التيار النفاث

التيار النفاث

التيار النفاث, عبارة عن تدفق للهواء أفقيا وبسرعة عالية جداً, في أعالي التروبوسفير, يتخذ هذا التيار شكل أنبوب ضيق يتراوح سمكه ما بين 1 و 5 كلم، وعرضه  يتراوح بين 500 و650 كلم,  سرعة تدفق الهواء تتراوح بين 100 و 400 كم في الساعة وأحياناً أكثر, وتكون السرعة أكبر في فصل الشتاء عما هي عليه في فصل الصيف,   يندفع التيار النفاث في اتجاه عام من الغرب إلى الشرق, نميز في أعالي التروبوسفير تياران نفاثان رئيسيان؛ التيار النفاث الشبه مداري، فوق المنطقة الواقعة بين خطي عرض 25-35, و التيار النفاث القطبي، فوق المنطقة الواقعة بين خطي عرض 45-55.

ينشأ التيار النفاث، نتيجة التقاء كتلتين هوائيتين مختلفتين من حيث الكثافة و الحرارة، أي كتلة هوائية ساخنة و أخرى باردة، لهذا نجد أن التيارات النفاثة تنشأ في المناطق الانتقالية، كالمنطقة الانتقالية ما بين خلية فيريل الساخنة و الخلية القطبية الباردة، كلما زاد الفرق في الحرارة كلما زادت سرعة التيار النفاث.

التيار النفاث القطبي

التيار النفاث القطبي، هو أحد أكبر التيارات النفاثة سرعة، يرتبط بالجبهة القطبية, حيث يتركز تدفقه تحت مستوى طبقة التروبوبوز على علو يتراوح ما بين 9 و 12 كلم فوق سطح البحر، ينزل إلى الجنوب في فصل الشتاء، نتيجة لتوسع الكتلة الهوائية القطبية و يصعد إلى الشمال في الصيف.

التيار نفاث شبه مداري

هو تيار عالي السرعة من الرياح الغربية المنطلقة بسرعات كبيرة في أعالي الغلاف المتغير (التروبوسفير) عند السطح الضغطي 200 مليبار, فوق منطقة الضغط المرتفع شبه المداري

 تلعب التيارات النفاثة دورا مهما في الحد من الأعاصير و العواصف، حيث تعرقلها و قد تشل حركتها بسبب التموجات الناتجة عن الفرق  الكبير في درجة الحرارة بين الكتلتين الهوائيتين اللتان ينشأ بينهما. 

تتدفق التيارات النفاثة بسرعة أنابيب هوائية ضيقة ومتعرجة في أجواء بعض الكواكب ، بما في ذلك الأرض  ، توجد التيارات النفاثة الرئيسية بالقرب من طبقة التروبوبوز وهي رياح غربية (تتدفق من الغرب إلى الشرق). عادة ما يكون لمساراتهم شكل متعرج . قد تبدأ التدفقات النفاثة ، أو تتوقف ، أو تنقسم إلى جزأين أو أكثر ، أو تتحد في تيار واحد ، أو تتدفق في اتجاهات مختلفة .

أقوى التيارات النفاثة هي التيارات القطبية ، على ارتفاع 9-12 كم  فوق مستوى سطح البحر ، وارتفاع أعلى. و تيارات نفاثة شبه استوائية أضعف إلى حد ما عند 10-16 كلم، في نصف الكرة الشمالي و نصف الكرة الجنوبي .  

التيارات النفاثة هي نتاج عاملين: التسخين الجوي عن طريق الإشعاع الشمسي الذي ينتج خلايا الدورة الجوية (القطبية، فيريل وهادلي(  واسعة النطاق ، و قوة كوريوليس التي تعمل على  تحريك تلك الكتل الهوائية. . يتشكل التيار النفاث  القطبي   ما بين خلية هادلي و خلية فيريل، كما  تتشكل التيارات النفاثة شبه الاستوائية ما بين خليتي هادلي و فيريل.

توجد تيارات نفاثة أخرى أيضًا. خلال فصل الصيف في نصف الكرة الشمالي ، يمكن أن تتشكل تيارات شرقية في المناطق الاستوائية ، حيث يواجه الهواء الجاف المزيد من الهواء الرطب على ارتفاعات عالية. تعتبر التيارات المنخفضة المستوى نادرة الهبوب، في مناطق مختلفة مثل وسط الولايات المتحدة. 

يستخدم خبراء الأرصاد الجوية موقع بعض التيارات النفاثة كعامل مساعد في التنبؤ بالطقس . و الأهمية التجارية الرئيسية للتيارات النفاثة هي في السفر الجوي ، حيث يمكن أن يتأثر وقت الرحلة بشكل كبير إما بالطيران مع التدفق أو ضده ، مما يؤدي إلى توفير كبير للوقود وتكلفة الوقت لشركات الطيران. غالبًا ما تعمل شركات الطيران على الطيران "مع" التيار النفاث لهذا السبب. تعد المسارات الديناميكية للشمال الأطلنطي أحد الأمثلة على كيفية عمل شركات الطيران معًا، لاستيعاب التدفق النفاث والرياح في الأجواء العليا ، مما يؤدي إلى الاقتصاد في الوقود و زيادة السرعة أيضا،  اضطراب الهواء  وهو خطر محتمل على سلامة ركاب الطائرة ، غالبًا ما يتم العثور عليه في محيط التيار النفاث ، ولكنه لا يخلق تغييرًا كبيرًا في أوقات الرحلات.

بعد فوران بركان كراكاتوا عام 1883 ، قام مراقبو الطقس بتتبع الآثار على السماء ورسمها على مدى عدة سنوات، وسموا هذه الظاهرة "تيار الدخان الاستوائي".  في عشرينيات القرن الماضي ، اكتشف عالم الأرصاد الجوية الياباني ، "واسابورو أويشي"  التيار النفاث من موقع بالقرب من جبل فوجي . قام بتتبع البالونات التجريبية ، والمعروفة أيضًا باسم : "البالونات المستخدمة لتحديد رياح المستوى العلوي" ،  أثناء صعودها في الغلاف الجوي  . الطيار الأمريكي "وايلي بوست"، أول رجل يطير حول العالم سنة 1933 ، كان له بعض الفضل في اكتشاف التيار النفاث. اخترع بوست بذلة مضغوطة تسمح له بالتحليق فوق 6200 متر . قبل سنة من  وفاته ، قام بوست بعدة محاولات في رحلة عبر القارات على ارتفاعات عالية ، ولاحظ أنه في بعض الأحيانأن سرعته تزيد بشكل كبير.

 يرجع الفضل إلى عالم الأرصاد الجوية الألماني "هاينريش سيلكوبف" في صياغة مصطلح خاص للظاهرة في عام 1939 (Strahlströmung)   حرفيا " التيار النفاث " . 

خلال الحرب العالمية الثانية. لاحظ الطيارون باستمرار الرياح المعاكسة الغربية التي تتجاوز 160 كم / ساعة في الرحلات الجوية ، على سبيل المثال ، من الولايات المتحدة إلى المملكة المتحدة، وبالمثل في عام 1944 ، كان لدى فريق من خبراء الأرصاد الجوية الأمريكية في "غوام" ، بما في ذلك ريد برايسون ، ما يكفي من الملاحظات للتنبؤ بالرياح الغربية شديدة الارتفاع التي من شأنها إبطاء قاذفات القنابل المتجهة إلى اليابان.

عادةً ما تقع التيارات النفاثة القطبية بالقرب من مستوى الضغط 250   ميليبار، أو 7 إلى 12 كيلومترًا فوق مستوى سطح البحر ، في حين أن التيارات النفاثة شبه الاستوائية الأضعف بكثير ، بين 10 و 16 كيلومترًا ، تتدفق التيارات النفاثة بشكل كبير ، ولديها تغييرات كبيرة في ارتفاعها. تتشكل التيارات النفاثة بالقرب من طبقة التروبوبوز ، عند المنطقة الانتقالية بين خلايا الدورة الجوية ( القطبية ، فيريل وهادلي). يؤثر التيار النفاث القطبي  على ارتفاع منخفض ، وغالبًا ما يتطفل على خطوط العرض الوسطى ، و خصوصا على الطقس والطيران. يوجد التيار النفاث القطبي الأكثر شيوعًا بين خطوط العرض 30 درجة و 60 درجة  ، بينما توجد التيارات النفاثة شبه الاستوائية بالقرب من خط العرض 30 درجة. تندمج هاته التيارات النفاثة في بعض المواقع والأوقات ، بينما في أوقات أخرى يتم فصلهما،  ويقال أن التيار النفاث القطبي الشمالي "يتبع الشمس" لأنه يهاجر ببطء نحو الشمال مع ارتفاع درجة حرارة نصف الكرة الأرضية ، وإلى الجنوب مرة أخرى أثناء تبريده.

يبلغ عرض التيار النفاث عادةً بضع مئات من الكيلومترات أو الأميال ويبلغ سمكه الرأسي غالبًا أقل من خمسة كيلومترات .

عادة ما تكون التدفقات مستمرة لمسافات طويلة ، مع ورود بعض التوقفات،  مسار التيار عادة ما يكون له شكل متعرج ، وهذه التعرجات نفسها تنتشر شرقاً ، بسرعات أقل من سرعة الرياح الفعلية داخل التدفق. يُعرف كل تعرج كبير أو موجة داخل التيار النفاث باسم "موجة روسبي ." تحدث موجات روسبي بسبب التغيرات في تأثير كوريوليس مع خط العرض. 

تكون سرعات الرياح أكبر حيث تكون الاختلافات في درجات الحرارة بين الكتل الهوائية أكبر ، وغالباً ما تتجاوز 92 كم / ساعة، و قد تم قياس سرعة 400 كم / ساعة .

ينتقل التيار النفاث من الغرب إلى الشرق مما يؤدي إلى تغيرات الطقس، يؤكد علماء الأرصاد الجوية على أن مسار التيارات النفاثة يؤثر على أنظمة العواصف الإعصارية في المستويات المنخفضة في الغلاف الجوي ، وبالتالي أصبحت معرفة مسارها جزءًا مهمًا من التنبؤ بالطقس. على سبيل المثال ، في عامي 2007 و 2012 ، عانت بريطانيا من فيضانات شديدة نتيجة بقاء التيار النفاث جنوبا في فصل الصيف.