Attribution of storm track activity to instantaneous upper-level jets yields new insights into the North Pacific midwinter minimum

إن الغلاف الجوي فوق خطوط العرض المتوسطة ليس ساكناً أبداً؛ فهو نهر هائج من الهواء، يحمل الأنظمة الجوية من الغرب إلى الشرق. وضمن هذا التدفق، يفرض ميزتان متميزتان ما نختبره من طقس: التيار النفاث ومسار العواصف. التيار النفاث هو شريط ضيق وقوي من الرياح سريعة الحركة في أعالي السماء، يعمل بمثابة مقود لأنظمة الطقس. أما مسار العواصف فهو المسار الذي تسلكه هذه الأنظمة، وهو ممر حيث تولد المنخفضات الجوية، أو الأعاصير، وتنمو وتنتقل. وتجلب هذه العواصف الأمطار والثلوج والرياح التي تشكل فصولنا. وقد عرف العلماء منذ زمن طويل أن قوة هذه العواصف تعتمد عادة على مدى تغير درجة الحرارة بين الهواء القطبي البارد والهواء الاستوائي الدافئ؛ فكلما زاد الفرق في درجات الحرارة، زادت الطاقة المتاحة لتغذية العواصف.

ومع ذلك، فإن الطبيعة أحياناً تتحدى المنطق البسيط. ففي شمال المحيط الهادئ، وهي منطقة معروفة بعواصفها الشتوية العنيفة، يحدث شيء غريب. فبينما يشتد فصل الشتاء وتصل الفروقات في درجات الحرارة بين الشمال والجنوب إلى ذروتها، يصبح التيار النفاث في أقوى حالاته. وبناءً على جميع القواعد المعيارية، ينبغي أن يكون هذا هو وقت ذروة النشاط العاصفي. ومع ذلك، يحدث العكس؛ فخلال قلب الشتاء، يضعف مسار العواصف فعلياً، ليصل إلى حد أدنى من الهدوء في الوقت الذي يعمل فيه المحرك الجوي بكامل طاقته. هذا الانخفاض غير المتوقع أثار حيرة الباحثين لعقود، مما أدى إلى ظهور نظريات عديدة حول سبب قيام الغلاف الجوي بإيقاف تشغيل محركه الأكثر طاقة.

تقدم دراسة جديدة أجراها ساتورو أوكاجيما وتوماس سبينجلل منظوراً جديداً لهذا اللغز من خلال تغيير كيفية نظرنا إلى التيار النفاث نفسه. فبدلاً من معاملة التيار النفاث كمتوسط ثابت واحد يوجد طوال فصل الشتاء، فحص الباحثون التيار النفاث لحظة بلحظة. واكتشفوا أن ما نراه كتيار نفاث واحد مدمج هو في الواقع متوسط إحصائي لنوعين مختلفين جداً من أشرطة الرياح التي تظهر في أوقات مختلفة. أحد هذين النوعين هو التيار النفاث شبه الاستوائي، الذي يقع أقرب إلى خط الاستواء ويحركه دوران الهواء الاستوائي. والآخر هو تيار الجبهة القطبية، الذي يقع في أقصى الشمال ويحركه مباشرة التصادم بين الكتل الهوائية الباردة والدافئة.

استخدم الباحثون تحليلاً حاسوبياً متطوراً للبحث في عقود من بيانات الطقس، وحددوا بدقة متى وأين كان كل نوع من أنواع التيار النفاث حاضراً. ووجدوا أنه في شمال المحيط الهادئ خلال منتصف الشتاء، يكون التيار النفاث شبه الاستوائي هو اللاعب المهيمن، حيث يظهر بشكل متكرر أكثر من نظيره القطبي. وهذا الحضور المتكرر للتيار النفاث شبه الاستوائي يخلق مظهر تيار نفاث واحد قوي ومدمج عند النظر إليه كمتوسط طويل الأمد. ومع ذلك، يتصرف التيار النفاث شبه الاستوائي بشكل مختلف عن التيار النفاث القطبي؛ فرغم أنه سريع للغاية ويقع فوق منطقة ذات تباينات قوية في درجات الحرارة، إلا أنه غير فعال بشكل مثير للدهشة في توليد العواصف. وتظهر الدراسة أنه على الرغم من أن التيار النفاث شبه الاستوائي يخلق رياح خلفية قوية، إلا أنه لا يترجم تلك القوة إلى أنظمة عاصفة كبيرة وطاقية.

في المقابل، عندما يظهر التيار النفاث للجبهة القطبية، فإنه يكون أفضل بكثير في تغذية العواصف، ولكنه أقل شيوعاً بكثير في شمال المحيط الهادئ خلال أعمق أجزات الشتاء. كما لاحظ الباحثون أنه عندما يظهر التيار النفاث للجبهة القطبية في منتصف الشتاء، فإنه يميل إلى أن يكون أضيق وأكثر إحكاماً من الأوقات الأخرى من السنة. وهذا الإحكام يساهم في الواقع في كبح نمو العواصف بشكل أكبر. وتفسر مجموعة هذه العوامل الحد الأدنى في منتصف الشتاء؛ فهذه الفترة الهادئة ليست ناتجة عن نقص في الطاقة أو فشل في استجابة الغلاف الجوي لفروق درجات الحرارة، بل هي نتيجة بقاء الغلاف الجوي معظم الوقت في حالة —وهي هيمنة التيار النفاث شبه الاستوائي— وهي حالة ضعيفة في تحويل الطاقة المتاحة إلى نشاط عاصف.

يتحدى هذا الاكتشاف الرؤية السائدة منذ فترة طويلة بأن التيار النفاث هو كيان موحد يصبح ببساطة أقوى أو أضعف. وتشير الدراسة إلى أن "الحد الأدنى في منتصف الشتاء" هو انعكاس لتحول موسمي في نوع التيار النفاث الذي يهيمن على المنطقة. وفي شمال المحيط الأطلسي، تختلف القصة؛ حيث يظل تيار الجبهة القطبية هو القوة المهيمنة طوال الشتاء، وهذا هو السبب في أن النشاط العاصفي هناك يصل إلى ذروته عندما يكون الفصل هو الأبرد. أما شمال المحيط الهادئ، فيحكمه إيقاع مختلف. ويخلص الباحثون إلى أنه لكي نفهم حقاً كيف تتصرف العواصف، يجب على العلماء النظر إلى ما وراء الظروف المتوسطة والاهتمام بدقة بالحالات اللحظية المحددة للرياح. فمن خلال الإدراك بأن التيار النفاث هو فسيفساء متغيرة من الأنواع المختلفة، وليس مجرد ميزة واحدة ثابتة، نكتسب صورة أوضح لسبب أخذ عواصف شمال المحيط الهادئ استراحة في منتصف الشتاء تماماً.