خريطة الطقس

بدأ استخدام المناطق الجبهية على خرائط الطقس في النرويج في عشرينيات القرن العشرين . تُنسب نظرية الجبهة القطبية إلى جاكوب بيركنز ، وهي نظرية مستمدة من شبكة مواقع رصد ساحلية في النرويج خلال الحرب العالمية الأولى . تقترح هذه النظرية أن التدفق الرئيسي للهواء الداخل إلى الإعصار يتركز على طول خطي تقارب ، أحدهما أمام منطقة الضغط المنخفض والآخر خلفها. أصبح خط التقارب الأمامي يُعرف إما بخط التوجيه أو الجبهة الدافئة، بينما عُرف خط التقارب الخلفي بخط العواصف أو الجبهة الباردة. ويبدو أن مناطق السحب والأمطار تتركز على طول هذه المناطق. أدى مفهوم المناطق الجبهية إلى ظهور مفهوم الكتل الهوائية . وقد انتظرنا حتى تطور شبكة رصد طبقات الجو العليا خلال أربعينيات القرن العشرين لنفهم طبيعة البنية ثلاثية الأبعاد للإعصار. ^{[ 10 ]} ولأن الحافة الأمامية لتغيرات الكتل الهوائية تشبه الجبهات العسكرية في الحرب العالمية الأولى ، فقد شاع استخدام مصطلح "الجبهة" لتمثيل هذه الخطوط. ^{[ 11 ]} بدأت الولايات المتحدة في تحليل الجبهات رسميًا على التحليلات السطحية في أواخر عام 1942، عندما افتتح مركز تحليل WBAN في وسط مدينة واشنطن العاصمة ^{[ 12 ].}

بالإضافة إلى خرائط الطقس السطحية، بدأت وكالات الأرصاد الجوية في إصدار خرائط الضغط الجوي الثابت. في عام 1948، بدأت الولايات المتحدة سلسلة خرائط الطقس اليومية، والتي حللت في البداية مستوى 700 هكتوباسكال، أي ما يعادل حوالي 3000 متر (9800 قدم) فوق مستوى سطح البحر . ^{[ 13 ]} وبحلول 14 مايو 1954، كان يتم تحليل مستوى 500 هكتوباسكال، أي ما يعادل حوالي 5520 مترًا (18110 قدمًا) فوق مستوى سطح البحر. ^{[ 14 ]} بدأت جهود أتمتة رسم الخرائط في الولايات المتحدة عام 1969، ^{[ 15 ]} واكتملت العملية في سبعينيات القرن العشرين. وبدأت مبادرة مماثلة في الهند من قبل إدارة الأرصاد الجوية الهندية عام 1969. ^{[ 16 ]} وأكملت هونغ كونغ عملية رسم الخرائط السطحية المؤتمتة بحلول عام 1987. ^{[ 17 ]}  

بحلول عام ١٩٩٩، أصبحت أنظمة وبرامج الحاسوب متطورة بما يكفي لتمكين دمج صور الأقمار الصناعية وصور الرادار والبيانات المستمدة من النماذج، مثل سُمك الغلاف الجوي وتكوّن الجبهات، مع بيانات الرصد السطحي، على محطة عمل واحدة، وذلك للحصول على أفضل تحليل سطحي ممكن. في الولايات المتحدة، تحقق هذا التطور باستبدال محطات عمل Intergraph بمحطات عمل n- AWIPS . ^{[ ١٨ ]} وبحلول عام ٢٠٠١، جُمعت تحليلات السطح المختلفة التي أُجريت داخل هيئة الأرصاد الجوية الوطنية في تحليل السطح الموحد، الذي يُصدر كل ست ساعات، ويجمع تحليلات أربعة مراكز مختلفة. ^{[ ١٩ ]} وقد أتاحت التطورات الحديثة في مجالي الأرصاد الجوية ونظم المعلومات الجغرافية إمكانية ابتكار منتجات مُصممة بدقة عالية، تنقلنا من خريطة الطقس التقليدية إلى عالم جديد كليًا. إذ يُمكن ربط معلومات الطقس بسرعة بالتفاصيل الجغرافية ذات الصلة. على سبيل المثال، يُمكن رسم خرائط ظروف التجلد على شبكة الطرق. من المرجح أن يستمر هذا في إحداث تغييرات في طريقة إنشاء وعرض تحليلات السطح خلال السنوات القليلة المقبلة. ^{[ 20 ]}

تستخدم شركات الطيران خرائط الطقس الخاصة بها. يُظهر أحد أنواع هذه الخرائط المناطق التي تُطبق فيها قواعد الطيران المرئي (VFR) والمناطق التي تُطبق فيها قواعد الطيران الآلي (IFR). تُظهر مخططات الطقس ارتفاع السقف السحابي (المستوى الذي يُغطى فيه نصف السماء على الأقل بالغيوم) بمئات الأقدام، وحالة الطقس الحالية، وغطاء السحب. ^{[ 27 ]} تُوضح خرائط التجلد المناطق التي يُمكن أن يُشكل فيها التجلد خطرًا على الطيران. كما تُظهر الخرائط المتعلقة بالطيران مناطق الاضطرابات الجوية. ^{[ 28 ]}

تحتوي خرائط الضغط الثابت عادةً على قيم مُرسمة لدرجة الحرارة والرطوبة والرياح والارتفاع الرأسي فوق مستوى سطح البحر لسطح الضغط. ^{[ 29 ]} ولها استخدامات متنوعة. ففي المناطق الجبلية غرب الولايات المتحدة وهضبة المكسيك، يُمكن أن يُقدّم سطح الضغط عند مستوى 850 هكتوباسكال تمثيلاً أكثر واقعية لنمط الطقس من تحليل السطح القياسي. وباستخدام سطحي الضغط عند مستويي 850 و700 هكتوباسكال، يُمكن تحديد متى وأين يحدث انتقال الهواء الدافئ (المتزامن مع الحركة الرأسية الصاعدة) وانتقال الهواء البارد (المتزامن مع الحركة الرأسية الهابطة) في الأجزاء السفلية من طبقة التروبوسفير . وتشير المناطق ذات الانخفاضات الطفيفة في نقطة الندى والتي تقل فيها درجة الحرارة عن درجة التجمد إلى وجود ظروف تجمد للطائرات. ^{[ 30 ]} يُمكن استخدام سطح الضغط عند مستوى 500 هكتوباسكال كدليل تقريبي لحركة العديد من الأعاصير المدارية . أما الأعاصير المدارية الأقل عمقًا، والتي تعرضت لقص الرياح الرأسي ، فتميل إلى أن تُوجّهها الرياح عند مستوى 700 هكتوباسكال. ^{[ 31 ]}

يمكن استخدام خرائط الضغط الثابت عند مستويي 300 و200 هكتوباسكال لتحديد قوة الأنظمة في طبقة التروبوسفير السفلى، حيث تنعكس الأنظمة الأقوى قرب سطح الأرض على شكل ظواهر أقوى عند هذين المستويين من الغلاف الجوي. تُرسَم خطوط تساوي سرعة الرياح عند هذين المستويين، وهي خطوط تمثل سرعات رياح متساوية. تُساعد هذه الخطوط في تحديد القيم القصوى والدنيا لنمط الرياح. تُشير القيم الدنيا لنمط الرياح في طبقات الجو العليا إلى ظروف مواتية لتكوّن الأعاصير المدارية . بينما تُشير القيم القصوى لنمط الرياح عند مستويات مختلفة من الغلاف الجوي إلى مواقع التيارات النفاثة. تُشير المناطق التي تقل درجة حرارتها عن -40 درجة مئوية (-40 درجة فهرنهايت) إلى عدم وجود جليد يُذكر، طالما لا يوجد نشاط عواصف رعدية . ^{[ 30 ]}  

تحليل الطقس السطحي هو نوع من خرائط الطقس يُظهر مواقع مناطق الضغط المرتفع والمنخفض ، بالإضافة إلى أنواع مختلفة من الأنظمة الجوية واسعة النطاق ، مثل الجبهات الهوائية . ويمكن رسم خطوط تساوي درجة الحرارة على هذه الخرائط. تُرسَم خطوط تساوي درجة الحرارة عادةً كخطوط متصلة ضمن نطاق حراري محدد. ^{[ 2 ]} تُظهر هذه الخطوط تدرجات درجة الحرارة، مما يُفيد في تحديد الجبهات الهوائية التي تقع على الجانب الدافئ من تدرجات درجة الحرارة الكبيرة. ومن خلال رسم خط التجمد، يُمكن استخدام خطوط تساوي درجة الحرارة لتحديد نوع الهطول. كما تُحلَّل الحدود متوسطة النطاق، مثل الأعاصير المدارية وحدود التدفق الخارجي وخطوط العواصف الرعدية ، في تحليلات الطقس السطحي.

يُجرى تحليل خطوط تساوي الضغط على هذه الخرائط، ويتضمن ذلك إنشاء خطوط تساوي متوسط ​​ضغط مستوى سطح البحر . تشير الخطوط المغلقة الأقرب إلى مواقع القيم القصوى والدنيا النسبية في مجال الضغط. تُسمى القيم الدنيا مناطق الضغط المنخفض، بينما تُسمى القيم القصوى مناطق الضغط المرتفع . غالبًا ما تُمثل مناطق الضغط المرتفع بالحرف H، بينما تُمثل مناطق الضغط المنخفض بالحرف L. تُرسم أحيانًا مناطق الضغط المنخفض الممتدة، أو المنخفضات، بخطوط بنية سميكة متقطعة على طول محور المنخفض. ^{[ 32 ]} تُستخدم خطوط تساوي الضغط عادةً لتحديد حدود السطح من خطوط العرض الرئيسية باتجاه القطب، بينما تُستخدم تحليلات خطوط الانسياب في المناطق الاستوائية. ^{[ 33 ]} تحليل خطوط الانسياب عبارة عن سلسلة من الأسهم الموازية للرياح، تُظهر حركة الرياح داخل منطقة جغرافية معينة. تُشير الأحرف "C" إلى التدفق الإعصاري أو المناطق المحتملة للضغط المنخفض، بينما تُشير الأحرف "A" إلى التدفق المضاد للإعصار أو المواقع المحتملة لمناطق الضغط المرتفع. ^{[ 34 ]} تُظهر منطقة خطوط التدفق المتداخلة موقع خطوط القص داخل المناطق المدارية وشبه المدارية. ^{[ 19 ]}