موجات لي

في علم الأرصاد الجوية ، تُعرف الموجات الجانبية بأنها موجات جوية ثابتة. وأكثر أنواعها شيوعًا هي الموجات الجبلية ، وهي موجات جاذبية داخلية جوية . وقد اكتُشفت هذه الموجات عام 1933 على يد طيارَي الطائرات الشراعية الألمانيين ، هانز دويتشمان وولف هيرث ، فوق جبال جاينت . ^{[ 1 ] [ 2 ] [ 3 ]} وهي عبارة عن تغيرات دورية في الضغط الجوي ودرجة الحرارة والارتفاع الأورثومتري في تيار هوائي ناتج عن إزاحة رأسية ، مثل الرفع التضاريسي عندما تهب الرياح فوق جبل أو سلسلة جبال . كما يمكن أن تنتج هذه الموجات عن هبوب الرياح السطحية فوق جرف أو هضبة ، ^{[ 4 ]} أو حتى عن انحراف الرياح العلوية فوق تيار صاعد حراري أو سلسلة من السحب .

تُحدث الحركة الرأسية تغيرات دورية في سرعة واتجاه الهواء ضمن هذا التيار الهوائي. وتحدث هذه التغيرات دائمًا في مجموعات على الجانب المواجه للرياح من التضاريس التي تُسببها. في بعض الأحيان، قد تُساهم موجات الجبال في زيادة كميات الهطول في اتجاه الريح من السلاسل الجبلية. ^{[ 5 ]} عادةً ما تتولد دوامة مضطربة ، يكون محور دورانها موازيًا للسلسلة الجبلية، حول أول منخفض جوي ؛ ويُطلق على هذه الدوامة اسم الدوّار . وتنتج أقوى موجات الجانب المواجه للرياح عندما يُظهر معدل التغير الحراري طبقة مستقرة فوق العائق، مع وجود طبقة غير مستقرة فوقها وتحتها. ^{[ 4 ]}

يمكن أن تتشكل رياح عاتية (تصل سرعة هباتها إلى أكثر من 160 كم/ساعة ) في سفوح السلاسل الجبلية الكبيرة بفعل الأمواج الجبلية. ^{[ 6 ] [ 7 ] [ 8 ] [ 9 ]} ويمكن أن تساهم هذه الرياح القوية في نمو وانتشار حرائق الغابات بشكل غير متوقع (بما في ذلك حرائق جبال سموكي العظيمة عام 2016، عندما حملت الرياح شرارات من حريق في جبال سموكي إلى منطقتي غاتلينبرغ وبيجون فورج). ^{[ 10 ]} 

موجات لي هي شكل من أشكال موجات الجاذبية الداخلية التي تنشأ عندما يُجبر تدفق مستقر ومتدرج على المرور فوق عائق. يؤدي هذا الاضطراب إلى رفع كتل الهواء فوق مستوى طفوها المحايد . ولذلك، تعمل قوى استعادة الطفو على إثارة تذبذب رأسي لكتل ​​الهواء المضطربة بتردد برونت-فايسالا ، والذي يُعطى في الغلاف الجوي بالصيغة التالية:

${\displaystyle N={\sqrt {{g \over \theta _{0}}{d\theta _{0} \over dz}}}}$، أين${\displaystyle \theta _{0}(ض)}$يمثل هذا التوزيع الرأسي لدرجة الحرارة الكامنة .

انحرفت التذبذبات عن المحور الرأسي بزاوية${\displaystyle \phi }$سيحدث ذلك بتردد أقل من${\displaystyle N\cos {\phi }}$تحدث هذه التذبذبات في كتلة الهواء بشكل متزامن، بالتوازي مع جبهات الموجات (خطوط الطور الثابت ). تمثل جبهات الموجات هذه نقاطًا قصوى في مجال الضغط المضطرب (أي خطوط أدنى وأعلى ضغط)، بينما تمثل المناطق الواقعة بين جبهات الموجات نقاطًا قصوى في مجال الطفو المضطرب (أي المناطق التي تكتسب أو تفقد الطفو بسرعة أكبر).

تنتقل الطاقة على طول جبهات الموجات (الموازية لتذبذبات كتلة الهواء)، وهو اتجاه سرعة مجموعة الموجات . في المقابل، يكون انتشار الطور (أو سرعة الطور ) للموجات عموديًا على انتقال الطاقة (أو سرعة المجموعة ). ^{[ 11 ] [ 12 ]}

قد يُستدل على كل من موجات الرياح والدوامة من خلال تشكيلات سحابية موجية محددة إذا كانت الرطوبة في الغلاف الجوي كافية، وكان الإزاحة الرأسية كافية لتبريد الهواء إلى نقطة الندى . وقد تتشكل الموجات أيضًا في الهواء الجاف دون وجود علامات سحابية. ^{[ 4 ]} لا تتحرك السحب الموجية مع اتجاه الرياح كما تفعل السحب عادةً، بل تبقى ثابتة في مكانها بالنسبة للعائق الذي يشكلها.

• حول قمة الموجة، يمكن أن يؤدي التبريد الناتج عن التمدد الأديباتي إلى تكوين سحابة على شكل عدسة ( عدسية ). ويمكن أن تتراكم عدة سحب عدسية فوق بعضها البعض إذا كانت هناك طبقات متناوبة من الهواء الجاف والرطب نسبياً في الأعلى.
• قد يُولّد الدوّار سحبًا ركامية أو ركامية متقطعة في الجزء الصاعد منه، والمعروفة أيضًا باسم "السحابة الدوّارة". تبدو سحابة الدوّار كخط من السحب الركامية، وتتشكل على الجانب المواجه للريح وموازية لخط التلال. تقع قاعدتها بالقرب من ارتفاع قمة الجبل، على الرغم من أن قمتها قد تمتد إلى ما فوق القمة ويمكن أن تندمج مع السحب العدسية الموجودة أعلاها. تتميز السحب الدوّارة بحواف غير منتظمة في الجانب المواجه للريح وتكون مضطربة بشكل خطير. ^{[ 4 ]}
• قد توجد سحابة جدار فوهن على الجانب المواجه للرياح من الجبال، إلا أن هذا ليس مؤشراً موثوقاً لوجود موجات الرياح.
• قد تتشكل سحابة قبة أو سحابة غطاء، تشبه السحابة العدسية، فوق الجبل أو سحابة الركام التي تولد الموجة.
• قد يؤدي التسخين الناتج عن الضغط الأديباتي في قاع كل تذبذب موجي أيضًا إلى تبخير السحب الركامية أو السحب الطبقية في الكتلة الهوائية ، مما يخلق "نافذة موجية" أو "فجوة فوهن".

تُتيح موجات الريح للطائرات الشراعية إمكانية اكتساب ارتفاعات عالية أو قطع مسافات طويلة أثناء التحليق . وقد سُجّلت أرقام قياسية عالمية في الطيران باستخدام موجات الريح من حيث السرعة والمسافة والارتفاع في المناطق الواقعة في ظل جبال سييرا نيفادا ، وجبال الألب ، وجبال الأنديز الباتاغونية ، وجبال الألب الجنوبية . ^{[ 13 ]} ويعمل مشروع بيرلان على إثبات جدوى الصعود فوق التروبوبوز بطائرة شراعية غير مزودة بمحرك باستخدام موجات الريح، والانتقال إلى الموجات الثابتة في طبقة الستراتوسفير . وقد حققوا ذلك لأول مرة في 30 أغسطس/آب 2006 في الأرجنتين ، حيث وصلوا إلى ارتفاع 15,460 مترًا (50,720 قدمًا) . ^{[ 14 ] [ 15 ]} ويركز مشروع موجات الجبال التابع للمنظمة العلمية والتقنية للطيران الشراعي على التحليل والتصنيف العالميين لموجات الريح والدوامات المرتبطة بها، مُبرهنًا على فهمه من خلال رحلات قياسية ورحلات قياس الاضطرابات العلمية إلى الحافة السفلى لطبقة الستراتوسفير. ^{[ 16 ] [ 17 ] [ 18 ] [ 19 ]} 

الظروف التي تُهيئ الظروف لتكوّن أمواج قوية مناسبة للطيران الشراعي هي:

• زيادة تدريجية في سرعة الرياح مع الارتفاع
• اتجاه الرياح ضمن نطاق 30 درجة من العمودي على قمة الجبل
• رياح قوية على ارتفاعات منخفضة في جو مستقر
• رياح على قمة التلال لا تقل سرعتها عن 20 عقدة

قد يكون اضطراب الدوار ضارًا بالطائرات الصغيرة الأخرى مثل المناطيد والطائرات الشراعية المعلقة والطائرات الشراعية المظلية . بل قد يشكل خطرًا على الطائرات الكبيرة أيضًا؛ إذ يُعتقد أن هذه الظاهرة مسؤولة عن العديد من حوادث الطيران ، بما في ذلك تحطم طائرة بوينغ 707 التابعة لشركة الخطوط الجوية البريطانية لما وراء البحار (BOAC) الرحلة 911 أثناء الطيران بالقرب من جبل فوجي في اليابان عام 1966، وانفصال محرك طائرة شحن من طراز بوينغ 747 تابعة لشركة إيفرغرين الدولية بالقرب من أنكوريج في ألاسكا عام 1993. ^{[ 20 ]}

قد يؤدي الهواء الصاعد في الموجة، والذي يسمح للطائرات الشراعية بالارتفاع إلى مستويات شاهقة، إلى اضطراب في الطائرات النفاثة على ارتفاعات عالية أثناء محاولتها الحفاظ على طيرانها الأفقي في الموجات الهوائية المعاكسة . كما أن الهواء الصاعد أو الهابط أو المضطرب، داخل الموجات الهوائية المعاكسة أو فوقها، قد يتسبب في زيادة السرعة أو التوقف أو فقدان السيطرة، كما حدث في حادث تحطم رحلة الخطوط الجوية الإيرانية آسمان رقم 3704 .

توجد أنواع مميزة ومتنوعة من الموجات التي تتشكل في ظل ظروف جوية مختلفة.

• يمكن أن يؤدي قص الرياح أيضًا إلى تكوين أمواج. يحدث هذا عندما يفصل انقلاب جوي طبقتين بينهما اختلاف ملحوظ في اتجاه الرياح. إذا واجهت الرياح تشوهات في طبقة الانقلاب ناتجة عن تيارات حرارية صاعدة من الأسفل، فإنها ستُحدث أمواج قص كبيرة في الجانب المحمي من هذه التشوهات، والتي يمكن استخدامها للتحليق. ^{[ 21 ]}

• الموجات الناتجة عن القفزة الهيدروليكية هي نوع من الموجات يتشكل عند وجود طبقة هوائية سفلية كثيفة، ولكنها رقيقة نسبيًا مقارنةً بحجم الجبل. بعد تدفق الهواء فوق الجبل، تتشكل موجة صدمية عند قاع التدفق، ويتشكل انقطاع رأسي حاد يُسمى القفزة الهيدروليكية، وقد يكون ارتفاعه أعلى من ارتفاع الجبل بعدة مرات. تشبه القفزة الهيدروليكية الدوامة في كونها شديدة الاضطراب، إلا أنها ليست مركزية مكانيًا مثل الدوامة. تعمل القفزة الهيدروليكية نفسها كعائق أمام طبقة الهواء المستقرة المتحركة فوقها، مما يؤدي إلى توليد الموجة. يمكن تمييز القفزات الهيدروليكية من خلال سحبها الأسطوانية الشاهقة، وقد لوحظت في سلسلة جبال سييرا نيفادا ^{[ 22 ]} وكذلك في سلاسل جبلية في جنوب كاليفورنيا.
• الموجات الهيدروستاتيكية هي موجات تنتشر عموديًا وتتشكل فوق عوائق كبيرة الحجم. في حالة التوازن الهيدروستاتيكي، يعتمد ضغط السائل على الارتفاع فقط، وليس على الإزاحة الأفقية. سُميت الموجات الهيدروستاتيكية بهذا الاسم لأنها تخضع تقريبًا لقوانين الهيدروستاتيكا، أي أن سعة الضغط تتغير بشكل أساسي في الاتجاه الرأسي بدلًا من الأفقي. بينما تتميز الموجات التقليدية غير الهيدروستاتيكية بتموجات أفقية للرفع والهبوط، مستقلة إلى حد كبير عن الارتفاع، تتميز الموجات الهيدروستاتيكية بتموجات للرفع والهبوط على ارتفاعات مختلفة فوق نفس الموقع الأرضي.
• يمكن أن يحدث عدم استقرار كلفن-هيلمهولتز عندما يكون هناك قص في السرعة داخل سائل مستمر أو عندما يكون هناك فرق كافٍ في السرعة عبر السطح الفاصل بين سائلين.
• موجات روسبي (أو الموجات الكوكبية) هي حركات واسعة النطاق في الغلاف الجوي، وقوة استعادتها هي التغير في تأثير كوريوليس مع خط العرض.

• موجة الجاذبية
• القوس الشمالي الغربي

• ألكسندر، ب.؛ لونا، د.؛ ياميدو، ب.؛ دي لا توري، أ. (19 فبراير 2010). "دراسة موجات الجاذبية بالقرب من جبال الأنديز في باتاغونيا والقارة القطبية الجنوبية باستخدام رصد التغطية الراديوية لنظام تحديد المواقع العالمي (GPS)" . حوليات الجيوفيزياء . 28 (2): 587-595 . رمز Bibcode : 2010AnGeo..28..587A . doi : 10.5194/angeo-28-587-2010 . hdl : 11336/61424 . ISSN 0992-7689 . 

• غريمشو، ر.، (2002). التدفقات الطبقية البيئية . بوسطن: كلوير للنشر الأكاديمي.
• جاكوبسون، م.، (1999). أساسيات نمذجة الغلاف الجوي . كامبريدج، المملكة المتحدة: مطبعة جامعة كامبريدج.
• نابو، سي.، (2002). مقدمة في موجات الجاذبية الجوية . بوسطن: دار النشر الأكاديمية.
• بيلكي، ر.، (2002). نمذجة الأرصاد الجوية متوسطة النطاق . بوسطن: دار النشر الأكاديمية.
• تيرنر، ب.، (1979). تأثيرات الطفو في السوائل . كامبريدج، المملكة المتحدة: مطبعة جامعة كامبريدج.
• وايتمان، سي.، (2000). علم الأرصاد الجوية الجبلية . أكسفورد، المملكة المتحدة: مطبعة جامعة أكسفورد.

• الموقع الرسمي لمشروع موجة الجبل
• مجموعة بيانات الأرصاد الجوية وصور الأقمار الصناعية وصور السحب لأمواج الجبال في باريلوتشي، الأرجنتين (بالإسبانية) مرتبة زمنياً
• حول الرياح العاتية وارتفاع درجات الحرارة المصاحبة لظاهرة الفوهن المرتبطة بظواهر الموجات الجبلية في السفوح الغربية لجبال الأبلاش الجنوبية
• دراسة النطاق الجغرافي للرياح العاتية الناتجة عن الأمواج الجبلية على طول السفوح الغربية لجبال الأبلاش الجنوبية
• حملة SOUTHTRAC (نقل وتكوين طبقة التروبوسفير العليا وطبقة الستراتوسفير السفلى في نصف الكرة الجنوبي) في جنوب الأرجنتين