خبر یزد - ایرنا/ پژوهشی تازه نشان میدهد ابرهای عمیق و پاک بر فراز اقیانوسها میتوانند شرایط لازم برای تقویت طوفانهای گرمسیری را فراهم کنند؛ یافتهای که به گفته دانشمندان میتواند درک از سازوکار بارش، شکلگیری رعدوبرق و تغییرات اقلیمی را دگرگون کند.
به گزارش گروه علمی ایرنا، وبگاه سایتِکدِیلی در گزارشی آورده است:
ابرهای همرفتی عمیق (ابرهایی که بر اثر صعود هوای گرم و مرطوب از سطح زمین شکل میگیرند) نقش مهمی در شکلگیری بارش، رعدوبرق و اقلیم دارند؛ اما ذرات ریز معلق در هوا که هسته اولیه قطرات ابر را تشکیل میدهند، میتوانند فیزیک درون این ابرها را به روشهای ظریفی تغییر دهند.
یکی از نظریههایی که دانشمندان برای توضیح این تأثیر مطرح کردهاند، تقویت همرفتی بر اساس میعان نام دارد. این نظریه میگوید که اگر ابرها به سطح بالایی از فوقاشباع برسند، ذرات معلق میتوانند با ایجاد قطرات بیشتر، ابرها را قویتر کنند.
فوقاشباع حالتی است که در آن هوا بیش از حد معمول بخار آب در خود نگه داشته است. در چنین شرایطی، افزودن ذرات معلق میتواند قطرات ریز بیشتری تشکیل دهد، فرآیند میعان (تبدیل بخار به مایع) را تشدید کند، گرمای نهان (انرژی پنهان آزادشده در هنگام میعان) را افزایش دهد و جریانهای صعودی درون ابر را تقویت کند.
چرا دانشمندان تاکنون این پدیده را ندیده بودند؟
پیش از این، اندازهگیریهای هوایی معمولاً سطوح بالای فوقاشباع را در ابرها ثبت نمیکردندِ اما پژوهشگران میگویند این به آن معنا نیست که چنین شرایطی هرگز رخ نمیدهد. در واقع، بسیاری از مشاهدات پیشین بر ابرهایی متمرکز بوده که احتمال وقوع فوقاشباع بالا در آنها کمتر است؛ از جمله ابرهای آلوده، ابرهای گرم و کمعمق، یا بخشهای پایینی ابرهای عمیقتر که در آنها بارش و بههمچسبیدن قطرات، سطح قطرات را کاهش میدهد و اجازه نمیدهد فوقاشباع به سطح بالایی برسد.
دادههای جدید از آسمان فیلیپین
اکنون یک مطالعه جدید که در مجله پیشرفتهای علوم جَوی/ Advances in Atmospheric Sciences منتشر شده، دادههای جمعآوریشده توسط هواپیماهای ناسا در طول برنامه میدانی آزمایش ابر، ذرات معلق و فرآیندهای مانسون فیلیپین در سال ۲۰۱۹ میلادی را بررسی کرده است. این پژوهش با همکاری پژوهشگرانی از چین و آمریکا انجام شده و آنها با استفاده از اندازهگیری سرعت جریانهای صعودی و توزیع اندازه قطرات ابر، سطح فوقاشباع را تخمین زدند.
نتایج نشان میدهد که ابرهای همرفتی گرمسیری میتوانند به سطوح فوقاشباع بسیار بالاتری نسبت به آنچه پیشتر ثبت شده بود، دست یابند. این میزان با ارتفاع افزایش یافته و در دمای منفی ۵ درجه سانتیگراد، جایی که قطرات ابر هنوز بهصورت مایع زیرصفر هستند، به حدود ۱۰ درصد میرسد.
تأیید یافتهها در آسمان تگزاس
یافتههای این مطالعه با نتایج پژوهش دیگری که در برنامه هوایی اسکِیپ/ ESCAPE بر فراز سواحل تگزاس و لوئیزیانا انجام شد، تقویت میشود. آن پژوهش نیز بهطور جداگانه، سطوح بسیار بالای فوقاشباع را در جریانهای صعودی ابرهای بزرگ و بارانزا ثبت کرده است؛ جایی که فوقاشباع به حدود ۱۱ درصد میرسید.
این دو پژوهش در کنار هم نشان میدهند که شرایط فوقاشباع بالا، در محیطهای ابری خاصی وجود دارد که انتظار میرود سازوکار تقویت بر اساس میعان در آنها رخ دهد.
جالب اینجاست که بالاترین مقادیر ثبتشده فوقاشباع، در جریانهای صعودی شدید با غلظت کم قطرات مشاهده شد. به عبارت دیگر، هرچه تعداد قطرات ابر کمتر بود، سطح فوقاشباع بالاتر میرفت و هرچه تعداد قطرات بیشتر میشد، سطح فوقاشباع پایینتر میآمد.
این الگو دقیقاً با آنچه از فیزیک میعان انتظار میرود، هماهنگ است؛ یعنی وقتی قطرات بیشتری وجود داشته باشند، بخار آب روی سطح بیشتری میعامل میشود و در نتیجه فوقاشباع کاهش مییابد.
فوقاشباع؛ سوخت موتور ابرها
این مشاهدات ثابت نمیکنند که ذرات معلق در این موارد خاص، ابرها را تقویت کردهاند؛ بلکه نکته اساسیتری را روشن میکنند: شرایط جَوی لازم برای تقویت همرفتی توسط ذرات معلق، میتواند در ابرهای همرفتی واقعی گرمسیری وجود داشته باشد.
فوقاشباع بالا، بهعنوان سوخت این فرآیند عمل میکند. اگر ذرات ریز معلق به آن محیط اضافه شوند، میتوانند قطرات جدیدی ایجاد کنند، میعان را افزایش دهند و گرمای نهان بیشتری را درون ابر آزاد کنند.
نگاهی به آینده؛ جستوجو در ابرهای تمیز
درس بزرگ این است که این سازوکار ممکن است بهسادگی تشخیصدادنی نباشد، مگر اینکه دانشمندان ابرهای مناسب را نمونهبرداری کنند. ابرهای عمیق و تمیز صعودی بر فراز اقیانوسها، بیشتر از سایر انواع ابرها، شرایط فوقاشباع بالا را ایجاد میکنند.
دانیل روزنفلد (Daniel Rosenfeld) از دانشگاه ووهان، که در هر دو مطالعه شرکت داشت، در این زمینه گفت: مطالعات پیشین بر ابرهای آلوده یا کمعمق (انواعی که معمولاً شرایط فوقاشباع بالا را ایجاد نمیکنند) متمرکز بودند؛ بنابراین جای تعجب نیست که آنها این سازوکار را مشاهده نکردند. مشاهدات ما نشان میدهد که اگر میخواهید این سازوکار را در عمل ببینید، باید به سراغ ابرهای عمیق و تمیز بر فراز اقیانوس بروید.
گام بعدی، آزمایش مستقیمتر این فرآیند است. برنامههای هوایی آینده باید ابرهای همرفتی گرمسیری پاکیزه و آلوده را بهویژه در مناطق قویترین جریانهای صعودی مقایسه کنند و نقش قطرات مایع و یخ را نیز بررسی نمایند.
روزنفلد در پایان گفت: هدف نهایی ما، بهبود درک فیزیکی و پیشبینی تأثیر ذرات معلق بر جریانهای صعودی، بارش، رعدوبرق و اقلیم است.
چرا این موضوع برای ما مهم است؟
این یافته میتواند به پیشبینی دقیقتر بارش، کاهش خطاهای مدلهای اقلیمی و حتی درک بهتر رعدوبرق کمک کند. درک نقش ذرات معلق در شکلگیری ابرها، به دانشمندان امکان میدهد تا تأثیر فعالیتهای انسانی بر آبوهوا و اقلیم را با دقت بیشتری ارزیابی کنند.
ذرات معلق از کجا میآیند؟
ذرات معلق میتوانند منشأ طبیعی (مانند نمک دریا، گردوغبار، دود آتشفشانها) یا انسانی (مانند آلودگیهای صنعتی، دود خودروها، آتشسوزیهای جنگلی) داشته باشند. این ذرات با ورود به ابرها، میتوانند رفتار آنها را تغییر دهند و بر میزان بارش و حتی شدت طوفانها تأثیر بگذارند.