض أكثر الظروف تطرفا على الأرض، بينما يوجد في شبه جزيرة أنتاركتيكا مناخ أكثر اعتدالا يتسم بخصائص مختلفة من الزلازل، ويكتسي فهم هذه الاختلافات الإقليمية أهمية بالنسبة للبحوث العلمية والتخطيط التشغيلي.

ولا تزال هناك تحديات في مراقبة وتوقع حالات تمزق أحواض أنتاركتيكا، حيث إن البيئة القاسية تلحق أضرارا بأدوات، وشبكة المراقبة المتفرقة تترك مناطق كبيرة غير مرصدة، وتكافح النماذج الرقمية لالتقاط التفاعلات المعقدة بين العمليات المحلية والعمليات الواسعة النطاق، وما زالت البحوث الجارية التي تستخدم محطات الطقس الآلية، والحملات الميدانية، وعمليات الرصد الساتلية، وأساليب النماذج المحسنة تتقدم في فهمنا.

ومع تغير المناخ، قد تتأثر كتلة ساحلية أنتاركتيكا بطرق لم تفهم بعد فهما كاملا، فالتغيرات في تحويلات الحرارة، ومدى الجليد البحري، وطرق الإعصار يمكن أن تؤثر جميعها على تواتر وشدة التوليد، وتظل مراقبة هذه التغييرات وفهم آثارها أولوية بحثية هامة لها أهمية بالنسبة لعلوم القارة القطبية الجنوبية وفهم المناخ العالمي.

وبالنسبة لمن يعملون في أنتاركتيكا، فإن الزوارق تمثل ظاهرة علمية للدراسة وخطر عملي للإدارة، فالظروف القصوى تختبر حدود القدرة البشرية على تحمل الكوارث والهندسة، وتوفر في الوقت نفسه فرصا فريدة لمراقبة العمليات الجوية بأشد أشكالها، ومن خلال مواصلة البحث وتحسين فهم العمليات المادية وراء تكوين البلياردو، يمكننا أن نتوقع هذه الأحداث بشكل أفضل، ونعزز السلامة، ونعمق تقديرنا لدور أنتاركتيكا في نظام الأرض.

For more information on Antarctic weather and climate, visit the Australiann Antarctic Program] or explore resources from the ]British Antarctic Survey. Additional technical details on katabatic winds can be found through the American Museum of Natural History'sTa collection[FL:]