غيوم فوق بومباي
كشفت دراسة جديدة كيف ينتج التلوث عواصف تترك لنا غيومًا أطول أمدًا وأكبر وأكثر كثافة. خلال شهر نوفمبر وقائع الأكاديمية الوطنية للعلوم (PNAS)، ونشرت بعض النتائج التي أنهت نقاشا طويلا. يكشفون كيف يؤثر التلوث على ظاهرة الاحتباس الحراري. سيساعد هذا العمل في تحسين دقة نماذج الطقس والمناخ.
يعتقد معظم الباحثين ذلك تلوث الغلاف الجوي يتسبب في حدوث سحب عاصفة أكبر وأطول أمدًا من خلال جعل جبهات العواصف أكثر عرضة للتيارات الهوائية ، وعن طريق إنتاج الحمل الحراري الداخلي. في هذه الدراسة ، لاحظ أن التلوث ، كظاهرة ، يجعل الغيوم أكثر ديمومة ، ولكن بطريقة مختلفة عما كان يعتقد سابقًا ، من خلال انخفاض حجم جزيئات الجليد وانخفاض الحجم الكلي للسحابة. يؤثر هذا الاختلاف بشكل مباشر على الطريقة التي يمثل بها العلماء السحب في النماذج المناخية.
توفق هذه الدراسة بين ما نراه يوميًا وما هو مبين في نماذج الكمبيوتر. تظهر الملاحظات غيومًا على شكل سندان (كولومونيمبوس) أعلى وأكبر في أنظمة العواصف التي تحتوي على التلوث ، لكن النماذج لا تظهر دائمًا قوة حمل حراري ، وبفضل هذه الدراسة نرى السبب.
الحياة السرية للغيوم
غيوم السندان أو Comulonimbus فوق المنطقة الملوثة
النماذج التي تتنبأ بالطقس والمناخ لا تعيد بناء حياة الغيوم العاصفة جيدًا ، لأنها تمثلها بمعادلات بسيطة تفشل في الحصول على رؤية كاملة. خلقت عملية إعادة البناء الضعيفة هذه معضلة للباحثين: "يتسبب التلوث في بقاء غيوم السندان أطول من حالة السماء الصافية" ، لكن لماذا؟
يدور أحد الأسباب المحتملة حول الهباء الجوي (جزيئات صغيرة من أصل طبيعي أو بشري) التي تعمل كأساس لتكوين قطرات السحب حولها. تحتوي السماء الملوثة على العديد من الرذاذ (الضباب الدخاني والضباب) أكثر من السماء النظيفة ، وهذا يترجم إلى كمية أقل من الماء لكل جسيم. ينتج التلوث المزيد من القطرات ، ولكن أصغر.
يغير عدد أكبر من القطرات الأصغر خصائص السحب. ساد الاعتقاد منذ فترة طويلة أن القطرات الأكبر والأصغر تبدأ تفاعلًا متسلسلًا يؤدي إلى سحب أكبر وأطول أمداً بدلاً من الترسب. تتسبب القطرات الأخف في ارتفاع الماء عن طريق التجميد ، وهذا التجميد يزيل الحرارة التي تحتويها القطرات وينتج تغيرًا في درجة الحرارة يولد الحمل الحراري الداخلي. يؤدي الحمل الحراري الأكثر كثافة إلى ارتفاع المزيد من قطرات الماء ، وبالتالي بناء السحابة.
لكن الباحثين لا يلاحظون دائمًا انتقالًا حراريًا أكثر كثافة مرتبطًا بسحب أكبر وأكثر دواما في البيئات الملوثة ، مما يشير إلى أننا نفقد شيئًا يجب أخذه في الاعتبار.
لحل هذه المعضلة ، قرر الفريق المسؤول عن هذه الدراسة مقارنة عواصف الصيف الفعلية بالنماذج التي تم إنشاؤها بواسطة الكمبيوتر. تضمن النموذج الخصائص الفيزيائية لجزيئات السحب بالإضافة إلى القدرة على مراقبة ما إذا كان الحمل الحراري يصبح أقوى أو أكثر ليونة. امتدت عمليات المحاكاة في هذه الدراسة إلى 6 أشهر.
الحمل ليس الجاني.
تم جمع البيانات من ثلاثة مواقع بدرجات متفاوتة من التلوث والرطوبة والرياح: المناطق الاستوائية في غرب المحيط الهادئ ، وجنوب شرق الصين ، وسهول أوكلاهوما الكبرى. تم الحصول على البيانات من وزارة الطاقة الأمريكية (وزارة الطاقة الأمريكية) نظام أبحاث المناخ ARM.
تم إجراء عمليات المحاكاة على الكمبيوتر العملاق أوليمبوس من PNNL (مختبر شمال غرب المحيط الهادئ الوطني). هذه المحاكاة لشهر من العواصف تشبه إلى حد بعيد السحب التي يتم رصدها حاليًا ، مما يحدد أن النماذج أعادت تكوين سحب العاصفة جيدًا.
من خلال مراقبة هذه النماذج وجد أنه في جميع الحالات ، يزيد التلوث من حجم وسمك ومدة سحب السندان. لكن في مكانين فقط (المناطق الاستوائية والصين) لوحظ انتقال حراري أكثر كثافة. في أوكلاهوما ، أدى التلوث إلى الحمل الحراري اللطيف. هذا التناقض مع ما كان يعتقد حتى الآن يشير إلى أن السبب ليس الحمل الحراري الشديد.
من خلال مراجعة أكثر تفصيلاً لخصائص قطرات الماء وبلورات الجليد داخل السحب ، خلص فريق البحث إلى أن التلوث أنتج قطرات أصغر وبلورات ثلجية ، بغض النظر عن موقعها.
أيضًا ، في السماء الصافية ، تكون جزيئات الجليد أثقل وتتسارع بشكل أسرع من سحب السندان ، مما يؤدي إلى تبددها بسرعة. في السماء الملوثة ، كانت بلورات الجليد أصغر حجمًا وخفيفة جدًا بحيث لا يمكن أن تترسب ، مما أدى إلى تكوين سحب أكبر وأكثر ديمومة.
المساهمة في الاحتباس الحراري.
من ناحية أخرى ، قدر الفريق كيفية مساهمة السحب العاصفة في تدفئة أو التبريد. تبرد هذه الغيوم الأرض نهارًا بظلالها ولكنها تحبس الحرارة مثل البطانية في الليل ، مما يجعل الليالي أكثر دفئًا.
مع الأخذ في الاعتبار تأثيرات التلوث على سحب العواصف ، فإننا نفهم أنها يمكن أن تؤثر على مقدار الاحترار النهائي المتوقع للأرض في العقود القادمة. إن تقديم تمثيلات أكثر دقة للسحب في النماذج المناخية هو المفتاح لتحسين دقة تنبؤات تغير المناخ.
مزيد من المعلومات: الركام الركامي, نتائج مهمة على جزيئات الغلاف الجوي في المدن, صواعق البرق تزداد قوة مع الاحتباس الحراري
مصدر: PNAS