راهنما · ۱۲ مهر ۱۴۰۵
راهنمای آبوهوا، طوفان و اقیانوس‌ها
باد، ابر، باران، طوفان، موسمی، النینو و جریانهای اقیانوسی چگونه کار می‌کنند و چه ربطی به عصرهای یخبندان دارند؟
آبوهوا و اقیانوس‌ها یک موتور مشترک دارند: خورشید گرمای نابرابر به سطح زمین می‌رساند، و جو و دریا می‌کوشند این نابرابری را با باد و جریان برابر کنند. این راهنما از ساده‌ترین مفهوم، یعنی فشار هوا، آغاز میکند و گام‌به‌گام به ابر و باران، طوفان‌های ویرانگر، جریانهای بزرگ اقیانوسی و عصر یخبندان میرسد.
باد از کجا می‌آید؟
باد جابه‌جایی هوا از جای پرفشار به جای کم‌فشار است. فشار هوا وزن ستون هوای بالای ماست و در سطح دریا حدود ۱۰۱۳ هکتوپاسکال است؛ هوا گرم میشود، سبک میشود و بالا می‌رود، پس جای کم‌فشاری می‌گذارد که هوای اطراف آن را پر میکند. به همین علت، باد در ساحل روزها از دریا به خشکی می‌وزد و شب‌ها برعکس.
در مقیاس کره‌ای، چرخش زمین مسیر باد را خم میکند. اثر کوریولیس باعث میشود در نیمکرهٔ شمالی بادها و جریان‌ها به راست منحرف شوند و در جنوبی به چپ. به همین دلیل هوا مستقیم به‌سوی مرکز کم‌فشار نمی‌رود، بلکه دور آن می‌چرخد و بادهای جهانی پایدار می‌سازد. در ارتفاع حدود ده کیلومتری، جریان جت رودی باریک از باد بسیار سریع است که ممکن است از ۳۰۰ کیلومتر بر ساعت فراتر رود؛ مسیر هواپیماها و حرکت سامانه‌های جوی را تعیین میکند. در لایه‌های پایین، مرز دو توده هوا با دمای متفاوت جبههٔ هوا نام دارد و عبورش با ابر، باد و تغییر دما همراه است.
ابر، باران و مه چگونه پدید می‌آیند؟
ابر از قطره‌های ریز آب یا بلورهای یخ ساخته میشود که پس از بالا رفتن و سرد شدن هوای مرطوب بر ذره‌های گرد و غبار می‌نشینند. شکل ابر ردپای وضعیت جو است: ابرهای پرمانند بلند و نازک‌اند، توده‌ای‌ها مثل پنبه رشد عمودی دارند و لایه‌ای‌ها آسمان را مثل پتو می‌پوشانند. اگر قطره‌ها آنقدر درشت شوند که هوا نتواند نگه‌شان دارد، باران میبارد. تگرگ وقتی پدید می‌آید که جریان بالارو در ابر توفانی قطره را بارها به لایه‌های یخ‌زده بازگرداند و هر بار پوسته‌ای از یخ روی آن بنشیند. مه هم ابری است که روی زمین نشسته و بیشتر در شب‌های آرام و سرد شکل میگیرد.
طوفان‌ها چرا این‌قدر ویرانگرند؟
طوفان‌ها انرژی انبوه جو را در جایی کوچک متمرکز می‌کنند. گردباد ستونی چرخان از هوا است که از ابر توفانی تا زمین کشیده میشود و بادهایش در شدیدترین موارد حدود ۴۰۰ کیلومتر بر ساعت یا بیشتر میشود، هرچند عمرش معمولاً کوتاه است. طوفان حاره‌ای غول بسیار بزرگ‌تری است: بر اقیانوس گرم و با دمای آب دست‌کم حدود ۲۶ درجه تشکیل میشود، چشمی آرام در مرکز دارد و بادهای دور آن از ۱۱۹ کیلومتر بر ساعت فراتر می‌رود. این پدیده در اقیانوس اطلس هوریکن، در آسیای شرقی تایفون و در اقیانوس هند سیکلون نام دارد؛ نام‌ها فرق دارند و ماهیت یکی است. خشکی با قطع منبع گرمای آب این سامانه‌ها را ضعیف میکند.
در ایران نوع دیگری از آشوب هوا هم هست. طوفان گرد و غبار از دشت‌های خشک برمی‌خیزد و ذرات ریز را هزاران کیلومتر می‌برد. سرچشمه‌هایش بیابان‌های عراق، عربستان و سیستان است و باد صد و بیست‌روزهٔ سیستان در تابستان یکی از شناخته‌شده‌ترین نمونه‌هاست. گرد و غبار سلامت را تهدید میکند و مدرسه‌ها و پروازها را متوقف می‌سازد.
چرا سال‌ها خشک و سال‌ها پرباران میشوند؟
جو و دریا یک سامانه‌اند و تغییر در یکی روی دیگری اثر می‌گذارد. باد موسمی بادی فصلی است که با گرم و سرد شدن نابرابر خشکی و دریا جهتش را تابستان و زمستان عوض میکند؛ موسمی تابستانی هند باران سالانه برای میلیاردها نفر می‌آورد. النینو از آن هم پیچیده‌تر است: هر دو تا هفت سال یک‌بار آب سطحی اقیانوس آرام استوایی شرقی غیرعادی گرم میشود، بادهای تجاری ضعیف میشوند و الگوی بارش جهان برهم می‌خورد، از سیل در پرو تا خشکسالی در استرالیا و اندونزی. ایران هم تأثیرهای متفاوت و غیرقطعی از آن می‌پذیرد.
جریانهای اقیانوسی چه نقشی در اقلیم دارند؟
اقیانوس‌ها گرما را از استوا به قطب می‌برند. جریانهای اقیانوسی هم از باد (در سطح) و هم از اختلاف چگالی آب (در ژرفا) نیرو میگیرند. جریان خلیج (گلف‌استریم) آب گرم را از دریای کارائیب به شمال اطلس می‌برد و زمستان اروپای غربی را ملایم‌تر از عرض جغرافیایی‌اش میکند. چرخهٔ ژرف که از سرد و شور شدن آب نزدیک قطب شروع میشود، «تسمهٔ نقاله»ای است که آب را در طول هزار سال در همهٔ اقیانوس‌ها می‌گرداند. اگر این جریان‌ها تغییر کنند، اقلیم قاره‌ها هم عوض میشود.
عصرهای یخبندان چگونه رخ می‌دهند؟
عصر یخبندان دوره‌ای طولانی است که در آن ورقه‌های یخ قاره‌ای بخش بزرگی از عرض‌های بالا را می‌پوشانند. ما در یک دورهٔ یخبندان بزرگ‌تر هستیم و آخرین اوج سرمای آن حدود ۲۰ هزار سال پیش بود، وقتی سطح دریا بسیار پایین‌تر بود و ورقهٔ یخی بر شمال آمریکا و اروپا سنگینی می‌کرد. محرک اصلی این چرخه‌ها تغییرات آهستهٔ مدار و کجی محور زمین است که در چرخه‌های میلانکوویچ آمده، و بازخوردهایی چون بازتاب نور از یخ و تغییر دی‌اکسید کربن آن را تقویت می‌کنند. برای ارتباط این بحث با گرمایش امروز، مدخل تغییر اقلیم را ببینید.
پرسش‌های رایج
### چرا بادها در نیمکرهٔ شمالی به راست منحرف میشوند؟
چرخش زمین حول محورش مسیر حرکت را نسبت به سطح زمین خم میکند، که اثر کوریولیس نام دارد. در نیمکرهٔ شمالی این انحراف به راست و در جنوبی به چپ است.
### تفاوت هوریکن و تایفون چیست؟
هیچ تفاوت فیزیکی ندارند و هر دو طوفان حارهایاند. فقط نام آنها بسته به اقیانوسی که در آن شکل میگیرند فرق میکند.
### تگرگ چرا در تابستان هم میبارد؟
تگرگ در ابرهای توفانی بلند شکل میگیرد که بخش بالای آنها حتی در تابستان بسیار سرد است. جریانهای بالارو قوی یخ را در همان ارتفاع نگه میدارند تا درشت شود.
### النینو چه اثری بر آبوهوا دارد؟
النینو با گرم شدن غیرعادی آب شرق اقیانوس آرام الگوی بارش و دما را در بخشهای وسیعی از جهان عوض میکند. نتیجه ممکن است سیل در یک منطقه و خشکسالی در منطقهای دیگر باشد.
### فشار هوا چرا با ارتفاع کم میشود؟
هرچه بالاتر برویم ستون هوای بالای سرمان کوتاهتر است و وزن کمتری دارد. در قلهٔ کوههای بلند فشار به کمتر از نصف مقدار سطح دریا میرسد.