שקע תרמי

שקע תרמי הוא שקע ברומטרי הנוצר עקב עליית אוויר חם בסביבה קרה. ברום, כיוון שלחץ העמודה החמה גדול יותר, תיווצר רמה, ואוויר יזרום כלפי הסביבה הקרה יותר. בפני השטח, יש גרדיאנט לחץ מהאוויר הקר בסביבה לכיוון עמודת האוויר החם. עקב כוח קוריוליס נוצרת תנועה מעגלית, ובעקבותיה שקע.

דוגמה לשקע תרמי היא תופעת המונסון, בה אוויר שעולה מהיבשה החמה בהודו, מוחלף באוויר קר יותר שהגיע מפני הים הסובב את הודו.

 רקע 
שקעים תרמים הם אזורי לחץ נמוך שאינם חזיתיים, המתרחשים מעל היבשות באזורים הסובטרופיים במהלך העונה החמה, כתוצאה מחימום עז בהשוואה לסביבתם. הם מתרחשים ליד מדבר סונורה, ברמת מקסיקו, בעמק המרכזי של קליפורניה, במדבר הסהרה, בקלהארי, מעל צפון-מערב ארגנטינה, בדרום אמריקה, מעל אזור קימברלי בצפון-מערב אוסטרליה, מעל חצי האי האיברי ומעל הרמה הטיבטית.

ביבשה, חימום מהיר ועוצמתי של פני כדור הארץ מהשמש גורם לחימום השכבות הנמוכות ביותר של האטמוספירה, באמצעות אנרגיה המוקרנת מחדש בספקטרום האינפרה-אדום. האוויר החם (שהוא פחות צפוף מהאוויר הקר מסביבו) עולה, מה שמוביל להיווצרות אזור לחץ נמוך. אזורים גבוהים יכולים להגביר את עוצמת השקע התרמי כיוון שהם מתחממים מהר יותר מהאטמוספירה המקיפה אותם באותו גובה. מעל מים, שקעים תרמיים לא יציבים נוצרים במהלך החורף, עת האוויר מעל היבשה קר יותר ביחס לגופי המים (אוקיינוס, ים וכו') החמים יותר (עקב קיבול החום הגבוה של המים).

שקעים תרמיים יכולים להגיע לגובה של עד 3,100 מטרים, ונוטים להפעיל סירקולציה חלשה. שקעים תרמיים באזורי מערב ודרום צפון אמריקה, צפון אפריקה ודרום-מזרח אסיה חזקים מספיק כדי לגרום לתנאי מונסון בקיץ. שקעים תרמיים באזורים פנימיים של חופי הים מובילים להתפתחות רוחות ים (בריזה), אשר בשילוב עם טופוגרפיה הררית סמוך לחוף, עלולות להוביל לאיכות אוויר ירודה. בשל הטמפרטורות הגבוהות מאוד במרכז שקעים אלה, התצפיות הישירות עליהם מועטות.

 היווצרות 
במדבריות, חוסר הלחות שבקרקע ובצמחייה, אשר בדרך כלל מספקת קירור מאידוי, יכול להוביל לחימום סולרי אינטנסיבי ומהיר בשכבות התחתונות של האוויר. האוויר החם פחות דחוס מהאוויר הקר שסובב אותו. שילוב זה, יחד עם עליית האוויר החם מביא להיווצרות אזור לחץ נמוך הנקרא "שקע תרמי". על פני שטחים מוגבהים, חימום הקרקע עולה על חימום האוויר שסובב אותו תחת אותו גובה מעל פני הים, דבר שיוצר שקע חם שקשור לטופוגרפיה, ומחזק שקע תרמי שהיה קיים כבר קודם. במהלך העונה הקרה (חורף), מקורות מים חמים כמו האגמים הגדולים יכולים להשרות חוסר יציבות וליצור לחץ נמוך. שקע תרמי שמתפתח קרוב לפני הים יכול להתעצם בגובה במהלך העונה החמה (קיץ), ולפעמים להגיע לגובה שכבת לחץ של [hPa]700, אשר נמצא בקירוב בגובה 3,100 מטרים מעל פני הים. שקע חם בדרך כלל נמצא במנוחה, ולו מחזור ציקלוני חלש. מכיוון שהוא חזק ביותר סמוך לפני הקרקע וחמים במרכזו, אך חלש יותר בגובה שבו האוויר יציב יותר, שקע תרמי נחשב לחם בליבתו. הגרסאות החזקות ביותר של תופעה זו קיימות באזורי ערב, צפון תת-היבשת ההודית, אריזונה, המישור המקסיקני, צפון-מערב ארגנטינה, דרום-מערב ספרד, אוסטרליה וצפון אפריקה. היווצרות השקע החם בצפון אפריקה מובילה לזרם סילון מערבי נמוך לאורך החודשים יוני–אוקטובר.

 תפקיד במשטר המונסון 
מונסון נגרם על ידי משרעת גדולה במחזור העונתי של הטמפרטורות ביבשה בהשוואה לזו של האוקיינוסים הסמוכים. התחממות דיפרנציאלית זו מתרחשת כיוון שחום באוקיינוס מעורבב אנכית דרך "שכבה מעורבת" שעומקה עשוי להיות חמישים מטרים, עקב פעולת הרוח וטורבולנציה הנוצרת על ידי ציפה, בעוד שפני היבשה מוליכים חום לאט, כאשר האות העונתי חודר אולי כדי מטר בלבד. בנוסף, קיבול החום הסגולי של מים נוזליים גבוה משמעותית מזה של רוב החומרים המרכיבים את היבשה. יחד, גורמים אלה מביאים לידי כך שקיבולת החום של השכבה המעורבת במחזור העונתי גדולה בהרבה מעל האוקיינוסים מאשר מעל היבשה, כלומר האוויר מעל היבשה מתחמם מהר יותר ומגיע לטמפרטורה גבוהה יותר מהאוויר שמעל לאוקיינוס. האוויר החם מעל היבשה נוטה לעלות, ויוצר אזור לחץ נמוך. עקב כך נוצרת רוח יציבה הנושבת לכיוון היבשה, המביאה איתה אוויר אוקייני לח קרוב לפני השטח. גשמים דומים נגרמים כתוצאה מאוויר אוקייני לח המורם מעלה על ידי הרים, חימום פני השטח, התכנסות על פני השטח, התבדרות מעלה, או מזרימות שנוצרות על ידי סערות על פני השטח. עם זאת, כאשר ההתרוממות מתרחשת, האוויר מתקרר עקב התפשטות בלחץ נמוך יותר, מה שבתורו יוצר עיבוי.

בחורף, היבשה מתקררת במהירות, אך האוקיינוס שומר על חום זמן רב יותר נוכח קיבול החום הסגולי הגבוה יותר. האוויר החם מעל האוקיינוס עולה, ויוצר אזור לחץ נמוך ובריזה מהיבשה לאוקיינוס, בעוד שנוצר אזור גדול של לחץ גבוה יבש מעל היבשה, המועצם עקב קירור בחורף. מונסונים דומים לבריזות ים ויבשה, מונח המתייחס בדרך כלל למחזור הסירקולציה המקומי והיומי סמוך לקווי חוף, אך קנה המידה שלהם גדול בהרבה, הם עוצמתיים משמעותי, ומופיעים על בסיס עונתי.

 תפקיד בהיווצרות בריזת ים 
הים מחומם על ידי השמש עד לעומקים גדולים יותר ביחס ליבשה עקב קיבול חום סגולי גבוה יותר. לכן, לים יכולת ספיגת חום גדולה מהיבשה, כל שפני הים מתחממים לאט יותר ממקביליהם היבשתיים. ככל שטמפרטורת פני היבשה עולה, היבשה מחממת את האוויר שמעליה. האוויר החם פחות צפוף ועולה, מה שמוריד את לחץ פני הים בשיעור של כ-0.2%. האוויר הקר יותר מעל הים, יחד עם לחץ פני ים גבוה יותר, זורם לכיוון היבשה לאזור לחץ נמוך יותר, ויוצר בריזה קרירה בסמוך לחוף. עוצמת הבריזה מהים מצויה ביחס ישר להפרש הטמפרטורות בין היבשה והים. אם שדה הרוח הסביבתי גדול מ-15 קמ"ש, וכיוונו הפוך לזה של בריזת הים, לא סביר שהבריזה תתפתח.

לאורך חופי קליפורניה, המים הקרירים יותר יוצרים שכבה ימית עילית קרירה בהרבה ביחס לאזורים בפנים הארץ במהלך עונת הקיץ. במקביל, החימום העז בפנים הארץ יוצר אפיק תרמי בולט המיושר עם העמק המרכזי, ובדרך כלל מקושר לשקע התרמי הרחב יותר ברחבי מדבריות צפון אמריקה. כתוצאה מכך, נוצר מפל לחצים חזק המושך אוויר ימי קריר ליבשה. ככל שהטמפרטורות צונחות, ערפל ושכבת עננות נמוכה נעים אל תוך ודרך הפרצות ברכסי החוף, ובמיוחד דרך שער הזהב בסן פרנסיסקו (ערפל סן פרנסיסקו (אנ')). אותו שקע תרמי נדחק לעיתים לכיוון החוף, במיוחד בסוף הסתיו, כאשר לחץ גבוה יותר מתפתח במזרח עקב קירור אזורי. מצב זה מביא לעיתים קרובות את הטמפרטורות השנתיות החמות ביותר באזורי קו החוף הקרירים בדרך כלל, מכיוון שבריזת הים נפסקת או אף מוחלפת בבריזה יבשתית יבשה ומסוכנת (רוח דיאבלו ורוח סנטה אנה).

 תפקיד בזיהום אוויר 
באזורים הרריים או אזורי גבעות ליד קו החוף, בריזת ים שנגרמת מהבדלים תרמים, יחד עם זרימת רוחות במעלה ההרים, עשויות לעודד ייצור כימיקלים אשר יכולים להוביל להתפתחות ערפיח. זיהום אוויר נצפה גם בגבהי הביניים של הטרופוספירה בצורת אוזון, המתרכז מעל אזור הסירקולציה של השקע התרמי, וכן מעל אזורים אוקייניים סמוכים.

 ראו גם 
 סינופטיקה
 מונחים במטאורולוגיה
 שקע ברומטרי

הערות שוליים

קטגוריה:סינופטיקה
קטגוריה:מערכות לחץ נמוך
קטגוריה:דינמיקה אטמוספירית