اولا: النظرية القديمة للمنخفض الجوي

تعود النظرية القديمة للمنخفض الجوي الى الانوائي البريطاني هون رالف (Hon Ralf Abercromby) المولود في عام (1842م) والمتوفي في (1897م) اذ اشار الى ان المنخفض الجوي نطاق يتميز بانخفاض الضغط الجوي ومحاط بخطوط تساوي الضغط الجوي (Isobar) مغلقة ومنحنية الشكل وتتميز برياح متغيرة الاتجاه بصورة تدريجية.

ولقد تم التوصل الى هذا النموذج من خلال دراسة العديد من المنخفضات الواصلة الى الجزر البريطانية وفي الحقيقة فأن هذا الشكل صحيح من الناحية الفعلية ولكنه ينطبق فقط على المنخفضات الجبهوية في مراحلها الاخيرة مرحلة الامتلاء Ocluded Stage لأن المنخفضات الجوية الواصلة الى الجزر البريطانية ليست منخفضات حديثة التكوين وانما هي منخفضات في مراحلها الاخيرة هذه النظرية لم تستطيع الاجابة على العديد من التغيرات الطقسية المرافقة للمنخفض الجوي، ومن هذه الاسئلة التغيرات الحادة في الرياح و درجات الحرارة على طول مسار المنخفض الجوي. وهذه الاسئلة هي التي ادت الى ظهور افكار احدث للمنخفض الجوي على يد السير نابير شاو Naper Shaw والتي مهدت بعد ذلك الى وضع نظرية الجبهة القطبية Polar Front النرويجية لكل من بيركنز الاب (Bjerknes) بشكل رياضي والى بيركنز الابن (J. Bjerkness) بشكل عملي. لاحظ الشكل (34).

ثانيا : نظرية جيمس اسبايس (James Espys) في عام 1840م قدم جيمس اسبايس James spy's) ' نظريته حول تكون المنخفض الجوي والتي فسر فيها عملية تكون المنخفض الجوي على اساس ان تجمع الغيوم سيؤدي الى انطلاق الحرارة الكامنة والتي ستؤدي الى ارتفاع درجة حرارة الهواء وبالتالي سينخفض الضغط الجوي في عامود الهواء مما يؤدي الى زيادة جريان الهواء الدافئ الرطب في القسم الاسفل من التربو سفير نحو مركز المنخفض الجوي.

ولكن اتضح من الملاحظات التي اجريت في أعالي الجبال عدم صحة هذه النظرية واتضح ان العديد من المنخفضات في العروض فوق المدارية ليست دافئة في اقسامها العليا (منتصف التروبوسفير).

ثالثا: نظرية المنخفض الجبهوي والجبهة القطبية تعزى النظرية الموجية الجبهوية الى علماء الارصاد النرويجيين، ففي خلال الحرب العالمية الأولى (1914-1918م) كان النرويجيين منعزلين عن تقارير الطقس للمناطق المجاورة وبخاصة المحيطات وللتغلب على هذا القصور انشئت شبكة كثيفة من محطات الرصد ونتيجة لأعداد خرائط طقس سينوبية لهذه المنطقة تم الحصول على قدر كبير من المعلومات عن منخفضات العروض الوسطى، مما مكن مختصي الارصاد العاملين بالمعهد الجيوفيزيقي في برغن، وعلى رأسهم جاكوب بيركنس في عام 1918 الى الاكتشاف الأول لنشأة المنخفض الجبهي المتنقل الذي كون الاساس لنظرية الجبهة القطبية (Polar Front) تلك النظرية التي عرفت بنظرية بيركنس التي تقول ان منخفضات العروض المعتدلة تنشأ على طول الجبهة القطبية و نظرا لأن المنخفض الجبهوي فيه العديد من التفاصيل لذلك فأن مناقشة تفاصيل المنخفض الجبهوي ستكون بعد الانتهاء من عرض نظريات المنخفض الجوي.

رابعا: نظرية الجبهات الهوائية الثلاث والكتل الهوائية الاربعة (منخفض البرت الجوي) بموجب الموديل النرويجي فان المنخفض الجبهوي يتألف من جبهتين دافئة وباردة وثلاث كتل هوائية (متجمدة وقطبية ومدارية) وهي من الشمال الى الجنوب، وان الجبهة الهوائية التي تفصل بين هذه الكتل هي كل من الجبهة المتجمدة والجبهة القطبية الا ان التطور الذي حدث في علوم الجو وانتشار محطات مناخية عديدة وتوفر بيانات طبقات الجو العليا كل ذلك ادى الى ظهور نظرية جديدة تتعلق بالمنخفض الجبهوي ففي عام 1950م لاحظ الانوائيون الكنديين ان موديل الجبهة الهوائية الدافئة والباردة والكتل الهوائية الثلاث المتجمدة والقطبية والمدارية الذي قدمه النرويجي بيرجون وزملائه اصبح عاجزا عن وصف الحالة الجوية بشكل كامل.

فمن خلال التجربة لاحظ الانوائيين الكنديين ان الموديل النرويجي للمنخفض الجبهوي يجب ان يتضمن جبهة هوائية ثالثة وكتلة هوائية رابعة حيث لاحظوا ان الكتلة الهوائية القارية المتجمدة (CA) تتعدل بشكل سريع إلى كتلة هوائية بحرية متجمدة (mA) عندما تصبر فوق الغطاء الجليدي للمحيط المتجمد الشمالي وبالتالي ستنشأ جبهة هوائية تفصل بين هاتين الكتلتين، واصبح بالتالي هناك اربع كتل هوائية هي من الشمال الى الجنوب الكتلة القارية المتجمدة (CA) والكتلة البحرية المتجمدة (m) والكتلة القطبية (P) والكتلة المدارية (T). وستنشأ بين هذه الكتل الهوائية الاربع ثلاث جبهات هوائية هي الجبهة الهوائية القارية المتجمدة Continental Arctic والجبهة الهوائية البحرية المتجمدة Maritime Arctic واخيرا الجبهة الهوائية القطبية  (Polar)  علما بان الكتل الهوائية القارية تتحول بسرعة شتاءا الى كتل هوائية بحرية وهذا التحول لا يحدث في الكتل الهوائية القطبية والمدارية وخلال فصل الصيف فان الكتلة القارية المتجمدة اقل اهمية مقارنة بفصل الشتاء كما انه لا يمكن تحديد الجبهة الهوائية القارية المتجمدة والجبهة الهوائية البحرية المتجمدة خلال فصل الصيف. ويطلق على المنخفضات التي تنشأ فيها ثلاث جبهات هوائية اسم منخفض البرتا الجوي، والجبهات الثلاث هي الجبهة الدافئ التي تفصل بين ويتميز هذا النظام الضغطي بأن له مركز منخفض واحد وثلاث جبهات هوائية تتجه جميعها نحو مركز المخفض الجوي، وبالنسبة للتأثيرات الطقسية فأن منخفض البرتا يتميز بتأثيرات طقسية أوسع من المنخفض الجبهوي العادي لكثرة الكتل والجبهات الهوائية داخل منخفض البرتا وكل كتلة وجبهة هوائية ستعطي احوال طقسية مختلفة، وكما هو موضح في الاشكال ( 38 ـ 37).

خامسا: نظرية التطور الذاتي (Self-Development):ساهم في وضع هذه النظرية كل من الانوائيين الاوربيين ( .R. C Sutcliffe) و (Sverre Petterssen وسميت نظريتهم بالتطور الذاتي وهي كالاتي :

من المعروف ان الاخدود في التيار النفاث يتميز بكونه المنطقة ذات السرعة الاعصارية المتقدمة في الاعلى وان هذه السرعة الاعصارية للأخدود ستتواجد فوق النطاق الجبهوي لذلك فان المنخفض السطحي نتيجة لتواجد اخدود التيار النفاث فوقه كما ان الدورانية الضعيفة فوق النطاق الجبهوي ينتج عن ذلك تحرك افقي لهواء دافئ في مقدمة المنخفض السطحي وتحرك هواء بارد افقي في مؤخرة المنخفض ينتج عن هذه العملية ان الهواء الدافئ في المقدمة سيعمل على خفض الضغط الجوي في مقدمة المنخفض السطحي مما يساعد على امتداد وتقدم المنخفض نحو الأمام كما سيعمل عمود الهواء الدافئ في مقدمة المنخفض السطحي على بناء انبعاج يتميز بتيارات هابطة تعمل على توسع. الموجة وبذلك ستزداد حركة الهواء الافقية للمنخفض في زيادة حركة الهواءالافقية الدافئة. تسمى هذه العملية بالتطور الذاتي واخيرا فان شدة المنخفض يمكن ان تتحقق من خلال التطور الذاتي والتي تحدد من خلال التأثير المقاوم للجريان العمودي والتي تعمل على تبريد الهواء الصاعد في مقدمة المنخفض وبذلك يحدد من حجم الضغط المنخفض.

سادسا: نظرية جولي جارني وايرك ايدي (Jule Charney & Eric:(Eadyقدمت هذه النظرية في الاعوام (1947-1949م) وتقوم على اساس ان المنخفض الجوي هو منطقة عدم استقرار (Instability) في التيار النفاث واطلقوا عليه مصطلح عدم الاستقرار البار كليني (Baroclinic Instability) وفي حالة وصول الانحدار الحراري الى درجة كافية أو عندما يكون القص الهوائي العمودي Vertical Wind Shear) كبيرا بدرجة كافية عند ذلك سينهار التيار النفاث بصورة تلقائية لمحو الاسفل باتجاه امواج روسي وبالنتيجة ستتكون منخفضات جوية، ولكن قبل ذلك فأن نمو المنخفض الجوي سيتحقق من خلال الطاقة الحركية Kinetic Energy القادمة من الطاقة الكامنة ( Potential Energy) والمخزونة في التدرج الحراري ما بين القطب والاستواء. وقد اثبتت الملاحظات الحديثة ان مناطق الاضطرابات داخل التيار النفاث لها ارتباط مع مناطق نشوء المنخفضات الجوية (Cyclogenesis). وبشكل عام فأن نظرية الاستقرار البار كليني تستخدم في الدراسات النظرية المناطق نشوء المنخفضات الجوية.

ـــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ

W. H. Pick, B.Sc., F. Inst. P, A Short Course in Elementary Meteorology, op. cit., p. 69.

Steven H. Schneider, Encyclopedia Of Climate And Weather, Volume 1, Oxford University Press, Printed In U.S.A. 1996. P.226

Steven H. Schneider, Encyclopedia Of Climate And Weather, Volume 1, Oxford University Press, Printed In U.S.A, 1996, P.226.116

D. P. McIntyre, The Canadian 3-Front, 3-Jet Stream, Model, op. cit., p.319.'D. P. McIntyre, The Canadian 3-Front, 3-Jet Stream, Model, Geophysica, Geophysical Society of Finland, Helsinki, Vol.6, No: 3-4 Meteorology, 1959, p.310-311.119

Jen-Hu Chang, Atmospheric Circulation Systems and Climates, op. cit., p.183.

R. G. Barry, R.J. Chorley, Atmosphere, Weather and Climate, Second Edition, Printed in Bulter & Tanner Ltd, Britain, 1972, p.224121

Steven H. Schneider, Encyclopedia Of Climate And Weather, op. cit., p.227