باران چگونه شکل می گیرد؟

113
0
اشتراک گذاری :

با فرا رسیدن فصل پاییز شاهد افزایش بارش باران خواهیم بود که در مناطق رطوبتی بیشتر به چشم می خورد، اما این پدیده از کجا نشأت گرفته و شروع می شود، با گاما دنیای آینده همراه باشید.

سید محسن کریمی راد، کارمند هواشناسی استان خراسان در بلاگ خود پدیده طبیعی باران را چنین توصیف می کند:

بسیاری از مردم گمان می کنند که ابرها از بخار آب تشکیل شده اند اما آنها اشتباه فکر می کنند. ابرها از این جهت سه گروه کلی هستند؛ برخی از ابرها از ذرات ریز یخ تشکیل شده اند و برخی از قطرات بسیار ریز آب و بقیه ترکیبی از آب و یخ می باشند.  درحالت عادی همیشه مقداری بخار آب در جو وجود دارد که دیده نمی شود پس برای تشکیل ابر چیزی بیش از بخار آب مورد نیاز است. سه عامل اصلی تشکیل دهنده ابر:

1- بخار آب به مقدار اشباع یا نزدیک به حد اشباع 

2- هسته های جاذب رطوبت مانند دی اکسید کربن و ذرات ناخالصی دیگر ، کمی  

3– کاهش دما به مقدار لازم.

زمانی که شما یک توده هوا را سرد کنید باعث می شوید تا میزان رطوبت نسبی توده هوا افزایش یافته و به حد اشباع برسد در این حالت توده هوا توانایی پذیرش این مقدار بخار آب را نداشته و بخار آب میعان یافته و به قطرات ریز آب تبدیل می شود، از اینجا به بعد شما شاهد تولد ابر هستید و ابر قابل رویت می شود. اما اگر در این توده هوا کمی نا خالصی وجود داشته باشد حتی قبل از رسیدن به حد اشباع فرایند تشکیل ابر شروع خواهد شد و قطرات شکل یافته نیز بزرگتر می شوند و البته بعدا خواهید دید این ذرات در بارش باران چقدر حیاتی و موثرند. فرایند سرد شدن هم معمولا به صورت صعود توده هوا به آن اعمال می شود چرا که هرچه ارتفاع ما از سطح زمین بیشتر شود دمای هوا کاهش می یابد. این کاهش دما به ازاء هر یک کیلومتر بین 6 تا 10 درجه سانتی گراد است. بسته به این که دمای ابر چقدر باشد ممکن است تمام این قطرات به صورت مایع یا ترکیبی از آب و یخ و یا به صورت یخی باشند.

ابرهایی که در ارتفاع بسیار زیاد ( بیش از 4 کیلومتر) تشکیل می شوند و به ابرهای سیروس معروف هستند از ذرات ریز یخ شکل می گیرند و ابرهای با ارتفاع پایین تر از قطرات ریز آب و یا ترکیب این دو شکل می گیرند. ابرهای سیروسی فاقد بارندگی هستند زیرا ذرات آنها بسیار ریز است و به صورت معلق در هوا باقی می مانند به علاوه نا خالصی ها و ذرات گرد و غبار توانایی صعود به ارتفاعات بالا را ندارند و نمی توانند تاثیری بر فرایندهای بارش داشته باشند . بیشتر  ابرهایی که در لایه های پایین تر قرار دارند قابلیت بارش را دارند و یا می توانند به ابرهای بارشی تبدیل شوند.

اکنون کمی با ترکیب و مشخصات ابرها آشنا شدیم و می خواهیم به سراغ بارشها برویم. برای شکل گیری انواع بارندگی ها دو نظریه کلی وجود دارد. 1- نظریه برخورد  2- نظریه ابرهای ترکیبی  که در ادامه به تشریح این دو نظریه البته به زبان ساده می پردازیم.

نظریه برخورد

براساس این نظریه قطرات بسیار ریز آب که در داخل ابرها حرکت می کنند به یکدیگر برخورد کرده و قطرات بزرگتر را تشکیل می دهند و هرچه این قطرات بزرگتر شوند حرکت روبه پایین آنها بیشتر می شود و در مسیر حرکت خود بازهم قطرات کوچک بیشتری را جذب خود کرده و بازهم بزرگتر می شوند و این فرآیند آنقدر ادامه می یابد تا این قطرات به اندازه ای بزرگ و سنگین می شوند که می توانند به صورت قطرات باران به سمت زمین حرکت کرده و باعث بارش باران بشوند. البته اگر لایه های هوا پایین رطوبت کمی داشته باشند ممکن است قطرات آب مجددا تبدیل به بخار شده و هرگز به زمین نرسند؛ برای این که باران به زمین برسد باید ریزش ابر آنقدر ادامه پیدا کند تا در لایه زیرین رطوبت افزایش یابد و قطرات باران بتوانند بدون تبخیر شدن مجدد به سطح زمین برسند.  اگر ذرات ناخالصی جاذب رطوبت در توده هوا وجود داشته باشد قطرات آب جذب این ذرات شده و بسیار سریعتر رشد می کنند و فرآیند تشکیل باران بسیار سریعتر انجام می شود. به علاوه قطرات باران سنگین تر شده و با سرعت بیشتری به سمت زمین حرکت می کنند که بدین معنی است که زمان کمتری را در لایه های غیر اشباع سپری کرده و مقدار کمتری از آنها بخار می شوند و احتمال رسیدن این قطرات به سطح زمین بسیار بیشتر می شود.  اگرچه این نظریه بسیار ساده و قابل قبول است اما نمی تواند تمام انواع بارندگی ها را به خوبی تشریح کند و نیاز به نظریه دیگری کاملا احساس می شود.

قبل از این که فرآیند تشکیل باران در ابرهای ترکیبی را بررسی کنیم باید یک مطلب دیگر را نیز یاد بگیریم و آن مفهوم فشار بخار است. آب در هر دمایی حتی اگر به صورت یخ باشد بخار می شود؛ هرچقدر دمای آب بالاتر باشد میزان بخار تولید شده بیشتر بوده و اصطلاحا می گویند فشار بخار بیشتری دارد.  در زمانی که بعضی از مولوکولهای آب از سطح مایع بخار شده و خارج می شوند مولوکولهایی از بخار آب هم انرژی خود را از دست داده و وارد مایع می شوند. در حالت عادی تعداد مولوکولهایی که تبدیل به بخار می شوند بسیار بیشتر از مولوکولهایی است که به مایع تبدیل می شوند اما اگر آب را در محیطی قرار دهیم که تقریبا اشباع باشد در این حالت تعداد مولوکولهای تبخیر با تعداد مولوکولهای میعان برابر شده و به حالت تعادل می رسند. همان طور که انتظار دارید فشار بخار در سطح آب مایع بیشتر از فشار بخار در سطح یخ جامد است.

نظریه ابرهای ترکیبی

در ابرهایی که دمای آنها زیر صفر است علاوه بر ذرات ریز یخ قطرات آب نیز وجود دارند که به آنها آب” ا َبَرسرد” گفته می شود؛ هرچقدر قطرات آب خالص تر باشند می توانند دماهای پایین تری را تحمل کرده و به صورت مایع باقی بمانند. قطرات ریز و خالص آب می توانند تا دمای 20- درجه سانتی گراد همچنان به صورت مایع باقی بمانند. وجود ناخالصی های جاذب رطوبت کمک میکند که آب سریعتر منجمد شود و به دانه های برف یا یخ تبدیل شود ، بسته به این که دمای ابر چقدر باشد و نحوه تغییرات دما در این توده به چه صورت باشد بلورهایی با اشکال متفاوت شکل می گیرند که مورد بحث ما نیست.

زمانی که آب و یخ به صورت همزمان در داخل ابر وجود داشته باشد اتفاق بسیار جالبی می افتد. همانطور که گفته شد فشار بخار در سطح آب مایع بیشتر از فشار بخار سطح یخ است در این حالت مولوکولهای تبخیر شده از قطرات آب جذب ذرات یخ می شود و به مرور قطرات آب کوچکتر شده و بلورهای برف یا یخ بزرگتر می شوند تا حدی که می توانند به سمت زمین حرکت کرده و بارش شروع می شود، حال اگر در لایه های زیرین دمای هوا بالاتر از صفر باشد بلورهای یخ ذوب شده و بارش به صورت باران در می آید اما اگر دما زیر صفر یا نزدیک صفر باشد بارش به صورت برف به سطح زمین خواهد رسید.

گاهی اوقات ریزش ابرهای بالاتر باعث اشباع شدن توده های پایین تر و تشکیل ابرهای ثانویه در زیر ابر اصلی می شود که با دیدن این پدیده شما می توانید پیش بینی کنید که بارش به زودی به سطح زمین خواهد رسید و گاهی نیز بارشهای ابرهای بالاتر باعث غلیظ تر شدن ابرهای پایین تر و شروع بارش ابرهای لایه های پایین تر می شود که در این حالت ممکن است شما چند نوع بارندگی را به طور همزمان ببینید.

اشتراک گذاری :

پاسخ دهید