أصناف الجبهات:
عندما تتقدم الكتل الهوائية المتباينة باتجاه بعضها البعض منها ما يتقدم ليحل مكان الكتل الأخرى،ومنها ما يتراجع أمام الكتل المتقدمة.وتسمى الجبهة المتشكلة بينهما باسم الكتلة الهوائية المتقدمة.ووفقا لذلك تصنف الجبهات إلى ثلاث أصناف رئيسية هي:
الجبهات الباردة، والجبهات الحارة والجبهات الثابتة:
1- الجبهات الباردة (Cold Fronts) ونمط الطقس المصاحب لها:
تتشكل هذه الجبهات من جراء تقدم الكتل الهوائية الباردة القطبية الجافة (cpk) لتحل مكان الكتل الهوائية المدارية الرطبة الدافئة(mTw) أو القارية (cTw). وتتراوح سرعة تقدمها بين 15و25عقدة(27و46كم).
تمثل الجبهة الباردة على الخرائط الطقس والمناخ بخط منحن يحمل على طوله على أبعاد متساوية مثلثات صغيرة تشير إلى اتجاه حركة الجبهة، وفي حال كانت الخرائط ملونة ترسم هذه الجبهة باللون الأزرق. عندما تتقاطع خطوط الأيزوبار(خطوط الضغط المتساوي) مع خط الجبهة على هذه الخرائط تلتوي خطوط الأيزوبار مشكلة قطاعا متطاولا من الضغط المنخفض.
وبسبب برودة الهواء واحتكاكه مع سطح الأرض يكون الطرف الأمامي للجبهة شديد الانحدار نسبيا يتراوح انحداره بين 1/100و1/50 (1و2%) وسطيا.
يكون الضغط الجوي أكثر انخفاضا في نطاق الجبهة ويرتفع كلما ابتعدنا عنها،والحقيقة، يجنح الضغط الجوي إلى الانخفاض عند مرور الجبهة، لكن فورا وراء الجبهة يميل الضغط للارتفاع في كل مكان. يحتل الجبهة تدرج حراري شديد، وتنخفض درجة الحرارة بسرعة كبيرة وراء الجبهة في الكتل الهوائية الباردة.
وفي نطاق الجبهة يندس الهواء البارد تحت الهواء الدافئ، الذي يرتفع بدوره إلى طبقات الجو الأعلى وإذا كان هذا الهواء غير مستقر رطب، يتكاثف أثناء ارتفاعه عند وصوله إلى مستوى التكاثف الرفعي مكونا غيوما كثيفة من نوع الركامي المزني كولونيمبوس (Cumulonimbus) تؤدي إلى هطول أمطار غزيرة مصحوبة بعواصف رعدية على طول نطاق ضيق من الجبهة.وعلى مستويات عاليه تدفع الرياح المطرية العلوية البلورات الجليدية في أعالي غيوم كومولوينمبوس مشكلة غيوم من نوع سمحاقي طبقي سيروستراتوس (Cirrostratus) وسمحاقي سيروس (Cirrus) العلية التي أمام الجبهة الباردة بحوالي 100-200كم، وبعد مرور الجبهة،يرتفع الضغط الجوي وتتحول الرياح من جنوبية غربية إلى شمالية غربية باردة سريعة تتوقف الأمطار.
والحقيقة أنه كلما كانت سرعة الجبهة الباردة بطيئة كلما غطت الغيوم والأمطار وراء الجبهة مساحات كبيرة وكانت غزيرة.وإذا كان الهواء الدافئ المرتفع مستقرا تتشكل غيوم من نوع المزني الطبقي نيمبوستراتوس(Nimbostratus)،ولربما يتشكل الضباب في منطقة هطول الأمطار.أما إذا كان الهواء الدافئ المرتفع مستقرا جافا،فلن يتشكل سوى بعض الغيوم المتفرقة المبعثرة وينعدم التهاطل ويسود طقس جاف بارد قارص.
2- الجبهات الدافئة(Warm Fronts) وأنماط الطقس المرافقة لها:
تتشكل الجبهات الدافئة نتيجة لتقدم الكتل الهوائية المدارية البحرية الدافئة(mTw) والقارية الدافئة (cTw) لتحل مكان الكتل الهوائية القطبية البحرية الباردة (Pk)تتحرك الجبهات الدافئة على شكل سلسلة من القفزات المتتالية تبلغ سرعة تقدمها حوالي10عقدة (19كم) وسطيا.
ترسم الجبهة الدافئة على خرائط الطقس والمناخ على شكل خط منحن يحمل على طوله على أبعاد متساوية أنصاف دوائر صغيرة تبين الاتجاه الذي تتحرك إليه الجبهة وإذا رسمت الجبهة على خرائط ملونة فتظهر.
عندما تلحق الكتل الهوائية الدافئة بالكتل الهوائية الباردة المتراجعة ينزلق الهواء الدافئ قليل الكثافة فوق الهواء البارد الأكثر كثافة، ويتشكل بينهما على طول نقاط التماس بينهما نطاق الجبهة الحارة ممتدا على شكل سطح أفقي مائل يمتد على مسافة تزيد عن 1200 كم فوق الكتلة الهوائية الباردة ويتراوح ارتفاعه من سطح الأرض عند الجبهة وحتى ارتفاع 7كم ويتراوح انحداره بين 1/150و1/300 (0,67و0,33%) وسطيا يساعد انحدار نطاق الجبهة البسيط على تطبق الهواء الدافئ المرتفع فوق الهواء البارد السطحي ويؤدي إلى تكوين حالة استقرار جوية يرافقها انقلاب حراري على مستويات منخفضة على طول الأجزاء الوسطى والعالية من النطاق الجبهي.
أثناء ارتفاع الهواء الدافئ الرطب يتشكل على طول نطاق الجبهة المائل أشكال متعددة من الغيوم والسحب تؤدي إلى أمطار غزيرة ومتوسطة لكنها منتشرة على مساحات كبيرة عند الجبهة السطحية تكون درجة الحرارة فوق الصفر،لكنها تزداد كلما تراجعنا إلى وراء الجبهة ضمن الكتلة الهوائية الدافئة،وفي الوقت نفسه تتناقص كثيرا أمام الجبهة كلما توغلنا في الكتلة الهوائية الباردة.
على بعد 1200كم من الجهة الحارة في الكتلة الهوائية الباردة على ارتفاع يزيد عن 7كم عند المستويات العالية من نطاق الجبهة تتشكل غيوم من نوع السمحاقي سيروس (Cirrus) العالية التي تنذر بقدوم الجبهة الحارة. كلما اتجهنا باتجاه الجبهة تزداد الغيوم كثافة وانخفاضا فتتشكل غيوم من نوع السمحاق الطبقي سيروستراتوس (Cirrostrarus) المكونة من البلورات الجليدية، ثم تظهر الغيوم الركامية والطبقة المتوسطة التوستراتوس (Altostratus) والركامية المتوسطة التوكومولوس (Altacumulus) على ارتفاعات وعلى بعد حوالي 500كم من الجبهة يبدأ تساقط الثلج بغزارة من غيوم المزن الطبقي نيمبوستراتوس (Nimbostratus) الكثيفة، وتسود على السطح رياح جنوبية شرقية سريعة.ويبدأ الضغط الجوي بالتناقص يبطئ.
وكلما اقتربنا من حد الجبهة السطحية على بعد 300كم تقريبا منها تزداد الحرارة وتصبح معتدلة ويتناقص الضغط الجوي،هنا يصبح الهواء البارد السطحي ضحل،ويتحول الهطول الثلجي تدريجيا إلى هطول أمطار تغطي مساحة واسعة مع ازدياد درجة حرارة السطح.وقرب الجبهة بحوالي 150كم تتبخر الأمطار الدافئة فيتشبع الهواء البارد مما يؤدي إلى تشكل غيوم طبقية ستراتوس (Stratust)أو ضباب التبخر.
عندما نعبر الجبهة الحارة السطحية إلى الكتلة الهوائية الحارة، تزداد درجة الحرارة ودرجة نقطة الندى وينتقل اتجاه الرياح من جنوبية شرقية إلى جنوبية أو جنوبية غربية ويتوقف انخفاض الضغط الجوي ويتوقف هطول الأمطار يبين الشكل الجبهة الدافئة والطقس المرافق لها في كل مراحله.
إن ما ذكر حول الجبهة الدافئة ومراحل الطقس المصاحبة لها يتحقق إذا كان الهواء الدافئ رطبا غير مستقر أما إذا كان جافا نسبيا ومستقرا،سيتشكل فقط غيوم متوسطة وعالية،لكن بدون أمطار.أما إذا كان رطبا نسبيا وغير مستقر تهطل زخات مطرية على شكل عواصف رعدية،وقد تتشكل على ارتفاعات متوسطة خلال الهواء البارد السفلي غيوم من نوع الركامية الطبقية ستراتوكومولوس(Stratocumuilus)ناجمة عن تبخر الأمطار وتكاثفها حين هطولها.
3- الجبهات الثابتة(Station Front) والطقس المصاحب لها:
تتشكل الجبهات الثابتة بين كتل هوائية متباينة لكنها لا تتحرك باتجاه بعضها وتمثل على خرائط الطقس والمناخ بخط منحن مرسوم عليه على أبعاد متساوية وبشكل متناوب مثلثات صغيرة بجهة الكتل الهوائية الدافئة،وأنصاف دوائر صغيرة بجهة الكتل الهوائية الباردة. وعلى الخرائط الملونة ترسم الجبهة الثابتة بشكل متناوب باللون الأزرق والأحمر.وعادة تظهر مثل هذه الجبهة بين الكتل الهوائية القطبية القارية (cpk) والكتل الهوائية القطبية البحرية(mpk) .
تهب الرياح السطحية على طرفي الجبهة الثابتة باتجاهين متعاكسين متوازين مع الجبهة.غالبا يكون الطقس صحوا غائم جزئيا بدون هطول أمطار،لكن في حال وجود هواء دافئ رطب على أحد طرفي الجبهة،يميل هذا الهواء تدريجيا إلى أن ينزلق فوق الهواء البارد فيتشكل غطاء واسع من الغيوم مع أمطار خفيفة واسعة الانتشار. ويحدث مثل هذه الظاهرة في حال تجاور كتل هوائية قطبية (mpk) مع كتل هوائية مدارية (mTw).
4- الجبهات المنطبقة (Occluded Front):
تتشكل الجبهات المغلقة في حال تلاحق ثلاث كتل هوائية متباينة وراء بعضها البعض مع استمرار الكتلة الهوائية الدافئة في الوسط. فيتشكل من جراء ذلك جبهتين هوائيتين متتابعتين، جبهة هوائية دافئة في المقدمة متبوعة بجبهة هوائية باردة.
تمثل الجبهة المنطبقة على خرائط الطقس والمناخ بخط منحن تظهر على أحد طرفيه مثلثات صغيرة متناوبة مع أنصاف دوائر صغيرة على أبعاد متساوية تشير إلى اتجاه حركة الجبهة تظهر الجبهة المنطبقة في الخرائط الملونة باللون الأرجواني.
ويمكن تمييز نوعين من هذه الجبهات المنطبقة:
1- نمط الجبهة المنطبقة الباردة(Cold-type occluded Front) أوالانطباق البارد (Cold occlusion). ويتشكل هذا النمط عندما تتحرك جبهة باردة جدا بسرعة وراء جبهة دافئة فترفع الكتلة الهوائية الدافئة،وجبهتها الدافئة عن سطح الأرض تدريجيا،وتندس تحت الكتلة الهوائية الباردة فتشكل جبهة جديدة باردة بينها وبين الكتلة الهوائية الباردة التي كانت مشتركة مع الكتلة الهوائية الدافئة في تشكيل الجبهة الهوائية الدافئة أما الأعلى يظهر الهواء الدافئ عائما فوق كل من الكتل الهوائية الباردة جدا في الخلف ويشترك معها في تشكيل جبهة هوائية باردة مرتفعة.
2- نمط الجبهة المنغلقة الدافئة(Warm-type occluded Front) أو الانطباق الدافئ (Worm occlusion)، ويحدث حين تتبع الجبهة الدافئة المشكلة بين كتلة هوائية دافئة وكتلة هواء باردة جدا-جبهة باردة. فعندما تلحق الجبهة الباردة بالكتلة الهوائية الدافئة تحملها عن سطح الأرض مع جبهتها وتنزلق معها فوق الكتلة الهوائية الباردة جدا،فيتشكل عند سطح الأرض بين الهواء البارد جدا جبهة دافئة نسبيا،وفوق سطح الأرض تتشكل جبهة دافئة في الأمام بين الهواء الدافئ المرفوع والهواء البارد جدا، وجبهة باردة مرتفعة بين الهواء الدافئ المرفوع والهواء البارد في الخلف.
مثل هذه الظواهر تحدث عادة في بؤر الموجات السيكلونية (البؤر الفعالة في نطاق الضغط المنخفض في الجبهات)التي تحدث نتيجة للتموجات الحاصلة في التيارات الهوائية العالية،ففي هذه السيكلونات يسود على سطح الأرض حركة هوائية دورا نية حلزونية باتجاه عقارب الساعة في النصف الشمالي وعكسها في النصف الجنوبي من الأرض،يلتف فيها الهواء البارد حول الهواء الساخن من الخلف مشكلا معه جبهة باردة،ويندفع الهواء الدافئ إلى الأمام مشكلا مع أطراف الهواء البارد الخلفية جبهة هوائية دافئة.وأثناء تحرك السيكلونات نحو الشرق تحت تأثير التيارات الهوائية العالية،وازدياد الحركة الدورانية الحلزونية تلحق الجبهة الباردة بالجبهة الدافئة مشكلة جبهة منطبقة.
انتهاء الجبهات وتجددها:
تظل الجبهة قوية متماسكة طالما ظل التباين الحراري بين الكتل الهوائية على طرفيها موجود.لكن مع مرور الزمن، وتقدم الكتل الهوائية كثيرا في أقاليم مغايرة لأقاليم مصادرها تتعدل صفاتها وخاصة الحرارية منها،فيضعف التباين الحراري بينها وبين المحيط الهوائي الجديد حولها وتضعف الجبهة تدريجيا ثم في نهاية المطاف تتبدد عندما تختلط الكتل الهوائية مع بعضها البعض. تدعى هذه الظاهرة بتبدد الجبهة فرنتوليسيس (Frontolysis).
أما في حال تزايد التباين الحراري بين الكتل الهوائية على طرفي الجبهة، يقويها ويجعلها تجدد وتصبح أكثر فعالية، تعرف هذه الظاهرة بتجدد الجبهة فرنتوجينيسيس (Frontogenesis).