موج جوی

امواج جوّی، همراه با طوفان‌های کوچک ریزگرد در شمال غربی آفریقا در ۲۳ سپتامبر ۲۰۱۱.

موج جوّی^[۱] یا موج اتمسفری (انگلیسی: Atmospheric wave) نوعی آشفتگی تناوبی در میدان‌های متغیرهای جوIی (مانند فشار سطحی یا ارتفاع زمین‌پتانسیلی، دما، یا سرعت باد) است که می‌تواند یا منتشر شود (موج رونده) یا ساکن باقی بماند (موج ایستا). موج‌های جوّی از نظر مقیاس مکانی و زمانی، از موج‌های سیاره‌ایِ بزرگ‌مقیاس (موج‌های راسبی) تا موج‌های صوتیِ بسیار کوچک تغییر می‌کنند. آن دسته از موج‌های جوّی که دوره‌شان مضربی از یک روز خورشیدی است (برای نمونه ۲۴ ساعت، ۱۲ ساعت، ۸ ساعت و…)، با نام کشند جوی شناخته می‌شوند.

عوامل و تأثیرات

سازوکاری که موج را برمی‌انگیزد –برای نمونه، ایجاد آشفتگی اولیه یا پایدار در متغیرهای جوی– می‌تواند متفاوت باشد. به‌طور کلی، موج‌ها یا با گرمایش یا با اثرات دینامیکی برانگیخته می‌شوند؛ برای نمونه، مانع‌شدن رشته‌کوه‌هایی مانند راکی در ایالات متحده یا آلپ در اروپا در برابر جریان هوا. اثرات گرمایشی می‌توانند کوچک‌مقیاس باشند (مانند تولید موج‌های گرانشی به‌واسطهٔ همرفت) یا بزرگ‌مقیاس (شکل‌گیری موج‌های راسبی در اثر تضاد دمایی میان قاره‌ها و اقیانوس‌ها در زمستانِ نیمکرهٔ شمالی).

موج‌های جوی، تکانه را جابه‌جا می‌کنند که هنگام فروکش‌کردن موج، به جریان زمینه بازمی‌گردد. این نیروگذاریِ موج بر جریان، به‌ویژه در استراتوسفر اهمیت دارد؛ جایی که نشست تکانه توسط موج‌های راسبیِ سیاره‌ای‌مقیاس به گرمایش ناگهانی استراتوسفری می‌انجامد و نشست ناشی از موج‌های گرانی به نوسان شبه‌دوساله منجر می‌شود.

در توصیف ریاضیِ موج‌های جوی، از هماهنگ‌های کروی استفاده می‌شود. اگر بخشی از یک موج در امتداد یک مدار عرض جغرافیایی در نظر گرفته شود، این معادل شکلی سینوسی است. هماهنگ‌های کروی که نمایندهٔ مدهای موج سیاره‌ایِ راسبی-هاوریتز هستند، می‌توانند نسبت به محور چرخش سیاره هر جهتی داشته باشند.^[۲] نکتهٔ قابل‌توجه این است که اگرچه اصل وجود این مدهای موج سیاره‌ای مستلزم چرخش سیاره حول محور قطبی خودش است، سرعت فاز هر حالت موج به جهت‌گیری نسبیِ آن حالت نسبت به محور سیاره وابسته نیست. نشان داده شده که این ویژگی پیامد تقارن کرویِ (تقریبیِ) زیربنایی سیاره است، حتی با وجود اینکه این تقارن با چرخش سیاره شکسته می‌شود.^[۳]

انواع موج‌های جوی

از آن‌جا که انتشار موج اساساً ناشی از عدم‌تعادل نیروهای واردشده بر هواست (که هنگام بررسی حرکت موج، اغلب در قالب بسته‌های هوا در نظر گرفته می‌شود)، نوع موج‌ها و ویژگی‌های انتشارشان بر حسب عرض جغرافیایی تغییر می‌کند؛ اصلی‌ترین دلیل این است که اثر کوریولیس بر جریان افقی در قطب‌ها بیشینه و در استوا صفر است.

چهار نوع موج جوی متفاوت وجود دارد:

موج صوتی، این‌ها معمولاً به دلیل بسامد بالایشان از معادلات حرکت جوّی حذف می‌شوند. این‌ها موج‌های طولی یا فشارشی هستند. موج صوتی از طریق مجموعه‌ای از تراکم‌ها و انبساط‌های موازی با جهت انتشار، در جو منتشر می‌شود.
موج گرانشی درونی، نیازمند لایه‌بندیِ پایدار جوّ است.

موج گرانشی-اینرسی نیز شکلی از آن است که برخلاف موج گرانشیِ «معمولی»، اثر کوریولیس قابل‌توجهی را نیز شامل می‌شود.
موج راسبی، در فرازها و فرودهای ارتفاع زمین‌پتانسیلی ۵۰۰ هکتوپاسکالی، که ناشی از چرخندها و واچرخندهای عرض‌های میانی هستند، قابل مشاهده است.

در استوا، موج‌های آمیختهٔ راسبی-گرانشی و موج‌های کلوین نیز قابل مشاهده‌اند.

منابع

↑ «موج جوّ» [علوم جَوّ] هم‌ارزِ «atmospheric wave»؛ منبع: گروه واژه‌گزینی. دفتر هفتم. فرهنگ واژه‌های مصوب فرهنگستان. تهران: انتشارات فرهنگستان زبان و ادب فارسی. شابک ۹۷۸-۹۶۴-۷۵۳۱-۹۴-۸ (ذیل سرواژهٔ موج جوّ){{cite book}}: نگهداری یادکرد:پی‌نوشت (رده)
↑ Longuet-Higgins, M.S. (1964). "Planetary Waves on a Rotating Sphere". Proc. R. Soc. A. 279: 446–473.
↑ Toorn, Ramses van der (2019). "Elementary properties of non-Linear Rossby-Haurwitz planetary waves revisited in terms of the underlying spherical symmetry". AIMS Mathematics (in English). 4 (2): 279–298. doi:10.3934/math.2019.2.279. ISSN 2473-6988. S2CID 239363997.

مشارکت‌کنندگان ویکی‌پدیا. «Atmospheric wave». در دانشنامهٔ ویکی‌پدیای انگلیسی، بازبینی‌شده در ۲۸ ژوئیه ۲۰۲۶.

برای مطالعه بیشتر

Holton, James R. : An Introduction to Dynamic Meteorology 2004. ISBN 0-12-354015-1

[1] «موج جوّ» [علوم جَوّ] هم‌ارزِ «atmospheric wave»؛ منبع: گروه واژه‌گزینی. دفتر هفتم. فرهنگ واژه‌های مصوب فرهنگستان. تهران: انتشارات فرهنگستان زبان و ادب فارسی. شابک ۹۷۸-۹۶۴-۷۵۳۱-۹۴-۸ (ذیل سرواژهٔ موج جوّ){{cite book}}: نگهداری یادکرد:پی‌نوشت (رده)

[2] Longuet-Higgins, M.S. (1964). "Planetary Waves on a Rotating Sphere". Proc. R. Soc. A. 279: 446–473.

[3] Toorn, Ramses van der (2019). "Elementary properties of non-Linear Rossby-Haurwitz planetary waves revisited in terms of the underlying spherical symmetry". AIMS Mathematics (in English). 4 (2): 279–298. doi:10.3934/math.2019.2.279. ISSN 2473-6988. S2CID 239363997.

[۱]

[۲]

[۳]