يجد العلماء “الوقود” المخفي الذي قد يؤدي إلى تكثيف السحب الاستوائية

يمكن أن تصل السحب الحملية العميقة والنظيفة إلى مستويات عالية من التشبع الفائق مما قد يسمح للهباء الجوي بتكثيف نمو السحابة.

يمكن لجزيئات الهباء الجوي الصغيرة أن تغير سلوك السحب، لكن العلماء ناقشوا منذ فترة طويلة ما إذا كان بإمكانهم بالفعل جعل سحب العواصف الاستوائية أقوى. هذا السؤال مهم لأن السحب الحملية العميقة تساعد في تشكيل هطول الأمطار، والبرق، والمناخ، ومع ذلك فإن الجزيئات الصغيرة التي تشكل قطرات السحب يمكن أن تغير الفيزياء بداخلها بطرق خفية.

إحدى الآليات المقترحة تسمى الهباء الجوي المكثف التنشيط الحراري. ويعتمد ذلك على وصول السحب إلى نسبة عالية من التشبع ببخار الماء، وهي حالة يحتوي فيها الهواء على بخار ماء أكثر مما يظل في حالة توازن عادة. في ظل هذه الظروف، يمكن أن تؤدي إضافة جزيئات الهباء الجوي إلى تكوين العديد من القطرات الإضافية، وتعزيز التكثيف، وإطلاق المزيد من الحرارة الكامنة، وربما تقوية تيارات الهواء الصاعدة داخل السحب الحملية.

لم تجد قياسات الطائرات السابقة عمومًا مستوى التشبع الفائق شبه المستقر المطلوب لهذه العملية. لكن هذا الغياب لا يعني بالضرورة أن الظروف لم تحدث أبداً. ركزت العديد من الملاحظات السابقة على السحب التي يكون فيها احتمال التشبع الفائق أقل، بما في ذلك السحب الملوثة نسبيًا، أو السحب الدافئة الضحلة، أو السحب التي تم أخذ عينات منها أسفل مناطق الحمل الحراري الأعمق حيث يمكن أن يؤدي هطول الأمطار واندماج القطرات والتيارات الصاعدة السريعة إلى تقليل مساحة سطح القطرات والسماح بتكوين التشبع الفائق.

تستهدف بيانات الطائرات السحب العميقة

دراسة جديدة نشرت في التقدم في علوم الغلاف الجوي فحص ملاحظات الطائرات من ناساتجربة الفلبين لعمليات السحب والهباء الجوي والرياح الموسمية، التي أجريت فوق الفلبين والمحيطات الاستوائية القريبة في عام 2019. واستنتج فريق دولي من الصين والولايات المتحدة وإسرائيل حالة التشبع الفائق شبه المستقر باستخدام سرعات التيار الصاعد المقاسة وتوزيعات حجم قطرات السحاب. يلتقط هذا النهج التوازن بين بخار الماء الناتج مع ارتفاع الهواء وبخار الماء الذي يتم إزالته أثناء تكثيفه على قطرات السحابة.

تظهر النتائج أن السحب الحملية الاستوائية يمكن أن تصل إلى درجة تشبع مفرط أعلى بكثير مما تم توثيقه سابقًا من قياسات مماثلة مستندة على الطائرات. ارتفع التشبع الفائق شبه المستقر المستنتج مع الارتفاع ووصل إلى حوالي 10٪ بالقرب من -5 درجة مئوية، حيث لا تزال قطرات السائل فائقة التبريد تهيمن على سحب التيار الصاعد. وفي درجات الحرارة الباردة، استمرت القيم المستنتجة في الارتفاع، لكن تكوين الجليد جعل تقديرات الطور السائل غير مؤكدة بشكل متزايد.

تم تعزيز هذه النتيجة من خلال منشور حديثا دراسة رفيقة من حملة طائرات ESCAPE فوق ساحل تكساس ولويزيانا. وجدت هذه الدراسة بشكل مستقل حالات تشبع مفرطة نادرة ولكنها شديدة في حالة شبه ثابتة تبلغ حوالي 11% في التيارات الصاعدة ذات الحمل الحراري العميق. تدعم النتائج معًا فكرة أن التشبع العالي ببخار الماء يحدث في البيئات السحابية المحددة حيث من المتوقع تنشيط الحمل الحراري للهباء الجوي المتكثف.

ظهرت أقوى القيم الموثوقة في التيارات الصاعدة القوية بتركيزات منخفضة من القطرات. عندما زادت تركيزات القطرات، زادت أيضًا المساحة السطحية الإجمالية لقطرات السحابة، وانخفض التشبع الفائق المستنتج. يطابق هذا النمط فيزياء التكثيف المعزز على عدد أكبر من القطرات.

التشبع الفائق يوفر الوقود

ولا تثبت الملاحظات أن الهباء الجوي عزز السحب في هذه الحالات. وبدلاً من ذلك، فقد أسسوا لنقطة أساسية أكثر: الظروف الجوية المطلوبة لتنشيط الهباء الجوي المتكثف يمكن أن توجد في السحب الحملية الاستوائية الحقيقية.

يعمل التشبع الفائق العالي كوقود متاح لهذه العملية. إذا تمت إضافة جزيئات الهباء الجوي الدقيقة أو متناهية الصغر إلى تلك البيئة، فيمكن أن تؤدي إلى نواة قطيرات جديدة، وزيادة التكثيف، وإطلاق حرارة كامنة إضافية في السحابة.

الدرس الأكبر هو أنه قد يكون من السهل تفويت الآلية ما لم يأخذ العلماء عينات من السحب الصحيحة. من المرجح أن تؤدي السحب الحملية المحيطية العميقة والنظيفة إلى تطوير ظروف التشبع الفائق العالية اللازمة لاختبار الفكرة.

يقول دانييل روزنفيلد، من الجامعة العبرية في القدس وجامعة ووهان، والذي شارك في كلتا الدراستين: “بحثت الدراسات السابقة في السحب الملوثة أو الضحلة، وهي أنواع لا تخلق عادة ظروف التشبع العالي اللازمة لتنشيط التكثيف. لذلك ليس من المستغرب أنهم لم يروا هذه الآلية قيد التنفيذ”. “تُظهر ملاحظاتنا: إذا كنت تريد رؤية هذه الآلية قيد التنفيذ، فأنت بحاجة إلى النظر إلى السحب العميقة والنظيفة فوق المحيط.”

تأتي المقارنات الأنظف بعد ذلك

والخطوة التالية هي اختبار العملية بشكل مباشر أكثر. ستحتاج حملات الطائرات المستقبلية إلى مقارنة السحب الحملية الاستوائية النظيفة والملوثة، وخاصة مناطق أقوى تيار صاعد، مع الفصل بشكل أكثر وضوحًا بين أدوار القطرات السائلة والجليد.

وقال روزنفيلد: “في نهاية المطاف، هدفنا هو تحسين الفهم المادي والتنبؤ بتأثيرات الهباء الجوي على الحمل الحراري العميق، وهطول الأمطار، والبرق، والمناخ”.

مراجع:

“التشبع الفائق المرتفع المرصود في الطائرات يشير إلى إمكانية تأثير التنشيط الحراري للهباء الجوي” بقلم زينجكسين بان، ودانييل روزنفيلد، ولين زانغ، وفييو ماو، وجيوين فان، 18 يونيو 2026، التقدم في علوم الغلاف الجوي.
دوى: 10.1007/s00376-026-5894-ذ

“حالة التشبع الفائق شبه المستقر: هل تمثل القيم العالية المشتقة من ESCAPE حالات تشبع فائق حقيقية وإمكانية تنشيط التكثيف؟” بقلم سوراب باتيل، جريج إم ماكفاركوهار، يونججي هوانج، جريج روبرتس، منجيستو وولد، ليونيد نيشمان، كوونج نغوين، كيفان رانجبار، ناتاليا بليانكينشتين، أماندا ريختر، بافلوس كولياس ودانيال روزنفيلد، 10 يونيو 2026، مجلة البحوث الجيوفيزيائية: الأجواء.
دوى: 10.1029/2025JD045547

لا تفوت أي اختراق: انضم إلى النشرة الإخبارية SciTechDaily.
تابعونا على جوجل و أخبار جوجل.