علم طوفان: درک توسعه و شدت طوفان

طوفان ها، که به عنوان تایفون (در شمال غربی اقیانوس آرام) و سیکلون (در جنوب اقیانوس آرام و اقیانوس هند) نیز شناخته می شوند، از جمله قدرتمندترین و مخرب ترین پدیده های آب و هوایی روی زمین هستند. درک شکل گیری، تشدید و رفتار آنها برای پیش بینی موثر، آمادگی در برابر حوادث و کاهش اثرات این طوفان های ویرانگر بسیار مهم است. این راهنمای جامع علم پشت طوفان ها را بررسی می کند و دیدگاهی جهانی در مورد توسعه و شدت آنها ارائه می دهد.

طوفان چیست؟

طوفان نوعی سیکلون گرمسیری است که با یک مرکز کم فشار (چشم) و رعد و برق های متعددی که بادهای شدید و باران های شدید تولید می کنند، مشخص می شود. سیکلون های گرمسیری بر روی آب های گرم اقیانوس در نزدیکی خط استوا تشکیل می شوند. برای اینکه به عنوان طوفان (در اقیانوس اطلس و شمال شرقی اقیانوس آرام) طبقه بندی شود، یک سیکلون گرمسیری باید حداکثر بادهای پایدار حداقل 74 مایل در ساعت (119 کیلومتر در ساعت) داشته باشد.

قراردادهای نامگذاری

سیکلون های گرمسیری برای کمک به شناسایی و ارتباط نامگذاری می شوند. سازمان جهانی هواشناسی (WMO) فهرست هایی از نام ها را برای هر حوضه سیکلون گرمسیری نگهداری می کند. این نام ها معمولاً به ترتیب حروف الفبا انتخاب می شوند و بین نام های مرد و زن متناوب هستند. هنگامی که طوفانی به ویژه مرگبار یا پرهزینه باشد، نام آن اغلب بازنشسته و جایگزین می شود تا از ایجاد ناراحتی جلوگیری شود.

شکل گیری طوفان: دستور العملی برای فاجعه

چندین عنصر کلیدی برای تشکیل طوفان ضروری است:

• آب های گرم اقیانوس: طوفان ها به آب گرم اقیانوس (به طور معمول حداقل 26.5 درجه سانتیگراد یا 80 درجه فارنهایت) نیاز دارند تا گرما و رطوبت لازم را فراهم کنند. این آب گرم تبخیر می شود، به جو بالا می رود و به طوفان دامن می زند.
• ناپایداری جوی: جو باید ناپایدار باشد، به این معنی که هوای گرم و مرطوب در نزدیکی سطح بتواند به سرعت بالا برود. این هوای در حال صعود خنک می شود و متراکم می شود و گرمای نهان را آزاد می کند که بیشتر به طوفان دامن می زند.
• هوای مرطوب در تروپوسفر پایین و میانی: هوای خشک می تواند از توسعه طوفان جلوگیری کند. یک محیط مرطوب اجازه می دهد تا تراکم و تشکیل ابر ادامه یابد.
• برش باد عمودی کم: برش باد تغییر در سرعت یا جهت باد با ارتفاع است. برش باد زیاد می تواند طوفان در حال توسعه را مختل کرده و آن را از هم بپاشاند. برش باد کم اجازه می دهد تا طوفان سازماندهی و تقویت شود.
• اثر کوریولیس: اثر کوریولیس، ناشی از چرخش زمین، هوای متحرک را در نیمکره شمالی به سمت راست و در نیمکره جنوبی به سمت چپ منحرف می کند. این انحراف باعث چرخش طوفان می شود. اثر کوریولیس در نزدیکی خط استوا ضعیف است، بنابراین طوفان ها به ندرت در 5 درجه ای خط استوا تشکیل می شوند.
• اختلال از قبل موجود: یک اختلال آب و هوایی از قبل موجود، مانند یک موج گرمسیری یا مجموعه ای از رعد و برق، اغلب برای شروع تشکیل طوفان مورد نیاز است.

مراحل توسعه

یک سیکلون گرمسیری مراحل مختلف توسعه را طی می کند:

• اختلال گرمسیری: مجموعه ای از رعد و برق با چرخش ضعیف.
• افسردگی گرمسیری: یک اختلال گرمسیری با گردش بسته و حداکثر بادهای پایدار 38 مایل در ساعت (61 کیلومتر در ساعت) یا کمتر.
• طوفان گرمسیری: یک افسردگی گرمسیری با حداکثر بادهای پایدار 39-73 مایل در ساعت (63-117 کیلومتر در ساعت). در این مرحله، طوفان نامگذاری می شود.
• طوفان (یا تایفون/سیکلون): یک طوفان گرمسیری با حداکثر بادهای پایدار 74 مایل در ساعت (119 کیلومتر در ساعت) یا بیشتر.

تشدید طوفان: از طوفان گرمسیری تا نیروی فاجعه بار

هنگامی که یک سیکلون گرمسیری به وضعیت طوفان گرمسیری می رسد، عوامل متعددی می توانند بر تشدید آن به یک طوفان تأثیر بگذارند:

• دمای سطح دریا (SST): SST های بالاتر انرژی بیشتری به طوفان می دهند و منجر به افزایش تبخیر و همرفت می شوند.
• محتوای گرمایی اقیانوس (OHC): OHC معیاری از گرمای ذخیره شده در لایه های بالایی اقیانوس است. طوفان ها می توانند انرژی را از OHC دریافت کنند، حتی اگر SST کمی کمتر باشد.
• برش باد عمودی کم: همانطور که قبلاً ذکر شد، برش باد کم برای سازماندهی و تقویت طوفان بسیار مهم است.
• جریان خروجی در بالا: یک جریان خروجی قوی از هوا در بالای طوفان به تهویه سیستم و حذف هوای گرم و مرطوب کمک می کند و امکان تشدید بیشتر را فراهم می کند.
• چرخه جایگزینی چشم (ERC): برخی از طوفان های شدید چرخه های جایگزینی چشم را طی می کنند، جایی که یک دیواره چشم جدید در خارج از دیواره چشم اصلی تشکیل می شود. دیواره چشم اصلی سپس از بین می رود و دیواره چشم جدید منقبض می شود و منجر به تضعیف موقت طوفان و به دنبال آن تشدید مجدد می شود.

مقیاس باد طوفان Saffir-Simpson

مقیاس باد طوفان Saffir-Simpson یک رتبه بندی 1 تا 5 بر اساس سرعت باد پایدار طوفان است. این مقیاس خسارات احتمالی اموال را تخمین می زند. طوفان هایی که به رده 3 یا بالاتر می رسند، طوفان های بزرگ در نظر گرفته می شوند.

• رده 1: 74-95 مایل در ساعت (119-153 کیلومتر در ساعت) - حداقل آسیب
• رده 2: 96-110 مایل در ساعت (154-177 کیلومتر در ساعت) - آسیب متوسط
• رده 3: 111-129 مایل در ساعت (178-208 کیلومتر در ساعت) - آسیب گسترده
• رده 4: 130-156 مایل در ساعت (209-251 کیلومتر در ساعت) - آسیب شدید
• رده 5: 157 مایل در ساعت (252 کیلومتر در ساعت) یا بالاتر - آسیب فاجعه بار

توجه به این نکته مهم است که مقیاس Saffir-Simpson فقط سرعت باد را در نظر می گیرد. عوامل دیگر، مانند طغیان طوفان، بارندگی و اندازه، نیز می توانند در آسیب کلی ناشی از طوفان نقش داشته باشند.

ساختار طوفان: نگاهی به داخل جانور

طوفان ها ساختار متمایزی دارند:

• چشم: چشم مرکز آرام و شفاف طوفان است. این منطقه دارای فشار نسبتاً کم و بادهای سبک است. قطر چشم معمولاً از 20 تا 65 کیلومتر (12 تا 40 مایل) متغیر است.
• دیواره چشم: دیواره چشم حلقه ای از رعد و برق های شدید است که چشم را احاطه کرده است. این منطقه از طوفان با قوی ترین بادها و سنگین ترین بارندگی است.
• نوار باران: نوارهای بارانی نوارهای مارپیچی از رعد و برق هستند که از دیواره چشم به سمت بیرون امتداد دارند. این نوارهای بارانی می توانند بارندگی های سنگین و بادهای تند تولید کنند.

پیش بینی طوفان ها: پیش بینی مسیر و شدت آینده

پیش بینی مسیر و شدت طوفان یک فرآیند پیچیده است که متکی به ابزارها و تکنیک های مختلف است:

• ماهواره های هواشناسی: ماهواره ها اطلاعات ارزشمندی در مورد موقعیت، اندازه و شدت طوفان ها ارائه می دهند.
• شناسایی هواپیما: هواپیماهای مجهز ویژه، که اغلب به عنوان "شکارچیان طوفان" از آنها یاد می شود، برای جمع آوری داده ها در مورد سرعت باد، فشار، دما و رطوبت به داخل طوفان ها پرواز می کنند.
• شناورهای هواشناسی و کشتی ها: شناورها و کشتی ها داده هایی را در مورد دمای سطح دریا، سرعت باد و ارتفاع موج ارائه می دهند.
• مدل های هواشناسی: از مدل های کامپیوتری برای شبیه سازی رفتار جو و پیش بینی مسیر و شدت آینده طوفان ها استفاده می شود. این مدل ها از معادلات ریاضی پیچیده استفاده می کنند و به قدرت محاسباتی قابل توجهی نیاز دارند.

چالش ها در پیش بینی

علیرغم پیشرفت ها در فناوری پیش بینی، پیش بینی مسیر و شدت طوفان همچنان یک چالش است. عواملی مانند:

• تعاملات پیچیده: طوفان ها سیستم های پیچیده ای هستند که به روش های پیچیده با جو و اقیانوس اطراف تعامل دارند.
• محدودیت های داده: داده های داخل طوفان محدود است و بازنمایی دقیق شرایط اولیه طوفان در مدل های هواشناسی را دشوار می کند.
• محدودیت های مدل: مدل های هواشناسی کامل نیستند و می توانند در شبیه سازی های خود اشتباه داشته باشند.

به دلیل این چالش ها، پیش بینی های طوفان همیشه مشمول عدم قطعیت هستند. پیش بینی کنندگان طیفی از مسیرها و شدت های احتمالی را برای انعکاس این عدم قطعیت ارائه می دهند.

تاثیر تغییرات آب و هوایی بر طوفان ها

انتظار می رود تغییرات آب و هوایی تاثیر قابل توجهی بر طوفان ها داشته باشد. در حالی که ممکن است تعداد کل طوفان ها افزایش نیابد، انتظار می رود شدت قوی ترین طوفان ها افزایش یابد. تغییرات آب و هوایی همچنین ممکن است باعث شود طوفان ها کندتر حرکت کنند و بارندگی بیشتری تولید کنند.

اثرات بالقوه

• افزایش شدت: آب های گرمتر اقیانوس انرژی بیشتری را برای طوفان ها فراهم می کنند و منجر به افزایش شدت می شوند.
• افزایش سطح دریا: افزایش سطح دریا باعث تشدید طغیان طوفان می شود و خطر سیل ساحلی را افزایش می دهد.
• حرکت کندتر: برخی از مطالعات نشان می دهد که طوفان ها کندتر حرکت می کنند و منجر به افزایش بارندگی و سیل می شوند.
• تغییرات در مسیرهای طوفان: تغییرات آب و هوایی ممکن است مسیرهای طوفان را تغییر دهد و به طور بالقوه مناطق جدیدی را در معرض خطر طوفان قرار دهد.

جامعه علمی به طور فعال در حال تحقیق در مورد ارتباط بین تغییرات آب و هوایی و طوفان ها برای درک بهتر این اثرات بالقوه است.

نمونه هایی از طوفان های ویرانگر در سراسر جهان

طوفان ها باعث ویرانی های عظیمی در سراسر جهان شده اند. در اینجا چند مثال آورده شده است:

• طوفان کاترینا (2005، ایالات متحده): یکی از پرهزینه ترین طوفان ها در تاریخ ایالات متحده، که باعث خسارات گسترده به نیواورلئان و ساحل خلیج فارس شد.
• تایفون هایان (2013، فیلیپین): یک ابر طوفان که فیلیپین را ویران کرد و باعث تخریب گسترده و از دست دادن جان شد.
• طوفان ماریا (2017، پورتوریکو): یک طوفان فاجعه بار که باعث خسارات گسترده به پورتوریکو شد و زیرساخت های جزیره را فلج کرد.
• سیکلون ایدای (2019، موزامبیک، زیمبابوه، مالاوی): یک سیکلون ویرانگر که باعث سیل گسترده و آواره شدن در موزامبیک، زیمبابوه و مالاوی شد.
• سیکلون نرگس (2008، میانمار): باعث تخریب فاجعه بار و تعداد زیادی تلفات در میانمار شد

اینها تنها چند نمونه از تأثیر ویرانگری است که طوفان ها می توانند داشته باشند. درک علم طوفان برای محافظت از جوامع و کاهش خطرات مرتبط با این طوفان های قدرتمند بسیار مهم است.

آمادگی در برابر حوادث: محافظت از خود و جامعه خود

آماده شدن برای طوفان برای محافظت از خود، خانواده و جامعه خود ضروری است. در اینجا مراحلی وجود دارد که می توانید انجام دهید:

• خطر خود را بدانید: دریابید که آیا در منطقه ای زندگی می کنید که در برابر طوفان آسیب پذیر است یا خیر.
• یک برنامه توسعه دهید: یک برنامه آمادگی برای طوفان ایجاد کنید که شامل مسیرهای تخلیه، لوازم اضطراری و استراتژی های ارتباطی باشد.
• جمع آوری لوازم: یک کیت آمادگی برای طوفان جمع آوری کنید که شامل غذا، آب، دارو، جعبه کمک های اولیه و چراغ قوه باشد.
• مطلع باشید: پیش بینی ها و هشدارهای هواشناسی را از منابع رسمی، مانند مرکز ملی طوفان (NHC) و آژانس های مدیریت اضطراری محلی نظارت کنید.
• از دستورات تخلیه پیروی کنید: اگر دستور تخلیه صادر شد، فورا تخلیه کنید.

با برداشتن این گام ها، می توانید به طور قابل توجهی شانس خود را برای ایمن ماندن در طول طوفان افزایش دهید.

نتیجه گیری: درک و احترام به قدرت طوفان ها

طوفان ها سیستم های آب و هوایی قدرتمند و پیچیده ای هستند که می توانند اثرات ویرانگری داشته باشند. با درک علم پشت شکل گیری، تشدید و رفتار طوفان، می توانیم توانایی خود را برای پیش بینی این طوفان ها، آماده شدن برای اثرات آنها و محافظت از جوامع خود بهبود بخشیم. از آنجایی که تغییرات آب و هوایی همچنان بر الگوهای آب و هوایی تأثیر می گذارد، سرمایه گذاری در تحقیقات طوفان و آمادگی در برابر حوادث برای کاهش خطرات مرتبط با این نیروهای قدرتمند طبیعت مهم تر از همیشه است. از آب های گرم اقیانوس اطلس تا وسعت وسیع اقیانوس آرام، جامعه جهانی باید برای درک و احترام به قدرت طوفان ها با هم همکاری کند.