آیا می‌توان از شکل ابرها وقوع طوفان را پیش‌بینی کرد؟

به گزارش مجله خبری نگار/آنا،برای بررسی نشانه‌های جوی پیش از وقوع طوفان و تگرگ، چگونگی تشخیص ابر‌های نشان‌دهنده ناپایداری جو و راه‌های محافظت از خود در برابر خطرات ناشی از این پدیده‌ها، خبرنگار «آناتک» با دکتر احد وظیفه، رئیس مرکز ملی اقلیم و مدیریت بحران خشکسالی سازمان هواشناسی کشور، گفت‌و‌گو کرده است.

آیا می‌توان از روی شکل و ظاهر ابرها، احتمال وقوع طوفان یا تگرگ را تشخیص داد؟

احد وظیفه: هرچه به زمان وقوع پدیده نزدیک‌تر شویم، اطلاعات و پیش‌بینی‌ها دقیق‌تر می‌شوند

شکل، گستردگی و میزان توسعه عمودی ابرها، در کنار پارامتر‌های فیزیکی مانند دما، رطوبت و جهت و سرعت باد در سطوح مختلف جو، از جمله شاخص‌هایی هستند که برای ارزیابی ناپایداری جو به کار می‌روند. این شاخص‌ها به هواشناسان کمک می‌کنند شدت طوفان و احتمال خسارت‌زایی آن را برآورد کنند و حتی سرعت باد را تخمین بزنند.

البته پیش‌بینی قطعی این پدیده‌ها از یک روز قبل امکان‌پذیر نیست و برآورد‌ها در ابتدا ماهیتی احتمالی دارند؛ اما هرچه به زمان وقوع پدیده نزدیک‌تر شویم، اطلاعات و پیش‌بینی‌ها دقیق‌تر می‌شوند.

ابر‌های بزرگ و عمودی که گاهی قسمت بالایی آنها به شکل سندان درمی‌آید، چه تفاوتی با ابر‌های معمولی دارند؟ آیا مشاهده چنین ابری به‌تنهایی به معنای نزدیک بودن طوفان شدید است؟

برخلاف ابر‌های معمولی، ابر طوفانی (کومولونیمبوس) رشد عمودی بسیار زیادی دارد و قله آن می‌تواند به مرز وردسپهر برسد؛ در این ارتفاع، جریان صعودی با لایه پایدار بالای وردسپهر روبه‌رو می‌شود و ابر به‌صورت افقی گسترش می‌یابد و سندان را می‌سازد. شکل‌گیری سندان و وضعیت ظاهری آن به مرحله تحول ابر طوفانی بستگی دارد. این ابر‌ها مراحل مختلفی را پشت سر می‌گذارند. در مرحله نخست، که به آن مرحله نوزادی یا شکل‌گیری گفته می‌شود، ابر در حال رشد و توسعه است و هنوز سندان در قسمت بالایی آن شکل نگرفته است.

با رسیدن ابر به مرحله بلوغ، سندان در قسمت بالایی آن تشکیل می‌شود. در مرحله بعد، یعنی مرحله زوال یا پیری ابر، شدت طوفان کاهش می‌یابد و بخش پایینی ابر به‌تدریج از بین می‌رود؛ در این وضعیت ممکن است سندان گسترش بیشتری پیدا کند.

مشاهده سندان از فاصله دور نیز می‌تواند اطلاعاتی درباره جهت حرکت سامانه طوفانی و جهت وزش باد در ارتفاعات جو به ما بدهد. بنابراین، صرف مشاهده سندان برای قضاوت درباره شدت طوفان کافی نیست و باید مشخص شود ابر در کدام مرحله از تحول خود قرار دارد؛ زیرا ممکن است طوفان در حال تشدید یا در حال تضعیف باشد.

تگرگ چگونه درون ابر‌های طوفانی شکل می‌گیرد؟ آیا از ظاهر ابر می‌توان فهمید که احتمال بارش تگرگ وجود دارد یا حتی اندازه دانه‌های آن چقدر خواهد بود؟

تشخیص احتمال بارش تگرگ صرفا از روی ظاهر ابر چندان آسان نیست و به عواملی مانند محتوای رطوبتی و ساختار دمایی ابر بستگی دارد. اگر در ساختار عمودی ابر، لایه قابل‌توجهی با دمای زیر صفر درجه سلسیوس وجود داشته باشد، احتمال تشکیل تگرگ افزایش می‌یابد. میزان رطوبت موجود در ابر نیز بر اندازه دانه‌های تگرگ اثر می‌گذارد.

یکی از بهترین ابزار‌ها برای تشخیص احتمال تشکیل تگرگ، رادار هواشناسی است. البته فاصله رادار از سامانه طوفانی اهمیت دارد؛ زیرا به دلیل انحنای زمین، هرچه سامانه از رادار دورتر باشد، امکان مشاهده لایه‌های پایین‌تر ابر کمتر می‌شود. اگر رادار در فاصله مناسبی از سامانه، برای مثال حدود کمتر از ۱۰۰ تا ۱۲۰ کیلومتر، قرار داشته باشد، می‌تواند بخش‌های مختلف ابر و ساختار قائم آن را بهتر بررسی کند. حضور تگرگ نیز معمولاً با بازتاب راداری قوی‌تری همراه است؛ زیرا دانه‌های تگرگ به دلیل اندازه درشت‌تر نسبت به قطره‌های باران، بازتاب بیشتری ایجاد می‌کنند.

علاوه بر این، شاخص‌های ناپایداری جو که با استفاده از داده‌های کاوش جوی یا رادیوسوند (ابزار اندازه‌گیری شرایط جوی در ارتفاعات) محاسبه می‌شوند، می‌توانند به ارزیابی احتمال تشکیل تگرگ کمک کنند. سرعت جریان‌های صعودی هوا درون ابر نیز اهمیت زیادی دارد. اگر جریان صعودی ضعیف باشد، ذرات یخی نمی‌توانند مدت کافی در بخش سرد ابر باقی بمانند و تگرگ‌های ریزتری تشکیل می‌شوند؛ اما جریان‌های صعودی قوی می‌توانند ذرات یخی را مدت بیشتری در بخش سرد و مرطوب ابر نگه دارند و در صورت وجود رطوبت کافی، امکان تشکیل دانه‌های درشت‌تر تگرگ افزایش می‌یابد.

در فرایند تشکیل تگرگ، قطرک‌های آب فوق‌سرد، یعنی قطرک‌هایی که با وجود دمای زیر صفر همچنان مایع هستند، با هسته‌های یخی برخورد می‌کنند و روی آنها منجمد می‌شوند. تکرار این فرایند به افزایش اندازه دانه‌های تگرگ منجر می‌شود.

ساختار ابر طوفانی نیز در این زمینه مؤثر است. برخی ابر‌ها تک‌سلولی و برخی دیگر چندسلولی هستند. در ابر‌های چندسلولی، جریان‌های صعودی و نزولی در بخش‌های مختلف سامانه شکل می‌گیرند و دانه‌های تگرگ ممکن است چندین بار میان جریان‌های صعودی و نزولی جابه‌جا شوند. این شرایط می‌تواند فرصت بیشتری برای رشد دانه‌های تگرگ فراهم کند و به تشکیل دانه‌های درشت‌تر بینجامد.

گاهی پیش از رسیدن باران، ابر‌های تیره و گسترده‌ای در آسمان دیده می‌شوند که با وزش باد شدید همراه‌اند. چه نشانه‌هایی به تشخیص احتمال وزش باد‌های خطرناک، بارش شدید یا وقوع طوفان‌های تندری کمک می‌کنند؟

احد وظیفه: استفاده از مشاهدات هواشناسی، تصاویر ماهواره‌ای و راداری و همچنین خروجی مدل‌های عددی پیش‌بینی وضع هوا، می‌توان حتی از چند روز قبل احتمال وقوع طوفان را ارزیابی کرد

برای تشخیص احتمال وقوع این پدیده‌ها، ابتدا وضعیت ناپایداری جو را بررسی می‌کنیم. برای این کار، عواملی مانند تغییرات دما و رطوبت در ارتفاعات مختلف جو و میزان انرژی موجود برای صعود توده‌های هوا را در نظر می‌گیریم. این اطلاعات به ما کمک می‌کنند ارزیابی کنیم که جو تا چه اندازه مستعد شکل‌گیری ابر‌های طوفانی و وقوع پدیده‌هایی مانند باد شدید و بارش سنگین است. از نظر ظاهری نیز، ابر‌های کومولونیمبوس با رشد عمودی زیاد و قاعده بسیار تیره و همچنین ابر‌های قفسه‌ای که در لبه جلویی باد‌های خروجی طوفان شکل می‌گیرند، می‌توانند نشانه‌ای از احتمال وزش باد شدید و بارش سنگین باشند.

از سوی دیگر، امروزه مدل‌های هواشناسی وضعیت جو را با دقت قابل‌قبولی پیش‌بینی می‌کنند. با استفاده از مشاهدات هواشناسی، تصاویر ماهواره‌ای و راداری و همچنین خروجی مدل‌های عددی پیش‌بینی وضع هوا، می‌توان حتی از چند روز قبل احتمال وقوع طوفان را ارزیابی کرد.

چرا برخی ابر‌ها تیره‌تر از ابر‌های دیگر دیده می‌شوند؟

تیرگی ابر به دو عامل اصلی بستگی دارد. میزان آب موجود در آن و ضخامت ابر. هنگامی که قطرک‌های آب زیادی درون ابر وجود داشته باشد، این قطرک‌ها نور خورشید را بازتاب و پراکنده می‌کنند و از عبور بخش زیادی از آن به سمت پایین جلوگیری می‌کنند؛ در نتیجه، قسمت زیرین ابر تیره‌تر دیده می‌شود. ضخامت ابر نیز در این موضوع مؤثر است؛ هرچه ابر ضخیم‌تر باشد، نور کمتری از آن عبور می‌کند و سطح زیرین آن تیره‌تر به نظر می‌رسد.

شکل ظاهری قسمت زیرین ابرها، از جمله ابر‌های کیسه‌مانند و ابر‌هایی با سطح زیرین صاف و افقی، چه اطلاعاتی درباره وضعیت ناپایداری یا پایداری جو به ما می‌دهد؟

احد وظیفه: سطح زیرین صاف و تقریباً افقی ابر‌ها معمولا نشان‌دهنده پایداری نسبی جو است

برجستگی‌های کیسه‌مانندی که در قسمت زیرین برخی ابرها، به‌ویژه سندان ابر‌های طوفانی، دیده می‌شوند، ماماتوس نام دارند. شکل‌گیری آنها با شرایط ناپایدار جو و وجود جریان‌های صعودی و نزولی هوا در بخش‌های مختلف ابر ارتباط دارد. این ساختار می‌تواند از نشانه‌های وجود ناپایداری در جو باشد.

در مقابل، برخی ابر‌ها سطح زیرین صاف و تقریباً افقی دارند. این وضعیت معمولا نشان‌دهنده پایداری نسبی جو است. برای مثال، در جلوی جبهه‌های گرم ممکن است ابر‌های گسترده‌ای شکل بگیرند و حتی بارندگی رخ دهد، اما به دلیل پایداری نسبی جو، سطح زیرین ابر‌ها صاف باشد.

البته همه ابر‌هایی که پایه صاف دارند باران‌زا نیستند. برخی ابر‌های جوششی یا کومولی‌فرم نیز در شرایط جوی آرام و با ناپایداری محدود در لایه‌های پایین جو شکل می‌گیرند. پایه این ابر‌ها معمولاً در تراز چگالش قرار دارد؛ یعنی ارتفاعی که توده هوای صعودکننده به حالت اشباع می‌رسد و قطرک‌های آب تشکیل می‌شوند. این ابر‌ها که به کومولوس هوای خوب معروف‌اند، معمولا در روز‌های آرام دیده می‌شوند.

ابر‌ها معمولا چه مدت پیش از وقوع یک پدیده خطرناک می‌توانند نشانه‌های هشداردهنده داشته باشند؟ در چه شرایطی مشاهده ظاهری ابر‌ها کافی نیست و برای تشخیص احتمال تگرگ یا طوفان باید از رادار، ماهواره و پیش‌بینی‌های هواشناسی کمک گرفت؟

تصاویر ماهواره‌های هواشناسی معمولاً هر ۱۰ تا ۱۵ دقیقه به‌روزرسانی می‌شوند و تصویر جدید جو اغلب با فاصله زمانی کمتر از نیم ساعت در دسترس عموم مردم قرار می‌گیرد. البته استفاده مؤثر از این تصاویر به دانش و توانایی افراد در تفسیر آنها بستگی دارد. شکل ابرها، نحوه رشد و تغییرات دمای قله ابر که ماهواره‌ها اندازه‌گیری می‌کنند، اطلاعاتی درباره چگونگی توسعه ابر و مسیر حرکت آن در اختیار ما قرار می‌دهد.

از سوی دیگر، مدل‌های عددی هواشناسی می‌توانند وضعیت بارش و میزان ابرناکی آسمان را پیش‌بینی کنند. همچنین با بررسی عبور جبهه‌های هوا می‌توان نوع جبهه، اعم از گرم یا سرد، و ویژگی‌های آن را تشخیص داد؛ زیرا هر یک از این جبهه‌ها الگو‌های مشخصی از تشکیل و تحول ابر‌ها دارند.

در فاصله زمانی نزدیک به وقوع پدیده نیز می‌توان با استفاده از مشاهدات زمینی هواشناسی و داده‌های رادار، ویژگی‌های سامانه طوفانی را با دقت بیشتری بررسی کرد.

اگر مردم با ابر‌های بسیار بلند و تیره، رعدوبرق یا وزش ناگهانی باد روبه‌رو شوند، چه اقداماتی باید انجام دهند؟ کدام نشانه‌ها ایجاب می‌کند که از فضا‌های باز دور شوند و به مکان امن پناه ببرند؟

رعدوبرق و به‌ویژه آذرخش یا صاعقه‌ای که از ابر به زمین برخورد می‌کند، از خطرناک‌ترین پدیده‌های همراه با طوفان است. در هنگام وقوع رعدوبرق باید از حضور در فضای باز خودداری کرد و از درختان بلند و منفرد فاصله گرفت. همچنین اگر فرد در خودرو قرار دارد، بهتر است داخل آن بماند.

در محیط‌های طبیعی نیز باید از قرار گرفتن در نزدیکی آب، مناطق آب‌گرفته و ارتفاعات، به‌ویژه قله کوه‌ها، خودداری کرد؛ زیرا این مناطق می‌توانند خطر برخورد صاعقه را افزایش دهند. در چنین شرایطی، بهترین اقدام پناه گرفتن در یک ساختمان ایمن یا خودروی سقف‌فلزی با پنجره‌های بسته است.