ريشة النهر: ظاهرة اختلاط المياه العذبة بالمالحة في البحار

ريشة النهر: فهم التفاعل بين المياه العذبة والمحيطات

تُعرف ريشة النهر (River Plume) بأنها كتلة مائية من المياه العذبة أو قليلة الملوحة تتشكل في البحر نتيجة اختلاط تدفقات الأنهار مع مياه البحر المالحة. تظهر هذه الظاهرة في المناطق الساحلية حول العالم، وتتميز عادةً بأنها تشغل طبقات سطحية واسعة ولكنها ضحلة، وتحدها تدرجات حادة في الكثافة.

تعتبر مساحة ريشة النهر أكبر بكثير من عمقها (بفارق يتراوح بين 3 إلى 5 رتب مقدارية)، لذا فإن حتى الأنهار الصغيرة التي تبلغ معدلات تدفقها حوالي 1-10 م³/ثانية يمكن أن تشكل ريشات نهرية تمتد أفقياً من 10 إلى 100 متر. أما في حالة الأنهار الكبرى، فقد تصل مساحة الريشة النهرية إلى ما بين 100 و1000 كيلومتر مربع. وبالرغم من أن حجم المياه العذبة الإجمالي الذي يصب في المحيطات العالمية صغير نسبياً، إلا أن ريشات الأنهار تشغل ما يصل إلى 21% من مناطق الجرف القاري، أي عدة ملايين من الكيلومترات المربعة.

الفرق بين ريشة النهر ومنطقة تأثير المياه العذبة (ROFI)

في بعض الأحيان، يُشار إلى ريشات الأنهار على أنها مناطق تأثير المياه العذبة (Regions of Fresh Water Influence - ROFIs)، ولكن يفضل استخدام هذا المصطلح الأخير للمناطق التي تساهم فيها مصادر متعددة في إمدادات المياه العذبة أو في حالة الجروف الضحلة ذات الاحتكاك العالي. تختلف الـ ROFIs عن ريشات الأنهار في المقاييس الزمنية والمكانية؛ حيث تُعرف ريشة النهر بأنها كتلة مائية طافية تظهر بسبب تدفق النهر وتتغير على مدار اليوم أو في فترات زمنية قصيرة (synoptic timescales). أما منطقة تأثير المياه العذبة (ROFI)، فهي المنطقة المجاورة للريشة والتي تكون مخففة وأكثر عذوبة مقارنة بالمحيط المفتوح ولكن دون حدود واضحة، وتُقيم عادةً على مقاييس زمنية موسمية أو سنوية أو عقدية.

العمليات والديناميكيات

تلعب ريشات الأنهار دوراً محورياً في التفاعلات العالمية والإقليمية بين اليابسة والمحيط. فهي تنقل تدفقات كبيرة من الطفو، والحرارة، والرواسب الأرضية، والمواد المغذية، والملوثات البشرية إلى المحيط. وتؤثر هذه الريشات بقوة على العديد من العمليات الفيزيائية والبيولوجية والجيوكيميائية في المناطق الساحلية، بما في ذلك:

• تطبق المياه (Stratification).
• التيارات الساحلية.
• دورات الكربون والعمليات البيوجيوكيميائية.
• الإنتاج الأولي (Primary Production).
• مورفولوجيا قاع البحر.

يُعد نظام ريشة النهر نظاماً ديناميكياً يتأثر بمجموعة واسعة من المقاييس الزمنية والمكانية، ويعتمد على حجم وشكل المصب، ونوع التغيرات في القوى المؤثرة من المصب والمحيط. وتساهم آليات التغذية الراجعة بين الرواسب التي تضعها الريشة في الدلتا المغمورة وهندسة الدلتا في جعل النظام معقداً للغاية.

المعايير المحددة لبنية الريشة

تعتمد بنية ومقياس الريشة النهرية على عدة عوامل أساسية، منها تدفق المياه العذبة، وطاقة المد والجزر، وباثيمتريا (طبوغرافيا) الساحل، وتيارات المحيط المحيطة، والرياح، ودوران الأرض.

بنية ريشة النهر

تتنوع العمليات المهيمنة حسب الموقع داخل الريشة، ويمكن تقسيمها إلى المناطق التالية: منطقة المصدر، نقطة الارتفاع، الجبهة، ومنطقة المجال القريب. وخارج الريشة نفسها ولكن ضمن نطاق تأثيرها، توجد منطقة المجال المتوسط ومنطقة المجال البعيد.

منطقة المصدر (Source Region)

في منطقة المصدر أو منطقة المصب، تكون قوة الطفو وزخم التدفق الداخل من المياه العذبة هي الخصائص المهيمنة التي تحدد بداية تشكل الريشة. ويحدث تنافس بين التطبيق الناتج عن النهر والخلط الناتج عن المد والجزر، ويمكن التعبير عن هذا التنافس من خلال رقم ريتشاردسون للمصب (Estuarine Richardson Number) وفق المعادلة التالية:

حيث يتم تعريف المتغيرات كما يلي:

• الجاذبية المختزلة (g'r): هي تسارع الجاذبية الناتج عن فرق الكثافة بين مياه النهر العذبة ومياه المحيط المالحة.

• تدفق النهر (Qr): كمية المياه التي يضخها النهر في وحدة الزمن.

• عرض المصب (WE): المسافة العرضية لفتحة المصب.

• سرعة المد والجزر (utidal): سرعة حركة المياه الناتجة عن المد والجزر.