رودخانه های جوی و تغییرات طوفانی: تحولی که باید بدانید!

تغییرات طوفان‌های جوی در سواحل غربی ایالات متحده

جامعه‌های مختلف در سواحل غربی ایالات متحده انتظار دارند که طوفان‌های قوی به نام «رودخانه‌های جوی» با گرم‌شدن آب و هوا تغییرات قابل توجهی را تجربه کنند. با این حال، ساکنان کالیفرنیای جنوبی تغییرات بسیار متفاوتی نسبت به ساکنان مناطق شمالی‌تر مانند سیاتل خواهند دید. تحقیقات جدیدی که توسط دانشمندان مرکز تحقیقات جوی ملی بنیاد ملی علوم ایالات متحده (NSF NCAR) انجام شده، نشان می‌دهد که شرایط گرم‌تر باعث افزایش تبخیر آب‌های اقیانوس و تغییرات قابل ملاحظه‌ای در رودخانه‌های جوی در جنوب خواهد شد. در مناطق شمالی‌تر، رودخانه‌های جوی بیشتر تحت تأثیر افزایش دما در اقیانوس و جو قرار خواهند گرفت.

این فرآیندهای متفاوت ممکن است به نظر پیچیده بیایند، اما عواقب واقعی برای میلیون‌ها نفر خواهد داشت. به عنوان مثال، تا سال 2100، رودخانه‌های جوی که به شمال غرب اقیانوس آرام ضربه می‌زنند، ممکن است خطر سیلاب را با افزایش موقت سطح آب‌های اقیانوس تا سه‌برابر بیشتر از طوفان‌های کنونی افزایش دهند، اگر جامعه به انتشار گازهای گلخانه‌ای با نرخ بالا ادامه دهد. ساکنان کالیفرنیای جنوبی نیز افزایش آب‌های ناشی از طوفان را تجربه خواهند کرد، اما نه به اندازه ساکنان مناطق شمالی‌تر.

کریستین شیلدز، دانشمند NSF NCAR و یکی از نویسندگان اصلی این مطالعه، گفت: “مردم پاسخ‌های متفاوتی بین سواحل کالیفرنیای جنوبی و شمال غرب اقیانوس آرام خواهند دید. این یک وضعیت یکسان برای همه نیست. شما این پاسخ‌های منطقه‌ای را دارید که می‌توانند بسیار متفاوت باشند.”

این مطالعه که در مجله Nature Communications Earth & Environment منتشر شده، توسط تیم تحقیقاتی شامل نویسنده اصلی NSF NCAR، هوی لی و سایر نویسندگان از NSF NCAR، دانشگاه تگزاس A&M و دانشگاه ایالتی پنسیلوانیا انجام شده است. این پروژه توسط وزارت انرژی ایالات متحده و NSF تأمین مالی شده است.

رودخانه‌های آسمانی

رودخانه‌های جوی، “رودخانه‌های آسمانی” باریک و بلندی هستند که از عرض‌های جغرافیایی پایین به سمت بالاتر حرکت می‌کنند و مقادیر زیادی آب را حمل می‌کنند. قوی‌ترین رودخانه‌های جوی می‌توانند باران‌های سیل‌آسا را رها کرده و باعث سیلاب‌های گسترده شوند، به‌ویژه زمانی که بر روی حوضه‌های آب‌ریز آسیب‌پذیر متوقف می‌شوند. این رودخانه‌ها همچنین ویژگی حیاتی چرخه هیدرولوژیکی زمین هستند و اغلب رطوبت مورد نیاز را تأمین کرده و برف‌چال‌ها را تجدید می‌کنند.

تحقیقات گذشته نشان داده است که تغییرات اقلیمی احتمالاً باعث بزرگ‌تر و قوی‌تر شدن رودخانه‌های جوی می‌شود که ممکن است آسیب بیشتری به جوامع آسیب‌پذیر وارد کند. همان‌طور که در مورد سایر انواع طوفان‌ها نیز صدق می‌کند، آب و هوای گرم‌تر به این معنی است که جو می‌تواند رطوبت بیشتری را در خود نگه دارد و در نتیجه مقدار بارش‌هایی که یک طوفان می‌تواند آزاد کند، افزایش می‌یابد.

در مطالعه جدید، شیلدز، لی و سایر نویسندگان بر تأثیرات رودخانه‌های جوی اقیانوس آرام بر نواحی بالایی اقیانوس تمرکز کردند. آن‌ها می‌خواستند بینش‌هایی درباره تأثیر طوفان‌های آینده بر متغیرهای اقیانوسی مانند دما، ارتفاع سطح و اختلاط آب‌ها در عمق‌های مختلف به دست آورند. این متغیرها تأثیراتی بر صنعت شیلات و جوامع ساحلی دارند.

شبیه‌سازی رودخانه‌های جوی آینده

برای شبیه‌سازی رودخانه‌های جوی آینده، تیم تحقیقاتی از نسخه‌ای با دقت بالا از مدل اقلیمی جامعه مبتنی بر NSF NCAR استفاده کرد. این مدل به آن‌ها این امکان را داد که دیدگاه بسیار دقیقی از فرآیندهای جوی در هر ۲۵ کیلومتر (حدود ۱۶ مایل) و دیدگاهی حتی دقیق‌تر از فرآیندهای اقیانوسی در هر ۱۰ کیلومتر (۶ مایل) به دست آورند. این شبیه‌سازی به قدری دقیق بود که توانستند گرداب‌های اقیانوسی فردی را بازسازی کنند. این شبیه‌سازی‌ها نیاز به محاسبات زیادی داشت و دانشمندان برخی از آن‌ها را بر روی ابررایانه «دِرِچو» در مرکز ابررایانه NSF NCAR-Wyoming اجرا کردند.

به گفته دانشمندان، شبیه‌سازی‌ها نشان داد که یک اقلیم گرم‌تر تأثیرات بسیار متفاوتی بر رودخانه‌های جوی در مکان‌های مختلف در سواحل غربی ایالات متحده خواهد داشت و ممکن است بر دیگر مناطق جهان نیز تأثیر بگذارد. در حال حاضر، رودخانه‌های جوی بخشی از نیروی خود را از تبخیر آب‌های اقیانوس می‌گیرند که به طور موقت جو را خنک کرده و طوفان‌ها را به جلو می‌رانند. در یک دنیای گرم‌تر، این فرآیند برای نوعی از رودخانه‌های جوی به نام «پاین‌اپل اکسپرس» که به کالیفرنیای جنوبی می‌رسد، تقویت خواهد شد. اما رودخانه‌های جوی که به کالیفرنیای شمالی و شمال غرب اقیانوس آرام برخورد می‌کنند، به جای آن تحت تأثیر دماهای گرم‌تر در جو و اقیانوس قرار خواهند گرفت. این دماها طوفان‌های قوی‌تری را به وجود می‌آورند و منجر به افزایش چشمگیر سطح دریا برای چند روز خواهند شد، در حالی که رودخانه جوی به سمت ساحل نزدیک می‌شود و به خشکی می‌رسد.

اگرچه تحقیقات بیشتری برای درک دلیل این تأثیرات متفاوت نیاز است، شیلدز اشاره کرد که رودخانه‌های جوی حتی در اقلیم کنونی نیز تحت تأثیر فرآیندهای مختلفی قرار دارند. به عنوان مثال، «پاین‌اپل اکسپرس» در امتداد یک جت زیر استوایی از هوای بسیار مرطوب از هاوایی به کالیفرنیای جنوبی حرکت می‌کند. در مقابل، رودخانه‌های جوی در شمال معمولاً با یک جت قطبی کمتر مرطوب مرتبط هستند. آن‌ها معمولاً بادخیزتر و پرپیچ‌وخم‌تر از «پاین‌اپل اکسپرس» هستند.

صرف‌نظر از این فرآیندها، جوامع آسیب‌پذیر در سواحل غربی می‌توانند انتظار داشته باشند که طوفان‌ها تغییر کرده و قوی‌تر شوند. شیلدز گفت: «رودخانه‌های جوی مانند طوفان‌های گرمسیری هستند که بادهای قوی را به همراه دارند و مقادیر زیادی آب را حمل می‌کنند که می‌تواند زیرساخت‌های محلی را ویران کند.» او افزود: «جوامع باید درک کنند که چگونه در آینده تغییر خواهند کرد تا بتوانند سازگار شوند و برنامه‌ریزی کنند.»

مدل‌سازی همچنین نشان داد که تأثیرات پیچیده پایین‌دست و بالادست رودخانه‌های جوی بر ناحیه بالایی اقیانوس با گرم شدن اقلیم تغییر خواهد کرد. لی گفت: «بادهای قوی و بارش‌های مرتبط با رودخانه‌های جوی می‌توانند تأثیرات قابل توجهی بر اقیانوس بالایی داشته باشند و ممکن است دینامیک اقیانوس و اکوسیستم‌ها را در مقیاس‌های فضایی بزرگ‌تر و زمان‌های طولانی‌تر از حال حاضر تحت تأثیر قرار دهند.» او افزود: «درک تأثیر رودخانه‌های جوی در اقلیم کنونی و چگونگی تغییر آن‌ها در آینده بسیار مهم است.»