بخشی از پاورپوینت
اسلاید 2 :
مخاطرات توفان
اسلاید 3 :
بررسی عمومی طوفان
توفان عبارت است از آشفتگي جوّي يا اختلال در فشار موجود با گستردگي توفانهاي تورنادو (عرض يك كيلومتر) تا گردبادهاي حجيم (عرض 2 تا 3 هزاركيلومتر) را گويند.
توفانها،كه در نقاط مختلف دنيا به صورت گردباد، بادهاي دريايي و يا تندباد ديده ميشوند، ممكن است گردبادي با سرعت چرخش 100 تا 400 كيلومتر در ساعت و سرعت جابهجايي 50 تا 70 كيلومتر در ساعت ايجاد كنند. توفانها اغلب با بارانهاي شديد و سيل همراهند.
گردبادهاي دريايي كه از اقيانوسهاي مناطق حارّه منشأ ميگيرند قدرت تخريبي زيادي دارند. اين گردبادها در اوايل تابستان و اواخر پاييز بيشتر ديده ميشوند و معمولاً بين 7 تا 15 درجه عرض شمالي يا جنوبي در دو طرف خط استوا رخ ميدهند. در اين مناطق به طور متوسط سالانه 40 گردباد دريايي بزرگ ثبت ميشود.
اسلاید 4 :
در نوامبر سال 1970 كشور بنگلادش (كه در آن موقع پاكستان شرقي ناميده ميشد) مورد تهاجم يكي از اين گردبادهاي شديد دريايي واقع شد و اين حادثه سبب مرگ صدها هزارنفر انسان، تلفات و نابودي سنگين دامها و محصولات كشاورزي شد.
در جنوب شرق ايالات متحده آمريكا تنها يك تندباد صدها ميليون دلار خسارت وارد كرده است و در بعضي سالها مجموع خسارات ناشي از بلاهاي طبيعي در اين كشور به رقم يك هزار ميليون دلار ميرسد.
هر ساله در دورة پنج ماههاي كه از ابتداي ماه ژوئن آغاز و تا پايان نوامبر ادامه دارد، در حدود 60 جبهه هواي بارانزاي كم فشار از ساحل غربي آفريقا به سمت ساحل شرقي آمريكاي شمالي حركت ميكند. تنها بعضي از اين جبههها كم فشار در انتهاي مسير خود به توفانهاي بزرگ، موسوم به هاريكين تبديل ميشوند و بيشتر آنها به صورت توفانهايي موسمي در غرب اقيانوس اطلس و ساحل شرقي آمريكا پديدار ميشوند.
اسلاید 5 :
محقّقان ميگويند براي تبديل يك جبهة هواي كم فشار به توفاني بزرگ، به شرايط مختلفي مانند عبور آن از آبهاي گرم، رطوبت بالاي هوا و اختلاف دماي سطح زمين با سطوح بالاتر جو نياز است. با اين حال هنوز برخي از عواملي كه به ايجاد توفان كمك ميكنند، ناشناخته هستند.
توفان سهمگين دريايي «هاريكين» يا توفند، گردباد شديد در اقيانوس اطلس شمالي است كه همه ساله با شدّت و ضعفها و دفعات مختلف. منطقة كارائيب و سواحل جنوب شرقي آمريكا را درمينوردد و ميتواند بادهايي با سرعت بيش از 300 كيلومتر در ساعت را ايجاد كند.
هاريكين نام خاصي است كه به گردبادهاي قوي گرمسيري در اقيانوس اطلس شمالي، شمال شرقي اقيانوس آرام در شرق خط بينالمللي زمان و نيز اقيانوس آرام جنوبي در شرق 160 درجة طول شرقي گفته ميشود.
اسلاید 6 :
همين گونه گردبادهاي دريايي در ديگر نقاط نامهاي ديگري دارند مثلاً «تايفون» در شمال غرب اقيانوس آرام در غرب خط زمان، «گردباد شديد گرمسيري» در جنوب غربي اقيانوس آرام در غرب 160 درجة شرقي و يا در اقيانوس هند در شرق 90 درجة شرقي، «بادهاي شديد گردبادي» در شمال اقيانوس هند و «گردباد گرمسيري» در جنوب غربي اقيانوس هند.
ريشه كلمه هاريكين «هوريكان» خداي بديهاي منطقه كارائيب است كه اين كلمه نيز خود از نام يك الهه قوم مايا به نام «هوراكان» گرفته شده است. به اعتقاد قوم منقرض شده مايا، هوراكان، كه يكي از خدايان آفريننده است، نفس تندش را به آبهاي متلاطم دميد و باعث بيرون آمدن زمين خشك از زير آب شد و به وسيله يك توفان و سيل بزرگ، انسانهاي جنگلي را نابود كرد.
هاريكين در هواي گرم و مرطوب شكل ميگيرد اما عوامل فراواني بايد دست به دست هم دهند تا يك هاريكين شكل بگيرد. يك عامل مهم در به وجود آمدن آنها، ايجاد يك منطقه كم¬فشار روي سطح وسيعي از آب گرم است. هوايي كه به سمت مركز منطقه كمفشارمكيده ميشود، درنتيجه اثرنيروي انحرافي زمين(كوريوليس)انحنا پيدا ميكند وبه اين ترتيب است كه درهاريكين، هوا به صورت چرخشي به حركت درميآيد.
اسلاید 7 :
حرارتي كه زمان فشرده شدن آب ايجاد ميشود، موجب گرم شدن هوا در بخش فوقاني و افزايش فشار ميشود. به دليل وجود ناحية پرفشار، هوا در بخش مركزي يا «چشم» هاريكين مطلوب است. اين وضعيّت سرآغاز يك مكانيسم بازخورد است كه تا زماني كه آب گرم وجود داشته باشد و هاريكين از آن انرژي بگيرد، آن را پيوسته تشديد ميكند. زماني كه هاريكين از روي زمين عبور ميكند، بخش بزرگي از انرژي حاصل از اقيانوس، ديگر در كار نيست و ديگر بازخورد، توفان را تشديد نميكند. هاريكين همچنان كه به حركت خود در روي زمين ادامه ميدهد، به تدريج انرژي را از دست ميدهد و در نهايت از بين ميرود.
دانشمندان توفانهايگرمسيري وهاريكينها را از يك تا پنج درجهبندي ميكنند. در هاريكين درجة يك، سرعت باد حدود120تا150كيلومتر در ساعت است اما در هاريكين درجة پنج سرعت باد تاحدود250كيلومتردرساعت يابيشتر ميرسد. دانشمندان معتقدند با روند گرمتر شدن هواي زمين و با توجّه به اين كه گرماي آب انرژي لازم براي توفانهاي دريايي را فراهم ميكند، در آينده هاريكينها شدّت بيشتري خواهند يافت.
اسلاید 8 :
توفانهاي پيچنده يا تورنادوها ميتوانند در هر نقطه زمين به وجود آيند، اما فراوانترين محل تشكيل آنها، شرق كوههاي «راكي» در ايالات متحده است. آنها يكي از پرقدرتترين توفانها محسوب ميشوند. اگر در صحرا ايجاد شوند، قدرت زيادي ندارند و تنها ماسهها را با خود بلند ميكند كه به آن گردباد گفته ميشود. در آفريقا آنها را «سايمون» مينامند. اگر بر روي آب تشكيل شوند «فورانهاي آب» ناميده ميشوند.
دانشمندان توفانهايگرمسيري وهاريكينها را از يك تا پنج درجهبندي ميكنند. در هاريكين درجة يك، سرعت باد حدود120تا150كيلومتر در ساعت است اما در هاريكين درجة پنج سرعت باد تاحدود250كيلومتردرساعت يابيشتر ميرسد. دانشمندان معتقدند با روند گرمتر شدن هواي زمين و با توجّه به اين كه گرماي آب انرژي لازم براي توفانهاي دريايي را فراهم ميكند، در آينده هاريكينها شدّت بيشتري خواهند يافت.
اسلاید 9 :
توفانهاي پيچنده يا تورنادوها ميتوانند در هر نقطه زمين به وجود آيند، اما فراوانترين محل تشكيل آنها، شرق كوههاي «راكي» در ايالات متحده است. آنها يكي از پرقدرتترين توفانها محسوب ميشوند. اگر در صحرا ايجاد شوند، قدرت زيادي ندارند و تنها ماسهها را با خود بلند ميكند كه به آن گردباد گفته ميشود. در آفريقا آنها را «سايمون» مينامند. اگر بر روي آب تشكيل شوند «فورانهاي آب» ناميده ميشوند.
مقدمه ايجاد اين توفانها «توفانهاي تندري» است. توفانهاي تندري در هواي گرم و مرطوب ايجاد ميشوند و اغلب با تگرگ، بادهاي شديد و توفانهاي پيچنده همراهند. در عرضهاي پايينتر توفندها (هاريكينها) و توفانهاي استوايي نيز با آنها همراه ميشوند. فشاركم و هواي گرم و مرطوب، شرايط را براي ايجاد توفان تندري بسيار سهمگين و نادر فراهم ميكند كه به نوبة خود، شرط تشكيل توفان پيچنده است. منبع انرژي توفانهاي تندري و پيچنده همان گرماي نهان موجود در هواي گرم و مرطوب است
اسلاید 10 :
انواع توفانها
تندر:
اين پديده از اغتشاشهاي كوچك مقياس منطقة برون حاره هستند. زماني ممكن است ناپايداري تودة هوا يا عوامل ديناميك سطوح بالاي جوّ چنان شديد شوند كه هواي گرم و مرطوب، در منطقهاي محدود و به قطر حدود 10 كيلومتر، به سرعت صعود كند و رگبارها يا توفانهاي گرد و غبار شديدي را به وجود آورد. اين سيستمهاي چرخشي را «تندر» مينامند.
اين سيستمهاي كوچك مقياس، علاوه بر بارش شديد، رعد و برق نيز ايجاد ميكنند و اگر شديد باشند، «توفند» به وجود ميآورند
اسلاید 11 :
1-1-تندر، مراحل رشد و انواع آن:
تندر، صدايي است كه همراه با درخشش برق در آسمان پديد ميآيد و علت صداي آن تخليه الكتريكي ميباشد. معمولاً رعد بعداز برق به گوش ميرسد كه دليل آن اختلاف سرعت سير صدا نسبت به نور در هواست. تندرها معمولاً براثر گرم شدن زياد سطح زمين، در داخل تودههاي هوا يا در جبهههاي هوا، به ويژه در جبهة سرد، به وجود ميآيند.
در تندرهاي تودة هوا، اگرچه گرم شدن سطح زمين نقش عمدهاي دارد، وجود يك مكانيسم صعود، هرچند بسيار ضعيف، در سطح بالا ضروري است تا اثر ناپايداري طبقات پايين جوّ را تكميل و تقويت كند.
تندرهاي تودة هوا، در زمستان براثر عبور هواي سرد قطبي برروي درياهاي گرم و در تابستان به علت تابش شديد خورشيد برروي خشكيها ايجاد ميشوند.
اسلاید 12 :
اين نوع تندرها، در دامنه آفتابگير كوهستانها هم، براثر همرفت دامنهاي، در بهار به وجود ميآيند. كوچكترين واحد تندر يك سلول همرفتي است. در هر منطقه، معمولاً تعداد زيادي از اين نوع سلولها، هم زمان يا پشت سرهم، تشكيل ميشوند.
هر سلول همرفت در طول عمر خود سه مرحلة متوالي انباشتگي، بلوغ و مرگ را طي ميكند. در هر دو نوع تندر بايد توده هواي گرم و مرطوب با رطوبت نسبي بيش از 75 درصد و ناپايداري كافي وجود داشته باشد.
ارتفاع سطح تراكم نيز بايد آنقدر پايين باشد كه ضخامت لاية ابر به بيش از 3000 متر برسد. پايين بودن سطح تراكم به اين جهت است كه از طريق فرايند تراكم، مقدار زيادي انرژي آزاد ميشود و «سلول» را تقويت ميكند. بيشتر انرژي جنبشي سلول از اين طريق تأمين ميشود. شكل 5ـ1 مراحل رشد يك تندر را نشان ميدهد.
اسلاید 13 :
شكل 5ـ1ـ مراحل رشد يك تندر (سلولهاي همرفت).
پيكانها حركت هوا را نشان ميدهند. الف) مرحلة انباشتگي؛ ب) مرحلة بلوغ (در اين مرحله جبهة سرد روي زمين مشخص شده است)؛ ج) مرحلة ميرايي (اوليور، فيربريج ، 1987 به نقل از كاوياني و عليجاني، 1382).
اسلاید 14 :
در مرحلة انباشتگي، ابرهاي كومولوس تشكيل ميشوند. اين ابرها به تدريج به ابر بزرگتري با ابعاد 2 تا 8 كيلومتر تبديل ميشوند. فشار سطح زمين، در مدت 5 تا 15 دقيقه، چندين هكتوپاسكال كاهش مييابد. تودة هوا در سطح زمين چرخش همگرا پيدا ميكند و در نتيجه، به تدريج در تمام طول لايه تروپوسفر جوّ صعود ميكند. سرعت اين صعود به تدريج افزايش مييابد و به 15 متر بر ثانيه هم ميرسد (5ـ1 الف).
تشكيل ابر پس از سطح تراكم آغاز ميشود. در زير سطح با دماي صفر درجه، قطرات آب و بالاي آن بلورهاي يخ تشكيل ميشوند. قطرات آب يا بلورهاي يخ به تدريج رشد ميكنند و به اندازهاي ميرسند كه سرانجام با سرعت حدود 8 متر در ثانيه نزول ميكنند. اگر سرعت نزول قطرات كمتر از سرعت صعود ابر باشد، قطرات آب و بلورهاي يخ در جوّ بالا و پايين حركت كرده، به هم برخورد ميكنند.
اسلاید 15 :
بارش، رعد و برق و حركت نزولي، در مرحلة بلوغ، به حدّاكثر خود ميرسند. در اين هواي نزولي، دما براثر تبخير مقداري از بارش، كاهش مييابد، به طوري كه پس از پخش هوا در سطح زمين، جبهة نسبتاً سردي را ايجاد ميكند. در بيشتر موارد، رطوبت نسبي هوا در اين مرحله 100 درصد است كه گاهي ناگهان كاهش پيدا ميكند و جريان باران نيز در قسمتي از سلول قطع ميشود. حركت صعودي در مرحلة بلوغ تا آنجا كاهش مييابد كه در پايان اين مرحله به صفر ميرسد (شكل 5ـ1ب).
اين عمل تا آنجا ادامه مييابد كه اولاً قطرات و بلورها درشتتر ميشوند و ثانياً بار الكتريكي منفي در قطرات و بلورهاي پايين ابر و بار مثبت در قطرات و بلورهاي ريز بالاي ابر متراكم ميشود. ايجاد دو قطب الكتريكي منفي و مثبت، جريان الكتريسيته برقرار ميكند كه به رعد و برق ميانجامد. در طول اين مدّت، با تراكم بخار آب، بيشتر قطرات آب و بلورهاي يخ چنان رشد ميكنند كه براثر سنگيني وزن خود سقوط كرده، سبب بارش ميشوند. شروع بارش آغاز مرحلة بلوغ را خبر ميدهد.
اسلاید 16 :
1ـ2ـ پديده الكتريكي تندرها
زمين جسمي است با بار الكتريكي منفي. حوزة الكتريكي زمين در حوالي سطح آن قوي است و با افزايش ارتفاع تا سطح استراتوسفر، به تدريج كاهش ميپذيرد. رخداد فرايندهاي بسيار در سطح زمين شدت حوزة الكتريكي زمين را تغيير ميدهد.
در ابرهاي كومولوسِ تندرزا نيز بار الكتريكي وجود دارد كه علت وجودي آن را هنوز كاملاً نشناختهاند.
نظريههاي مختلفي براي تبيين علّت باردار شدن ابرها ارائه شده است كه از جملة آنها ميتوان نظريههاي «متلاشي شدن قطرات درشت» ، «گير افتادن يونهاي مثبت و منفي هوا به وسيله قطرههاي باران و ذرات يخ» و «برخورد بين ذرات يخ در دماهاي مختلف» را نام برد.
اسلاید 17 :
مرگ سلول همرفت با قطع حركت صعودي آن آغاز ميشود. قطع حركت صعودي با عدم ورود حرارت و رطوبت به قلمرو تندر همراه است. قطع رطوبت، كاهش حركت نزولي را نيز به همراه دارد. سپس مقدار بارش و نيز وسعت منطقه بارش در سطح زمين كمتر شده، دماي سلول به دماي محيط نزديك ميشود و وجود خود را از دست ميدهد. بدين ترتيب، سلول از بين ميرود و تنها چند طبقه ابر از آن باقي ميماند (شكل 5ـ1 ج).
عمر متوسط يك سلول همرفت حدود نيم ساعت است. زماني كه سلولهاي متعددي در يك جا تشكيل شوند، عمر همة آنها ممكن است به چندين ساعت برسد. در اين صورت، سلولها پشت سر هم ايجاد ميشوند و در جهت باد حركت ميكنند. به اين ترتيب، ممكن است مجموعه سلولها صدها كيلومتر حركت كند.
اسلاید 18 :
طبق نظرية سيمپسون قطرات بزرگ شناور كه در جريان صعود هواي درون ابر قرار دارند، براثر برخورد به يكديگر متلاشي و باعث ايجاد ذرّات ريز ميشوند. اين ذرّات براثر ضربههاي ناشي از تصادم، بار الكتريكي پيدا ميكنند، به طوري كه ذرّات ريزتر داراي بار مثبت و ذرّات درشتتر داراي بار منفي ميشوند. ذرّات ريز حاصل در جريان هواي صعودي به بالاي ابر منتقل شده، بيشتر بخش بالايي ابر بار مثبت پيدا ميكند، در صورتي كه در قسمتهاي پاييني ابر، برعكس. بار الكتريكي
منفي ايجاد ميشود. در اين حال،
سطح زمين نيز براثر القاي الكتريكي،
بار مثبت پيدا ميكند (شكل 5ـ2).
اسلاید 19 :
تندرهاي جبههاي كه معمولاً در نزديكي و جلوي جبهة سرد ايجاد ميشوند، شديدتر از تندرهاي توده هوا هستند؛ زيرا در محل جبههها، سطح زمين به علت آسمان صاف جلوي جبهة سرد بسيار گرم ميشود و در جوّ نزديك به سطح زمين نيز مكانيسم صعود در مقياس همديدي وجود دارد.
از طرف ديگر، چون با افزايش ارتفاع، سرعت باد نيز افزايش مييابد، ابرهاي كومولوس ايجاد شده به جلو رانده ميشوند و بارش نيز در قسمت پيشين سلول همرفتي، و نه در داخل آن، رخ ميدهد؛ بنابراين، بارش از حركت صعودي هوا نميكاهد و در نتيجه، هم بر حركت صعودي افزوده ميشود (كه گاه به 100 كيلومتر در ساعت ميرسد) و هم عمر تندر طولاني ميشود.
حركت صعودي به قدري شديد است كه ابرهاي كومولونيمبوس تا كيلومترها در استراتوسفر نفوذ ميكنند. در لايههاي پايين تندر (حدود 3 تا 6 كيلومتر) جريان هواي خشك برقرار است. در ايالات متحده اين هواي خشك كه از گرمباد كوههاي راكي ناشي ميشود، باعث تبخير مقداري از بارش و نيز سرد شدن هوا ميشود. اين سرد شدن آنقدر هست كه اثر گرم شدگي ناشي از نزول بيدررو هوا را خنثي كند.
اسلاید 20 :
هواي نزولي در جوّ نزديك سطح زمين، جبهة سرد توفاني ايجاد ميكند. تندرهاي جبههاي معمولاً جلوي جبهة سرد و در هواي گرم خطهايي به موازات جبهة سرد تشكيل ميدهند كه آنها را خط تندر مينامند. چنين خطي گاه به طرف شمال جبهة گرم نيز ادامه مييابد.
با تشكيل بار الكتريكي متفاوت در ابر، امكان تخليه آن در نقاطي كه تفاوت بارالكتريكي وجود دارد ايجاد ميشود. اين تخليه الكتريكي ميتواند در درون ابر، بين ابر و سطح زمين و بين ابرهاي مختلف كه در مجاورت يكديگر قرار دارند انجام گيرد.
تخلية الكتريكي با برق (آذرخش) همراه است و در اين حال، گرماي شديد حاصل از تخلية الكتريكي ميتواند به ايجاد امواج صوتي انفجارمانندي (رعد) بينجامد كه صداي آن معمولاً در فاصلههاي 10 تا 15 كيلومتر، و در موارد استثنايي، تا 30 و حتي تا 50 كيلومتر شنيده ميشود (كاوياني و عليجاني، 1382).
