اخبار مقالات

بررسی نحوه تشکیل هفت پدیده باشکوه آب‌وهوایی

نوشته شده توسط میراحمد حقی

آب و هوا
طوفان شن در حال رسیدن به شهر

آب‌و هوا اگرچه به شکل معمولی شاید، نمناک، خنک، گرم، سرد، خشک، دلگیر، ابری و یا آفتابی توصیف می‌شود، ولی گاهی می‌تواند وضعیت‌های لبریز از احساسات یا خشماگین و حیرت‌آور نیز به وجود آورد. اما چه چیزی باعث رخداد این پدیده‌ها می‌شود؟
گرمای ناشی از پرتو خورشید، پویایی اتمسفر زمین را باعث می‌شود بدین معنی که تفاوت میزان دریافت گرما از خورشید باعث ایجاد  گوناگون آب‌وهوا باشد. گرمای حاصل از پرتو مرئی و فرابنفش باعث افزایش دمای سطح زمین در طی روز می‌شود، این پرتوهای رسیده به زمین، باعث بازتاب پرتوهای فروسرخ از سطح زمین می‌شود.
به‌طور متوسط، سطح زمین ۳۴۰Wm-2 از خورشید دریافت می‌کند. نزدیک به یک‌سوم از انرژی دریافتی پس از برخورد با ابرها و غبار سطحی، مستقیماً به فضا برمی‌گردد. آنچه می‌مانند و توسط اتمسفر و سطح زمین جذب می‌شود، آن‌قدر هست که ما فرض کنیم راکتورهای کوچکی در شبکه‌های دو متری در سراسر سطح کره زمین جای گرفته و در حال کار هستند.
اما بیشترین میزان انرژی جذب‌شده در حقیقت در بخش روز و در نزدیکی استوا رخ می‌دهد. به‌طور میانگین، جو و سطح زمین، نزدیک به ۳۰۰ Wm-2  در مناطق استوایی و ۱۰۰Wm-2 در مناطق قطبی جذب می‌کنند. مقدار انرژی که به زمین می‌رسد در استوا و قطب یکسان است، اما در استوا این مقدار انرژی در سطح کوچک‌تری نسبت به قطب تقسیم می‌شود.

۲
خورشید: همه‌چیز از اینجا آغاز می‌شود

دمای زمین تغییرات زیادی را نشان نمی‌دهد، بدین معنی که حداکثر تنها ۵۰ درجه سانتی‌گراد تفاوت بین استوا و قطب دیده می‌شود، که این در مقایسه با همسایه ما، یعنی ماه بسیار کمتر است. این بدین خاطر است که جو زمین و در مقادیر کمتر، اقیانوس‌ها، گرما را از نقاط گرم به نقاط سرد منتقل می‌کنند و باعث همگن شدن دمایی زمین می‌شوند. بیشینه تبادل گرمایی جو، به ۵PW5 پتاوات یا ۵*۱۰۱۵) می‌رسد. برای مقایسه، این مقدار برای بزرگ‌ترین نیروگاه اتمی، به ۸ GW (8*109) می‌رسد و همین‌طور بیشینه مصرف انرژی توسط بشریت در زمان حال، تقریباً ۱۸ TW (1.8*1013) برآورد می‌شود که تقریباً ۲۵۰ کمتر از این مقدار برای جو زمین است.
این حجم گسترده از انرژی، دقیقاً همان چیزی است که موتور جابجایی گرما در جو و اقیانوس‌های زمین را به حرکت درمی‌آورد و باعث حرکت هوا و آب گرم به مناطق سردتر می‌شود. در طی این مسافرت، انرژی به اشکال مختلفی درمی‌آید که این به‌نوبه خود، تحت تأثیر حرکت وضعی زمین، به‌ویژه در عرض‌های میانی، نیز قرار می‌گیرد. بدین ترتیب روند جابجایی گرما در اتمسفر، که قرار بود تابع عرض جغرافیایی از استوا به قطب و برعکس باشد، شکسته شده و به روندی که ما بانام “سلول هادلی” می‌شناسیم، تبدیل می‌شود. نمای کلی و نمایش عمومی آن به شکل الگوی فشار بالا و فشار پایین در نقشه‌های هواشناسی، آشکار است.

۳
ابرهای سیروس ِجریان جت

جریان‌های جت نوارهایی باریک ( چند کیلومتر پهنا و ۱۰۰ کیلومتر بلندا) از جریان‌های هوا هستند که با سرعت اتمسفر زمین را دور زده و مرزی را میان توده‌های هوای گرم‌تر و سردتر در ارتفاع ۱۰ کیلومتری می‌سازند. در هسته جریان جت، سرعت باد می‌تواند به ۲۰۰ کیلومتر بر ساعت نیز برسد، البته بیشینه سرعت ۶۵۶ کیلومتر بر ساعت نیز در سال ۱۹۶۷ در مجمع‌الجزایر هیبریدز در کرانه باختری اسکاتلند، به ثبت رسیده است. پیدا کردن محل دقیق این جریان‌ها برای برنامه‌ریزی حرکت هواپیماها بسیار مهم است، و دقیقاً همین بادها هستند که باعث می‌شوند مسافرت با هواپیما از باختر به‌سوی خاور ِزمین، سریع‌تر از مسیر بازگشت باشد.
جریان جت یا جت استریمی که بیشترین اهمیت را در تعیین آب‌وهوای دارد، جت استریم قطب شمال است و باعث انتقال سیستم هوایی به دور کره زمین می‌شود، و همین‌طور می‌تواند باعث ایجاد شماری از طوفان‌ها و سیلاب‌ها نیز باشد. هنگامی‌که جت استریم به‌سوی جنوب حرکت می‌کنند، هوای سرد قطبی به سطح زمین در مناطق با عرض جغرافیایی کمتر می‌رسد و هوا سرد می‌شود و وقتی جت استریم به‌سوی شمال حرکت می‌کند، هوای گرم به عرض‌های جغرافیایی بالا می‌رود.

۴
گردباد کاترینا در بیشینه شدت در خلیج مکزیک ۲۸ اوت ۲۰۰۵

چرخنده (سایکلون) استوایی که در آمریکا با نام گردباد (هوریکان) و در خاوردور با نام طوفان (تایفون) شناخته می‌شوند، در حقیقت رخدادهای بزرگ و مخرب آب‌وهوایی در ارتفاع پایین جو هستند که به‌عنوان سامانه‌های فشار پایین آغاز بکار می‌کنند. چرخنده استوایی بر روی هر دریای گرم، به‌ویژه در ماه‌های پایانی تابستان و آغازین پاییز، در هر دونیم کره، شکل می‌گیرد. نیروی آن‌ها به‌وسیله بخارآب تأمین‌شده و به بیشینه قدرت می‌رسند و آنگاه به شکل ابرهای نیرومند توفنده خودنمایی می‌کنند.
سرعت‌های بیش از ۲۰۰ کیلومتری باد در پیرامون بخش مرکزی طوفان به ثبت رسیده است اما تخریب و تلفات ناشی از آن‌ها، اغلب به خاطر سیل و طغیان دریا و رودخانه و یا باران‌های شدید، به وجود می‌آید. برابر با میانگین سالیانه بارش بریتانیا ممکن است در مرکز گردباد، در عرض چند ساعت ببارد.
در اثر چرخنده بولا در سال ۱۹۷۰، که یکی از بدترین حوادث طبیعی ثبت‌شده در سراسر تاریخ است، نیم میلیون نفر در بنگلادش و بنگال باختری درنتیجه طوفان و سیل کشته شدند، بااین‌حال این هنوز هم قدرتمندترین چرنده استوایی نبود، بلکه یک چرخنده رده ۳ یا متوسط در نظر گرفته می‌شود. نیرومندترین چرخنده از رده ۵ است که مثال آن توفنده کاترینا در سال ۲۰۰۵ بود و سرعت بادهای آن به بیش از ۲۸۰ کیلومتر بر ساعت نیز می‌رسید.

۶

ترنادو (گردباد) در حقیقت چرخ‌بادهای خشمگین ولی کوچک‌مقیاس‌ نسبت به سایکلون‌ها هستند که در زیر ابرهای کومولونیمبوس ِطوفانی ساخته می‌شوند و نتیجه یک همرفت عمودی شدید در منطقه هستند. یک دودکش نیز در مرکز بادهای شدید با سرعت ۵۰۰ کیلومتر بر ساعت تشکیل می‌شود، که این باعث تلفات و خسارات زیاد در مسیر حرکت خود است.
ترنادوی رده سومی در ماه مارس سال ۱۹۲۵ طولانی‌ترین مسیر ثبت‌شده در تاریخ را داشت. این ترنادو در مسیر حرکت ۳۵۰ کیلومتری خود، باعث مرگ ۶۹۵ نفر در دره رود می‌سی‌سی‌پی در آمریکا شد. البته پس‌ازآن نیز شیوع بیماری باعث مرگ ۷۴۷ نفر دیگر در این منطقه شد. بااین‌حال ازنظر مرگ‌ومیر، ترنادوی دولتپور ساتوریا در بنگلادش، در رتبه نخست قرار دارد که  در سال ۱۹۸۹ باعث مرگ ۱۳۰۰ نفر شده و ۸۰ هزار نفر را بی‌خانمان کرد.
طوفان غبار در بسیاری از نقاط دنیا رخ‌داده و باعث انتقال ماسه و کانی‌های ریزدانه از یک قاره به قاره دیگر می‌شود. در آفریقای شمالی این طوفان‌ها به‌عنوان هابوب‌ها شناخته می‌شوند و اغلب به‌وسیله بادهای شدید که با رگبار همراهی می‌شوند. این‌گونه طوفان‌ها در بخش‌های خشک‌تر آمریکا و آسیا نیز رخ می‌دهند. هابوبها می‌توانند به ارتفاع بیش از یک کیلومتری فرازش یابند و حتی به دو کیلومتری نیز برسند، و ازنظر زمانی هم می‌توانند تا چند ساعت طول بکشند. این ذرات معلق، گرمای ناشی از پرتو خورشید را جذب کرده و هوا را گرم‌تر می‌کنند که نتیجه آن افزایش سرعت باد در حاشیه‌های طوفان است.
بر روی زمین، ذرات آب، ذرات غبار ریز را به‌عنوان هسته استفاده می‌کنند و نهایتاً آن‌ها را حذف می‌کنند که این باعث محدود شدن دامنه برد طوفان می‌شود، اما بر سطح مریخ که هوا به‌مراتب خشک‌تر است، طوفان غبار می‌تواند سراسر سیاره را پوشش دهد.

۷
شیطان شنی در آریزونا

۸
یک شیطان شنی به‌اندازه برج ترنادوی زمینی در سطح مریخ

شیاطین شنی (یا تنوره دیو) یک گردباد کوچک ساخته‌شده از ماسه‌هایی است که توسط جریان چرخشی باد از سطح زمین کنده‌شده و در هوا در حال چرخش هستند. این فرایندها در شرایط بیابانی بسیار معمول هستند، اما آن‌ها را می‌توان در مناطق استوایی نیز دید، البته در مناطق کوهپایه با شیب کم، به شکل “شیاطین برفی” نیز دیده‌شده‌اند.  بر روی زمین آن‌ها تا ارتفاع یک کیلومتری فرازش می‌یابند و احتمالاً ده‌ها متر قطر دارند، اما در سیاره بهرام، با ابعاد بزرگ‌تر مشاهده‌شده‌اند، که می‌توانند تا بیست کیلومتر ارتفاع یابند و قطر دویست متری داشته باشند.

۹

آذرخش یکی از پدیده‌های طبیعی در اتمسفر زمین است که در مناطقی که همرفت شدید قائم در حال رخ دادن باشد، به وجود می‌آید. در هرلحظه نزدیک به ۲۰۰۰ تندر در حال رخ دادن است، هوا در بخش باریک مرکزی یک کانال آذرخش می‌تواند به دمای ۳۰هزار درجه سانتی‌گراد نیز برسد. که این پنج بار بالاتر از دمای سطح خورشید است. صدای تندر نیز از همین افزایش سریع دما و جوشش سریع قطرات آب در مسیر آذرخش ناشی می‌شود.

۱۰

تگرگ عموماً با تندر همراه است، و اغلب در هوای گرم‌تر همراه با پدیده همرفت رخ می‌دهد. اگرچه مردم این پدیده را به زمستان ربط می‌دهند اما اواخر بهار و اوایل تابستان تنها زمانی است که تگرگ در بریتانیا (و اغلب نقاط دنیا) باریدن آغاز می‌کند. هرچه که فرازش هوا در جبهه بارش زیادتر باشد، دانه‌های تگرگ بزرگ‌تر می‌شوند. احتمالاً نیرومندترین تگرگی ثبت‌شده که باعث مرگ ۲۳۰ نفر و ۱۶۰۰ جانور خانگی شد، در اوترپرادش، در شمال هند به سال ۱۸۸۸ رخ‌داده باشد. البته قدیمی‌ترین تگرگ ثبت‌شده که باعث ایجاد تلفات شده است، در ماه می سال ۱۴۱۱ در وورک‌شیر انگلستان رخ‌داده است.

درباره نویسنده

میراحمد حقی

دیدگاه شما چیست