هاریکن ها :
هاریکن ها چرخند های حاره ای هستند که سرعت باد آنها از ۶۴ نات بیشتر باشد هاریکن ها در نیمکره شمالی برخلاف جهت عقربه های ساعت و در نیمکره جنوبی در جهت عقربه های ساعت حول مرکز خود می چرخند هاریکن ها از توفان های تندری شکل می گیرند این توفان های تندری به کمک اقیانوس و شرایط جوی به هاریکن تبدیل می شوند در ابتدا دمای آب اقیانوس باید بیشتر از ۲۵ درجه سانتیگراد باشد( ۸۱ درجه فارنهایت ) گرما و رطوبت آب گرم اقیانوس ها به عنوان منبع انرژی برای هاریکن ها حساب می شوند به همین دلیل است که هاریکن ها به هنگام عبور از روی خشکی و یا اقیانوس های سرد تر ویا مناطقی که دارای گرما ورطوبت کافی نباشند به سرعت تضعیف می شوند
علاوه بر اقیانوس ها ی گرم ،رطوبت بالادر تراز های میانی و پایین جو برای توسعه هاریکن ها مورد نیاز می باشند این رطوبت بالا مقدار تبخیر را در ابرها کاهش می دهدو گرمای نهان آزاد شده ناشی از بارندگی را افزایش می دهد تمرکز گرمای نهان برای حرکت سیستم حیاتی است
برش قائم باد در محیط اطراف چرخند های حاره ای بسیار با اهمیت است که منظور از برش باد میزان تغییر سرعت و جهت باد با افزایش ارتفاع است
هنگامی که برش باد ضعیف باشد توفان که قسمتی از چرخنده است به صورت قایم رشد می کند و کرمای نهان ناشی از چگالش در هوایی که مستقیما در بالای توفان قرار دارد آزاد می شود و به توسعه توفان کمک می کند هنگامی که برش باد قوی تری وجود داشته باشد توفان به صورت اریب وکج در می آید و گرمای نهان بر روی منطقه گسترده تری آزاد می شود
پیشرفت اولیه توفان) توفان هایی که تبدیل به هاریکن می شوند ):
هاریکن ها از منطقه یک توفان تندری سرچشمه می گیرند این توفان های تندری معمولا به یکی از سه روش زیر شکل می گیرند اولین مورد منطقه همگرایی درون حاره ای(ITCZ) می باشد که دور تا دور کره زمین را در مناطق حاره ای می پوشاند همان طور که در شکل زیر نشان داده شده است امواج شرقی تجارتی در نزدیکی استوا همگرا می شوند و توفان های تندری را ایجاد می کنند که می توان آنها را توسط تصاویر ماهواره ای در طول استوا مشاهده کرد.
دومین منبع برای توفان های تندری که می توانند هاریکن ایجاد کنند امواج متحرک جوی هستند که به امواج شرقی معروفند امواج شرقی شبیه امواج عرض های میانی هستند با این تفاوت که آنها در جریان تجاری شرقی هستند همگرایی ناشی از این امواج باعث ایجاد توفان های تندری می گردد که می توانند به هاریکن تبدیل شوند
سومین مکانیسم تولید توفان های تندری در امتداد مرز جبهه های پیر (old) می باشد که به سوی سواحل فلوریدا و خلیج مکزیک حرکت می کنند توسعه و پیشرفت این جبهه ها می تواند باعث ایجاد توفان گردد که اگر شرایط جوی واقیانوسی مساعد باشد این توفان ها می توانند به چرخند های حاره ای توسعه پیدا کنند نقشه زیر مناطقی از جهان را که چرخند های حاره ای می توانند از آنجا سرچشمه بگیرند نشان می دهد توفان های تندری معمولا در نیمکره شمالی یافت می شوند اما اقیانوس آرام و اقیانوس هند نیز می توانند توفان هایی را در نیمکره جنوبی ایجاد کنند در نقاط مختلف جهان هاریکن ها با نام های مختلف نام گذاری می شوند
دراستوا سطح اقیانوس برای تولید هریکن به اندازه کافی گرم است اما هیچ هاریکنی ایجاد نمی شود زیرا نیروی کوریلیس برای ایجاد چرخش والقا کردن پتانسیل هاریکن کم است.
CISK: چگونه توفان های تندری به هاریکن تبدیل می شوند :
CISK (واپیچش همرفتی نوع دوم ) نظریه معروفی است که توضیح می دهد که چگونه توفان ها تندری می توانند چگالیده شده و به هاریکن تبدیل شوند CISK یک سیستم feedback مثبت است به این معنی که هرگاه یک عملیات آغاز می شود منجر به یک سری پیشرفت هایی می شود که خود باعث پیشرفت کل آن عملیات می گردد و این چرخه به طور متناوب تکرار می گردد.
هوای روی سطح که به درون یک مرکز کم فشار می چرخد باعث ایجاد همگرایی می شود و مرکز کم فشار به طرف بالا صعود می کند هوا سرد می شود و رطوبت چگالیده می شود که موجب آزاد شدن گرمای نهان می گردد این گرمای نهان آزاد شده است که باعث تامین انرژی توفان ذمی شود
از آنجا که چگالی هوای گرم از هوای سرد کمتر است هوای گرم فضای کمتری را اشغال می کند این گسترش هوای گرم هوای بیشتری را از مرکز توفان به بیرون منتقل می کند و فشار سطح (وزن هوای بالای سطح) کاهش میابد وقتی که فشار سطح کاهش پیدا می کند یک گرادیان فشار بزرگتر شکل می گیرد و هوای بیشتری به سمت مرکز توفان همگرا می شود این امر باعث ایجاد همخگرایی سطحی بیشتری می شود وموجب می رشود که هوای مرطوب سطحی بیشتری به هوا بلند شود این هوا وقتی که سرد شود چگالیده شده و به ابر تبدیل می شود وقتی این امر اتفاق می افتد گرمای نهان بیشتری آزاد می شود
این چرخه به طور متناوب تکرار می شود و هر بار باعث قوی تر شدن طوفان می شود تا آنجا که فاکتورهای دیگر مانند آب سرد سطح خشکی و یا برش شدید باد باعث ضعیف شدن آن می شود
مراحل توسعه توفان )از آشفتگی های حاره ای تا هاریکن):
طوفان ها در یک چرخه از تولد تا مرگ دچار آشفتگی های زیادی می شوند یک آشفتگی حاره ای می تواند با دستیابی به یک سرعت باد مشخص به یک مرحله شدید تر توسعه پیدا کند پیشرفت آشفتگی حاره ای در تصویر زیر قابل دیدن است.
توفان ها گاهی اوقات می تو.انند برای یک دوره زمانی طولانی به اندازه دو یا سه هفته زندگی کنند آنها ممکن است از دسته ای از توفان های تندری بر روی آب های اقیانوس های حاره ای سرچشمه بگیرند
وقتی که یک آشفتگی به یک آشفتگی حاره ای تبدیل می شود مدت زمانی که طول می کشد تا به مرحله بعد توسعه پیدا کند (توفان حاره ای) نصف روز تا دو روز می باشد گاهی اوقات هم ممکن است اتفاق نیافتد همین مدت زمان نیز طول می کشد که یک توفان حاره ای به شدت یک هاریمن تقویت شود شرایط اقیانوس و جو مهمترین نقش را در رخداد این پدیده ها ایفا می کنند.
آشفتگی حاره ای ( Tropical depression)
هر گاه دسته از توفان های تندری در شرایط مساعد جوی در کنار یکدیگر قرار گیرند تشکیل آشفتگی حاره ای می دهند سرعت باد در مرکز آشفتگی تقریبا به طور ثابتی بین ۳۰_۲۰ نات می باشد
یک آشفتگی حاره ای زمانی اتفاق می فتد که اولین علایم کم فشاری و چرخش در مرکز توفان تندری رخ دهد در نقشه های سطح زمین ایزو بار ها به هم نزدیک می شوند و این کم فشاری را نشان می دهد
وقتی که تصاویر ماهواره ای مشاهده می شود به نظر می رسد که آشفتگی حاره ای سازمان دهی اندکی داشته باشد با وجود این معمولا مقدار اندکی چرخش به هنگام مشاهده تصاویر ماهواره ای مشاهده می شود علاوه بر حالت چرخشی که آشفتگی حاره ای را شبیه هاریکن ها نشان می دهد اشفتگی حاره ای به دسته ای از توفان ها ی تندری که در کنار یکدیگر نیز تجمع یافته اند نیز شبیه است.
توفان های حاره ای
وقتی که یک آشفتگی حاره ای به حد اکثر سرعت خود که بین ۶۴_۳۵ نات است می رسد به توفان تندری تبدیل می شود در این زمان به آن یک نام اختصاصی می دهند در این مدت توفان خو د به خود سازماندهی شده و حالت چرخشی آن بیشتر می شود و برای تبدیل شدن به هاریکن آماده می شود
حالت چرخش توفان تندری نسبت به چرخش آشفتگی حاره ای بیشتر است توفان تندری حتی بدون تبدیل شدن به هاریکن نیز می تواند مشکلات زیادی ایجاد کند عموما بیشتر مشکلاتی که یک توفان تندری ایجاد می کند ناشی از بارش زیاد است
تصویر ماهواره ای بالا مربوط به توفان تندری Charl می باشد (۱۹۹۸) بیشتر شهرهای جنوبی تگزاز بارندگی سنگین بین ۱۰_۵ اینچ را گزارش کردند از جمله این موارد بارش درDelrio بود که بیشتر از ۱۷ اینچ در یک روز گزارش شد و مردم را از خانه هایشان خارج کرد و ۶ نفر تلفات جانی در بر داشت
ساختار کلی هاریکن ها:
هنگامی که فشار سطح شروع به افت می کند توفان حاره ای تبدیل به هاریکن می شود و سرعت باد ان به ۶۴ نات می رسد و چرخش حول هسته مرکزی توسعه پیدا می کند هاریکن ها قوی ترین چرخنده های حاره ای زمین هستند یک وی|گی مشخص در همه هاریکن ها که فقط مربوط به آنها می باشد نقطه تیره ای است که در وسط هاریکن ها یافت می شود و به آن چشم توفان می گویند اطراف چشم توسط کمربندی از شدید ترین باد ها و بارندگی ها احاطه شده است که به آن دیوار چشم (eye wall ) می گویند نوار بزرگی از ابرها ی باران زا در اطراف دیوار چشم به طور مارپیچ وجود دارد که به آنها نوار مارپیچی گفته می شود (Spiral bamd) هاریکن ها به راحتی توسط نوتر چرخشی دور چشم در تصاویر ماهواره ای و راداری قابل تشخیص هستند هاریکن ها با توجه به سعت باد آنها توسط مقیاس (saffir simpson) دسته بندی می شوند این مقیاس از دسته ۱ تا دسته ۵ تغییر می کند که توفان دسته ۵ مخرب ترین توفان است
در شرایط مساعد جوی هاریکن ها می توانند برای مدت ۲ هفته عمر کنند در بالای اب های سرد یا سطح خشکی هاریکن ها به سرعت ضعیف می شوند
چشم هاریکن :مرکز توفان
مهمترین مشخصه که در هاریکن ها یافت می شود چشم توفان است چشم در مرکز توفان قرار دارد و قطرآن بین ۵۰_۲۰ کیلومتر است چشم نقطه تمرکز توفان است و نقطه ای است با کمترین فشار سطحی که بقیه توفان در آن می چرخد در تصویر زیر چشم طوفان به خوبی قابل دیدن است
آسمان اغلب در بالای چشم صاف است و باد نسبتا آرام می باشد در حقیقت چشم آرام ترین قسمت هر توفان است چشم به این دلیل آرام ترین قسمت است که باد شدیدی که به سمت مرکز همگرا می شود هرگز به آن نمی رسد نیروی کوریلیس باد را به آرامی از مرکز منحرف می کند و منجر به چرخش آن دور مرکز هاریکن می شود (eye wall) که این امر موجب می شود مرکز آرام باشد
چشم هنگامی قابل دیدن می شود که هوای صعود کننده به جای اینکه به بیرون منتقل شود به سمت مرکز توفان انتقال یابد این هوا از تمام راستاها به سمت داخل حرکت می کند این همگرایی موجب می شود که هوا در مرکز توفان نزول کند این نزول هوا محیط اطراف را گرم تر می کند و تبخیر ابرها موجب پیدا شدن یک منطقه صاف در مرکز می شود
دیوار چشم (ویرانگر ترین منطقه هاریکن )
دیوار چشم در اطراف چشم قرار دارد این مکان جایی است که بیشترین باد های مخرب و شدید ترین بارندگی ها در انجا یافت می شود در تصویر زیر دیوار چشم نشان داده شده است
دیوار چشم به این دلیل به این نام خوانده می شود که معمولا مرکز هاریکن توسط دیواری از ابر احاطه می شود در سطح زمین باد به طرف مرکز طوفان در حرکت است و هوا را مجبور می کند که در مرکز صعود کند همگرایی دیوار چشم به اندازه ای شدید است که هوا با سرعت بیشتری نسبت به نقاط دیگر هاریکن به بالا کشیده می شود بنابر این انتقال رطوبت از اقیانوس به توفان و گرمای نهان ازاد شده در این مکان بیشتر است
نوار مارپیچ(جایی که بیشترین بارندگی مشاهده می شود )
ازسمت مرکز توفان که به بیرون حرکت کنیم می توانیم نواری را که ساختار ابری دارد مشاهده کنیم این ابرها نوار مارپیچ باران نیز نام دارند که در تصویر زیر به خوبی قابل مشاهده هستند
گاهی اوقات فاصله هایی بین این نوار ها وجود دارد که هیچ بارندگی در آ؛نها دیده نشده است به طور کلی اگر از لبه هاریکن به طرف مرکز آن حرکت کنیم خواهیم دید که در برخی از نواحی آن بارندگی شدید است و در برخی نواحی بارندگی آرام است و این امر به طور متوالی تکرار می شود تا به مرکز توفان برسیم و هرچه به مرکز وچشم هاریکن نزدیک تر شویم بارندگی شدید تر می شود
طرحی از این شکل مارپیچی در شکل بالا نشان داده شده است توفان تندری اکنون به مناطقی با هوای صعود کننده یا نزول کننده سازماندهی شده است بیشتر هوا در حال صعود است ولی مقدار کمی از هوا نیز یافت می شود که نزول می کند
۱۱_فشار و باد ( توزیع در امتداد هاریکن)
فشار جو و سرعت باد در امتداد قطر هاریکن تغییر می کند تصویر زیر تغییراتی از سرعت باد ابی و فشار سطح قرمز را در امتداد یک هاریکن نشان می دهد در فاصله بین ۲۰۰_۱۰۰ کیلومتر از چشم باد به اندازه کافی قوی است تا قابلیت های یک توفان حاره ای را داشته باشد فشار جو نیز در این فاصله نسبت به مرکز توفان به اندازه کافی بالا می باشد( ml ۹۹۰۱۰۱۰ )
با این وجود هرچه به دیوار چشم نزدیک می شویم فشار بیشتر افت می کند و سرعت باد افزایش می یابد در فاصله حدود ۱۰۰_۵۰ کیلومتری بیشترین تغییرات در فشار و سرعت باد رخ می دهد
فشار با سرعت بیشتری افت خواهد کرد اگر سرعت باد به طور همزمان با آن کاهش یابد در دیوار چشم سرعت باد به حد اکثر مقدار خود می رسد اما در مرکز و در چشم باد بسیار آرام است فشار سطح در امتدا دیوار چشم باز هم کاهش می یابد تا به حد اقل مقدار خود در مرکز برسد با خروج از مرکز باد و فشار با سرعت افزایش پیدا می کند در طرف دیگر دیوار چشم باد با سرعت افزایش پیدا می کند و سپس به مرور کاهش پیدا می کند نیمرخ فشار و باد در داخل یک هاریکن کاملا متناسب است بنابر این در دیوار چشم افزایش سریع فشار و سرعت باد انتظار می رود و همچنین بعد از آن افزایش آهسته تر فشار و کاهش سرعت باد مورد انتظار می باشد
حرکت هاریکن ها :
الگوی جهانی باد که با نام گردش عمومی شناخته می شود و باد های سطحی هر نیم کره به سه دسته کمر بند باد تقسیم می شوند :
الف- امواج شرقی قطبی-از ۹۰_۶۰ درجه عرض جغرافیایی
ب- بادهای غربی ۶۰_۳۰ درجه عرض جغرافیایی
ج- امواج شرقی حاره ای از ۳۰_۰ درجه عرض جغرافیایی(بادهای تجاری)
بادهای تجارتی شرقی در هر دو نیمکره در منطقه ای نزدیک استوا همگرا می شوند (ITCZ) که به آن منطقه همگرایی درون حاره ای می گویند که کمربندی از ابرها و توفان های تندری را پدید می آورد که بخش هایی از کره زمین را دور می زند مسیر یک هاریکن به طور کلی یک کمربند بادی دارد که هاریکن در آن واقع است به طور مثال هاریکنی که از آتلانتیک حاره ای شرقی سرچشمه می گیرد توسط باد های تجاری شرقی به غرب در منطقه حاره ای منتقل می شود سر انجام این توفان ها به سمت شمال و مناطق فوق حاره ای مهاجرت می کنند و به عرض های بالا تر می روند به عنوان مثال در اثر این حرکت ها خلیج مکزیک و سواحل شرقی ایالات متحده در این خطر هستند که هر سال یک یا دو هاریکن را تجربه کنند
پس از آن هاریکن ها توسط امواج غربی به شمال و عرض های میانی منتقل می شوند و گاهی اوقات با سیستم های جبهه ای عرض های میانی ترکیب می شوند
هاریکن ها انرزی خود را از سطح آبهای گرم مناطق حاره ای کسب می کنند به همین دلیل است که هنگامی که آنها از روی آبهای سرد مناطق عرض های میانی و خشکی ها عبور می کنند به سرعت ضعیف شده و از هم می پاشند.