توصلت دراسة جديدة إلى أن الجسيمات الصغيرة جدًا في الهواء يمكن أن تجعل العواصف أقوى. هذا صحيح بشكل خاص في الأماكن التي يبدأ فيها الهواء النظيف نسبيًا ، مثل فوق المحيطات أو في غابات الأمازون المطيرة. يمكن أن يؤدي مرور عمود من الملوثات الدقيقة في هذه الأماكن إلى زيادة حدة العاصفة بنسبة تصل إلى 50 في المائة.
هذا هو الاستنتاج الذي توصل إليه تحليل جديد للكمبيوتر.
كلما كان الجسيم الملوث للهواء أصغر ، كلما طالت مدة بقائه عالياً في الهواء. وكلما طالت مدة بقائه في الهواء ، زادت قدرته على السفر. تُعرف هذه الجسيمات الصغيرة باسم "الهباء الجوي" متناهى الصغر (بمعنى صغير جدًا) الهباء الجوي . سيكون عرض كل منها أقل من 50 نانومتر - جزء من المليار من المتر -. (للمنظور ، قد يتراوح عرض شعرة الإنسان من 80.000 إلى 100.000 نانومتر).
الشرح:ما هو نموذج الكمبيوتر؟
تنبعث مثل هذه الملوثات النانوية من مجموعة واسعة من المصادر. تعمل هذه السلسلة الكاملة من عوادم السيارات وحرائق الغابات إلى مسحوق حبر الطابعة. عند استنشاقها ، يمكن أن تسبب هذه الملوثات الدقيقة ضررًا للجسم والدماغ. عند جذبها إلى الغلاف الجوي ، يمكنها تغيير الطقس.
يمكن أن تساعد جزيئات ملوثات الهواء الكبيرة نسبيًا في تكوين السحب. لكن العلماء اعتادوا على الاعتقاد بأن الجسيمات متناهية الصغر كانت أصغر من أن تفعل ذلك. يقترح بحث جديد أن هذا خطأ. قد تساعد الهباء متناهية الصغر بالفعل في دفع العواصف في منطقة الأمازون وأماكن أخرى. قد يعني ذلك أنهم قد يلعبون دورًا كبيرًا في كيفية تحرك الماء (أساس العواصف) عبر الكوكب.
يقول جيوين فان:"لقد درست تفاعلات الهباء الجوي مع العواصف لمدة عقد من الزمان". إنها عالمة الغلاف الجوي التي قادت الدراسة الجديدة. تعمل في مختبر باسيفيك نورث وست الوطني في ريتشلاند ، واشنطن. "هذه هي المرة الأولى التي أرى فيها مثل هذا التأثير الضخم" من هذه الجسيمات الدقيقة ، كما تقول.
شارك فريقها النتائج التي توصلوا إليها في 26 كانون الثاني (يناير) في العلوم .
كيفية إنشاء سحابة
الجسيمات مثل السخام صغيرة جدًا. ومع ذلك ، فهي أكبر بكثير من الهباء الجوي متناهية الصغر. يبلغ طول البتات السخيفة أكثر من 100 نانومتر. يمكنهم المساعدة في تكوين السحب عن طريق السماح لبخار الماء بالتكثف عليها. يبدأ هذا في تكوين قطرات الماء الصغيرة. عندما يجتمع عدد كافٍ منهم ، يتحولون إلى سحابة يمكننا رؤيتها.
لكن بخار الماء لديه وقت أصعب بكثير في التكثيف حول جزيئات أصغر. لذلك ، يجب أن يحتوي الهواء على بخار ماء أكثر من المعتاد. يوصف هذا الهواء المشبع بالمياه بأنه مفرط التشبع.
نادرا ما يحدث. عادة ، يستضيف الهواء الكثير من الهباء الجوي الأكبر حجمًا. تتشكل قطرات الماء حول هذه قبل أن يحصل الهواء على فرصة أن يصبح مفرط التشبع. يشرح المروحة ، تلك الملوثات الأكبر حجمًا في الهواء تزيل الماء الزائد. ومع ذلك ، يمكن أن يكون التشبع الفائق شائعًا نسبيًا في المواقع الرطبة مع القليل من تلوث الهواء ، كما تلاحظ. غابات الأمازون المطيرة هي أحد هذه الأماكن.
عملت مجموعات بحثية برازيلية وأمريكية معًا لدراسة الطقس والتلوث في تلك الغابة المطيرة من 2014 إلى 2015. كجزء من ذلك ، تتبعت العديد من مواقع المراقبة الهواء الملوث الذي انجرف عبر الغابة المطيرة. تسمى سحابة التلوث المتنقلة هذه عمود. والأعمدة هنا أتت من ماناوس. إنها مدينة صناعية يقطنها 1.8 مليون نسمة.
القصة تستمر أسفل الصورة.
خلال موسم الأمطار الدافئ في منطقة الأمازون ، نادرًا ما يتغير طقس الغابة المطيرة. يقول فان إن درجة الحرارة والرطوبة واتجاه الرياح تظل كما هي من يوم لآخر. هنا ، إذن ، يميل عمود الملوث العرضي إلى أن يكون التغيير الرئيسي الوحيد.
لاحظ الباحثون وجود أعمدة من هذا القبيل في إحدى محطات الأبحاث هناك بين مارس ومايو في عام 2014. كما نظروا في الرياح العمودية ، والمعروفة باسم التيار الصاعد. عندما مر عمود كبير به الكثير من الهباء الجوي متناهية الصغر ، رأى الباحثون أمطارًا غزيرة وتيارات صاعدة أقوى. تميل مثل هذه الرياح إلى زيادة حدة العواصف.
بعد ذلك ، استخدم الباحثون جهاز كمبيوتر لنمذجة أو محاكاة عاصفة فعلية حدثت في 17 مارس 2014. لقد قاموا بتغذية نموذج الكمبيوتر بيانات عن درجة حرارة تلك العاصفة والرياح ومستويات الرطوبة. كما تضمنت أيضًا بيانات ما قبل العاصفة حول انخفاض مستوى التلوث قبل ظهور العمود. بعد ذلك ، أجرى الفريق المحاكاة بعدة طرق مختلفة. في أحد السيناريوهات ، لم يكن هناك عمود تلوث. في مكان آخر ، كان هناك عمود عابر نموذجي لما قد يأتي من ماناوس.
الشرح:الرياح ومن أين أتت
أشارت النتائج إلى أن الهباء الجوي متناهية الصغر لم يساعد فقط في تكوين الغيوم ولكن أيضًا خلق قطرات الماء. وتوقع نموذج الكمبيوتر أن هذه ستقوي بشكل كبير عاصفة التجمع.
إذا كانت الظروف مناسبة ، فإن عمودًا من الجسيمات متناهية الصغر سيخلق عددًا كبيرًا من قطرات السحب بسرعة كبيرة. عندما يتكثف بخار الماء على الجزيئات ، يطلق الحرارة. ستدخل الحرارة من كل تلك القطرات المتكونة الهواء وترتفع. سيؤدي هذا إلى تأجيج التيار الصاعد ، مما يجعل العاصفة أقوى.
نظيف ، ورطب وعاصف؟
الأمازون ليست المنطقة الوحيدة التي هي رطبة ، مع القليل من التلوث. توجد مثل هذه الظروف الرطبة البكر أيضًا على مساحات شاسعة من المحيطات. قبل عدة أشهر ، أظهرت دراسة أن البرق أكثر شيوعًا في أجزاء من المحيط حيث تكون حركة الشحن كثيفة. تسببت السفن المارة بالكثير من العادم. وهذا يشمل الجسيمات متناهية الصغر. ظهرت النتائج في 16 سبتمبر الماضي في رسائل البحوث الجيوفيزيائية. يقول فان الآن:"هذه الآلية [المكتشفة حديثًا] ربما كانت تعمل هناك".
قاد جويل ثورنتون تلك الدراسة حول عادم الشحن. إنه عالم الغلاف الجوي بجامعة واشنطن في سياتل. يقول ثورنتون إن الجسيمات متناهية الصغر قد تساعد في إحداث المزيد من العواصف الرعدية على طرق الشحن. يقول إن الدراسة الجديدة التي أجرتها مجموعة Fan توضح سبب أهمية فهم مكان وكيفية تحرك الجسيمات متناهية الصغر عبر الغلاف الجوي.
يوافق يوهانس كواس. عالم الأرصاد الجوية في جامعة لايبزيغ في ألمانيا ، لم يشارك في أي من الدراستين. يقدم العمل الأخير "فرضية مثيرة للاهتمام للغاية ،" كما يقول. لكنه يضيف أن هذا لا يثبت أن الهباء الجوي متناهى الصغر وحده يقود عمليات التحديث.
حتى لو كان الطقس يبدو كما هو من يوم لآخر ، فإن أنظمة مثل غابات الأمازون المطيرة لديها العديد من المتغيرات المتغيرة. يلاحظ أن كل شيء من الرياح إلى درجة الحرارة إلى كيفية استقبال الأرض لأشعة الشمس قد يتغير. "في الواقع ،" يحذر Quaas ، "ليس فقط الهباء الجوي الذي يتغير".
