تكوين الأعاصير : يبدو أن المحيط الأكثر دفئًا يؤدي بشكل طبيعي إلى حدوث أعاصير أكثر تواتراً وشدة. في الواقع ، تميزت السنوات القليلة الماضية بالعديد من الأعاصير الاستثنائية. شهد القرن الحادي والعشرون بالفعل 14 إعصارًا من الفئة الخامسة ، أي ما يقرب من نصف العدد الذي لوحظ على مدار القرن الماضي بأكمله. على سبيل المثال ، حطمت مواسم الأعاصير 2005 أو 2020 الأرقام القياسية من حيث العدد (ذهبت القائمة إلى “إبسيلون” في 2005 مع كاترينا وريتا على وجه الخصوص ؛ موسم 2020 ، رغم أنه لم ينته بعد ، كان بالفعل إعصار “زيتا” في أكتوبر 27) ، ولكن أيضًا قوة الإعصار.
جدول المحتويات
هايان في عام 2013
على سبيل المثال ، تميزت هايان في عام 2013 ، وباتريشيا في عام 2015 ، وإيرما وماريا في عام 2017 ، ودوريان في عام 2019 بسبب شدة الرياح ، وكان لهارفي في عام 2017 انطباعًا بأمطارها الغزيرة. تعزز هذه الحالات الأخيرة الانطباع بأن الأعاصير المدمرة تزداد قوة وتكرارًا. ومع ذلك ، فإن العلاقة بين تكثيف أو تواتر الأعاصير والاحترار العالمي ليست بهذه البساطة. إن الزيادة في متوسط درجة حرارة المحيطات لا تزيد بشكل منهجي من تواتر الأعاصير وشدتها: فقد كان عام 2006 ، على العكس من ذلك ، مناسبة لهدوء مرحب به.
إقرأ أيضا:ما هو أثقل المعادن؟لمدة ثلاثين عامًا ، تتنبأ الدراسات النظرية والمحاكاة العددية بأن شدة الأعاصير يجب أن تزداد ، ولكن ليس بالضرورة تواترها. ظل السؤال محل نقاش لفترة طويلة ، لأن بيانات الرصد ودقة النماذج لم تكن كافية للاستنتاج. كان من الضروري من ناحية الحصول على نتائج إحصائية قوية ومن ناحية أخرى القدرة على تصحيح بعض التحيزات في البيانات: الكشف الأكثر فعالية عن الأعاصير بفضل تحسين التقنيات ، أو زيادة عدد السكان المعرضين لمخاطر الأعاصير ، أو حتى تأثير التذبذبات المناخية الطبيعية – الدورات شبه الدورية للتغيرات المحلية في درجة حرارة سطح البحر أو درجة حرارة الغلاف الجوي أو هطول الأمطار ، على سبيل المثال.
تكوين الأعاصير : تأثير ظاهرة النينيو
لكن في السنوات الأخيرة ، لعبت المحاكاة العددية دورًا كبيرًا في كشف هذه الظواهر. وشددوا على وجه الخصوص على أهمية التذبذبات المناخية الطبيعية. يمكن أن يمتد تأثير هذه التذبذبات ، التي غالبًا ما تكون موضعية في منطقة معينة ، إلى الكوكب بأكمله من خلال التأثير على دوران الغلاف الجوي العالمي. أشهر ما يعرف لعامة الناس هو على الأرجح ENSO (التذبذب الجنوبي النينيو) في المحيط الهادئ الاستوائي. ينعكس بشكل خاص من خلال تذبذب درجة حرارة سطح المحيط قبالة سواحل بيرو: في مرحلة النينيو ، تكون درجة الحرارة القصوى هناك ، والعكس خلال مرحلة النينيا.
إقرأ أيضا:ماهي فوائد الباذنجان؟تعمل ظاهرة النينيو على تعزيز الرياح المرتفعة التي تهب فوق المحيط الأطلسي. ثم تمنع ظاهرة القص المرتبطة بهذه الرياح تكون الأعاصير. يتميز خريف 2020 ، على سبيل المثال ، بمرحلة النينيا: سمح قص الرياح الضعيف بموسم أعاصير شديد الشدة في شمال المحيط الأطلسي. في السنوات الأخيرة ، أصدرت العديد من المنظمات توقعات حول شدة موسم الأعاصير ، مع الأخذ في الاعتبار ، من بين أمور أخرى ، التذبذبات الطبيعية للمناخ. وهكذا توقعوا موسم 2020 ، الذي ينشط بشكل خاص في شمال المحيط الأطلسي.
شهد القرن الحادي والعشرون بالفعل 14 إعصارًا من الفئة الخامسة
وقد أتاح أخذ هذه العوامل في الاعتبار تحسين النماذج التي تشكك في الصلة بين تغير المناخ والأعاصير. في ثلاث دراسات نُشرت في عام 2020 ، أكد كيري إيمانويل وفريق توماس كنوتسون من جامعة برينستون وفريق جيمس كوسين من NOAA (وكالة الأرصاد الجوية لأمريكا الشمالية) أن الزيادة في متوسط درجة الحرارة لا تؤدي بالضرورة إلى زيادة تواتر المناطق الاستوائية الأعاصير. من ناحية أخرى ، يكون جزء أقوى الأعاصير أعلى. بالإضافة إلى ظاهرة التكثيف هذه ، هناك العديد من التطورات المؤكدة أو التي تمت مناقشتها والتي يمكن أن تسهم في جعل الأعاصير أكثر تدميراً: ارتفاع مستويات المحيطات يزيد من مخاطر الفيضانات ، ويمكن أن يطول موسم الأعاصير ، ويمكن أن تتباطأ الأعاصير. …
إقرأ أيضا:كيف تصبح مليونيرا عقاراتأثار جيمس كوسين هذه النقطة الأخيرة في عام 2018. بعد تجميع البيانات التي تم الحصول عليها منذ أواخر الأربعينيات من القرن الماضي ، اقترح هذا الباحث أن متوسط سرعة الأعاصير قد انخفض بنحو 10٪. هذا التباطؤ ، إذا تم تأكيده ، يعني أن الإعصار يفرغ المزيد من الماء وينفخ لفترة أطول حيث يلتقي بالأرض الجافة. يزداد خطر الفيضانات وتتسبب الرياح القوية في مزيد من الضرر. لا يزال أصل هذا التباطؤ غير مفهوم بشكل جيد. الروابط بين خصائص الأعاصير والمناخ بعيدة كل البعد عن تحديدها.
في مواجهة مثل هذا الخطر ، من الواضح أنه من المغري البحث عن حلول لمحاولة منع تشكل الأعاصير ، أو حتى تدميرها. لقد تم بالفعل النظر في العديد من الأساليب ، في الوقت الحالي دون نجاح كبير. بالإضافة إلى العواقب البيئية ، الرهيبة في بعض الأحيان ، لبعض هذه المشاريع (ربما يكون من الصعب اليوم تصور نشر الهيدروكربونات بشكل طوعي وعلى نطاق واسع في المحيط أو حتى يوديد الفضة أو السخام في المحيط. الغلاف الجوي) ، يجب أن نسأل أنفسنا: هل يمكننا حقًا تخيل أرض بدون أعاصير؟
تكوين الأعاصير : عالم بلا أعاصير؟
في مواجهة الدمار الهائل الذي تسببه الأعاصير في جميع أنحاء العالم ، ابتكر بعض العلماء استراتيجيات لمنعها. يبلغ متوسط الطاقة الحركية لإعصار حلزوني 10000 مرة تلك التي تطلقها القنبلة الذرية في هيروشيما ، وتتجاوز حتى طاقة أقوى قنبلة نووية تم اختبارها على الأرض. لذلك فإن مثل هذا السلاح لن يكون لديه فرصة تذكر لتدمير الإعصار ، لكنه مع ذلك الفكرة السخيفة التي عبر عنها عمدة ميامي في ذلك الوقت ، هربرت فرينك ، للرئيس ترومان. لحسن الحظ ، لم يستمر هذا المسار!
تم النظر لاحقًا في أفكار أخرى أكثر أو أقل واقعية. في عام 1966 ، اقترح عالما الأرصاد الجوية الأمريكيان جوان وروبرت سيمبسون (من مقياس Saffir-Simpson) تغطية المحيط بالقرب من إعصار ناشئ بطبقة من سائل غير قابل للامتزاج وأخف وزنا ، مثل الهيدروكربونات أو الزيوت ، لمنع التبخر. في عام 2005 ، تبنى جريجوري بارنبلات وألكسندر كورين ، عالمان رياضيات في جامعة كاليفورنيا في بيركلي ، وزميل له هذه الفكرة من خلال اقتراح استخدام مادة خافضة للتوتر السطحي – التوتر السطحي ضروري لتكوين قطرات على سطح المحيط. . ووفقًا لفكرتهم ، فإن منع تكون هذه القطرات سيسهل حدوث اضطراب في الريح والذي بدوره يمنع تكوين الإعصار.
في عام 1976
في عام 1976 ، اقترح باحثون في جامعة ولاية كولورادو استخدام كميات كبيرة من السخام لتعطيل التوازن الحراري للإعصار. كان يمكن أن ينتج السخام عن طريق حرق الهيدروكربونات على محيط الإعصار …
تم تنفيذ مشروع آخر بطريقة جادة للغاية من قبل الولايات المتحدة لمدة عشر سنوات ، من 1961 إلى 1971: مشروع Stormfury . كان يتألف من إرسال طائرة من خلال إعصار نشط لبذرها مع يوديد الفضة. استند هذا المشروع إلى فكرة أن يوديد الفضة سيكون بمثابة بذرة لبدء تكثيف الماء فائق التبريد ، وبالتالي جعل من الممكن تعديل هيكل الإعصار عن طريق إطلاق جزء من الحرارة الكامنة للإسالة إلى الخارج. من العين. تم التخلي عنها في السبعينيات لعدم وجود نتائج.
منذ حوالي عشر سنوات ، كان مشروع Salter Sink يهدف إلى تركيب مضخات بالقرب من السواحل المهددة: كانت هذه المضخات لتسخير الطاقة التي يوفرها الانتفاخ لحقن الماء الساخن من السطح إلى الأعماق. عن طريق المزج ، يمكن أن يبرد سطح المحيط. أخيرًا ، يقترح مشروع نفذته مؤخرًا شركة OceanTherm النرويجية غمر الأنابيب المثقوبة في قاع المحيط. من خلال جعل الهواء يدور في هذه ، يمكن للمرء أن يخلق ستارة من الفقاعات التي من شأنها أن تحمل المياه الباردة للأعماق باتجاه السطح. كما هو الحال في مشروع Salter Sink، الهدف هنا هو تبريد المياه السطحية لتقليل الطاقة المتاحة للأعاصير. في هذه السيناريوهات ، سيتم امتصاص الطاقة الحرارية الفائضة المخزنة على السطح بواسطة المحيط بدلاً من الغلاف الجوي … لا تزال عواقب مثل هذا التعديل في تدفق الطاقة بحاجة إلى التقييم.
تكوين الأعاصير : فهم أفضل لتكوين عين الأعاصير
لم تكن ديناميكيات هذه المنطقة الهادئة في وسط الأعاصير المدارية مفهومة جيدًا. حدد فريق من علماء الرياضيات والفيزياء الظروف التي أدت إلى تكوينه.
أكثر الظواهر إثارة وقوة في الغلاف الجوي للأرض ، تدمر الأعاصير المدارية كل شيء في طريقها أثناء مرورها عبر مناطق مأهولة. أبعادها هائلة – يصل قطرها إلى 2000 كيلومتر – وتصل الرياح إلى عدة مئات من الكيلومترات في الساعة (الرقم القياسي هو 340 كم / ساعة). ومع ذلك ، يوجد في وسط هذه العواصف منطقة هادئة حيث تكون الرياح ضعيفة للغاية: إنها عين الإعصار الشهيرة. تظهر صور الأقمار الصناعية بوضوح أن هذه المنطقة خالية تمامًا من السحب. ومع ذلك ، فإن تكوين عين الإعصار لا يزال غير مفهوم جيدًا ، حيث تعمل العديد من التأثيرات في وقت واحد والظروف الدقيقة غير مفهومة جيدًا. إيمانويل دورمي ، من المدرسة العليا العليا ، في باريس ،
بشكل عام ، تتشكل الأعاصير الحلزونية حول منطقة ذات ضغط منخفض ، والتي ستصبح في نهاية المطاف عين الإعصار (في الواقع ، لا تحتوي جميع الأعاصير ، ولا سيما الأصغر منها ، على واحدة). تنتقل الكتل الهوائية من المناطق المجاورة ، حيث يكون الضغط أكبر ، إلى هذه المنطقة ذات الضغط المنخفض. تحت تأثير قوة كوريوليس ، بسبب دوران الأرض ، تنحرف الرياح وبالتالي تبدأ في الدوران حول منطقة الضغط المنخفض (عكس اتجاه عقارب الساعة في نصف الكرة الشمالي وفي اتجاه عقارب الساعة في نصف الكرة الجنوبي). الأعاصير المدارية فريدة من نوعها من حيث أنها تتشكل فوق المياه الدافئة عند خطوط العرض المنخفضة. يوفر تبخر الماء وتكثيفه على ارتفاع منخفض نسبيًا الطاقة التي تعطي الأعاصير المدارية قوتها الكاملة.
داخل الإعصار
داخل الإعصار ، المنطقة التي بها أقوى رياح هي حافة العين (أو “الجدار”). في هذه المنطقة المخروطية الشكل ، يكون للرياح حركة لولبية صاعدة. في العين ، الريح ، أضعف ، تتبع حركة هبوطية.
طور إيمانويل دورمي وزملاؤه نموذجًا مبسطًا للغلاف الجوي لمحاكاة الإعصار ودراسة المعلمات المختلفة المتضمنة في ديناميكيات عين الإعصار. يتكون نموذجهم من حجم أسطواني من الهواء الدوار حيث تكون الطبقة الدنيا (عند مستوى المحيط) ساخنة بدرجة كافية لإحداث حركات الحمل الحراري. في دراسة سابقة ، أظهر هؤلاء الباحثون أن العين كانت نتيجة تكوين جدار العين. لذلك فإن تشكيل الأخير هو الذي درسوه بالتفصيل.
نظر الباحثون بشكل خاص في تأثيرات ثلاث كميات تميز ديناميكيات السائل: رقم رينولدز ورقم روسبي ورقم إيكمان. الأول يميز نوع التدفق (سواء كان صفحيًا أو مضطربًا) ويتوافق مع العلاقة بين قوى القصور الذاتي والقوى اللزجة للسائل. والثاني هو النسبة بين قوى القصور الذاتي وقوة كوريوليس المرتبطة بتناوب النظام. أخيرًا ، رقم Ekman هو نسبة الرقمين السابقين ، وبالتالي يقيس توهين حركة السائل باللزوجة. من خلال إجراء العديد من عمليات المحاكاة مع خيارات مختلفة من المعلمات ، أظهر إيمانويل دورمي وزملاؤه أن رقم رينولدز المنخفض جدًا (الرياح الضعيفة جدًا) يمنع تكوين الجدار. تظهر أيضًا أن هناك حدًا أعلى لرقم روسبي. يجب أن تكون قوة كوريوليس كبيرة بما يكفي (أكبر من قوى القصور الذاتي واللزوجة) لتكوين الجدار. وبالتالي ، لا يمكن للعين أن تتشكل إلا إذا كانت الرياح قوية بدرجة كافية. ومع ذلك ، لا يمكن أن يكون رقم روسبي منخفضًا جدًا أيضًا ، وإلا فإن الطبقة السائلة الدنيا لا يمكن أن ترتفع لتشكل مخروط الجدار.
