אקלים

תנועת האוויר באטמוספרה

בפרק זה נלמד על קיומם של מערכות לחץ האוויר. מערכות לחץ האוויר הן הכרחיות לקיומם של הרוחות ולהתפתחותו של מזג אוויר סוער המוריד משקעים רבים.

לחץ אוויר

האטמוספרה מורכבת מגזים שונים, חלקיקי אבק ועוד. לכל אלה יש מסה ומשקל גם אם הם קטנים יחסית. האטמוספרה, או האוויר, לוחצים על פני הקרקע של כדור-הארץ בכובד משקלם (קל ככל שיהיה), זהו לחץ אוויר. לחץ האוויר משתנה ביחס לכמות האוויר הנמצאת מעל הקרקע. ככל שנגביה מגובה פני הים כך כמות האוויר שמעלינו הנה קטנה יותר. זהו אחד הקשיים בהם נתקלים מטפסי ההרים הגבוהים – חוסר באוויר משמעו גם חוסר בחמצן. כמות קטנה של אוויר משמעה גם לחץ-אוויר קטן יותר. לכן במקומות גבוהים, שוב כמו בהרים למשל, קיים לחץ אוויר נמוך יותר מזה הקיים במקומות נמוכים יותר, למשל בעמקים. בים-המלח, המקום הנמוך ביותר בעולם, שורר באופן תמידי לחץ-אוויר גבוה.

לחץ-אוויר

את לחץ האוויר ניתן למדוד בעזרת הברומטר. יחידות המידה של לחץ האוויר הן בָּאר. באופן שרירותי נקבע כנקודת ייחוס לחץ האוויר בגובה פני הים כאחד באר. נהוג לקרוא את הערכים ביחידות של אלפית הבאר – מיליבאר. הערך הממוצע המדויק של לחץ-אוויר בגובה פני הים הוא 1013.25 מיליבאר.

ניתן לסמן על מפה את כל הנקודות בעלי אותו ערך של לחץ אוויר בעזרת קווים. קווים אלו מכונים קווים איזובריים, שכן לאורך קווים אלו שורר ערך זהה של לחץ אוויר. מפה זו נקראת מפת לחץ אוויר. בעזרת מפה זו ניתן לראות בנקל אזורים בעלי לחץ אוויר גבוה ואזורים בעלי לחץ אוויר נמוך.

לחץ אוויר מעל לערך של 51013.2 מיליבאר נחשב כלחץ-אוויר גבוה, מתחת לערך זה נחשב לחץ-האוויר כנמוך. לחץ-אוויר הנמוך ביותר שנמדד על פני כדור-הארץ הוא 870 מיליבאר, ונמדד בעין סערת טייפון. לחץ האוויר הגבוה ביותר נמדד בסיביר וערכו היה 1084 מיליבאר. בים-המלח לחץ האוויר הגבוה ביותר שנמדד הוא 1053 מיליבאר.

רוח

"רוח, רוח! רוח, רוח! למה לא תשכב לנוח?
מן הבוקר תשתולל והנה כבר בא הליל."
(מתוך השיר: רוח רוח, מילים: מרים ילן שטקליס)

הרוח הנו תנועה של אוויר מאזור של לחץ אוויר גבוה לאזור של לחץ אוויר נמוך. תנועה זו של האוויר הנה כתוצאה מהצורך הטבעי להגיע לאחידות תנאים. לשם דוגמא ניקח צמיג המנופח באוויר. הצמיג המנופח הנו ממולא באוויר בלחץ גבוה. האוויר שבתוך הצמיג שואף "לברוח" החוצה ולהגיע לאיזון עם לחץ האוויר הנמוך יותר שמחוצה לו. מעטפת הגומי של הצמיג מונעת את בריחת האוויר שבתוך הצמיג עד לרגע בו נוצר בה תקר.

באותו אופן, מאזור בו קיים לחץ אוויר גבוה תחל תנועה של אוויר אל אזור בו קיים לחץ אוויר נמוך. תנועה זו של אוויר באה על מנת ליצור מחדש שוויון בין אזורים בעלי לחצי אוויר שונים.

כאשר כמות האוויר באזור בו קיים לחץ אוויר נמוך גדלה גדל בו לחץ האוויר. באופן דומה כאשר כמות האוויר באזור בו קיים לחץ אוויר גבוה קטנה קטן בו לחץ האוויר. לכן, על-מנת לשרור שיווי משקל ואיזון בין האזורים תחל תנועה של אוויר מאזור בו הלחץ גבוה לאזור בו הלחץ נמוך.

בגלל סיבוב כדור הארץ סביב צירו אין הרוח נעה מאזור לחץ גבוה לאזור לחץ נמוך בקו ישר. תנועה הרוח היא סיבובית. את כיוון הרוח מציינים לפי הכיוון ממנו הרוח נושבת. רוח מזרחית זו רוח המגיע מכיוון מזרח ונושבת למערב. רוח צפון-מערבית זו רוח הנושבת מכיוון צפון-מערב. את כיוון הרוח ניתן למדוד בעזרת שבשבת.

הערה: ככלל זה נכון שבהרים קיים לחץ אוויר נמוך יותר מאשר בעמקים. אך אין הדבר אומר כי קיימת רוח המנשבת מהעמקים אל ההרים כדי להשיג איזון בלחצי האוויר. הבדלים אלו הם קטנים מאוד ובטלים לעומת מערכות לחץ אוויר עולמיות (שקע, רמה ואפיק) עליהן נלמד בהמשך.

סולם בופור

עוצמת הרוח מושפעת מהפרש לחצי האוויר בין שני האזורים אשר בינם היא מנשבת. גורם נוסף המשפיע על עוצמת הרוח הוא מידת החיכוך של הרוח עם פני השטח. באזור מישורי ופתוח נעה הרוח בעצמתה המרבית. לעומת זאת, באזור מיוער, באזור עירוני או באזור משופע גבעות תתחכך הרוח עם פני השטח ותאט את מהירותה. בגובה רב של מספר מאות מטרים מפני הקרקע תנוע הרוח באופן חופשי לגמרי ללא כל חיכוך עם פני הקרקע. בגובה רב מגיע עוצמת הרוח למהירויות גבוהות.

את עוצמת הרוח ניתן למדוד בעזרת מכשיר הנקרא אנמומטר, מד-רוח. את מהירות הרוח מבטאים ביחידות של ק"מ לשעה. הימאים משתמשים ביחידה הנקראת קשר. קשר אחד הנו חצי מטר לשנייה.

בשנת 1806 הציע ימאי בצי הבריטי סולם למדידת עוצמות הרוחות. סר פְרָנְסִיס בּוּפוֹר (Francis Beaufort) הציע לדרג את עוצמת הרוח בהתאם לשלבים שונים בהנפת המפרש בספינה. למשל, רוח בעוצמה חלשה ביותר, שדורגה בדרגה 1, היא רוח שהצריכה פרישת מפרש מלאה על-מנת שהספינה תתקדם באיטיות קדימה. הסולם שהציע בופור הוכנס לשימוש באופן רשמי כשלושים שנה לאחר שהוצע. עם הופעתם של ספינות קיטור נעשה שימוש גם בגובה גלי הים כדי לקבוע את הדרגה המתאימה בסולם בופור וכך את עוצמת הרוח. מאוחר יותר הורחב הסולם והוא כולל היום 17 דרגות שונות לעוצמות רוח שונות. בימינו השימוש בסולם בופור הנו מועט ונעשה רק לקבלת מושג כללי על עוצמת הרוח. את השימוש בסולם בופור מחליפים כיום מדי רוח משוכללים כאנומטר.

להלן תיאור 13 הדרגות הראשונות של סולם בופור:

#	כינוי	בים	ביבשה	גלים במטר	רוח בקמ"ש
0	דממה	ים שטוח	עשן מיתמר בניצב	0	0
1	נשיבה	אדוות קטנות	עשן מיתמר בזווית	4	0.1
2	רוח חרישית	פכים קטנים	ריחוף עלים	9	0.2
3	רוח קלה	פכים	תנועת ענפים קלה	17	0.6
4	רוח מתונה	גלים קטנים	תנועת ענפים, ניירות עפים	24	1
5	רוח ערה	גלים עם מעט קצף	תנועת שיחים ועצים קטנים	35	2
6	רוח עזה	גלים גבוהים, מעט קצף	ענפים גדולים מתנועעים	44	3
7	רוח סוערת	שורות גלים, מעט התז באוויר	עצים גדולים משתוחחים	55	4
8	סערה	גלים שבורים, יותר התז באוויר	ענפים דקים נשברים	68	5.5
9	סערה עזה	גלים גבוהים וקצף רב, התז באוויר	נזק למבנים קלים	81	7
10	סופה	גלים גבוהים מאוד וקצף רב, טלטלה והגבלת ראות	נזק למבנים	96	9
11	סופה עזה	גלים גבוהים מאוד, טלטלה חזקה וראות קשה	נזק רב למבנים	110	11.5
12	הוריקן	גלי ענק וחוסר ראות	הרס רב	120+	14+

גושי אוויר

אוויר הנמצא מעל פני שטח רחב ידיים אשר לו תכונות אופייניות משלו מקבל את אותן התכונות. חלק אוויר זה שהנו בעל תכונות פיסיקליות אחידות, בעיקר לחות וטמפרטורה, מכונה גוש אוויר. גושי אוויר נוצרים למשל מעל אזורי הקטבים. גושי אוויר אלו מאופיינים כגושי אוויר קרים ויבשים. לעומתם, גושי אוויר הנוצרים מעל אזור האוקיינוס ההודי הם חמים ולחים.

תנועה של אוויר גורמת להסעת גושי האוויר ממקום היווצרותם לאזורים אחרים. כאשר גוש האוויר נע ממקום היווצרותו למקום אחר הוא משפיע על הלחות והטמפרטורה במקום החדש. בהדרגתיות מושפע גוש האוויר מהתנאים במקום החדש ומאבד מתכונותיו הייחודיות.

משך הזמן הנמדד מרגע עזיבתו של הגוש את מקום היווצרותו מכונה גיל הגוש.

את גושי האוויר ניתן לחלק ולסמן לפי הטמפרטורה והלחות שלהם.

חלוקת וסימון גושים לפי טמפרטורה:

      ארקטי קר מאוד, מסומן באות A
      פולארי קר, מסומן באות P
      טרופי חם, מסומן באות T

חלוקת וסימון גושים לפי לחות:

      ימי, מסומן באות m
      יבשתי, מסומן באות c

למשל, גוש אוויר טרופי יבשתי יסומן cT.

כיצד יסומן גוש אוויר פולארי יבשתי? התשובה: cP.

חזיתות

גושי האוויר נעים ממקום היווצרותם לאזורים בעלי תכונות אחרות של טמפרטורה ולחות. אזור הגבול בו נפגשים שני גושי אוויר מנוגדים נקרא חזית.

במפגש בין גוש אוויר קר לגוש אוויר חם נוצרות שתי חזיתות: חזית קרה וחזית חמה. שתי חזיתות אלו נעות אחת אחרי השנייה בתנועה סיבובית בהתאם לסיבוב כדור-הארץ סביב צירו.

חזית קרה וחזית חמה

חזית קרה וחזית חמה בדיאגרמות

      חזית קרה - האוויר הקר נע וגולש מתחת לאוויר החם ודוחף אותו במהירות מעלה. העלייה המהירה של האוויר החם מעלה יוצרת עננים מפותחים. עננים מפותחים אלו גורמים לכמויות משקעים גדולות ומלווים בסופות ברקים ורעמים וברד.

      חזית חמה - האוויר החם נע באיטיות מעל האוויר הקר ויוצר ענני שכבה המשתרעים על שטח נרחב. עננות זו מאופיינת בכמות משקעים מועטה. החזית החמה אינה סוערת כמו החזית הקרה.

החזיתות הקרות והחמות נעות בתנועה לוליינית ובסדר עוקב אחת אחרי השנייה. בשלב מסוים תשיג החזית הקרה את החזית החמה. נקודת זמן זו קרויה אֶקוֹלִיזָה.

בסופו של דבר יתערבבו האוויר הקר והחם אחד בתוך השני עד לכלל איזון של טמפרטורה ולחות בין שני הגושים. אז מזג-האוויר הופך להיות יציב.

שקע ברומטרי

שקע ברומטרי הנו אזור של לחץ אוויר נמוך. קיימים סוגים שונים של שקעים ברומטריים. להלן סוגי השקעים העיקריים:

      שקע חזיתי - השקע האופייני הנו שקע חזיתי, כלומר שקע שנוצר במפגש בין גוש אוויר קר לגוש אוויר חם.

      שקע טרופי - שקעים יכולים גם להיווצר באזורים הטרופיים סביב ענני סערה המתפתחים בעקבות התחממות פני הים.

      שקע אורוגרפי - שקע יכול להיווצר גם כתוצאה משינוי גובה פני הקרקע. אוויר הנע מטה מתפשט וגורם לירידת לחץ אוויר. שקע זה חלש ביותר.

      שקע תרמי - גורם נוסף להיווצרות שקע הוא התחממות אזור מסוים ביחס לסביבתו. האוויר החם עולה מעלה וגורם לירידת לחץ אוויר באזור המחומם. גם שקע זה חלש.

מזג-האוויר המאפיין שקע ברומטרי הנו סוער למדי. בשקע נושבות רוחות חזקות, יש בו עננות רבה ומפותחת, הוא גורם לירידת משקעים רבים שלעיתים מלווים בסופות רעמים וברד, גורם גם לגלי-ים גבוהים וכו'.

הרוחות בשקע נעות נגד כיוון השעון בחצי הכדור הצפוני ועם כיוון השעון בחצי הכדור הדרומי.

לא כל אזור של לחץ-אוויר נמוך הוא בצורה עגולה סגורה. קימת גם צורה נוספת של שלוחה של לחץ אוויר נמוך המפרידה בין שני אזורי לחץ אוויר גבוה. תופעה זו נקראת אפיק וצורתו היא אינה עגולה סגורה כמו השקע אלא דומה לצורת פרבולה.

רמה ברומטרית

רמה ברומטרית הנה אזור של לחץ אוויר גבוה.

הרוחות ברמה נעות עם כיוון השעון בחצי הכדור הצפוני ונגד כיוון השעון בחצי הכדור הדרומי. קיימת נטייה של הרוחות לנשוב אל מחוץ לרמה. לכן ישנה יציאה של אוויר ממרכז הרמה. יציאת האוויר היא לכל הכיוונים, לכן כניסת אוויר למרכז הרמה תיתכן רק מהרום. אוויר יורד אל מרכז הרמה מהשכבות הגבוהות של האטמוספרה. תופעה זו נקראת התמוככות. האוויר היורד מתחמם ומוריד את הלחות. תופעת ההתמוככות מונעת את התפתחותם של עננים נמוכים ובינוניים.

הרמה הברומטרית מאופיינת במזג-אוויר יציב של מיעוט בעננות, חוסר משקעים ורוחות חלשות. רמה קיצית מאופיינת בטמפרטורות גבוהות ויובש. רמה חורפית מאופיינת בטמפרטורות נמוכות.

שלוחה של לחץ אוויר גבוה המפרידה בין שני אזורי לחץ אוויר נמוך נקראת רכס. צורתו של הרכס היא אינה עגולה סגורה כמו השקע אלא דומה לצורת פרבולה, בדומה לאפיק.

אפיק רום

אפיק רום הוא אזור של לחץ-אוויר נמוך, שקע ברומטרי, הנמצא בגובה האטמוספרה. חשיבותו של אפיק הרום היא רבה מאוד ומכרעת ביצירתם של שקעים בשכבה הנמוכה יותר של האטמוספרה. אפיק רום עמוק יעמיק את השקע שמתחתיו ויגרום למזג-אוויר סוער יותר. ניתן לדמות את אפיק הרום למיכל דלק ענק המתדלק את אפיקי השקעים הנוצרים מתחתיו.

מכיוון שאפיקי הרום חשובים בהבנת התפתחותם ועומקם של שקעים על פני הקרקע מכינים המטאורולוגים מפות מיוחדות המתארות את המצב השורר ברום. מפות אופייניות חשובות הן מפת 500 מיליבאר ומפת 850 מיליבאר. מפות אלו מתארות את הגבהים בהם הלחץ הברומטרי הנו 500 או 850 מיליבאר בהתאמה. בעזרתן ניתן לראות היכן נמצאים קווי אפיק וקווי רכס ברום. מפת 850 מיליבאר משמשת בנוסף גם לקביעת הטמפרטורה סמוך לקרקע בידיעת זרימות האוויר הקר או החם שברום.

זרם סילון

זרם סילון הוא אוסף רוחות חזקות מאוד המנשבות בגובה של כעשר ק"מ מעל לפני הקרקע. הרוחות מנשבות במהירות ממוצעת של כ-180 קמ"ש בחורף וחצי מכך בקיץ. שיא עוצמת הרוחות נמדד במהירות של כ-500 קמ"ש!

זרמי הסילון נוצרים כתוצאה מהבדלי טמפרטורה ולחות בקצה שכבת הטרופוספרה. מעל הקטבים האוויר קר, בניגוד לאזורי קו-המשווה שם האוויר יותר חם.

בזרמי הסילון קל להבחין בשמיים בזכות העננות הגבוהה והמסיבית המצויה לאורך התקדמותם.

אובך

אובך הנו ענן של חלקיקי אבק, גרגירי חול ואו זיהום תעשייתי. האובך הנישא באוויר גורם להגבלת הראות ולקשיי נשימה. בארץ מגיע אובך ממדבריות צפון-אפריקה בעונות המעבר, בעיקר באביב. בזמן אובך מומלץ מאוד לאנשים הסובלים מקשיי נשימה, מחלות כרוניות, מבוגרים, נשים בהריון להישאר במקומות סגורים. לכלל האוכלוסייה מומלץ להימנע משהות ממושכת בחוץ ובמיוחד מעיסוק בספורט או מכל פעילות פיזית מאומצת אחרת.

עלעול

לפעמים, בעיקר באזורי המדבר, מתחממת הקרקע מאוד ויוצרת אזור קטן מאוד של לחץ אוויר נמוך. באזור קטן זה שיכול להיות עד רדיוס של כמה עשרות מטרים עולה האוויר החם מעלה ואוויר אחר נכנס במקומו. כך מתקבלת תנועה מחזורית של אוויר הנשאב פנימה למרכז האזור בעל לחץ האוויר הנמוך ועולה מעלה. תנועה זו הופכת לתנועה מעגלית סיבובית עולה בשל השפעת סיבוב כדור-הארץ. האוויר החם שעולה מעלה שואב איתו גרגרי חול מדברי ואבק. תופעה זו נקראת עלעול. על אף שהוא צר מאוד יכול גובהו של העלעול להגיע עד לכמה ק"מ מעל לפני הקרקע ולשאת גרגרי חול למרחקים עצומים.

עלעול בנגב

[לפרק הקודם | לפרק הבא]

[ עמוד ראשי - גיאוגרפיה | אקלים: מבוא | שכבת האטמוספרה | קרינת השמש וטמפרטורות | תנועות האוויר באטמוספרה | העננים והשפעתם | ממלכת הים | סוגי אקלים | שינויי אקלים ]