يمكن للثلوج الكثيفة أن تخلق بيئة هادئة في كثير من الأحيان. قد يتطور الهدوء المبهج بينما تتساقط رقاقات الثلج على المنظر الطبيعي تحت غطاء من اللون الأبيض. ولكن في بعض الأحيان ، يمكن أن يؤدي وميض عريض في السماء إلى تعطيل هذا الهدوء بانهيار يصم الآذان وينكسر الأذن. يمكن أن يتردد صدى هذا الصوت ، لفترة وجيزة ، مثل الطلقات النارية. قد ترتجف الأرض حتى.
هذا هو الرعد الثلجي.
لتحدث ، يجب أن تكون الظروف استثنائية. وما لم يحدث ذلك بشكل مباشر تقريبًا ، فقد لا تعرفه أبدًا. السبب:يعمل الثلج ككاتم للصوت ، يقوم بكتم الرعد ويحد من قدرة الصوت على الارتداد والانتشار.
ومع ذلك ، يبدو أن الرعد الثلجي أصبح أقل ندرة قليلاً.
على سبيل المثال ، ضربت عاصفة ثلجية ضخمة في 7 آذار (مارس) ولا عاصفة ثلجية شرقية ولايات الشمال الشرقي ونيو إنغلاند في وقت سابق من هذا الأسبوع. وكان مصحوبًا بشققات رعد عديدة. ضرب صاعقة واحدة أعلى مبنى في نيويورك ، مبنى مركز التجارة العالمي الجديد المكون من 104 طوابق.
قبل شهرين ، انتشر وباء آخر من الرعد الثلجي في سماء نيو إنجلاند. وصلت بعد فجر يوم 4 يناير 2018 بقليل. في ذلك الصباح ، ضربت موجة من أكثر من 30 ومضة منطقة غابات هادئة في مونتفيل ، كونيتيكت. وحدثت على طول شريط ضيق على الجانب الشمالي الغربي من ريف بحيرة كونوموك. / ف>
خرائط البرق دقيقة في نطاق بضع مئات من الأمتار (حتى 1000 قدم). لذلك من المستحيل تأكيد هذه البيانات فقط. ولكن هناك برجان للبث الإذاعي والتلفزيوني في أوكديل القريبة يرتفعان حوالي 316 و 367 مترًا (1037 و 1204 قدمًا) في السماء. تقع شركة الليموزين - Liberty Limited - بجوار العقار الذي توجد به هذه الأبراج. أنجيلا ريد تعمل في شركة الليموزين تلك. وأكدت أن الأبراج ضربتا في ذلك اليوم.
تتذكر أنها "تعرضوا للضرب أربع أو خمس مرات على الأقل". "كان صاخبًا جدًا." على الرغم من أنها كانت تعلم في الحال أنه كان برقًا ، إلا أنها فوجئت بسماعها في الشتاء. قالت:"لقد عملت هنا منذ عام 1993 ، وهذه هي المرة الأولى التي أرى فيها الرعد والبرق خلال عاصفة ثلجية".
تتطابق ذاكرتها مع تقارير البرق التي تم تسجيلها بواسطة National Weather Service.
انتقلت Thundersnow أيضًا إلى Needham ، Mass. تم تسجيل Lightning في مواقع بالقرب من أبراج نقل WCVB-TV. ترتفع هذه الهياكل حوالي 395 مترًا (1300 قدمًا) في الهواء. هم أيضًا أطلقوا شرارة حوالي دزينة ضربات البرق.
في بوسطن المجاورة ، أصيب مبنى واحد فقط. كان برج برودنشيال ، ناطحة سحاب مكونة من 52 طابقًا مع برج على السطح يبلغ ارتفاعه 276 مترًا (906 قدمًا). يبث الصاري إشارات لمحطات راديو متعددة. قال أوين أناستاس ، من بوسطن:"سمعته". يلاحظ أن هذه الضربة بالذات "حدثت حوالي الساعة 11:30 أثناء تساقط ثلوج لا تصدق."
ألقت العاصفة ثلث قدم (ثلث متر) أو أكثر من الثلج عبر رقعة واسعة. وضرب ما يقدر بتسع من كل 10 ضربات صاعقة في تلك العاصفة هياكل من صنع الإنسان يزيد ارتفاعها عن 250 مترًا (820 قدمًا). وهذا يثير السؤال التالي:هل تلعب الهياكل البشرية دورًا ما في تعزيز الرعد الثلجي؟
ما الذي يسبب الرعد الثلجي؟
عادة ما تتكون العواصف الرعدية عندما يرتفع الهواء الدافئ بالقرب من الأرض (لأنه أقل كثافة من كتل الهواء البارد القريبة). إنه نفس سبب ارتفاع منطاد الهواء الساخن. وهذه الظروف هي سبب تكاثر معظم مواليد طفرة المواليد خلال أشهر الربيع والصيف.
سيرتفع هواء التسلق عدة كيلومترات (أميال) إلى ارتفاع تقل درجة الحرارة فيه عن درجة التجمد. هذا يمكن أن يطلق ظاهرة تسمى كهربة الاحتكاك (Try-bo-ee-lek-trih-fih-KAY-shun). تصف هذه الكلمة الاحتكاك بين جزيئات الهواء الذي يتسبب في فصل الشحنة الكهربائية. إنه يشبه إلى حد ما فرك البالون بالقماش بحيث تسمح الشحنة المنفصلة الآن للبالون "بالالتصاق" مؤقتًا بالحائط.
يكون الهواء داخل العاصفة الرعدية شديد الاضطراب. هذا يتسبب في اصطدام بلورات الجليد ببعضها البعض. من خلال هذه العملية ، يمكنهم اكتساب الإلكترونات أو فقدها. تفقد بلورات الجليد الإلكترونات ، تاركة إياها موجبة الشحنة. يؤدي هطول الأمطار الرطبة إلى اكتساب الإلكترونات ، مما يجعلها سالبة الشحنة. عندما تتراكم الرسوم بشكل كافٍ - انطلق! شرارة كهربائية ، أو برق ، تقفز بين المنطقتين لموازنة الشحنة.
ومع ذلك ، فإن الحصول على هذا في فصل الشتاء يمثل تحديًا. في الصيف ترتفع الجيوب الهوائية عموديًا لتنتج عواصف رعدية. هذا لا يحدث بالفعل في الشتاء. تتطور عواصف الطقس المتجمد بشكل مختلف.
تخوض قوتان متعارضتان معركة ترسل الهواء على مسار "مائل" عالياً في السماء. وهذا يعني أن الهواء لا يرتفع بشكل مستقيم لأعلى ولأسفل ، كما هو الحال في معظم العواصف الرعدية. لا تتشكل عواصف الرعد الثلجي عادةً على الجانب الدافئ من الأعاصير الحلزونية الكبيرة ، كما تفعل العواصف الرعدية عادةً. بدلاً من ذلك ، فإنها تتطور في مكان غريب - الجزء الخلفي الأكثر برودة لنظام العاصفة.
نظرًا لأن أنظمة العواصف الكبيرة غالبًا ما تبدو مثل الفواصل ، فإن رد الفعل العنيف هذا يسمى "رأس الفاصلة". هذا هو المكان الذي يلتف فيه الهواء البارد من الشمال.
يمكن أن تصبح العواصف الثلجية شديدة الرياح. سيحدث هذا لأن أقل ضغط جوي سيحدث في مركز العاصفة. إنه يحاكي الفراغ ، يسحب الهواء من محيطه. يتدفق الهواء في منتصف أنظمة العواصف مثل المياه التي تدور في البالوعة.
أو هذا هو ما عادة يحدث.
لكن عاصفة يناير 2018 ألقت كرة منحنى للأرصاد الجوية. لقد جلبت معه درجة حرارة شديدة البرودة تدرج . فوق مياه المحيط قبالة كيب كود ، ماساتشوستس ، ارتفعت درجات حرارة الهواء إلى ما يقرب من 13 درجة مئوية (55.4 درجة فهرنهايت). فقط 330 كيلومترًا (205 أميال) إلى الغرب ، فوق اليابسة في ولاية كونيتيكت ، كانت درجة الحرارة 18 درجة مئوية (23 درجة فهرنهايت) أكثر برودة.
هذا التباين الشديد في درجات الحرارة على هذه المنطقة الضيقة ولّد رياحًا حرارية. وذلك عندما يتدفق الهواء من المناطق الدافئة إلى المناطق الباردة.
لأن الهواء البارد أكثر كثافة ؛ تغرق على الأرض. يتم سحب الهواء الدافئ من المحيط ليحل محله. هذا الهواء البارد الذي يعانق السطح يقوض الهواء الدافئ الزاحف. لذا فإن الهواء الدافئ الآن يطغى على "سطح" الهواء البارد.
يستمر هذا الهواء الدافئ في الصعود إلى الغلاف الجوي لأنه يمتلك الكثير من الزخم . إنه مثل دحرجة الكرة لأعلى شريحة. هنا ، الشريحة هي سطح الهواء البارد. والهواء الدافئ هو تلك الكرة التي تدحرج على السطح. في العادة ، لن يسلك الهواء هذا المسار. إنه مثل رمي الكرة فوق المنزلق ، ضد قوة الجاذبية.
كما أنه غير شائع إلى حد ما ، مما يجعل التنبؤ به أمرًا صعبًا. من الأسهل بكثير توقع الظروف التي تميل إلى الارتباط بها ، مثل الحزم الضيقة للثلوج الكثيفة.
إن معرفة ما إذا كان البرق سيضرب في عاصفة ثلجية ومتى وأين هو قصة مختلفة.
الشبكة الوطنية للكشف عن الصواعق عبارة عن مجموعة تجارية من الهوائيات عبر الولايات المتحدة. يراقب الصواعق على مدار الساعة طوال أيام الأسبوع. لكن هوائيات هذه الشبكة ستفقد البراغي التي تومض داخل السحب. لهذا السبب تعتمد National Weather Service على التقارير العامة عن الرعد أو البرق لتتبع معظم الرعد الثلجي.
في حالات نادرة ، كما حدث في وقت سابق من هذا الشتاء ، قد تضرب البراغي الأرض. وعندما يحدث ذلك ، يمكن أن تكون خطيرة مثل الضربات أثناء عاصفة الصيف. يمكن أن تسبب الضرر والإصابة - وحتى الموت. تسبب صاعقة واحدة خلال عاصفة ثلجية في 9 فبراير 2017 في حريق منزل في وارويك بولاية ر.
الرابط إلى الأنشطة البشرية
ماذا يحصل؟ حصل باحثان يابانيان على بعض الأفكار قبل 24 عامًا والتي وصفوها في Journal of Geophysical Research . استعرضت ورقتهم ما قيمته عقود من ضربات البرق في فصل الشتاء قبالة الساحل الشمالي لليابان. استخدم الزوج بيانات الرادار والقياسات من الأدوات المستخدمة لقياس النشاط الكهربائي. من هذه البيانات ، ظهرت القرائن. يبدو أن التغيير الرئيسي يحدث عندما تنضج السحب الرعدية الشتوية المنخفضة.
فكر في السحابة على أنها كعكة من ثلاث طبقات ، مع كل طبقة لها شحنة كهربائية مختلفة. بالنسبة إلى السحب الرعدية الشتوية الضحلة والمنخفضة ، تكون الشحنات في هذه الطبقات موجبة - سلبية - إيجابية. يمكن أن تظهر الشحنة الموجبة السفلية في درجات حرارة من 0 إلى -9 درجة مئوية.
ولاحظت الورقة أنه عندما تحتوي الطبقة السفلية على شحنة كهربائية موجبة صافية ، فإن تلك الطبقة "قادرة على ما يبدو على بدء وميض الأرض".
فلماذا ألقت السحب العاصفة في نيو إنجلاند 2018 برقها على الأبراج الشاهقة بشكل شبه حصري؟
من الممكن أن يكون قد تم تشغيل هذه الأبراج البرق بدس في الجانب السفلي من السحب. وبذلك ، فإنهم يأخذون هذه الشحنة الموجبة المنخفضة. يمكنهم الآن إطلاق صاعقة بين البرج الموجب الآن والشحنة السالبة في منتصف السحابة أعلاه.
لكن هذا وحده لا ينبغي أن يكون كافيًا لتوليد صاعقة. بعد كل شيء ، الحقول الكهربائية في العواصف الثلجية أصغر بكثير من تلك الموجودة في السحب الرعدية الصيفية.
ومع ذلك ، يمكن تحسين هذه الحقول محليًا بواسطة كائنات مدببة. يمكن لهذه النقاط أن تركز الشحنة ، وتعززها بمقدار 10 أضعاف. وقد يكون ذلك كافيًا لتجاوز المستوى المطلوب لشحنة كهربائية - أو شرارة - للقفز في الهواء. بمجرد حدوث ذلك ، يمكن أن تؤدي تلك الشرارة إلى إطلاق سلسلة من ردود الفعل السريعة.
مع ذلك ، يولد صاعقة.
دور الرياح - الرياح العاتية
لكن هناك مشكلة. تقاوم الطبيعة الشحنات التي تقفز في الهواء. لذلك عندما تتراكم شحنة على جسم ما ، يميل الهواء إلى تكوين منطقة محلية حوله بها شحنة كهربائية معاكسة. وهذا ما يعرف باسم "شحنة الفضاء".
الشرح:الرياح ومن أين أتت
تأمل البرج. إذا تراكمت شحنة موجبة على الطرف ، فيجب أن تتكون شحنة فضاء سالبة حولها. سيحمي هذا طرف البرج من أن يصطدم بمسامير من منطقة في الطبقة الوسطى من السحابة.
ومع ذلك ، عندما تكون الرياح قوية بدرجة كافية ، يمكنها في الواقع تهب بعيدًا هذه تهمة الفضاء التدريع. سيؤدي ذلك إلى ترك طرف البرج مكشوفًا ، مما يزيد بشكل كبير من احتمالات حدوث صاعقة.
لوحظ هذا في عام 2011 خلال عاصفة رعدية ثلجية في شيكاغو في 1 و 2 فبراير. لاحظ الباحثون توم وارنر وتيموثي لانج ووالتر ليونز رياحًا تبلغ سرعتها 29 كيلومترًا في الساعة (18 ميلًا في الساعة) خلال كل وميض برق من السحب إلى الأرض. لاحظوا أن 93 في المائة من ضربات البرق في المنطقة الثلجية من العاصفة تضمنت المباني أو الأبراج الشاهقة (بما في ذلك توربينات الرياح).
خلال أحداث الرعد الثلجي في نيو إنجلاند في يناير ، تعرض الجزء العلوي من كل برج حيث تم تسجيل صاعقة لرياح شديدة أيضًا. في الواقع ، الحد الأدنى للسرعة أثناء كل ومضة واحدة تجاوزت 36 كيلومترًا في الساعة (22.4 ميلًا في الساعة). علاوة على ذلك ، كانت قاعدة سحب العاصفة منخفضة للغاية.
يُعرف الحد الأدنى للارتفاع الذي تتكثف فيه الرطوبة ، وتشكل سحابة ، باسم "رفع مستوى التكثيف". في حالة عواصف يناير ، كان هذا المستوى حوالي 275 مترًا (902 قدمًا). وخمن ماذا:كل برج يصطدم بالبرق كان أعلى من ذلك. لذلك كانوا قد توغلوا في تلك المنطقة السفلية ذات الشحنة الموجبة من السحب.
ثم ظهرت توربينات الرياح
كان هناك استثناء ، مع ذلك. كان قبالة ساحل بلوك آيلاند ، رود آيلاند.
للوهلة الأولى ، بدا الأمر وكأن 10 صواعق أو نحو ذلك ضربت الماء بشكل عشوائي. ستظهر البيانات لاحقًا أن خمسة توربينات رياح كانت موجودة هناك. تم تركيب ريش التوربينات فوق قواعد بطول 30 مترًا (98.5 قدمًا). يبلغ ارتفاع أعمدة التوربينات 100 متر (328 قدمًا). وكان طول كل شفرة توربينية 73.5 مترًا (214 قدمًا). وبالتالي ، سيتجاوز ارتفاعها الإجمالي 200 متر (656 قدمًا) عندما يتم توجيه طرف الشفرة لأعلى.
هذا لا يزال ، مع ذلك ، قصيرًا 75 مترًا (246 قدمًا) من الحد الأدنى للارتفاع المطلوب على ما يبدو لاختراق قيعان السحابة. لكن هذا لا يجب أن ينتهك القاعدة لأنه عندما تتحرك الغيوم فوق المحيط ، فإنها ستواجه هواءًا به بخار ماء إضافي. وسيتيح ذلك انخفاض الحد الأدنى لارتفاع قاع السحابة إلى حد ما. وهذا يعني أنه من الممكن بالفعل أن تكون رؤوس الشفرات مغمورة في الشحنة الموجبة السفلية للسحب.
عمل تنبؤات
بمعرفة ذلك ، هل يستطيع علماء الأرصاد التنبؤ بالرعد الثلجي مقدمًا؟
يبدو كذلك.
يمكنهم البحث عن الظروف التي من شأنها أن تجعل مثل هذه العروض الضوئية الكهربائية ممكنة. على سبيل المثال ، غالبًا ما يسبق شيء يُعرف باسم "تشبع بلورات الثلج" صواعق الشتاء. يشير هذا المصطلح إلى اتجاه رقاقات الثلج. عادة ما تسقط هذه الرقائق وبلورات الجليد الأخرى أفقيًا بشكل مستوٍ ، مثل فطيرة على صينية. ولكن عندما يتشكل مجال كهربائي في قاعدة السحابة ، فإنه يمكن أن يميل (أو يتعذر) بلورات الجليد في اتجاه رأسي (لأعلى ولأسفل).
يظهر هذا على الرادار على أنه نطاقات مرتبكة المظهر. إن معرفة كيفية تحديد توقيع الرادار هذا يمكن أن يمنح المتنبئين رأسًا على عقب إلى حقل قوي بما يكفي لإنتاج الرعد الثلجي.
يمكن أن يؤدي تحديد الأبراج التي تكون عالية بما يكفي لتتخلص من قاعدة السحابة أيضًا إلى تحديد المواقع المرشحة المحتملة.
من الممكن تمامًا أنه بدون ناطحات السحاب وغيرها من الأبراج الشاهقة التي شيدها الإنسان ، لن يحدث معظم الرعد الثلجي ببساطة.
باستخدام مثل هذه المعرفة ، قد يكون من الممكن يومًا ما قريبًا حساب الخطر في العاصفة من أن أي هيكل مرتفع سيضربه برق الشتاء.
