ابرهای سینه‌کومه‌ای (Mammatus clouds)

به طور معمول، سطح زیرین ابرها تخت و هموار است، چراکه هوای گرم و مرطوب که همراه با اوج گرفتن سرد می‌شود، در یک دما و ارتفاع مشخص چگالیده شده و به قطرات ریز آب تبدیل می‌شود. با رشد و بزرگ‌تر شدن این ریزقطره‌ها و پراکنده شدن نور خورشید در میان آنها، ظاهر ویژه‌ی مات و کدر ابر پدید می‌آید. اما گاهی و در یک شرایط خاص دمایی و رطوبتی، ممکن است که در بخش زیرین ابر کیسه‌های هوایی چگالیده از قطرات آب همچنان به رشد خود ادامه دهند که دلیل آن آشفتگی‌‌ها و جریانات هوایی درون خود ابر است که باعث می‌شود قطرات آب به شکل کیسه‌های آویز در زیر ابر ظاهر شوند. بنابراین چنین کیسه‌هایی معمولا در شرایط آشفته‌ جوی و در نزدیکی توفند‌های تندری پدید می‌آیند. این فرایند در نهایت منجر به تشکیل ابرهای ماماتوس (ابرهای سینه‌کومه‌ای یا ابرهای پستانکی) می‌شود.

ابرهای سینه‌کومه‌ای می‌توانند در هر جای زمین و در صورت مهیا بودن شرایط تشکیل شوند. اما حتی در صورت تشکیل، این ابرها تنها در حالتی قابل رؤیت خواهند بود که نور خورشید از پهلو بر آنها بتابد. به همین خاطر، در بیشتر مواقع، حتی در صورت تشکیل چنین ابری بر فراز یک نقطه از زمین، اگر خورشید در بالای ابر قرار داشته باشد، ظاهر پستانکی ابر قابل رؤیت نخواهند بود و یا به سختی می‌توان آن را تشخیص داد. ابرهای سینه‌کومه‌ای به طور معمول بسیار نادر بوده و از کمتر از یک دقیقه تا چند دقیقه بیشتر دوام نمی‌آوردند.

تصویر بالا در سال ۲۰۱۲ توسط مایکل جانسون، عکاس کانادایی، از ابرهای سینه‌کومه‌ای که در پی یک توفان تندری بر فراز شهر رِجاینا در استان ساسکاچوان کانادا پدید آمده‌ بودند گرفته شده است.

تغییرات اقلیمی - از ادعا تا اثبات

در مناطق مختلف زمین، آب و هوا دائما در حال تغییر است. این فرآیند که در اصطلاح علمی به آن «تنوع اقلیمی» (Climate variability) گفته می‌شود کاملا طبیعی است. در شرایط عادی، تنوع اقلیمی باعث بروز تغییراتی در وضعیت متوسط متغیرهای جوی (مانند دما و بارندگی) در همه مقیاس‌های مکانی و زمانی، فراتر از وقایع منفرد جوی، می‌شود. حال اگر تنوع اقلیمی ماندگار بوده و به طور «اصولی» باعث تغییر در ویژگی‌های میانگین پارامترهای جوی در مقیاس‌های زمانی بیش از ۱۰ سال شود، «تغییرات اقلیمی» گفته می‌شود. تغییرات اقلیمی می‌تواند از فعالیت‌های انسانی ناشی شود و یا به عنوان بخشی از یک فرایند طبیعی ایجاد گردد. اما پژوهشگران بر این باورند که تغییرات اقلیمی عصر حاضر مستقیما ناشی از فعالیت‌های صنعتی انسان‌هاست.

بودجه سالانه انرژی زمین / منبع

زمین و سیستم‌های جوی تقریبا تمام انرژی خود را از خورشید دریافت می‌کنند. در حالت عادی بخش عمده‌ای از این انرژی پیش از ورود به جو و یا پس از گردش در سیستم‌های جوی-سطحی به فضا بازتابانده می‌شود. اما گازهای گلخانه‌ای مانند دی‌اکسیدکربن که خاصیت اختلاطی بالایی با گازهای دیگر دارند باعث می‌شوند که بخش عمده‌ای از این انرژیِ در حال فرار، در درون سیستم‌های جوی و اقیانوسی محبوس شده و در زمین باز توزیع ‌شود. در نهایت میزان انرژی ورودی و خروجی و نحوه گردش انرژی در زمین، «بودجه انرژی زمین» را تعیین می‌کند. با این تعریف، به باور اقلیم‌شناسان، بودجه انرژی زمین به دلیل فعالیت‌های بشری از جمله آزادسازی مقادیر بی‌سابقه گازهای گلخانه‌ای در جو از تعادل خارج شده است، به این صورت که نسبت «فرار انرژی از زمین به فضا» به «ورود انرژی به زمین از طرف خورشید» کاهش پیدا کرده است.

ذوب شدن کلاهک قطبی اقیانوس منجمد شمالی و تاثیر آن بر کشتیرانی دریایی

در نیمه‌ی نخست فروردین ماه امسال، دانشمندان مرکز ملی اطلاعات برف و یخ(NSIDC)  در آمریکا به همراه پژوهشگران اقلیم‌شناسی سازمان ناسا گزارش دادند که وسعت یخ‌های اقیانوس منجمد شمالی به حداکثر میزان سالانه‌ی خود رسیده است. با این وجود، این بار نیز، همچون سال‌های گذشته، مساحت یخ‌های قطبی بسیار کمتر از حد متوسط سال‌های چند دهه پیش ​​می‌باشد. هر چهار مورد از کمترین رکوردهای ثبت شده که به کمک مشاهدات ماهواره‌ای از میزان وسعت یخ‌های قطبی بدست آمده است، همگی در چهار سال گذشته اتفاق افتاده است، که این خود ادامه‌ی یک دوره‌ی ده ساله در روند رو به کاهش پوشش یخ‌های قطبی در اقیانوس منجمد شمالی و آبراهه‌های اطراف آن است.

حداکثر و حداقل وسعت سالیانه‌ی کلاهک یخی در مناطق شمالگان کره‌ی زمین در طول ۴۰ سال گذشته به طور پیوسته کاهش یافته و در تمام این سال‌ها، درصد یخ‌های ضخیم چند ساله‌ نیز به طور چشمگیری کاهش پیدا کرده است. از طرفی این عقب‌نشینی مداوم و نازک شدن کلاهک یخی، باعث ایجاد فرصت مناسبی برای کشتیرانی در آب‌های اقیانوس منجمد شمالی شده است. در عین حال، فرصت ایجاد شده، نگرانی‌های جدی زیست محیطی را نیز برانگیخته است.

نقشه‌ی بالا، میانگین تراکم ​​یخ‌های قطبی را در اقیانوس منجمد شمالی در تاریخ ۲۶ اسفند ماه سال گذشته نشان می‌دهد. در آن تاریخ، وسعت یخ‌های قطبی به بیشینه‌ی سالیانه‌ی خود (۱۴/۴۸ میلیون مترمربع) رسید. مناطق روشن تر و به رنگ سفید در این نقشه، قسمت‌هایی از اقیانوس منجمد شمالی را نشان می‌دهد که با حداقل ۱۵ درصد یخ پوشیده شده است. این درصد، کمترین میزانی است که اندازه گیری‌هایماهواره‌ای را امکانپذیر کرده و مساحتی را تعریف می‌کند که از آن دانشمندان به عنوان "مساحت پوشیده از یخ‌های قطبی" یاد می‌کنند.

شیوه‌ی اندازه‌گیری قدرت توفان Haiyan

در صورت نبود امکان اندازه‌گیری مستقیم سرعت باد، یکی از روش‌های متداول به منظور برآورد شدت توفان‌های گرمسیری، استفاده از روش Dvorak می‌باشد. در این روش که سه دهه پیش توسط هوا‌شناس آمریکایی Vemon Dvorak پایه‌گذاری شد، بیشینه‌ی سرعت باد را به کمک تجزیه و تحلیل اندک اختلافی که بین تصاویر ماهواره‌ای گرفته شده در نور مرئی و مادون قرمز وجود دارد، برآورد می‌کند. با این حال، روش Dvorak سرعت توفان را به طور مستقیم اندازه گیری نمی‌کند. برخی از هوا‌شناسان معتقدند که این روش بیشینه سرعت باد را در برخی شرایط، بالا‌تر از مقدار واقعی برآورد می‌کند. 

داده‌های این تصویر متعلق به آزمایشگاه پیشرانش جت سازمان ناسا (JPL) و سازمان تحقیقات فضایی هندوستان می‌باشد.

از آنجایی که سازمان‌های هوا‌شناسی، با توجه به خطرات احتمالی، از ارسال هواپیماهای تجسسی برای رصد توفان‌های استوایی در اقیانوس آرام خودداری میکنند و همچنین ابزار نصب شده در ایستگاه‌های زمینی نیز به ندرت از این توفان‌ها جان سالم به در می‌برند، مراکز هشدار توفان و دیگر گروه‌های تحقیقاتی، مجبور به تکیه بر تخمین‌های به دست آمده از روش Dvorak به منظور برآورد سرعت این طوفان‌ها می‌باشند. با این حال، به گفته هوا‌شناس آمریکایی Eric Holthaus ابـَرتوفان Haiyan که هفته پیش فیلیپین را درنوردید، حتی از بالا‌ترین مقیاس تعریف شده در روش Dvorak (٠/٨) نیز پیشی گرفت.

در روشى دیگر، می‌توان از پراکنشسنج (Scatterometer) که نوعی رادار مایکروویو می‌باشد نیز براى سنجش قدرت توفان‌های استوایی استفاده کرد. برای نمونه، می‌توان از این ابزار که بر روی ماهواره Oceansat-2 متعلق به سازمان تحقیقات فضایی هندوستان نصب شده است، برای اندازه گیری قدرت توفان در سطح اقیانوس استفاده کرد. در تاریخ ۱۵ آبان ۱۳۹۲، Oceansat-2 قدرت گرباد هایان را بر روی سطح اقیانوس در ساعت ۹:۳۰ صبح به وقت محلی اندازه‌گیری کرد که در تصویر بالا نشان داده شده است. جهت پیکان‌ها، جهت باد و رنگ‌ها، سرعت باد را نشان می‌دهد، رنگ‌های ارغوانی نشان دهنده بادهای قوی‌تر می‌باشند. همانطور که در تمام توفان‌های نیمکره شمالی دیده می‌شود، قوی‌ترین منطقه این توفان نیز در سمت شمال شرقی مرکز توفان (چشم توفان) قرار گرفته است.

با توجه به داده‌های بدست آمده از ماهواره Oceansat-2 که توسط پژوهشگران آزمایشگاه پیشرانش جت سازمان ناسا (JPL) با استفاده از روش‌های تجربی پردازش شده است، شدت این توفان در زمان اندازه گیری بین ۱۹۰ تا ۳۰۰ کیلومتر در ساعت به اوج خود رسید که این میزان برای نابودی کامل هر آنچه بر روی سطح زمین است کافی است.

با این حال، Bryan Stiles از سازمان JPL این نکته را یادآور می‌شود که حداکثر قدرت توفان هایان احتمالا بالا‌تر از آنچه که Oceansat-2 اندازه‌گیری کرده است می‌باشد. بر اساس الگوریتمى که گروه Bryan تهیه کرده است، میانگین داده‌های Oceansat-2 در منطقه‌ای به مساحت بیش از ۲۴ کیلومتر مربع محاسبه شده است که تا حدودی کمتر از مقدار حداکثر مطلق قدرت توفان می‌باشد. بر همین اساس، Bryan حداقل سرعت این توفان را در حدود ۲۴۰ کیلومتر در ساعت تخمین می‌زند که حدودن ۲۰ درصد بالا‌تر از داده‌های بدست آمده از Oceansat-2 می‌باشد. با این حال، تیم او زمان کافی برای انجام محاسبات دقیق‌تر را در اختیار نداشت. 

با این حال، Brian McNoldy از دانشگاه میامی معتقد است که از آنجا که تفکیک‌پذیری یک پراکنشسنج معمولن در حدود ۲۵ تا ۵۰ کیلومتر می‌باشد، این ابزار قادر به تخمین بادهای شدید نمی‌باشد. در نتیجه، گروه وی بر روی روش دیگری کار می‌کند که برپایه میزان آشفتگی بوجود آمده در سطح اقیانوس بر اثر توفان استوار می‌باشد.

در این روش آنچه اندازه گیری می‌شود در واقع نه سرعت باد، بلکه اختلاف در نحوه‌ی پراکنش انرژی تابشی بر روی سطح اقیانوس می‌باشد. پس از مشخص شدن این میزان، با استفاده از یک مدل پیچیده، مقدار سرعت بادی که مسئول این آشفتگی سطحی می‌باشد تعیین خواهد شد.