دراسة تبحث نمو توزيع حجم القطرات المائية داخل السحب الركامية العميقة ذات القاعدة المرتفعة في سماء دولة الإمارات
إن هطول الأمطار من السحب الدافئة لا تشمل عملية تكون البلورات الجليدية، والتي تعتمد على خصائص توزيع حجم قطرات المطر، حيث تشير الدراسات إلى أن هطول الأمطار الدافئة يتطلب مسبقاً توافر قطرات كبيرة يتجاوز نصف قطرها 12-14 ميكرومتر.، إضافة إلى أهمية وجود العنصر الذي يتعلق بحجم التوزيع لقطرات السحب، حيث كلما زاد هذا التوزيع ساهم في تطور قطرات الرذاذ من خلال عملية تعرف بـ"التصادم والتلاحم" بين القطرات.
وللوصول إلى فهم أفضل لآلية تطور توزيع حجم قطرات المطر في السحب الركامية نظرًا لانتشارها الواسع في جميع أنحاء العالم، قام الدكتور بول لوسون، الباحث العلمي في شركة "سبيك" في الولايات المتحدة الأمريكية وأحد الحاصلين على منحة برنامج الإمارات لبحوث علوم الاستمطار في دورته الثانية، برصد حالة جوية لتشكل السحب الركامية في سماء دولة الإمارات العربية المتحدة، حيث اتسمت هذه الحالة بعدم وجود أمطار دافئة على الرغم من كون عمق الطبقة التي تحتوي على القطرات المائية يزيد عن 3.5 كم.
وحللت الدراسة بيانات رصد الطائرات وملاحظات محاكاة الكتل الهوائية الكبيرة بالاستناد إلى نموذج "بن للفيزياء الدقيقة" والذي يتعلق بأحجام القطرات داخل السحب الدافئة، وحاولت الإجابة عن العديد من الأسئلة المتعلقة بالعمليات الرئيسية التي تؤدي إلى تطور توزيع حجم قطرات المطر وركزت بشكل خاص على العوامل التي تكون قد حدت من تشكل قطرات بحجم ملم على الرغم من عمق السحابة.
وتناولت الملاحظات التي سجلتها طائرات المركز الوطني للأرصاد النشاط المتنامي للسحب الشاهقة التي تحتوي على القطرات المائية التي تم الحصول عليها عند أربع مستويات درجات حرارة مختلفة تتراوح بين 9.5 درجة مئوية بالقرب من قاعدة السحابة ولغاية مستوى 12 درجة مئوية.
وأنتجت السحب الناشئة عن تجارب محاكاة الكتل الهوائية الكبيرة عدداً قليلاً من القطرات بحجم ملليمتر وهي الاستنتاجات ذاتها التي توصلت إليها الملاحظات، إلا أنها كانت كبيرة ووفيرة في ظل قلة توافر الهباء الجوي. كما وجدت الدراسة حدوث انخفاض كبير في حجم السحب في تنشيط القطيرات فوق قاعدة السحابة والحد من محتوى القطرات. وأدى إهمال تطور القطرات فوق قاعدة السحابة إلى خفض تركيزات القطيرات هناك، إلا أن هذا الأمر ساعد قليلاً في زيادة هطول الأمطار.
ومن النتائج الرئيسية التي توصلت إليها عمليات المحاكاة التي تمت خلال الدراسة هي أن العملية الثانوية كان لها تأثير محدود فقط على توزيع حجم قطرات المطر مما انعكس على نمو القطرات عن طريق التصادم والتلاحم. وأشارت الدراسة أيضاً أن عمليات المحاكاة لتوليد أمطار السحب الدافئة (أو نقصانه في هذه الحالة) تحدد بواسطة كل من الهباء الجوي في أسفل السحابة وتوزيع حجم قطرات المطر بالقرب من قاعدة السحابة وليس عن طريق تطور توزيع حجم قطرات المطر الناتج عن العملية الثانوية للقطيرات.
ويهدف الفريق البحثي في المستقبل إلى اكتشاف المزيد عن عمليات تشكل الأمطار الدافئة في السحب الركامية باستخدام الفيزياء الدقيقة "لاغرانج" لمعالجة بعض أوجه القصور الملحوظة في نموذج "بن للفيزياء الدقيقة".
لقراءة المزيد، يرجى دخول الرابط التالي:
https://doi.org/10.1029/2021JD035711
