رودباد یا جت استریم ها

          محمود آذرایین 
            بازدید : 9193
          دوشنبه 19 تير 1391
           نظرات (0)
        

جت استریم ها

Jet stream

رودباد یا جت استریم ها (Jet stream)، یا باختصار جت، یک جریان هوای با سرعت بالا می‌باشد که بصورت یک تونل باد فرضی در ارتفاعات بالای اتمسفر زمین در لایهٔ تروپوپاز قرار گرفته، ، در نقطه انتقال بین تروپوسفر (جاییکه درجه حرارت جو با افزایش ارتفاع کاهش می‌یابد) و استراتوسفر (جاییکه درجه حرارت با افزایش ارتفاع افزایش می‌یابد). آنها حاصل ترکیبی از گرمای اتمسفریک (تشعشعات خورشید و گرمای داخل زمین) و چرخش زمین به دور محور خود است.

انواع جت استريم:

1- جت استريم قطبي (Polar Jet Stream) يا جت استريم عرض هاي ميانه (Midlatitude Jet Stream):بر روی زمین قویترین جت استریم‌ها، جت استریمهای قطبی (۱۲ – ۷ کیلومتر یا ۲۳٬۰۰۰ – ۳۹٬۰۰۰ فوت از سطح دریا) هستند.

2- جت استريم جنب حاره (Subtropical Jet Stream): مرتفع تر و مقداری ضعیفتر، جت استریمهای نواحی استوایی یا به اصطلاح گرمسیری (۱۰-۱۶ کیلومتر یا ۳۳٬۰۰۰ – ۵۲٬۰۰۰ فوت از سطح دریا) می‌باشند. نیمکره شمالی و جنوبی هر یک جت استریمهای قطبی و استوایی مخصوص به خودشان را دارند.

عبارت جت استریم اغلب برای جت استریم قطبی نیمکره شمالی مورد استفاده قرار میگیرد، از آنجاییکه مهمترین پدیده هواشناسی و صنعت هوانوردی می‌باشد. چرا که بیشتر نواحی آمریکای شمالی، اروپا و آسیا را در بر میگیرد، بویژه در فصل زمستان. در حالیکه جت استریم قطبی نیمکره جنوبی در بیشتر سال دایره جنوبگان را احاطه می‌کند. جت استریمهای عمدتاً در نزدیکی مرز بین توده‌های هوا با اختلاف فاحش درجه حرارت شکل میگیرند، همانند مرز بین نواحی قطبی و نواحی گرمتر جنوبی.

jet streams form above the boundary between air masses

رودباد عبارت است از جريان باريكي از باد كه در امتداد يك محور نسبتاً افقي درتروپسفر بالايي يا در استراتوسفر متمركز شده است. رودبادها كه بدون استثنا در همه نقشه هاي هوا به صورت كمربند يا نوارهايي با سرعت زياد ديده مي شوند و تا مسافتهاي طولاني كشيده مي شوند، هنگامي كه سرعت باد به بيش از 30 متر در ثانيه برسد، ايجاد مي شوند. در روي نقشه هاي هوا، رودباد به صورت هسته هايي كاملاً منفرد است كه از نظر مكاني نيز كاملاً متغير است. هسته هاي سرعت يكي در حاشيه استوايي بادهاي غربي و ديگري بر روي جبهه قطبي منطقه برون حاره، بيش از نواحي ديگر حركت مي كنند. در نتيجه، دو بستر نسبتاً متمايز را به وجود مي آورند كه رودباد جبهه قطبي و رودباد جنب حاره ناميده مي شوند كه از نظر ارتفاع و مدار جغرافيايي با هم متفاوتند. اين رودبادها مخصوصاً رودباد جبهه قطبي در اقليم سطح زمين نقش مؤثري ايفا مي كنند كه به طور عمده به تشكيل سيكلونهاي برون حاره و هدايت آنها و نيز ايجاد ناپايداري در جو زيرين خود كمك كرده، سبب صعود هوا و در صورت وجود هواي گرم و مرطوب، سبب بارش مي شوند. با توجه به اينكه موقعيت جغرافيايي ايران به گونه اي است كه در طول سال، مدتي عرصه فعاليت رودبادها واقع مي شود و نيز اين امر كه در طول فصل سرد سال، رودباد جبهه قطبي بر قسمتي از آن مسلط مي شود و نيز با توجه به اينكه سيستمهاي بارش زا در اين فصل وارد كشور مي شوند مي توان بين سيستمهاي بارش زا در ايران و موقعيت رودباد ارتباط برقرار كرد.

Jet stream wind speed schematic. (Source: %rb_link2%)

شناخت رودباد در تروپسفر بالايي براي اولين بار در سال 1944 و در جريان حملات هوايي آمريكا به ژاپن در جريان جنگ دوم جهاني ميسر شد و اين جريانات به عقيده برايسون توسط روزباي كه قبلاً جتها را در جريانات آب مطالعه كرده بود نامگذاري شد. تاكنون مطالعات مختلفي در مورد اين جريانات در كشورهاي مختلف صورت گرفته ، اما در زمينه نرمالهاي اقليمي و پراكندگي آنها مطالعات چنداني صورت نگرفته است. فقط هارمان در سال 1991 در ادامه كار خويش، الگوهايبادهاي غربي را درباره رودباد جبهه قطبي نيز بررسي كرده است.

جت استریمها بطور پیوسته یا دایره وار دور محیط زمین قرار نگرفته‌اند. آنها ممکن است ایجاد، متوقف، تقسیم به دو یا چند قسمت، ویا ترکیب به یک جت استریم شوند، ویا اینکه در جهات مخالف جتهای دیگر جریان یابند. مسیر جت استریم ها عموماً دارای یک شکل مارپیج است و این پیچ و خمها یک نشانهٔ امواج اتمسفریک رزبای هستند. جت استریمهای اصلی و بزرگ بادهای غربی هستند (جریان غرب به شرق). در طی تابستان نیمکره شمالی، جت استریمهای شرقی می‌توانند در نواحی استوایی و گرمسیر تشکیل شوند، عموماً در نواحی که هوای خشک با هوای با رطوبت بالا در ارتفاع بالای جو مواجه می شود. متخصصین هواشناسی با استفاده از محل جت استریمها بعنوان یک ابزار کمکی در جهت پیش بینی هوا اقدام میکنند. مهمترین استفاده تجاری از جت استریمها در مسافرتهای هوایی میباشد. چنانچه با پرواز در جهت مخالف یا موافق جریان یک جت استریم، بطور چشمگیری شاهد تاثیر آن بر زمان پرواز خواهیم بود. یک نوع از اغتشاشات هوا در مجاورت جت استریمها یافت می‌شود که میتواند خطری برای هواپیماها باشد. یک استفاده مفید جهت آیندگان که بعنوان یک طرح می‌باشد اینستکه میتوان از جت استریم با قرار دادن یک توربین بادی معلق “ Airborne Wind Turbine “ در آن، انرژی بسیاری دریافت نماییم.

جت استریم را می‌توان یک تونل باد پر سرعت در ارتفاعات بالا دانست. این رخداد معمولاً در ارتفاعات حدود ۱۱ هزار متر بالای سطح زمین دیده می‌شود.در زمان جنگ جهاني دوم ژاپنیها با استفاده از این پدیده به آمریکا حمله نمودند. آنها با محاسبات دقیق بالنهایی را که پر از بمب بودند تا ارتفاع ۱۵۰۰۰ متری بالا می‌فرستادند و این کانال باد آنها را تا آمریکا حمل می‌کرد، زیرا تا آن زمان هنوز هیچ هواپیمایی توان پرواز تا آمریکا را نداشت.

امواج راسبي يا راسباي (Rossby): كلمه پيچك (Eddy) به حركت دوار و بسته چرخندي و واچرخندي كه در قسمت پايين تروپوسفر عرضهاي مياني و نيز سيستم هاي بسته شديد و ضعيفي كه در تروپوسفر بالا وجود دارند، اشاره مي كند. پيچك هاي فوقاني از اهميت خاصي برخوردار هستند، چرا كه آنها گردش هاي قوي هستند كه در هواي بالا آشكار مي شوند.

مهمتر از پيچكها، وجود امواج عظيم و افقي جريانهاي غربي است. اين امواج (كه ابتدا توسط راسبي دانشمند سوئدی Carl- gustaf Rossby شناسايي شد) و به نام وي ناميده مي شوند، متاثر از گراديان نصف النهاري دما و نيز چرخش زمين هستند و باعث مي شوند كه جريانهاي غربي مغشوش شده و صورت حركت موجي در آيند.

Carl- gustaf Rossby

امواج راسبي كه از غرب به شرق در اطراف كره زمين حركت مي كنند و مقاطع زماني رشد آنها چند روز تا يك هفته است به عنوان امواج راسبي معروف و شناخته مي شوند. اين امواج ممكن است جريانهاي پيچكي بسته اي را شكل دهند كه مركز آنها بر حسب اين كه پرفشار يا كم فشار باشد سرد و يا گرم است.

هواشناسان با تعیین موقعیت جت استریم ها می توانند وضعیت جوی را پیش بینی کنند، هواشناسان از میزان رطوبت نسبی موجود در هوا برای تعیین موقعیت جت استریم ها استفاده می کنند.

طرح كلي روباد هاي قطبي و جنب حاره بر فراز نيمكره شمالي.

خصوصيات كلي جت استريم ها (General Characteristics)

جت استریم در واقع یک جریان باریک از هواست که به شکل نوار باریکی در اطراف نیمکره شمالی و جنوبی کره زمین به شکل موجی در حال حرکت است. نیمکره شمالی و جنوبی هر یک جت استریم های قطبی و استوایی خاص خود را دارد، اما واژه جت استریم بیشتر برای جت استریم قطبی نیمکره شمالی کاربرد دارد چرا که این نوع از جت استریم، نواحی وسیعی از آمریکای شمالی، اروپا و آسیا را تحت تاثیر قرار می دهد. این در حالی است که رودباد یا جت استریم قطبی نیمکره جنوبی بیشتر قطب جنوب را تحت تاثیر قرار می دهد.

تعیین محل دقیق جت استریم ها برای پیش بینی وضع هوا ضروری است. عرض رودبادها از 161 تا 644 کیلومتر و ضخامت آن بین 1.6 تا 4.8 کیلومتر متغیر است. پرقدرت ترین بادهای جت استریم معمولا در ارتفاعات 9144 متری از سطح زمین ردیابی شده است. سرعت چنین بادهایی بیشتر بین 241 تا 482 کیلومتر در ساعت است. جهت حرکت جت استریم از غرب به شرق است. البته نوع دیگری از جت استریم وجود دارد که از آن به عنوان جت استریم شرقی یاد می شود و در طول تابستان رخ می دهد. این نوع خاص از رودباد از بخش فوقانی تروپوسفر سرچشمه می گیرد و تا غربی ترین بخش قاره آفریقا یعنی حدود 10 هزار کیلومتر گسترش پیدا می کند.

نيمرخ عمودي استوا تا قطب، ميانگين موقعيت 2 جت استريم، همرفت I.T.C.Z و ابرهاي در امتداد جبهه قطبي را نشان مي دهد.

ميانگين بادهاي مداري ژانويه - دسامبر 2009 تا 1979؛ حداكثر سرعت باد در تروپوسفر فوقاني نشان دهنده نرمال موقعيت هاي جت استريم ها مي باشد.

جت استریم معمولی که تغییراتش بشدت آب و هوای نیمکره شمالی را تحت تاثیر قرار داده، مدام موقعیت خود را تغییر می دهد. در حقیقت می توان چنین گفت که تغییر فصل باعث تغییر موضع آن می شود. به عنوان مثال در کشور آمریکا در پاره ای از اوقات ۲ جریان مجزا، کشور را تحت پوشش تاثیرات خود قرار می دهد، یکی از این جریانات مرزهای شمالی و دیگری مرزهای جنوبی را درمی نوردد و اثرات کاملا متفاوتی را در پی خواهد داشت.

هواشناسان برای تعیین میزان بخار آبی که در لایه های فوقانی اتمسفر وجود دارد در ماهواره ها از سنسورهای مادون قرمز استفاده می کنند.

جت استريم هاي تراز فوقاني

گردش جت استريم قطبي و جنب حاره به صورت يك الگوي موج مانند در سراسر جهان مي باشد. آنها به طرف مناطق استوايي و عرض هاي قطبي حركت مي كنند، و لو اينكه ميانگين نرمال موقعيت هاي آنها عرض هاي منطقه معتدله باشد.

چرا جت استريم قطبي و جنب حاره از غرب به شرق جريان دارند؟ در مقياس جهاني، مازاد گرما در مناطق استوايي سبب ايجاد گراديان هاي دمايي جنوب به شمال در تراز فوقاني شده كه باعث تشكيل پرفشار تراز فوقاني در استوا مي شود. در نتيجه نيروي گراديان فشار، سبب جريان هوا از استوا به سمت قطب ها شده كه به سبب وجود نيروي انحرافي كوريوليس به سمت شرق منحرف مي شوند. از اين رو بادها در تروپوسفر فوقاني در عرض هاي معتدله غربي ست.

رابطه شماتيك ناهمگني گرماي تروپوسفر منتج به گراديان فشار سطح فوقاني، انحراف به سبب نيروي كوريوليس و بادهاي غربي فوقاني عرض هاي معتدله.

جت استريم قطبي (Polar Jet Sream): روباد قطبي در عرض هاي 30 تا 70 درجه و بين سطوح فشاري 300 و 200 ميلي بار يافت مي شود (در حدود 11 - 7.5 كيلومتري بالاي سطح دريا). روباد قطبي در طي زمستان مواقعي كه گاهي اوقات به مناطق حاره اي انتقال يافته و با روباد جنب حاره اي ادغام مي شود، قوي ترين خواهد بود.

راستاي باد 200 هكتوپاسكال و خطوط جريان هم سرعت در 00 UTC مورخ 15 اوت 2012. توجه كنيد كه روباد جنب حاره (حوالي 20 درجه جنوبي) و روباد قطبي (حوالي 60 درجه جنوبي) در نيمكره زمستان قوي تر هستند؛ بيشينه سرعت باد بيش از 80 متر در ثانيه ست.

نيمرخ قائم ميانگين دما (C⁰) و باد مداري (ms^-1) در 180 درجه طول شرقي در طي ژانويه (NCEP/NCAR Reanalysis 1981-2010)

جت جبهه قطبي در ناحيه گراديان قوي دمايي بين هواي سرد قطبي و توده هاي هواي گرم تشكيل مي گردد. گراديان با ارتفاع افزايش مي يابد چرا كه ستون هاي هواي گرمتر حاوي انبساط تجمعي بيشتري نسبت به ستون هاي هواي سرد هستند. نتيجتا، اختلاف فشار در تروپوسفر فوقاني با ارتفاع افزايش يافته و سبب بادهاي قوي مي شود.

چرا جريان روباد در نزديكي تروپوپاز مي باشد؟ از آنجا كه دما با افزايش ارتفاع به سوي تروپوپاز كاهش مي يابد،‌كه محدوديتي براي افزايش يافتن گراديان فشاري و باد هاست. بنابر اين روبادها در نزديكي تروپوپاز واقع شده اند. پتانسيل براي ايجاد باد هاي قوي، هر جا كه تضاد حرارتي وجود داشته باشد، در هوا وجود دارد، بنابر اين روبادها معمولا با سيستم هاي جبهه اي فعال در عرض هاي ميانه همراه هستند.

هسته هاي سرعت (Jet Streaks)

موقعيت، جهت، قدرت و تداوم جت قطبي كنترل كننده حوادث آب و هوايي در مقياس زماني يك روز تا چند هفته مي باشد. در طول جت، ناحيه اي با حداكثر سرعت بعنوان هسته هاي سرعت (Jet Streaks) خوانده مي شوند، بويژه زماني كه جت قطبي با جت جنب حاره ادغام شود يا در نواحي با گراديان قوي دمايي ايجاد مي شوند.

هسته هاي سرعت معمولا بعنوان حداكثر فرم بيضي در تحليل خطوط جريان هم سرعت (Isotach) تراز 200 - 300 هكتوپاسكال شناخته مي شوند، به عنوان مثال، نواحي قرمز رنگ بر فراز استراليا در شكل بالا.

هنگامي كه جت استريم مداري ست، تقريبا به طور مستقيم از غرب به شرق، اغتشاشات موج كوتاه و هسته هاي سرعت سريعا در طول مسير جت حركت مي كنند. در مقابل، زماني كه الگوي جت استريم نصف النهاريست، موجي از فرازها و فرودها تراز فوقاني معمول هستند، هواي گرم به سمت قطب و هواي سرد به سمت استوا جريان يافته، و حركت اغتشاشات معمولا آهسته تر ست. گراديان قوي دما در گستره طول جغرافيايي محدودي گسترش يافته و به سيستم هاي كم فشار (سايكلون) و سيستم هاي پرفشار (آنتي سايكلون) منتج مي شود كه بترتيب باعث تداوم شرايط مرطوب و خشك مي شوند.

جت استريم جنب حاره (Subtropical Jet)

جت استريم جنب حاره، كه معمولا در نزديكي سطح فشار 200 هكتوپاسكال قويتر ست و حوالي عرض جغرافيايي 30 درجه، داراي برش باد عمودي قوي در تروپوسفر فوقاني مي باشد. سرعتهاي باد به شدت زير حداكثر تراز (200 هكتوپاسكال) كاهش مي يابد، بطوريكه در سطح 500 هكتوپاسكال به سختي قابل تشخيص مي باشد.

ميانگين روباد جنب حاره زمستان 1956 - 1955 بر اساس خطوط جريان هاي هم سرعت در 200 هكتوپاسكال (هر 50 نات). محور جت در ميانگين عرض جغرافيايي 27.5 درجه شمالي ست(Krishnamurti, 1961).

در فصل زمستان، روباد جنب حاره تقريبا به طور مداوم در هر 2 نيمكره وجود داشته و مي تواند به سرعت باد 75 تا 100 m s^-1 برسد. در نيمكره شمالي، جت يك الگوي 3 موجي شبه ايستا با فرازها و بيشينه سرعت باد در سراسر جنوب شرق ايالات متحده آمريكا، درياي مديترانه و شمال غرب آرام كه داراي قويترين بادها هستند، از خود نشان مي دهد. فرودها معمولا در سراسر اقيانوس آرام مركزي، اقيانوس اطلس مركزي و در امتداد درياي عرب و هند واقع مي شوند. ميانگين موقعيت روباد جنب حاره در نيمكره شمالي در طي زمستان حوالي 27.5 درجه شمالي، گستره ي 20 تا 35 درجه شمالي ست. روباد جنب حاره در تمام طول سال در نيمكره جنوبي وجود دارد. گرچه، در نيمكره شمالي طي تابستان هنگامي كه به سمت شمال انتقال مي يابد، با ميانگين موقعيت نزديك به عرض 40 درجه شمالي قرار داشته و ميانگين سرعت آن به حدود 35 متر در ثانيه كاهش مي يابد چرا كه گراديان شمال به جنوب دما كاهش مي يابد.

متوسط راستاي باد 200 هكتوپاسكال در دسامبر _ فوريه (بالا) و ژوئن _ اوت (پائين) براي 1996 - 1968.توجه داشته باشيد روبادها در نيمكره زمستان قويتر هستند (قرمز > 70 متر بر ثانيه).

هنگامي كه ما راستاي بادهاي 200 هكتوپاسكال در 2 نيمكره را طي تابستان و زمستان مقايسه مي كنيم، تفاوت واضحي ديده مي شود. انحراف از متوسط موقعيت بيشتر در سراسر بخش آمريكا_ اقيانوس اطلس، نسبت به بخش آفريقا _ آسيا ديده مي شود. روباد جنب حاره هنگامي كه فرود عرض ميانه به سوي عرض هاي جنب حاره توسعه مي يابد، ممكن ست به طور موقت جا به جا شود. هنگامي كه اين جابجايي رخ مي دهد، جت جنب حاره مي تواند با جت جبهه قطبي ادغام شود. تغيير پذيري متوسط موقعيت عرض جغرافيايي روباد جنب حاره نيمكره جنوبي كمتر بوده، از حوالي 26 درجه عرض جنوبي در زمستان تا حدود 32 درجه عرض جنوبي در تابستان در جابجايي مي باشد. ماگزيمم بادها در زمستان بيش از 70 متر بر ثانيه و در تابستان 40 متر بر ثانيه مي باشد. حتي در ارتفاعات بالاي روبادها، اثر قاره اي مشهود مي باشد. بايد توجه داشت سرعت بالاي باد از كرانه هاي شرقي آسيا و آمريكاي شمالي آغاز مي شود. در سراسر نيمكره جنوبي الگو مداري تر بوده و به دليل وسعت كمتر خشكي ها، جت ها قويتر هستند.

جت جنب حاره ديده باني شده به صورت رشته هاي ابر حاره اي سراسر اطلس جنوبي و جنوب اقيانوس هند، در تصوير ماهواره اي فروسرخ، راستاي باد 200 هكتوپاسكال و خطوط جريان هم سرعت در 00 UTCمورخ 22 سپتامبر 2012.

معمولا روباد جنب حاره در تصاوير ماهواره اي بعنوان رشته ابرهاي سطح بالا شناخته مي شود. در مثال بالا، روباد جنب حاره از بخش حاره اي آمريكاي جنوبي به سوي جنوب اقيانوس اطلس و سراسر جنوب شرق آفريقا به سمت اقيانوس هند جنوبي جريان مي يابد.

حركت رو به بالا و قطب سو هوا در سلول هدلي به در جهت تشكيل جت جنب حاره؛ حركت رو به قطب هوا از استوا به شعاع كوچكتر حركت دوراني سريع تر، به منظور حفظ تكانه زاويه اي.

روباد جنب حاره از جريان هوا به سمت بالا و قطب سو، در سلول هدلي ناشي مي شود. همانطور كه بسته هاي هوا به عرض دايره اي كوچكتر حركت مي كنند، بايد سرعت خود را به منظور حفظ تكانه زاويه اي افزايش دهند. توجه داشته باشيد كه سرعت معمول در روباد جنب حاره كمتر از محاسبه كاربردي معادله تكانه زاويه اي ست، چرا كه جريان هاي پيچشي بزرگ مقياس (large-scale eddies) (به عنوان مثال سايكلون ها) مقداري از تكانه سلول هدلي را به عرض هاي ميانه انتقال داده و بسته هاي هوا بواسطه تلاطم كوچك، آهسته مي شوند. انتقال انرژي جنبشي توسط جريان هاي پيچشي به برقراري روباد جنب حاره كمك مي كند. جت در نزديكي ناحيه حداكثر انتقال واقع شده است. مكانيسم هاي ديگر به تغيير پذيري روباد جنب حاره در سطح جهان كمك مي كند، شامل: گراديان شمال به جنوب در گرمايش ميان تروپوسفري و حركت موجي به دليل رشته كوه هاي آسياي مركزي.

جت استريم شرقي حاره (Tropical Easterly Jet)

روباد شرقي حاره اي (TEJ) يك مشخصه منحصر بفرد و غالب در تابستان نيمكره شمالي، سراسر آسياي جنوبي و شمال آفريقا ست. روباد شرقي حاره اي در لايه 100 - 200 هكتوپاسكال در نزديكي عرض بين 5 و 20 درجه شمالي يافت مي شود. بيشينه سرعت آن 50 - 40 متر بر ثانيه، حدود نصف حداكثر سرعت روباد جنب حاره و جت قطبي مي باشد، تنها غرب هند جنوبي، سراسر درياي عرب و حوالي تراز 150 هكتوپاسكال جريان دارد. شكل زير متوسط دامنه و شدت جت را در 200 هكتوپاسكال براي ژوئن تا اوت نشان مي دهد. اين جت استريم در موقعيت، راستا و شدت خود از ژوئن تا آغاز اكتبر نسبتا پايدار است.

(بالا) متوسط راستاي باد در 200 هكتوپاسكال (2000 - 1948). هسته روباد شرقي حاره اي در سراسر شمال اقيانوس هند واقع ست؛ بادهاي بزرگتر از 20 m s^-1 از قاره دريايي (Maritime Continent) به اتيوپي توسعه مي يابد. (پايين) طرح كلي يك هسته سرعت ايده آل؛ گردش ثانويه آن، و نواحي داراي واگرايي (حركت صعودي) و همگرايي (فرونشيني) تراز فوقاني.

در طي موسمي تابستانه جنوب آسيا، روباد شرقي حاره اي ناشي از گردش هاي ثانويه بوده كه موجب افزايش همرفت سراسر جنوب هند، قاره دريايي و اقيانوس مجاور مي شود، در حالي كه حركت رو به بالا در سراسر ناحيه خروج آن، در نزديكي آفريقاي استوايي و اطلس متوقف مي شود.

ايجاد و برقراري روباد شرقي حاره اي به طور كامل شناخته نشده است اما اعتقاد بر اين است كه جت ممكن ست بواسطه دماهاي فوق العاده بالا و ارتفاعات سراسر فلات تبت در طي تابستان ايجاد مي شود. مازاد نصف النهاري گرما، به برقراري پرفشار تراز فوقاني در سراسر فلات و بادهاي شرقي قوي سراسر هند مركزي و جنوبي كمك مي كند. روباد شرقي حاره اي، سيستم تهويه تراز فوقاني براي مونسون قوي جنوب غربي بشمار مي رود. پاسخ هاي منطقه اي با گردش عمومي سياره اي هم پيوند مي باشند، كه در زير نشان داده شده است.

طرح كلي گردش اصلي اقيانوس هند، سلول سياره اي هدلي، جت شرقي حاره اي، و مونسون تابستانه آسيا (اقتباس از Gerald Meehl، NCAR)

جت استريم هاي تراز پائيني

جت سومالي (Somali Jet)

در ميان شناخته شده ترين جت استريم هاي تراز پائين، جت سومالي مطرح مي باشد، يك جت جنوب غربي با ماگزيمم سرعت در نزديكي تراز 850 هكتوپاسكال كه رطوبت را به مونسون هند جنوبي تغذيه مي دهد.

جت سومالي در طي تابستان سراسر شمال ماداگاسكار و سواحل سومالي واقع مي شود. جت از ژوئن تا اوت با ميانگين حداكثر سرعت ماهانه 18 m s-1 قوي تر مي باشد. گرچه سرعت روزانه مي تواند به 50 m s-1 نيز برسد.

ويژگي هاي كليدي جريان تراز پائين عبارتند از:

_ ماگزيمم سرعت باد در نزديكي راس شمالي ماداگاسكار و سواحل سومالي.

_ يك جريان بزرگ عرضي استوايي از اقيانوس هند جنوبي به درياي عرب مركزي.

_ يك كمينه نسبي سرعت در بين محور باد هاي قوي در نزديكي استوا.

_ 2 شاخه شدن محور جت بر فراز درياي عرب، شاخه شمالي تر از سواحل غربي هند حوالي عرض 17 درجه شمالي مي گذرد، در حالي كه شاخه جنوبي، شرق سو منحصرا از جنوب هند عبور مي كند.

پيش از حركت جنوبي به سمت اقيانوس هند جنوبي در طي زمستان، جت از ژوئن تا سپتامبر نسبتا پايدار باقي مي ماند.

(a) متوسط تنش باد در سطح اقيانوس، اثر جت سومالي تراز پائين ناشي از گراديان قوي فشاري عرضي استوايي و ارتفاعات شرقي آفريقا، را نشان مي دهد.

(b) سطح مقطع امتداد عرض 5 درجه شمالي بزرگي و اندازه فضايي هسته جت را نشان مي دهد؛ مناطق خاكستري ارتفاعات كوهستان هاي شرق آفريقا را نشان مي دهد (داده ها از Japanese 25-year Reanalysis طي دوره 1979-2004، ارتفاع رقومي از NOAA NGDC)

جت شرقي آفريقايي (African Easterly Jet)

جت شرقي آفريقايي (AEJ) ،يك بيشينه باد تراز پائين، يكي از مشخه هاي عمده سراسر آفريقاي حاره اي شمالي و شرق اقيانوس اطلس مجاور در طول تابستان نيمكره شمالي ست.

مشخصه هاي عمده در مقياس وسيع مونسون غرب آفريقا و اقيانوس اطلس حاره اي؛ طرح كلي از نيمرخ قائم جنوب به شمال در امتداد نصف النهار گرينويچ، سيستم كم فشار حرارتي - جت شرقي آفريقايي (AEJ)- منطقه همگراي (ITCZ) درون حاره، لايه هواي صحراي بزرگ (Saharan Air Layer = SAL) و نوسانات نصف النهاري در لايه مرزي جوي را مشخص مي سازد(اقتباس از Parker et al. 2005).

(بالا) متوسط سرعت باد در تراز 600 هكتوپاسكال براي ژوئيه تا سپتامبر در سراسر آفريقاي حاره اي شمالي و اقيانوس اطلس حاره اي. (پايين) سطح مقطع امتداد مدار 0 درجه، جريان موسمي جنوب غربي تراز پايين (سبز) و جت شرقي آفريقايي در سطوح مياني (بنفش) را نشان مي دهد. بيشينه باد شرقي جت شرقي آفريقايي حوالي 150 هكتوپاسكال بوده و باد هاي غربي قوي حوالي 200 هكتوپاسكال در عرض 20 درجه شمالي مربطو به روباد جنب حاره اي مي باشد.

جت داراي بيشينه اي بين 700 و 600 هكتوپاسكال و بين 13 و 17 درجه عرض شمالي با سرعت باد 10 تا 25 m s^-1 ست. روباد شرقي آفريقايي از آپريل تا نوامبر نمايان بوده اما در طول موسمي غرب آفريقا، بين ماه هاي ژوئن و سپتامبر در قوي ترين حالت قرار مي گيرد.

(بالا) ميانگين ژوئيه تا سپتامبر (بالا) دماي سطحي (سايه دار C⁰) و نم ويژه (پربندها، g kg ^-1). (پايين)ارتفاع تراز فشار 600 هكتوپاسكال (m) طي دوره 2009 - 1979. به گراديان قوي بين صحراي بزرگ گرم و خشك و ناحيه جنوبي خنك تر و مرطوب توجه داشته باشيد.

وجود اين جت با برگشت قوي در گراديان معمول نصف النهاري دمايي سراسر قاره آفريقا طي تابستان همراه است (معمولا گرمتر در استوا). صحراي بزرگ در شمال يك لايه هواي صحرايي خشك و غبار آلود ايجاد مي كند كه يك ناهنجاري فراز گرمايي، جانب شمال هواي خنك تر در نزديكي استوا ست. شارش قوي شرقي زمينگرد، در پاسخ به دماي سطحي قابل توجه و گراديان رطوبتي از خليج گينه به صحراي بزرگ گسترش مي يابد. سطح مقطع شمال به جنوب، نشان داده شده در بالا، تضاد دمايي و رطوبتي برجسته در تروپوسفر پائيني تا مياني را نشان مي دهد. يك جت مشابه اما ضعيف تر از روباد شرقي آفريقايي، در نزديكي تراز 700 هكتوپاسكال در جنوب آفريقا طي سپتامبر تا اكتبر در پاسخ به گرمايش نواحي صحرايي جنوب غرب آفريقا گسترش مي يابد.

كوهستان هاي شمال مركزي آفريقا، بادهاي شرقي تراز پايين را آشفته كرده و سبب افزايش سرعت بادها در باد پناه كوهستان ها مي شود. اين اثر مكانيكي توپوگرافي مي تواند يك منبع انرژي براي كمك به برقراري روباد جت شرقي آفريقايي در فاصله دورتري در شمال ( 20 - 15 درجه عرض شمالي) ايجاد نمايد.

چينش قوي عمودي ناشي از روباد شرقي آفريقايي و بادهاي غربي تراز پايين مونسون مي باشد. چينش عمودي باد به سازماندهي همرفت عميق كه در شمال و جنوب جت شرقي آفريقايي رايج است، كمك مي نمايد.

سايكلون هاي عرض ميانه (Midlatitude Cyclones)

هنگامي كه امواج در امتداد جت استريم ها در عرض هاي ميانه شكل مي گيرند، گراديان قوي دما سراسر محدوده طول جغرافيايي محدود گسترش يافته كه منتج به سيستم هاي كم فشار (سايكلون ها) و سيستم هاي پرفشار (آنتي سايكلون ها) مي شود.

گسترش كم فشار يا پرفشار تحت تاثير موقعيت هسته هاي سرعت جت تعيين شود. اين موضع به دليل حركت صعودي (نزولي) ناشي از واگرايي و همگرايي در نواحي ورود و خروج هسته هاي سرعت جت مي باشد.

طرح مفهومي گردش ثانويه مرتبط با ناحيه ورودي يك هسته سرعت جت تروپوسفر فوقاني. حركت عمودي به سبب تمايل صعودي تسري كننده بادهاي تراز پايين به سمت واگرايي تراز فوقاني در ناحيه ورودي جت مي باشد. خط چين ها ايزنتروپ ها (خطوط همدماي پتانسيل) هستند .

براي مثال، واگرايي در سمت راست منطقه ورودي سبب بوجود آمدن همگرايي تراز پائين، افزايش سرعت باد در سطوح پايين، و حركت صعودي قوي در امتداد شيب سطوح هم آنتروپي به سوي ناحيه واگرا مي شود. بنابر اين فشار سطحي به سبب سايكلون زائي يا تقويت يك سايكلون موجود كاهش مي يابد.

واگرايي تراز فوقاني در يك موج با دامنه وسيع به حداكثر رسيده، طول موج كوتاه، بادهاي قوي در تراز هسته سرعت جت و چينش قوي بين تراز هسته سرعت و تراز غير واگرايي (600 - 500 هكتوپاسكال) همچون در 23 دسامبر 2009 سراسر كارائيب غربي و اطلس حاره اي رويداده است:

ارتفاع و بادها 250 هكتوپاسكال و تحليل سطح (surface analysis) مربوطه. فلش سبز حركت صعودي ناشي از واگرايي تراز فوقاني را نشان مي دهد.

در اين مثال، الگوي نصف النهاري روباد و هسته سرعت قوي تراز فوقاني سبب گسترش سطح يك سايكلون به شرق جامايكا حوالي عرض 15 درجه شمالي شده است.

جت استريم و تلاطم (Jet Streams and Turbulence)

موقعيت هاي نواحي تلاطم مرتبط با سايكلون هاي عرض ميانه و روباد قطبي.

روبادها سبب هر دو برش افقي و عمودي مي شوند. از آنجا كه روبادها معمولا بالا تر از همه به غير از ابرهاي سيروس هستند، تلاطم، اغلب آشفتگى در آسمان فاقد ابر (Clear Air Turbulence= CAT) خوانده مي شود. تلاطم بر فراز تروپوپاز بالاي هسته جت، در جبهه زير هسته، و در كم فشار جنب هسته معمول هست. بيشينه برش در لبه جت كه تفاوت هاي سرعت قابل توجه هستند، وجود دارد. تلاطم همچنين بواسطه تغييرات جهت ناگهاني باد در انحناي تند فرودهاي تراز فوقاني ايجاد مي شود.

نوسانات روبادها (Variability of the Jetstreams)

متوسط موقعيت روبادها و انحراف از نرمال در طي زمستان و تابستان هاي النينو و لانينا.

موقعيت هاي روبادهاي جنب حاره و قطبي در پاسخ به تغييرات ناهنجاري هاي دماي سطح آب دريا (SST) و گردش اتمسفري در اقيانوس آرام طي دوره النينو و لانينا به طرز چشمگيري تغيير مي نمايد. نتيجه تغييرات بارزي در نواحي سايكلون زايي(cyclogensis)، حركت طوفان، و ناهنجاري دما و بارش مي باشد. براي مثال، طي زمستان هاي همراه با النينو، به دليل تغييرات در توزيع گرمايش حاره اي، جت جنب حاره آرام بر فراز آرام مركزي و شرقي، گسترش يافته و قوي تر مي باشد. در نتيجه سايكلون هاي عرض ميانه در يك مسير جنوبي بر فراز آمريكاي شمالي حركت كرده و جبهه ها بسوي آمريكاي مركزي و كارائيب مي رسند. شرايط ناهنجاري مرطوب و سرد در جنوب آمريكا و شمال مكزيك غالب شده، در حالي كه شمال گرمتر و خشك تر از نرمال خواهد بود.

الگوي آب و هوايي معمول بر فراز آمريكاي شمالي در طي زمستان هاي النينو.

الگوي زمستانه روباد اقيانوس آرام جنوبي: سرعت باد مداري 200 هكتوپاسكال ژوئن - اوت (سايه دار، ms^-1) و خطوط جريان (پربندها، فاصلهm² s^-¹1 × 10⁷) براي (a) شرايط ميانگين، (b) لانينا 1998، و (c)شرايط النينو 1997. ميانگين اقليمي 1995 - 1979.

روباد اقيانوس آرام جنوبي نيز به وقايع فرين ENSO پاسخ مي دهد. در طي زمستان هاي النينو جت در سراسر كل آرام جنوبي قوي تر و شديدتر مي شود. در مقابل طي زمستان هاي لانينا جت ضعيف تر شده، به غرب عقب نشسته و يك شاخه به سمت جنوب تقسيم مي شود كه بعنوان فرود ميانه آرام غالب مي شود.

شکل گیری یک رودباد

زمانی که توده های هوای گرم در جنوب با توده های هوای سرد شمالی به هم برخورد می کند، درجه حرارت و فشار به سرعت کاهش می یابد. اساسا شما می توانید افت درجه حرارت و فشار را با یک تپه مقایسه کنید. هرچه شیب تپه بیشتر باشد شما سریع تر به پایین آن تپه می رسید و همه اینها به خاطر تفاوت معنادار شیب است.

در مورد سرعت باد، تفاوت فشار میان یک محدوده پرفشار و کم فشار می تواند بسیار زیاد باشد و به همین دلیل است که بادهایی با سرعت های بالا شکل می گیرد. تفاوت های فشار و درجه حرارت گاهی بسیار زیاد است و علت آن هم این که این روزها شدت گرمایش جهانی کاملا شرایط طبیعی را بر هم زده است. در فصل زمستان یعنی در زمان اوج جت استریم و در تابستان کاملا توازن بر هم خورده است.

با این که این تونل هوا بیشتر در ارتفاعات بالای ۲۰ هزار فوتی (مرز میان تروپوسفر و استراتوسفر) شکل می گیرد، اما تاثیرات این پدیده جوی می تواند الگوهای آب و هوا را کاملا تغییر دهد. خشکسالی های ویرانگر، سیلاب و توفان های مهیب از اثرات این پدیده است. اهمیت جت استریم بیشتر به این دلیل است که الگوهای جوی را در سطحی جهانی تحت تاثیر قرار می دهد و این مساله می تواند پیش بینی وضع هوا را با مشکلات عدیده ای مواجه کند. یک نمونه از تاثیرات مستقیم آن مشکلاتی است که بر سر راه سفرهای هوایی ایجاد خواهد شد. زمان های پرواز هواپیماها و میزان مصرف سوخت مستقیما از چنین پدیده هایی تاثیر خواهد پذیرفت.

کشف جت استریم

برای نخستین بار پدیده رودباد در دهه ۱۹۲۰ به وسیله واسابورو اوئیشی یک هواشناس ژاپنی کشف شد. وی که روی بالن های مخصوص هواشناسی کار می کرد به صورت اتفاقی این رود باد عظیم را شناسایی کرد. این بالن ها با پرواز بر فراز کوه فوجی بادهای سطوح فوقانی تر جو را مورد بررسی قرار دادند. تحقیقات این هواشناس باعث آگاهی از الگوهای چنین بادهایی شد، اما مساله مهم اینجا بود که تحقیقات وی در ژاپن سندیت داشت و هنوز در ابعاد جهانی نیاز به مطالعات بیشتر داشت. شناخت بیشتر از رودبادها سال۱۹۳۴ بدست آمد، زمانی که یک خلبان آمریکایی به نام ویلی پست تصمیم به پرواز تک نفره به دور کره زمین گرفت. این خلبان یک لباس مخصوص را برای خود طراحی کرد که به وی این امکان را می داد در ارتفاعات بسیار بالا پرواز کند.

نکته: مهم ترین اثرجت استریم در صنعت هواپیمایی است، چرا که پرواز در جهت موافق یا مخالف جت استریم ها می تواند بشدت بر سوددهی وزیان دهی صنایع هواپیمایی تاثیرگذار باشد

وی در خلال پروازهای خود متوجه تغییرات ناگهانی سرعت شد. این تغییرات ناگهانی حاکی از قرار گرفتن وی در یک جریان کاملا متفاوت از توده هوا بود. با این وجود تا سال ۱۹۳۹ طول کشید که چنین پدیده ای رسما مورد تائید کارشناسان و متخصصان جهانی قرار گیرد. سال ۱۹۳۹ یک هواشناس آلمانی به نام اچ. سیلکوف در یک مقاله علمی از عبارت جت استریم نام برد. بعدها در طول جنگ جهانی دوم خلبانانی که مسیر میان اروپا و آمریکای شمالی را طی می کردند، متوجه تغییرات فاحش سرعت باد شدند و همه اینها کم کم بر میزان اطلاعات هواشناسان و دانشمندان جهان افزود.

توصیف دلایل پدیده جت استریم

تحقیقات بیشتر خلبانان و هواشناسان نشان داد که دو جریان عمده جت استریم در نیمکره شمالی وجود دارد و در نیمکره جنوبی نیز این پدیده کماکان تاثیرگذار است به طوری که قوی ترین جت استریم های این نیمکره در عرض جغرافیایی بین ۳۰ درجه شمالی تا ۶۰ درجه شمالی به ثبت رسیده اند. ضعیف ترین رودبادی که در بخش های پایین استوا وجود دارد در نزدیکی عرض ۳۰ درجه شمالی گزارش شده است. موقعیت این نوع رودبادها در طول سال تغییر می کند و گفته می شود که آنها خورشید را دنبال می کنند چرا که با گرم شدن هوا از شمال و با سرد شدن هوا از جنوب حرکت کرده و تغییر موضع می دهند. لازم به ذکر است که جت استریم ها در فصل زمستان قوی تر است و علت آن هم تضاد میان هوای قطب شمال و استواست که در این زمان به اوج خود می رسد. در تابستان تفاوت درجه حرارت کمتر است بنابراین جت استریم ضعیف تر است. جت استریم ها معمولا مسافت های بسیار طولانی را پوشش می دهد. حتی گاه آنها جریانات پیوسته نیز نیستند یا در پاره ای از اوقات هم پیچ و تاب های زیادی در طول مسیر حرکتشان پیدا می کنند. جایی که پیچ و تاب در این قبیل تونل ها ایجاد شود، سرعت حرکت باد هم کندتر خواهد شد و چنین امواجی تحت عنوان «راسبی» خوانده می شود. علت کاهش سرعت، همان اثر کوریولیس و تغییر جهت باد به سمت غرب یعنی جهت مخالف حرکت است.

اهمیت جت استریم ها

مهم ترین اثر این پدیده در صنعت هواپیمایی است. به عنوان مثال سال ۱۹۵۲ یک هواپیمای پان آمریکن که از توکیو به سمت هونولولو جزایر هاوایی در حال حرکت بود توانست چند ساعتی از مدت زمان سفر خود بکاهد. این کاهش زمان صرفه جویی در مصرف سوخت را به دنبال دارد. پرواز در جهت موافق یا مخالف جت استریم ها می تواند بشدت بر سوددهی و زیان دهی صنایع هواپیمایی تاثیرگذار باشد. ناآرامی های وسیعی که در اطراف این تونل های باد وجود دارد و تاثیر پدیده گرمایش جهانی بر شدت خطرات وارده احتمالی افزوده چرا که امکان پیش بینی را تا حد امکان از هواشناسان گرفته است. یکی دیگر از دلایل اهمیت جت استریم ها تغییر در الگوهای جوی است. به عنوان مثال هواشناسان دلیل بارش های سیل آسای اخیر در بریتانیا را رودبادها می دانند و معتقدند که آنها الگوهای متعارف را بر هم زده اند. علاوه بر این از نظر هواشناسی فاکتورهای متعددی است که باعث می شود الگوهای جوی یک منطقه به شکل غیرعادی تغییر کند. برآوردها حاکی از آن است که در آخرین دوره یخبندان آمریکای شمالی، جت استریم قطبی به سمت جنوب منحرف شده و علت آن هم صفحه عظیم یخچالی در قطب شمال بوده که سه کیلومتر ضخامت داشته. این صفحه عظیم یخچالی عملا اقلیم محلی را تحت تاثیر قرار داده و حتی توانسته جریان رودباد را هم تغییر دهد. حاصل این تغییر مسیر نیز بارش های مداوم و شکل گیری چند دریاچه در آمریکای شمالی بوده. ال نینیو و لانینیا نیز توانایی آن را دارند که جت استریم را از مسیر خود منحرف کنند. به عنوان مثال با وقوع ال نینیو بارندگی در کالیفرنیا بشدت افزایش پیدا می کند چرا که جت استریم قطبی بیشتر به سمت جنوب منحرف می شود و ارمغان آن هم برای بخش های جنوبی تر چیزی به جز توفان های مهیب نیست.

برعکس با وقوع لانینیا، کالیفرنیا وارد یک دوره خشکسالی می شود و بارندگی ها بیشتر در بخش شمال غربی اقیانوس آرام متمرکز می شود. علت این پدیده آن است که جت استریم قطبی به سمت شمال منحرف شده است. تحت این شرایط بارندگی ها اغلب در اروپا به حداکثر میزان خود می رسد چراکه جت استریم توانایی آن را دارد که ابرها را به سمت شرق تغییر جهت دهد. امروزه، جابه جایی جت استریم شمالی مسلم شده و نتیجه آن هم تغییرات احتمالی است که اکنون شاهد آن هستیم. دلیل بیشتر خشکسالی ها و سیلاب های اخیر را باید در تغییر موضع جت استریم ها جستجو کرد. به همین دلیل بسیاری از دانشمندان و هواشناسان درصدد هستند که به جای رصد عواقب این پدیده به علت های آن پی ببرند. حتی این روزها استفاده از انرژی تونل های رودبادها در صدر تحقیقات جهانی قرار گرفته است. توربین های بادی معلق می توانند استفاده از این انرژی پاک را امکان پذیر سازند.

منابع:

- پرتال آفتاب، رودبادها متهم می شوند / 1 شهريور 1391 کد A214983 به نقل از روزنامه جام جم

- وبسايت آموزشي MetEd

ترجمه و گرد آوري : مهرداد شهبازي/ آژانس هواشناسي ايران (http://irmancy.ir)

»‌‌ نقشه جت استريم هاي اروپا و آسياي مركزي در 7 روز آينده: اروپا | آسياي مركزي

» نقشه جت استريم اطلس در 7 روز آتي

»‌‌ نقشه جت استريم كره زمين در 7 روز آتي

http://www.daneshema.com/module-pagesetter-viewpub-tid-1-pid-1764.html

http://fa.wikipedia.org/

http://daneshnameh.roshd.ir

http://astronomyonline.org

http://www.cloudysky.ir/data/data0224.php