تيار الحلقة

يُعدّ تيار الحلقة ، وهو أحد التيارات الرئيسية لتيار فلوريدا ، تيارًا محيطيًا دافئًا يتدفق شمالًا بين كوبا وشبه جزيرة يوكاتان ، ثم يتجه شمالًا إلى خليج المكسيك ، وينعطف شرقًا وجنوبًا قبل أن يخرج شرقًا عبر مضيق فلوريدا ويلتقي بتيار الخليج . ويُعتبر تيار الحلقة امتدادًا لتيار الحدود الغربية للدوران شبه الاستوائي لشمال المحيط الأطلسي . ^{[ 1 ]} وباعتباره التيار الرئيسي في دوران شرق خليج المكسيك، ينقل تيار الحلقة ما بين 23 و27 سفيردروب ^{[ 2 ]} ويصل إلى سرعات تدفق قصوى تتراوح بين 1.5 و1.8 متر/ثانية. ^{[ 3 ]}

ومن الظواهر المرتبطة بذلك منطقة من المياه الدافئة ذات " دوامة " أو "حلقة تيار حلقي" تنفصل عن التيار الحلقي بشكل عشوائي تقريبًا كل 3 إلى 17 شهرًا. ^{[ 4 ]} تدور هذه الحلقات بسرعة تتراوح بين 1.8 و2 متر/ثانية، وتنجرف غربًا بسرعة تتراوح بين 2 و5 كيلومترات/يوم، ويصل عمرها إلى عام قبل أن تصطدم بسواحل تكساس أو المكسيك . ^{[ 5 ]} تتكون هذه الدوامات من مياه البحر الكاريبي الدافئة، وتمتلك خصائص فيزيائية تعزلها عن مياه الخليج المحيطة بها. قد يصل قطر هذه الحلقات إلى 200-400 كيلومتر، وتمتد إلى عمق 1000 متر. ^{[ 6 ]}

في حوالي عام 1970، كان يُعتقد أن تيار الحلقة يُظهر دورة سنوية يمتد فيها هذا التيار شمالًا خلال فصل الصيف. إلا أن دراسات لاحقة أُجريت على مدى العقود القليلة الماضية أظهرت أن هذا الامتداد شمالًا (وانفصال الدوامات) لا يتبع دورة سنوية واضحة، بل يتذبذب في اتجاهي الشمال والجنوب والشرق والغرب على أساس سنوي. ^{[ 7 ]}

يمكن رصد تيار الحلقة ودواماته بقياس مستوى سطح البحر. في 21 سبتمبر/أيلول 2005، كان مستوى سطح البحر لكل من الدوامات وتيار الحلقة أعلى بما يصل إلى 60  سم (24  بوصة) من مستوى المياه المحيطة، مما يشير إلى وجود منطقة عميقة من المياه الدافئة أسفلها. ^{[ 8 ]} في ذلك اليوم، مرّ إعصار ريتا فوق تيار الحلقة واشتدّ ليصبح  عاصفة من الفئة الخامسة بفضل المياه الدافئة.

في خليج المكسيك، ترتبط أعمق مناطق المياه الدافئة بتيار الحلقة. وتُعرف حلقات التيار المنفصلة عن تيار الحلقة باسم دوامات تيار الحلقة. وتُساهم المياه الدافئة لتيار الحلقة ودواماته في زيادة طاقة الأعاصير، مما يُساعدها على الاشتداد.

عندما تعبر الأعاصير المناطق الدافئة من خليج المكسيك، فإنها تحول حرارة المحيط إلى طاقة عاصفة. ومع استنزاف هذه الطاقة من البحار، يمكن رصد أثر للمياه الباردة على طول مسار الإعصار. ويعود ذلك إلى سحب الحرارة من الطبقة المختلطة للمحيط بعدة طرق. فعلى سبيل المثال، تُفقد الحرارة المحسوسة والكامنة مباشرةً إلى الإعصار المداري عبر سطح التماس بين الهواء والبحر. كما يؤدي التباعد الأفقي لتيارات الطبقة المختلطة المدفوعة بالرياح إلى صعود مياه الطبقة الحرارية الباردة . وأخيرًا، يؤدي التداخل المضطرب لمياه الطبقة الحرارية الباردة، الناتج عن تحريك الرياح، إلى تبريد المياه السطحية. ^{[ 9 ]} لهذه الأسباب، يُعد عمق الطبقة المختلطة للمحيط أكثر أهمية من درجة حرارة سطح البحر في تعميق الإعصار . فطبقة رقيقة من المياه السطحية الدافئة تكون أكثر عرضة للتبريد الناتج عن الإعصار من المياه ذات الطبقة المختلطة الأكبر والطبقة الحرارية الأعمق. علاوة على ذلك، تشير النماذج إلى أن الأعاصير من المرجح أن تصل إلى نسبة أكبر من أقصى شدة محتملة لها فوق المناطق المحيطية الدافئة حيث  يمتد خط تساوي درجة الحرارة 26 درجة مئوية إلى ما بعد 100 متر. ^{[ 10 ] [ 11 ]}

من الأمثلة على كيفية مساهمة المياه الدافئة العميقة، بما في ذلك تيار لوب، في تعزيز قوة الإعصار، إذا ما توفرت الظروف الأخرى المواتية، إعصار كاميل الذي ضرب ساحل خليج المسيسيبي في أغسطس 1969. تشكل كاميل في المياه الدافئة العميقة للبحر الكاريبي، مما مكّنه من التطور بسرعة ليصبح إعصارًا من الفئة  الثالثة في يوم واحد. دار الإعصار حول الطرف الغربي لكوبا، واتخذ مساره فوق تيار لوب مباشرة، متجهًا شمالًا نحو الساحل، واستمر خلال هذه الفترة في التطور السريع . أصبح كاميل إعصارًا من الفئة  الخامسة، بشدة نادرة، ورياح عاتية استمرت حتى وصوله إلى اليابسة (حيث قُدّرت سرعة الرياح المستمرة بـ 310 كيلومترات في الساعة في منطقة صغيرة جدًا إلى يمين عين الإعصار ).  

في عام 1980، اشتد إعصار ألين ليصبح إعصارًا من الفئة  5 أثناء تحركه فوق تيار لوب، لكنه ضعف قبل وصوله إلى اليابسة في تكساس .

ركب إعصار إيفان تيار لوب مرتين في عام 2004.

في عام 2005، ازدادت قوة إعصاري كاترينا وريتا بشكل كبير عند مرورهما فوق المياه الدافئة لتيار لوب. وكان من المتوقع أن يضرب إعصار ويلما، الذي ضرب فلوريدا عام 2005 ، اليابسة كإعصار من الفئة الثانية، لكنه بعد أن لامس الجزء الجنوبي الشرقي من تيار لوب، وصل إلى ساحل فلوريدا كإعصار من الفئة الثالثة. ^{[ 12 ]}  

على الرغم من أن إعصار أوبال لم يكن بنفس شهرة إعصار كاترينا، إلا أنه يُجسّد بوضوح قدرة حلقة النواة الدافئة على التعمق. بعد عبور شبه جزيرة يوكاتان ، عاد أوبال إلى خليج المكسيك ومرّ فوق دوامة ناتجة عن تيار الحلقة. خلال أربعة عشر ساعة، انخفض ضغط سطح البحر من 965 إلى 916 هيكتوباسكال، وازدادت سرعة الرياح السطحية من 35 إلى 60 مترًا في الثانية، وانكمش نطاق العاصفة من 40 كيلومترًا إلى 25 كيلومترًا. قبل العاصفة،  كان خط تساوي درجة الحرارة 20 درجة مئوية يقع على عمق يتراوح بين 175 و200 متر، ولكنه وُجد على عمق أقل بمقدار 50 مترًا بعد مرور العاصفة. بينما يُعزى معظم التبريد الذي أحدثه الإعصار في الطبقة المختلطة إلى ظاهرة الصعود (نتيجة تباعد إيكمان)، فقد قُدِّر فقدان ما بين 2000 و3000 واط/متر مربع إضافي من خلال تدفق الحرارة عند سطح التماس بين الهواء والماء في قلب العاصفة. علاوة على ذلك، سجلت قراءات درجة حرارة سطح البحر المستمدة من العوامات انخفاضًا في درجة الحرارة يتراوح بين 2 و3  درجات مئوية أثناء مرور أوبال فوق مياه الخليج المشتركة، ولكن بانخفاض يتراوح بين 0.5 و1  درجة مئوية فقط عندما واجهت العاصفة الطبقة المختلطة المحيطية الأكثر كثافة المرتبطة بالدوامة الدافئة في القلب. ^{[ 13 ]}

في عام 2008، عبر إعصار غوستاف تيار لوب، ولكن نظرًا لدرجة حرارة التيار (التي كانت آنذاك في أواخر الثمانينيات فهرنهايت فقط) وحجمه المحدود (الذي امتد فقط إلى منتصف المسافة من كوبا إلى لويزيانا، مع وجود مياه أكثر برودة بين طرفه وساحل لويزيانا)، ظل الإعصار من الفئة الثالثة بدلًا من أن تزداد قوته أثناء مروره فوق التيار. ^{[ 14 ] [ 15 ]}

في أغسطس 2021، تحرك إعصار إيدا فوق تيار لوب، مما سمح له بالتطور بسرعة من إعصار من الفئة  الثانية إلى إعصار من الفئة  الرابعة خلال ليلة واحدة فقط. ^{[ 16 ] [ 17 ]}

يؤثر تيار الحلقة ودواماته على المجتمعات البيولوجية في خليج المكسيك. ومع ذلك، فليس تيار الحلقة ذو النواة الدافئة والدوامات نفسها هي التي تؤثر على هذه المجتمعات، بل الدوامات الجبهية الأصغر ذات النواة الباردة، والتي تتشكل حول حدود تيار الحلقة ودواماته، هي التي تؤثر على المجتمعات البيولوجية في الخليج.

الدوامات الجبهية لتيار الحلقة هي دوامات باردة النواة تدور عكس اتجاه عقارب الساعة (دوامات إعصارية) تتشكل على حدود تيار الحلقة أو بالقرب منها. يتراوح قطر هذه الدوامات بين 80  و120  كيلومترًا تقريبًا. ^{[ 20 ]} وتُعد هذه الظواهر الباردة أصغر حجمًا من الدوامات الدافئة النواة المنبعثة من تيار الحلقة.

أظهرت دراسات متعددة اختلافات في المجتمعات البيولوجية داخل وخارج مختلف الظواهر في خليج المكسيك. وُجدت مخزونات أعلى من العوالق الحيوانية والميكرونيكتون في الظواهر ذات النواة الباردة مقارنةً بكل من تيار الحلقة ودوامات تيار الحلقة. ^{[ 21 ]} ومع ذلك، لم يُلاحظ أي فرق في وفرة الكريليات ، وهي قشريات بحرية شبيهة بالروبيان، بين مناطق التيارات الصاعدة والدوامات ذات النواة الدافئة، ^{[ 22 ]} ولكن في عام 2004، وُجد أن وفرة الهايبيريات أقل داخل دوامات تيار الحلقة مقارنةً بخارجها. ^{[ 23 ]} في الوقت نفسه، وُجد أن مستويات المغذيات (النترات) منخفضة فوق 100 متر داخل الدوامات ذات النواة الدافئة، بينما كانت مستويات النترات مرتفعة داخل الظواهر الباردة. ^{[ 24 ] [ 25 ]} كما وُجد أن المخزون القائم من الكلوروفيل والإنتاج الأولي وكتلة العوالق الحيوانية منخفض في تيارات الحلقة العميقة. ^{[ 26 ]}

من المرجح أن يكون انخفاض تركيز الكلوروفيل والإنتاج الأولي ناتجًا عن انخفاض مستويات المغذيات، إذ تحتاج العديد من أنواع العوالق إلى النترات ومغذيات أخرى للبقاء على قيد الحياة. وبدوره، قد يكون انخفاض الإنتاج الأولي أحد أسباب انخفاض وفرة الأنواع غيرية التغذية (التي تتغذى على الكائنات الحية، على عكس الأنواع التي تقوم بعملية التمثيل الضوئي) داخل تيار الحلقة ودواماته. كما قد تلعب درجة الحرارة دورًا في انخفاض وفرة كلا النوعين: فقد طوّر سمك التونة ذو الزعانف الزرقاء في المحيط الأطلسي أنماطًا سلوكية لتجنب درجات الحرارة المرتفعة المرتبطة بالمناطق الدافئة، مثل تيار الحلقة ودواماته، في خليج المكسيك. ^{[ 27 ]} ومن المحتمل أيضًا أن تتجنب أنواع العوالق درجات الحرارة المرتفعة في هذه المناطق.

• المركز الوطني لبيانات علوم المحيطات

• بيانات قياس الارتفاع بالأقمار الصناعية لخليج المكسيك شبه الآنية
• تيارات سطح المحيط تشرح تيار الحلقة
• مختبر مسح الأرض بجامعة ولاية لويزيانا
• المركز الوطني لبيانات العوامات (انظر بيانات العوامة رقم 42003)
• إعصار ريتا يضرب خليجًا دافئًا
• باحثون من جامعة كولورادو بولدر يرصدون نمو إعصار كاترينا في خليج المكسيك
• "الاحتباس الحراري: هل هو المُذنب؟" (مجلة تايم، 3 أكتوبر 2005، الصفحات 42-46) - ذُكر التيار الحلقي
• موقع ساينس ديلي يتحدث عن التيار الحلقي والأعاصير
• مخطط يوضح الآليات داخل تيار الحلقة
• مختبر المحيطات والأرصاد الجوية الأطلسي