هاریکن ها

[spow 44197]

هاريکن ها چرخند هايي هستند که برروي اقيانوس هاي گرم حاره اي توسعه مي يابند و داراي باد هاي تقويت شوند هاي هستند که سرعت آنها حد اقل 64 نات (74 متر در ساعت ) مي باشد اين توفان ها قابليت توليد باد هاي خطر ناک و باران هاي سيل آسا و طغيان گرا دارند که همه اين موارد باعث بروز خسارات فراوان و تلفات جاني در نواحي ساحلي مي گردد به طور مثال يک طوفان به ياد ماندني که تلفات جاني 50 نفره و خسارت مالي 30 ميليون دلاري در بر داشت توفان Andrew است که تصوير آن در بالا نشان داده شده است

هدف اصلي دراين مبحث معرفي هاريکن ها و نحوه شکل گيري آنها و تشريح چگونگي تاثير شرايط جوي در توسعه هاريکن ها مي باشد

هاريکن ها :

 

هاريکن ها چرخند هاي حاره اي هستند که سرعت باد آنها از 64 نات بيشتر باشد هاريکن ها در نيمکره شمالي در خلاف جهت عقربه هاي ساعت و در نيمکره جنوبي در جهت عقربه هاي ساعت حول مرکز خود مي چرخند هاريکن ها از تجزاي ساده توفان هاي تنمدري شکل مي گيرند اين توفان هاي تندري به کمک اقيانوس و شرايط جوي به هاريکن تبديل مي شوند در ابتدا دماي آب اقيانوس بايد بيشتر از 25 درجه سانتيگراد باشد( 81 درجه فارنهايت ) گرما ورطوبت آب گرم اقيانوس ها به عنوان منبع انرژي براي هاريکن ها حساب مي شوند به همين دليل است که هاريکن ها به هنگام عبور از روي خشکي و يا اقيانوس هاي سرد تر ويا مناطقي که داراي گرما ورطوبت کافي نباشند به سرعت تضعيف مي شوند

علاوه بر اقيانوس ها ي گرم شرجي و رطوبت بالادر تراز هاي مياني و پايين جو براي توسعه هاريکن ها مورد نياز مي باشند اين شرجي بالا مقدار تبخير را در ابرها کاهش مي دهدو گرماي نهان آزاد شده ناشي از بارندگي را افزايش مي دهد تمرکز گرماي نهان براي حرکت سيستم حياتي است

برش قائم باد در محيط اطراف چرخند هاي حاره اي بسيار با اهميت است که منظور از برش باد ميزان تغيير ر سرعت و جهت باد با افزايش ارتفاع است

هنگامي که برش باد ضعيف باشد توفان که قسمتي از چرخنده است به صورت قايم رشد مي کند و کرماي نهان ناشي از چگالش در هوايي که مستقيما در بالاي توفان قرار دارد آزاد مي شود و به توسعه توفان کمک مي کند هنگامي که برش باد قوي تري وجود داشته باشد توفان به صورت اريب وکج در مي آيد و گرماي نهان بر روي منطقه گسترده تري آزاد مي شود

پيشرفت اوليه توفان(توفان هايي که تبديل به هاريکن مي شوند ):

 

هاريکن ها از منطقه يک توفان تندري سرچشمه مي گيرند اين توفان هاي تندري معمولا به يکي از سه روش زير شکل مي گيرند اولين مورد (ITCZ) يا منطقه همگرايي درون حاره اي(ITCZ) مي باشد حلقه توفان هاي تندري مي باشد که دور تا دور کره زمين را د مناطق حاره اي مي پوشاند همان طور که در شکل زير نشان داده شده است امواج شرقي تجارتي در نزديکي استوا همگرا مي شوند و توفان هاي تندري را ايجاد مي کنند که مي توان آنها را توسط تصاوير ماهواره اي در طول استوا مشاهده کرد.

دومين منبع براي توفان هاي تندري که مي توانند هاريکن ايجاد کنند امواج متحرک جوي هستند که به امواج شرقي معروفند امواج شرقي شبيه امواج عرض هاي مياني هستند با اين تفاوت که آنها در جريان تجاري شرقي هستند همگرايي ناشي از اين امواج باعث ايجاد توفان هاي تندري مي گردد که مي توانند به هاريکن تبديل شوند

سومين مکانيسم توليد توفان هاي تندري در امتداد مرز جبهه هاي پير (old) مي باشد که به سوي سواحل فلوريدا و خليج مکزيک حرکت مي کنند توسعه و پيشرفت اين جبهه ها مي تواند باعث ايجاد توفان گردد که اگر شرايط جوي واقيانوسي مساعد باشد اين توفان ها مي توانند به چرخند هاي حاره اي توسعه پيدا کنند نقشه زير مناطقي از جهان را که چرخند هاي حاره اي مي توانند از آنجا سرچشمه بگيرند نشان مي دهد توفان هاي تندري معمولا در نيمکره شمالي يافت مي شوند اما اقيانوس آرام و اقيانوس هند نيز مي توانند توفان هايي را در نيمکره جنوبي ايجاد کنند در نقاط مختلف جهان هاريکن ها با نام هاي مختلف نام گذاري مي شوند

دراستوا سطح اقيانوس براي توليد هريکن به اندازه کافي گرم است اما هيچ هاريکني ايجاد نمي شود زيرا نيروي کوريليس براي ايجاد چرخش والقا کردن پتانسيل هاريکن کم است.

CISK: چگونه توفان هاي تندري به هاريکن تبديل مي شوند :

 

CISK (واپيچش همرفتي نوع دوم ) نظريه معروفي است که توضيح مي دهد که چگونه توفان ها تندري مي توانند چگاليده شده و به هاريکن تبديل شوند CISK يک سيستم feedback مثبت است به اين معني که هرگاه يک عمليات آغاز مي شود منجر به يک سري پيشرفت هايي مي شود که خود باعث پيشرفت کل آن عمليات مي گردد و اين چرخه به طور متناوب تکرار مي گردد.

هواي روي سطح که به درون يک مرکز کم فشار مي چرخد باعث ايجاد همگرايي مي شود و مرکز کم فشار به طرف بالا صعود مي کند هوا سرد مي شود و رطوبت چگاليده مي شود که موجب آزاد شدن گرماي نهان مي گردد اين گرماي نهان آزاد شده است که باعث تامين انرژي توفان ذمي شود

از آنجا که چگالي هواي گرم از هواي سرد کمتر است هواي گرم فضاي کمتري را اشغال مي کند اين گسترش هواي گرم هواي بيشتري را از مرکز توفان به بيرون منتقل مي کند و فشار سطح (وزن هواي بالاي سطح) کاهش ميابد وقتي که فشار سطح کاهش پيدا مي کند يک گراديان فشار بزرگتر شکل مي گيرد و هواي بيشتري به سمت مرکز توفان همگرا مي شود اين امر باعث ايجاد همخگرايي سطحي بيشتري مي شود وموجب مي رشود که هواي مرطوب سطحي بيشتري به هوا بلند شود اين هوا وقتي که سرد شود چگاليده شده و به ابر تبديل مي شود وقتي اين امر اتفاق مي افتد گرماي نهان بيشتري آزاد مي شود

اين چرخه به طور متناوب تکرار مي شود و هر بار باعث قوي تر شدن طوفان مي شود تا آنجا که فاکتورهاي ديگر مانند آب سرد سطح خشکي و يا برش شديد باد باعث ضعيف شدن آن مي شود

مراحل توسعه توفان )از آشفتگي هاي حاره اي تا هاريکن):

 

طوفان ها در يک چرخه از تولد تا مرگ دچار آشفتگي هاي زيادي مي شوند يک آشفتگي حاره اي مي تواند با دستيابي به يک سرعت باد مشخص به يک مرحله شديد تر توسعه پيدا کند پيشرفت آشفتگي حاره اي در تصوير زير قابل ديدن است.

توفان ها گاهي اوقات مي تو.انند براي يک دوره زماني طولاني به اندازه دو يا سه هفته زندگي کنند آنها ممکن است از دسته اي از توفان هاي تندري بر روي آب هاي اقيانوس هاي حاره اي سرچشمه بگيرند

وقتي که يک آشفتگي به يک آشفتگي حاره اي تبديل مي شود مدت زماني که طول مي کشد تا به مرحله بعد توسعه پيدا کند (توفان حاره اي) نصف روز تا دو روز مي باشد گاهي اوقات هم ممکن است اتفاق نيافتد همين مدت زمان نيز طول مي کشد که يک توفان حاره اي به شدت يک هاريمن تقويت شود شرايط اقيانوس و جو مهمترين نقش را در رخداد اين پديده ها ايفا مي کنند.

در تصوير زير که مربوط به يک تاوفان در سال 1995 است آشفتگي هاي حاره اي به وضوح ديده مي شوند.

در سمت چپ تصوير توفان حاره اي Jerry در بالاي فلوريدا مشاهده مي شود ودر سمت راست توفان Iris بين دو آشفتگي حاره اي قابل ديدن است

آشفتگي حاره اي ( Tropical depression)

 

هر گاه دسته از توفان هاي تندري در شرايط مساعد جوي در کنار يکديگر قرار گيرند تشکيل آشفتگي حاره اي مي دهند سرعت باد در مرکز آشفتگي تقريبا به طور ثابتي بين 30_20 نات مي باشد

يک آشفتگي حاره اي زماني اتفاق مي فتد که اولين علايم کم فشاري و چرخش در مرکز توفان تندري رخ دهد در نقشه هاي سطح زمين ايزو بار ها به هم نزديک مي شوند و اين کم فشاري را نشان مي دهد

وقتي که تصاوير ماهواره اي مشاهده مي شود به نظر مي رسد که آشفتگي حاره اي سازمان دهي اندکي داشته باشد با وجود اين معمولا مقدار اندکي چرخش به هنگام مشاهده تصاوير ماهواره اي مشاهده مي شود علاوه بر حالت چرخشي که آشفتگي حاره اي را شبيه هاريکن ها نشان مي دهد اشفتگي حاره اي به دسته اي از توفان ها ي تندري که در کنار يکديگر نيز تجمع يافته اند نيز شبيه است.

توفان هاي حاره ای

 

وقتي که يک آشفتگي حاره اي به حد اکثر سرعت خود که بين 64_35 نات است مي رسد به توفان تندري تبديل مي شود در اين زمان به آن يک نام اختصاصي مي دهند در اين مدت توفان خو د به خود سازماندهي شده و حالت چرخشي آن بيشتر مي شود و براي تبديل شدن به هاريکن آماده مي شود

حالت چرخش توفان تندري نسبت به چرخش آشفتگي حاره اي بيشتر است توفان تندري حتي بدون تبديل شدن به هاريکن نيز مي تواند مشکلات زيادي ايجاد کند عموما بيشتر مشکلاتي که يک توفان تندري ايجاد مي کند ناشي از بارش زياد است

تصوير ماهواره اي بالا مربوط به توفان تندري Charl مي باشد (1998) بيشتر شهرهاي جنوبي تگزاز بارندگي سنگين بين 10_5 اينچ را گزارش کردند از جمله اين موارد بارش درDelrio بود که بيشتر از 17 اينچ در يک روز گزارش شد و مردم را از خانه هايشان خارج کرد و 6 نفر تلفات جاني در بر داشت

ساختار کلي هاريکن ها:

 

هنگامي که فشار سطح شروع به افت مي کند توفان حاره اي تبديل به هاريکن مي شود و سرعت باد ان به 64 نات مي رسد و چرخش حول هسته مرکزي توسعه پيدا مي کند هاريکن ها قوي ترين چرخنده هاي حاره اي زمين هستند يک وي|گي مشخص در همه هاريکن ها که فقط مربوط به آنها مي باشد نقطه تيره اي است که در وسط هاريکن ها يافت مي شود و به آن چشم توفان مي گويند اطراف چشم توسط کمربندي از شديد ترين باد ها و بارندگي ها احاطه شده است که به آن ديوار چشم (eye wall ) مي گويند نوار بزرگي از ابرها ي باران زا در اطراف ديوار چشم به طور مارپيچ وجود دارد که به آنها نوار مارپيچي گفته مي شود (Spiral bamd) هاريکن ها به راحتي توسط نوتر چرخشي دور چشم در تصاوير ماهواره اي و راداري قابل تشخيص هستند هاريکن ها با توجه به سعت باد آنها توسط مقياس (saffir simpson) دسته بندي مي شوند اين مقياس از دسته 1 تا دسته 5 تغيير مي کند که توفان دسته 5 مخرب ترين توفان است

در شرايط مساعد جوي هاريکن ها مي توانند براي مدت 2 هفته عمر کنند در بالاي اب هاي سرد يا سطح خشکي هاريکن ها به سرعت ضعيف مي شوند

چشم هاريکن :مرکز توفان

 

مهمترين مشخصه که در هاريکن ها يافت مي شود چشم توفان است چشم در مرکز توفان قرار دارد و قطرآن بين 50_20 کيلومتر است چشم نقطه تمرکز توفان است و نقطه اي است با کمترين فشار سطحي که بقيه توفان در آن مي چرخد در تصوير زير چشم طوفان به خوبي قابل ديدن است

آسمان اغلب در بالاي چشم صاف است و باد نسبتا آرام مي باشد در حقيقت چشم آرام ترين قسمت هر توفان است چشم به اين دليل آرام ترين قسمت است که باد شديدي که به سمت مرکز همگرا مي شود هرگز به آن نمي رسد نيروي کوريليس باد را به آرامي از مرکز منحرف مي کند و منجر به چرخش آن دور مرکز هاريکن مي شود (eye wall) که اين امر موجب مي شود مرکز آرام باشد

چشم هنگامي قابل ديدن مي شود که هواي صعود کننده به جاي اينکه به بيرون منتقل شود به سمت مرکز توفان انتقال يابد اين هوا از تمام راستاها به سمت داخل حرکت مي کند اين همگرايي موجب مي شود که هوا در مرکز توفان نزول کند اين نزول هوا محيط اطراف را گرم تر مي کند و تبخير ابرها موجب پيدا شدن يک منطقه صاف در مرکز مي شود

ديوار چشم (ويرانگر ترين منطقه هاريکن )

 

ديوار چشم در اطراف چشم قرار دارد اين مکان جايي است که بيشترين باد هاي مخرب و شديد ترين بارندگي ها در انجا يافت مي شود در تصوير زير ديوار چشم نشان داده شده است

ديوار چشم به اين دليل به اين نام خوانده مي شود که معمولا مرکز هاريکن توسط ديواري از ابر احاطه مي شود در سطح زمين باد به طرف مرکز طوفان در حرکت است و هوا را مجبور مي کند که در مرکز صعود کند همگرايي ديوار چشم به اندازه اي شديد است که هوا با سرعت بيشتري نسبت به نقاط ديگر هاريکن به بالا کشيده مي شود بنابر اين انتقال رطوبت از اقيانوس به توفان و گرماي نهان ازاد شده در اين مکان بيشتر است

نوار مارپيچ(جايي که بيشترين بارندگي مشاهده مي شود )

 

ازسمت مرکز توفان که به بيرون حرکت کنيم مي توانيم نواري را که ساختار ابري دارد مشاهده کنيم اين ابرها نوار مارپيچ باران نيز نام دارند که در تصوير زير به خوبي قابل مشاهده هستند

گاهي اوقات فاصله هايي بين اين نوار ها وجود دارد که هيچ بارندگي در آ؛نها ديده نشده است به طور کلي اگر از لبه هاريکن به طرف مرکز آن حرکت کنيم خواهيم ديد که در برخي از نواحي آن بارندگي شديد است و در برخي نواحي بارندگي آرام است و اين امر به طور متوالي تکرار مي شود تا به مرکز توفان برسيم و هرچه به مرکز وچشم هاريکن نزديک تر شويم بارندگي شديد تر مي شود

طرحي از اين شکل مارپيچي در شکل بالا نشان داده شده است توفان تندري اکنون به مناطقي با هواي صعود کننده يا نزول کننده سازماندهي شده است بيشتر هوا در حال صعود است ولي مقدار کمي از هوا نيز يافت مي شود که نزول مي کند

11_فشار و باد ( توزيع در امتداد هاريکن)

 

فشار جو و سرعت باد در امتداد قطر هاريکن تغيير مي کند تصوير زير تغييراتي از سرعت باد ابي و فشار سطح قرمز را در امتداد يک هاريکن نشان مي دهد در فاصله بين 200_100 کيلومتر از چشم باد به اندازه کافي قوي است تا قابليت هاي يک توفان حاره اي را داشته باشد فشار جو نيز در اين فاصله نسبت به مرکز توفان به اندازه کافي بالا مي باشد( ml 9901010 )

با اين وجود هرچه به ديوار چشم نزديک مي شويم فشار بيشتر افت مي کند و سرعت باد افزايش مي يابد در فاصله حدود 100_50 کيلومتري بيشترين تغييرات در فشار و سرعت باد رخ مي دهد

فشار با سرعت بيشتري افت خواهد کرد اگر سرعت باد به طور همزمان با آن کاهش يابد در ديوار چشم سرعت باد به حد اکثر مقدار خود مي رسد اما در مرکز و در چشم باد بسيار آرام است فشار سطح در امتدا ديوار چشم باز هم کاهش مي يابد تا به حد اقل مقدار خود در مرکز برسد با خروج از مرکز باد و فشار با سرعت افزايش پيدا مي کند در طرف ديگر ديوار چشم باد با سرعت افزايش پيدا مي کند و سپس به مرور کاهش پيدا مي کند نيمرخ فشار و باد در داخل يک هاريکن کاملا متناسب است بنابر اين در ديوار چشم افزايش سريع فشار و سرعت باد انتظار مي رود و همچنين بعد از آن افزايش آهسته تر فشار و کاهش سرعت باد مورد انتظار مي باشد

حرکت هاريکن ها :

 

الگوي جهاني باد که با نام گردش عمومي شناخته مي شود و باد هاي سطحي هر نيم کره به سه دسته کمر بند باد تقسيم مي شوند :

الف- امواج شرقي قطبي-از 90_60 درجه عرض جغرافيايي

ب- بادهاي غربي 60_30 درجه عرض جغرافيايي

ج- امواج شرقي حاره اي از 30_0 درجه عرض جغرافيايي(بادهاي تجاري)

بادهاي تجارتي شرقي در هر دو نيمکره در منطقه اي نزديک استوا همگرا مي شوند (ITCZ) که به آن منطقه همگرايي درون حاره اي مي گويند که کمربندي از ابرها و توفان هاي تندري را پديد مي آورد که بخش هايي از کره زمين را دور مي زند مسير يک هاريکن به طور کلي يک کمربند بادي دارد که هاريکن در آن واقع است به طور مثال هاريکني که از آتلانتيک حاره اي شرقي سرچشمه مي گيرد توسط باد هاي تجاري شرقي به غرب در منطقه حاره اي منتقل مي شود سر انجام اين توفان ها به سمت شمال و مناطق فوق حاره اي مهاجرت مي کنند و به عرض هاي بالا تر مي روند به عنوان مثال در اثر اين حرکت ها خليج مکزيک و سواحل شرقي ايالات متحده در اين خطر هستند که هر سال يک يا دو هاريکن را تجربه کنند

پس از آن هاريکن ها توسط امواج غربي به شمال و عرض هاي مياني منتقل مي شوند و گاهي اوقات با سيستم هاي جبهه اي عرض هاي مياني ترکيب مي شوند

هاريکن ها انرزي خود را از سطح آبهاي گرم مناطق حاره اي کسب مي کنند به همين دليل است که هنگامي که آنها از روي آبهاي سرد مناطق عرض هاي مياني و خشکي ها عبور مي کنند به سرعت ضعيف شده و از هم مي پاشند.