چشم توفان

راه های پیشگوئی وضعیت آب و هوائی

شرایط جوی در یک زمان و مکان معین با توجه به دما، فشار هوای بارومتریک، باد، رطوبت، وضعیت ابری و بارندگی مشخص می‌شود. تغییر فصل به شرایط زمانی با فاصله‌های بسیار کوتاه بستگی دارد فواصل زمانی طولانی مدت، معمولاً حداقل به مدت ۳۰ تا ۵۰ سال، آب و هوای هر منطقه را تعیین می‌کند.

هر نوع آب و هوائی با ۴ عامل اساسی زیر ایجاد می‌شود:

۱) خورشید وانرژی تابشی آن

۲) زمین با حرکت چرخشی غرب به شرق و ۵/۲۳ درجه انحراف

۳) اتمسفر (سیالی که مخلوطی از گازهای اطراف سیاره را تشکیل می‌دهد)

۴) تغییرات سطح زمین براثر عوامل طبیعی و حالات ژئوفیزیکی (کوه، اقیانوس‌ها و غیره) به‌طوری که باعث چرخش اتمسفر در اطراف زمین می‌شوند.

● اتمسفر

بدون اتمسفر خارجی، در طول روز اشعه‌های خورشید پوسته زمین را با دمای بالای ۸۰ درجه سلسیوس خواهند سوزاند و هم‌چنین در شب، سرما به کمتر از ۱۰۰ درجه سلسیوس زیر صفر خواهد رسید.

زمین به وسیله نیروی گرانش که در حدود (۱۵)۱۰ ٭ ۶/۵ تن وزن دارد، پایدار می‌ماند. تقریباً یک درصد اتمسفر در لایه‌ای به ضخامت حدوداً ۳۰ کیلومتر در اطراف زمین قرار می‌گیرد. اتمسفر عمدتاً ترکیبی از اکسیژن ونیتروژن و نیز کمیت‌های لحظه‌ای از دی‌اکسیدکربن (در حدود ۳درصد) است که نقش مهمی در پایداری دما دارند. ماده‌ اصلی متغیر دیگری که به‌صورت چشمگیر وجود دارد، بخار آب است. از دیدگاه هواشناسی، آب از مهم‌ترین اجزاء اتمسفر زمین است. آب در اتمسفر به ۳ شکل بخارات و گازها، قطرات مایع و بلورهای یخی جامد وجود دارد.

اتمسفر، زمین را در چندین لایه متفاوت و جداگانه می‌پوشاند. اولین و پائین‌ترین لایه، تروپوسفر است که ضخامت آن از ۸ کیلومتر (در دو قطب) تا ۱۶ کیلومتر (در خط استوا) تغییر می‌کند. هوای تروپوسفر سنگین بوده و مولکول‌های آن بسته‌های چگال هستند. به هر حال تروپوسفر کوچک‌ترین بخش اتمسفر است که شامل ۸۰ درصد وزن کل آن بخارات آب است.

● اطلاعات آب و هوائی چگونه جمع‌آوری می‌شود؟

برای انجام مشاهدات هواشناسی از روش‌های مختلفی استفاده می‌شد که شامل راکت‌ها، ماهواره‌های هواشناسی، وسائل رادیوئی، فشارسنج‌ها، بادسنج‌ها، بادنماها، رطوبت‌سنج‌ها، دماسنج‌ها و رادارها است. اطلاعات به‌صورت میانگین از سراسر دنیا به مرکز مسلی هواشناسی ارسال و در آن‌جا رمزگشائی و طرح‌ریزی می‌شوند. این اطلاعات برای ایجاد نقشه‌های آب و هوا بر مبنای هم‌زمانی مشاهدات آب و هوائی در لایه‌های اتمسفری مختلف برای هر منطقه جغرافیائی مورد نظر استفاده می‌شوند. در بعضی از این نقشه‌ها تغییرات عناصر آب و هوا به وسیله اشکال و علائم مشخص نشان داده می‌شود. نقاط هم‌فشار رسم شده برای نشان دادن نواحی کم‌فشار (سیکلون‌ها) و پرفشار (آنتی سیکلون‌ها) و هم‌چنین جبهه‌ها (مرزهای بین توده‌های هوا) و نواحی دارای بارندگی به کار می‌رود.

● پیشگوئی آب و هوا

قدیمی‌ترین مدرک علمی فعال در این شاخه از علم هواشناسی (مطالعه اتمسفر زمین، خصوصاً گزارش پیش‌بینی آب و هوا)، از قرن چهارم میلادی است، اما جمع‌آوری سریع اطلاعات از ایستگاه‌های راه دور بعد از اختراع تلگراف میسر شده است. پیش‌بینی آب و هوا برای هزاران سال، به‌عنوان یک هنر قومی و تجربی بوده که توسط دریانوردان، کشاورزان، شکارچیان و ماهیگیران انجام می‌شد. آنها به کمک مطالعه ابرها، احساس رطوبت هوا، تغییر جهت باد، رفتار احشام و پرندگان، اتصال با ارواح اجدادشان و مراجعه به تجارب خود و آموزش شخصی در زمینه آب و هوا قادر به پیشگوئی آب و هوا بودند.

امروزه پیش‌بینی آب و هوا علمی به نام هواشناسی است. هواشناسان به وسیله دستگاه‌ها و ماشین‌های الکترونیکی به تکنولوژی اطلاعات لحظه‌ به لحظه دست یافته‌اند. با به کار بردن مدل‌های کامپیوتری بر مبنای فرمول‌های ریاضی در علم دینامیک اتمسفر، جداول و الگوهای آب و هوائی در آینده پیش‌بینی می‌شوند. بسیاری از فرضیات ساده کننده ضروری در این فرمول‌ها و هم‌چنین اطلاعات ناقص آب و هوائی؛ دقت پیش‌بینی کامپیوتری را محدود می‌سازند. به هر حال با پیشرفت سیستم‌های کامپیوتری، این مدل‌ها کامل‌تر و دقیق‌تر می‌شوند. هواشناسان براساس دانش خود و آشنائی با تأثیرات محلی و هم‌چنین نقشه‌برداری، این پیش‌بینی‌ها را تفسیر و اصلاح می‌کنند و در نهایت این پیش‌بینی‌ها توسط رسانه‌ها به اطلاع همگان می‌رسد.

پیش‌بینی‌های تفصیلی از آینده معمولاً برای یک دوره زمانی کوتاه (۴۸ ساعت) ارائه می‌شوند. پیش‌بینی‌ها برای بیش از ۵ روز معمولاً می‌تواند برای انحراف از دمای طبیعی و بارندگی روزانه به خوبی انجام شود، اما پیش‌بینی برای محدوده طولانی‌تر، کلی‌تر و با دقت کمتر و مبنی بر دانش معمول آب و هوای منطقه می‌باشد. مدل‌های ریاضی، به‌خصوص آنهائی که با سوپر کامپیوترها به تفصیل بیان می‌شوند. به درک تغییرات آب و هوا شامل الگوهای چرخش جهانی و چگونگی تأثیر آشفتگی‌های اتمسفر و اقیانوس‌ها بر روی آب و هوا کمک می‌کنند.

● توفان

توفان‌ها یکی از حوادث مخرب طبیعی‌ می‌باشند که دارای پتانسیل مرگبارند و در مناطق گرمسیری ایجاد و به وسیله گرمای دریا، بادهای تجارتی شرقی و بادهای ملایم غربی تقویت می‌شوند. همان‌طور که توفان به سمت ساحل حرکت می‌کند مدتوفان، بادهای بلند، باران‌های سیل‌آسا و سیل را در طول ساحل و از سمت اقیانوس به ساحل می‌آورند.

توفان ناشی از چرخش‌ بادهائی با توان بسیار زیاد است که به سرعت ثابت ۳۰ متر بر ثانیه یا بیشتر رسیده‌اند. چشم یک توفان معمولاً از ۳۲ تا ۴۸ کیلومتر پهنا دارد که ممکن است تا ۶۵۰ کیلومتر هم برسد. یک توفان می‌تواند ۲ هفته یا بیشتر در بالای آب‌های باز در حرکت باشد و هم‌چنین مسیری به عرض تمام کرانه دریا را طی کند.

توفان‌ها می‌توانند موجب تورنادوها شوند که این خود بر ویرانگری توفان می‌افزاید. سیل‌ها نیز بر اثر باران‌های سیل‌آسا ایجاد و باعث ضرر و زیان جانی و مالی فراوانی می‌شوند. در واقع حرکت یک توفان درون‌مرز رودها و رودخانه‌ها می‌تواند باعث سیل و زمین‌لرزه‌ها را شود.

بیشترین خطرات بادهای مرتفع یک توفان، مدتوفان است. یک موج عظیم از آب اقیانوس که می‌تواند ۶ متر ارتفاع و ۱۶ تا ۸۰ کیلومتر پهنا داشته باشد و با ورود به خشکی باعث ریزش زمین شود. این موج می‌تواند ارتباطات ساحلی را حین حرکت به طرف ساحل ویران کند. ۹۰ درصد ویرانی‌های ناشی از توفان به مدتوفان تعلق دارد. قوی‌ترین توفان‌ها در قسمت‌های کم‌عمق‌تر دریا، بلندترین امواج را ایجاد می‌کنند. مدتوفان‌ بزرگ‌ترین تهدید برای مردم در نواحی ساحلی است.

خطرات اولیه یک توفان مواردی چون: مدتوفان، بادهای بلند، آوارها، گردبادها و بارش/ سیل می‌باشند.

هم‌چنین توفان بر اثر شرایطی چون: سیستم‌های کم‌فشار، درجه حرارت‌های گرم بالای اقیانوس، رطوبت محیط (بارش) و الگوهای باد مناطق گرمسیری بالای خط استوا ایجاد می‌شود.

● فصل توفان

با توجه به توفان‌های صورت گرفته در گذشته، بیشترین زمان فعالیت‌ برای گسترش توفان اواسط آگوست تا اواسط اکتبر است. به‌طور مثال توفان آتلانتیک از اول ژوئن شروع شده و تا آخر نوامبر هر سال ادامه می‌یابد. احتمال وقوع توفان در زمستان بسیار کم است. به‌طوری که از سال ۱۸۸۶ به‌طور رسمی، تنها ۳ توفان در طول ماه دسامبر و یک توفان در طول ماه ژانویه ثبت شده است.

● کشند توفان

اگر مدتوفان در همان زمان ماکزیمم جزر و مد اتفاق بیافتد، ارتفاع آب بیشتر خواهد شد. در این حالت از ترکیب مدتوفان و جزر و مد نجومی، کشند توفان رخ می‌دهد.

● باران‌های سنگین و سیل‌آسا

باران‌های سیل‌آسا مازاد بر ۲۴/۱۵ سانتی‌متر می‌توانند مهلک باشند و سیل‌های ویرانگر ایجاد کنند. این پدیده تهدید اصلی برای نواحی داخلی یک منطقه می‌باشد.

● باد

نیروی بادهای توفانی، با سرعت ۳۰ متر بر ثانیه می‌تواند ساختمان بناهای قدیمی را ویران کند که از جمله آثار مخرب آن می‌تواند بر تابلوها، مصالح ساختمانی، دیواره‌ها و مواردی از این قبیل باشد.

● تورنادو

توفان‌ها، تورنادوها را تولید می‌کنند که باعث افزایش قدرت ویرانگری آنها می‌شود. این تورنادوها اغلب در توفان‌های تندری، در مناطق بارانی و در فاصله دور از مرکز توفان و در واقع در نزدیکی دیواره چشم توفان اتفاق می‌افتند.

▪ مشخصات

بادهای توفانی در نیمکره شمالی، در جهت خلاف حرکت عرقبه‌های ساعت و اطراف مرکز توفان یا چشم و در نیمکره جنوبی در جهت حرکت عقربه ساعت می‌چرخند. پدیده‌های طبیعی که بر اثر مدتوفان ایجاد می‌شوند عبارتند از: تغییر دمای آب، گلف‌استریم و رانش جریانات باد

نامگذاری مدتوفان دارای تاریخچه خاص است. در اوایل، با توجه به مکانی که آنها اصابت می‌کردند و یا براساس روز خاصی که وارد خشکی می‌شدند نامگذاری می‌شدند، مانند توفان و روز کارگر.

در سال ۱۹۵۰ میلادی اولین توفان ”آسان“ نامگذاری شد که به ساحل فلوریدا بر خورد کرد. نامگذاری توفان‌ها به این صورت، در سال ۱۹۵۳ میلادی آغاز شد و بعد از ۳ سال این نامگذاری لغو و برای نامگذاری مدتوفان‌ها از اسامی مؤنث و نیز شکل و وضعیت توفان‌ها در اقیانوس‌ اطلس، خلیج مکزیک، اقیانوس هند، دریای کارائیب و اقیانوس آرام استفاده شد. به‌عنوان مثال مرکز پیش‌بینی توفان منطقه استوائی، بیشتر توفان‌هائی را که از دماغه Verde در آفریقا حرکت می‌کردند را به نام توفان‌های گرمسیری نامگذاری کردند.

▪ شدت توفان

شدت توفان‌ها متغیر است. در واقع مدتوفان‌ها همانند یک موج استوائی (ناحیه کم‌فشار) شروع می‌شوند و بعد از سازماندهی، شدت آنها افزایش می‌یابد. وقتی یک باد در مدتوفان تغذیه می‌شود و سرعتش به ۳۰ متر بر ثانیه می‌رسد، براساس سرعت و فشار آن به توفان دسته اول تقسیم‌بندی می‌شود. در واقع هواشناسان اندازه شدت توفانی به نام suffir - simpson را بر مبنای سرعت باد و فشار آنها برای دسته‌بندی کردن مدتوفان‌ها، استفاده می‌کنند.

▪ مسیر مدتوفان‌

به‌طور معمول از روش‌های زیر برای مسیریابی مدتوفان‌ استفاده می‌شود:

۱) عکس‌برداری به کمک ماهواره‌های هوائی

۲) شناسائی هوائی هک اطلاعات کاملی از مقطع عرضی از داخل توفان می‌دهد که عموماً توسط شکارچیان توفان شناخته می‌شوند.

● واقعیاتی در مورد چشم توفان

چشم منطقه‌ای است که از چرخش شدید بادهای نسبتاً سبک و پیدایش آب و هوای ملایم در مرکز یک چرخه باد استوائی شدید تشکیل می‌شود. اگرچه این بادها در محور چرخشی آرامند ولی، شدت بادها ممکن است به طرف داخل چشم گسترده شود. در منطقه‌ای که در چشم توفان قرار می‌گیرد معمولاً بارندگی کم یا بدون بارندگی است و حتی گاهی در این مناطق دارای پائین‌ترین سطح فشار بوده و گرم‌ترین دمای چشم ممکن است تا ۱۰ درجه سلسیوس و تا شعاع ۱۲ کیلومتری محیط اطراف گسترده شود.

منطقه چشم توفان نسبتاً آرام است. بیشترین فعالیت‌های شدید در ناحیه نزدیک چشم قرار دارند که دیواره چشم نامیده می‌شوند. در بالای چشم (در حدود ۱۵۰۰۰ متر) ، ماکزیمم خروج هوا به سمت بالا وجود دارد. مقداری از این هوا به طرف داخل حرکت می‌کند و به داخل چشم وارد می‌شود، که به این ناحیه ”ابر آزاد“ گفته می‌شود.

چشم متشکل از هوائی است که به آرامی فرو می‌رود و دیواره چشم یک جریان خالص میانگین رو به بالا دارد. گرمای چشم ناشی از فشردگی هوای آرام شده می‌باشد. مکانیزم‌های عمومی چشم و دیواره چشم کاملاً قابل درک نیستند. چشم در چرخه باد استوائی کاهش تغییر فاز آب را باعث می‌شود، یعنی این‌که حالت چشم یک مؤلفه اساسی برای همه شاره‌های در حال چرخش است. جریان باد ابر گرادیان که قوی‌تر از بادهای محلی گرادیان فشار می‌باشند، در نزدیکی شعاع ماکزیمم بادها ایجاد می‌شوند و این باعث می‌شود که هوا از چشم به سمت دیواره چشم و گریز از مرکز باشد. ویلوگبی در سال ۱۹۹۱ میلادی، بیان کرد که بادهای چرخشی داخل توفان‌های استوائی از یک تا ۴ درصد تغییر گرادیان برخوردارند.

حالت دیگر از چرخه‌های باد استوائی که احتمالاً در شکل‌گیری و حفظ چشم نقش دارد، هم‌رفت در دیواره چشم است که در چرخه‌های باد استوائی به شکل باند طویل و باریک باران بوده و در جهت باد افقی قرار می‌گیرد. به نظر می‌رسد که این باندها به سمت مرکز کره چرخه باد استوائی قرار می‌گیرند که باندهای کروزی نامیده می‌شوند. یک چرخش مستقیم از هوای گرم و مرطوب ایجاد شده و در این سطح همگرا می‌شود، این چرخش در داخل این باندها بالا می‌رود و در هوا همگرا شده و روی ۲ کناره این باندها پائین می‌آید. این فرونشینی بالای یک منطقه وسیع خارج از باند باران، توزیع و در یک منطقه داخلی کوچک متمرکز می‌شود. به دلیل فرونشینی متمرکز محصور روی سطح داخلی باند، این گرمای محصور به طرف داخل قوی‌تر است. زیرا تیزی فشار در طول باند، به علت سبک بودن هوای گرم افت می‌کند. افت فشار بر سطح داخلی باعث می‌شود که بادهای مماسی اطراف چرخه باد استوائی بر اثر افزایش گرادیان فشار افزایش یابند. این باند سرانجام به طرف مرکز حرکت می‌کند و دور آن حلقه می‌زند و چشم و دیواره آن شکل می‌گیرند. بنابراین ابر آزاد چشم ممکن است ناشی از ترکیب نیروی گریز از مرکز دینامیکی جرم خارج از چشم و داخل دیواره چشم و با یک نیروی پائین‌برنده ناشی از هم‌رفت رطوبت باشد.

طاهره حق‌روستا ـ کارشناس ارشد فیزیک دریا