عصر اهواز

نیک میدانیم که فشار هوا در مناطق مختلف سطح زمین و همچنین سطوح بالایی آن یکنواخت نیست.بنابراین تفاوت موجود سبب جابجایی و حرکت هوا می شود.به جابجایی افقی هوا نسبت به سطح زمین باد گفته می شود و چون حرکت قایم هوا در مقایسه با حرکت افقی آن بسیار کند است، هواشناسان اصطلاح باد را در مورد آن ها بکار نمی گیرند.باد در جو زمین به منظور ایجاد تعادل در فشار هوا می وزد ولی هیچگاه چنین هدفی تحقق پیدا نمی کند.دلیل این امرچرخش و گردش دائمی زمین در قالب حرکت وضعی و انتقالی است.بنابر این وزش باد در سیکلی پیوسته ادامه دارد و فقط به فقط شدت و جهت آن تغییر می کند.نکته قابل توجه در این فرایند تضاد و تفاوت موجود بین جهت و منشا وزش باد در سطوح پائین و سطوح بالا است، به گونه ای که جهت باد در سطح زمین از پرفشار به سوی نواحی کم فشار است ولی در لایه های بالایی جو که سرعت باد زیاد است، عموما از نواحی پرفشار به سوی نواحی کم فشار نیست.در لایه های بالاتر، فشار هوا کمتر شده واز تمرکز مولکول های هوا در واحد حجم کاسته می شود، ولی آهنگ کاهش فشار با افزایش ارتفاع در سطوح پایین خیلی زیاد بوده ودر لایه های بالایی این آهنگ افزایش می یابد.

دو مکان فرضی A و Bرا در نظر بگیریم که ارتفاع شان از سطح دریا یکسان و فشار هوا در سطح زمین هر دو  برابر باشد.در این حالت تعداد مولکول هایی هم که در بالای سطح هر یک از آن ها قرار گرفته با هم برابر باشند. در چنین شرایط فرضی دمای هوا را بر روی یکی کاهش و در دیگری افزایش دهیم. در این هنگام هوا شروع به سرمایش می کند و در نتیجه منقبض شده و چگال تر می گردد و در عین حال از ارتفاع ستون هوا کاسته می شود، در حالی که مکان دیگر که گرما گرفته است منبسط شده و چگالی خود را از دست می دهد و ارتفاع ستون هوای بالای آن افزایش می یابد.با این تغییراتی که ایجاد شده اگر فشار را در سطح زمین هر دو مکان اندازه بگیریم باز یکسان خواهند بود. ولی نکته اینجا است که تعداد مولکول های هوای بیشتری بر روی منطقه گرمتر نسبت به بالای منطقه ی سردتر وجود دارد.در نتیجه می توان گفت که در منطقه ی پر ارتفاع یا فراز ، جایی که سطح زمین گرمتر است ، فشار هوا بیشتر از نقطه ی کم ارتفاع است که سطح زمین آن سرد است.بنابر این نتیجه می گیریم که تمرکز هوای سرد در لایه ی پایینی جو زمین به ترتیب با تشکیل مراکز پرفشار و کم فشار در در لایه های بالایی جو همراه می شود.پیامد این شرایط جریان هوا از قسمت فوقانی منطقه ی گرم می باشد که خلا موجود بر روی منطقه ی سرد را از بین می برد که این امر کاهش فشار در سطح زمین منطقه ی گرم و افزایش فشار سطحی منطقه سرد را سبب می شود. نتیجه این که در سطح زمین جریانی از هوا در قالب باد از پرفشار به سمت کم فشار جریان می یابد، به همین دلیل است که حرکت هوا بین مناطق سرد و گرم زمین به صورت باد، پیوسته ودر قالب یک سیکل کنوکسیونی در جریان است.در این سیکل ضمن جابجایی  افقی هوا در سطح وسیع ، حرکات و جابجایی های عمودی در مقیاسی بسیار ضعیف ولی با دامنه ی اثرات بالا را می توانیم شاهد باشیم.طبق مقررات در هر جریان کنوکسیونی جهت حرکت ماده و در نتیجه ویژگی های آن در سطح  با ویژگی های بخش فوقانی متفاوت است، بنابر این اثرات عملکردی شان بالطبع متفاوت خواهند بود.بین جریانهای متعد،مناطقی تحت عنوان همگرایی convergence و واگرایی  divergence شناخته شده اند. با این وصف که همگرایی سطحی با واگرایی بالایی و واگرایی سطحی با همگرایی بالایی همراه است.گرمایش سطحی سبب انبساط هوا و کاهش چگالی آن می شود.در نتیجه نیروی شناوری تقویت می شود و سبب صعود هوا می گرددکه در این حالت با یک کم فشار سطحی روبرو هستیم.از طرفی چون در محدوده ی تاثیرات نیروی جاذبه زمین از جمله درمجاورت سطح زمین نمی تواند خلا وجود داشته باشد، بنابر این برای جبران جرم از دست داده و ایجاد تعادل در فشار ، هوای اطراف به بخش داخلی مکیده می شود . این فرآیند تحت عنوان همگرایی سطح زمین مطرح می باشد . اما هوای صعود کرده به سطوح بالا که قدرت  شناوری خود را از دست داده و درنتیجه توانایی صعود بیشتر را ندارد ، با توجه به اختلاف ارتفاعی که با منطقه سردتر دارد به سمت آن سرریز شده تا به تعادل برسد . حرکت هوا به طرف خارج،  از منطقه  ی پر ارتفاع تحت عنوان  واگرایی بالایی مطرح می شود . این وضعیت را می توانیم در سامانه های حرارتی شاهد باشیم .

در  واقع همگرایی و واگرایی پاسخی است به تغییر جرم در محدوده ی معینی از حوزه ی عملکردی جریانات هوا بطوریکه اگر مقدار جرم جریانات ورودی هوا از میزان جرم جریانات خروجی در یک محدوده ی افقی بر روی زمین کمتر یا بیشتر باشد ، فشار در بخش پایینی ستون هوا تغییر می کند . جایی که جرم جریانات ورودی هوا کمتر از جرمی باشد که توسط جریانات خارج شده اند در این مکان کم فشار سطحی مستقر می شود و در نتیجه همگرایی جرمی بوجود خواهد آمد و اگر جرم وارد شده بیشتر از جرمی باشد که توسط جریانها از محدوده خارج شده اند در اینصورت شاهد استقرار مرکز پرفشار سطحی و درنتیجه واگرایی جرمی خواهیم بود . تداوم همگرایی جرمی در یک محدوده منجر به انباشت مولکول های بیشتری از هوا در آن محدوده خواهد شد که این خود سبب افزایش چگالی می گردد و در چنین شرایطی هوا تمایلی به حرکت عمودی رو به بالا پیدا می کند تا بتواند از تراکم جرمی هوا جلوگیری به عمل آورد . در مرحله ای که واگرایی افقی جرم را در یک منطقه شاهد هستیم ، مقدار جرم ورودی از جرم خروجی توسط جریانات کمتر بوده در نتیجه جریان هوا به طرف خارج از محدوده دیده می شود . در چنین شرایطی حرکت عمودی هوا به صورت نزولی است . البته در سیستم های دینامیکی اوضاع شکل دیگری دارد . به صورتیکه تغییر در تاوایی نسبی و نیروی کوریولی با توجه به اصل چرخندگی مطلق موضوع را تبیین می کنند. با توجه به اینکه در ناوه ها قرار داشته باشیم یا بر روی پشته ها ، میزان تاوایی و همچنین نیروی کوریولیس متفاوت و درنتیجه عملکرد متفاوتی خواهند داشت . هوایی که اطراف یک ناوه ( PVA  ) positive vorticity advection   یعنی منطقه ی حداکثر وزش تاوایی مثبت جریان دارد و به طرف منطقه ی فراز یعنی حداقل تاوایی می وزد ، حرکتی همسو با حرکت وضعی زمین دارد یعنی وزش تاوایی آن مثبت است . و هوایی که اطراف یک پرفشار جریان دارد و به سمت کم فشار می وزد در جهت خلاف حرکت وضعی زمین جریان دارد یعنی وزش تاوایی آن منفی است NVA )  negative vorticity advection ) . بنابراین عملکرد متفاوتی دارند به گونه ای که وزش تاوایی مثبت، واگرایی سطح بالا و وزش تاوایی منفی همگرایی سطح بالا را موجب می شود . به عبارتی چرخش هوا در نیمکره ی شمالی بر روی فراز ها در جهت حرکت عقربه های ساعت( آنتی سیکلونی )   بوده و در ناوه ها چرخندگی در جهت خلاف عقربه های ساعت (سیکلونی ) می باشد . همگرایی سطوح بالا با سوبسیدانس و فرونشینی هوا به سمت پایین همراه است و در عوض واگرایی سطوح بالا با حرکات قائم و صعودی هوا همراه می شود.ناگفته نماند که در زیر منطقه ی همگرایی بالایی ،واگرایی و در زیر منطقه واگرایی بالایی ، همگرایی سطحی قرار دارد .

تا زمانیکه مرکز کم فشار سطحی با فاصله ی کمی جلوتر از مرکز ناوه ی سطح بالا (PVA) قرار داشته باشد سامانه تقویت و به تبعیت از آن با جوی باروکلنیک یا ناپایدار بر روی منطقه روبرو خواهیم بود . وقوع همگرایی پایینی بدون واگرایی بالایی و برعکس آن چه در سامانه های حرارتی و چه دینامیکی امکان پذیر نیست .