הינך נמצא כאן

התחממות האקלים תגביר תנועת סופות הגשם לעבר הקטבים

מדעני מכון ויצמן למדע פיענחו את המנגנונים הדוחקים את סופות הגשם צפונה ודרומה עם התחממות כדור הארץ
13.11.2017

חמש סופות מעל הקוטב הדרומי. מקור: NASA
סופה בשמי ארה"ב. מקור: NASA
סופות מעל האוקיינוס השקט. מקור: NOAA
אזורים מרובי סופות (גוונים חמים)

כל מי שיעלה על כביש 6 באיזור באר שבע וייסע צפונה, יחלוף בתוך פחות משעה על פני שלושה אזורי אקלים. כדי להבחין בכך אין צורך להיות חזאים מדופלמים: מספיק להציץ מהחלון ולראות את תוואי הצמחייה והנוף. מדינת ישראל נמתחת אמנם בסך הכל בין קווי הרוחב 290 (אילת) ו-330 (קריית שמונה) – אך מיקומה על קו התפר בין רצועת המדבריות לבין איזור האקלים הממוזג מעניק לה אקלים מגוון – אך גם רגישות מיוחדת לשינויי אקלים. מודלים מורכבים של שינויי אקלים חוזים, כי אזורי הסופות והגשם יוסטו לכיוון הקטבים עקב ההתחממות הגלובלית. במונחים מקומיים אפשר לומר, שהאקלים של מצפה רמון יהגר לבאר שבע, האקלים של באר שבע יזוז לתל אביב, וכך הלאה. ולא מדובר רק בתחזית: מגמה זו מסתמנת בפועל בעשורים האחרונים. במאמר שמתפרסם היום בכתב-העת המדעי Nature Geoscience הראו מדעני מכון ויצמן למדע כי תזוזת אזורי האקלים נובעת במידה רבה מהתגברות התנועה של סופות הגשם לכיוון הקטבים. ממצאים אלה התאפשרו עקב פיענוח המנגנונים הפיסיקליים שאחראים לתנועת הסופות באמצעות גישה ייחודית – אימוץ נקודת המבט של הסופה עצמה.  

סופות גשם – אותם "שקעים ברומטריים" המוּכרים מתחזית מזג האוויר – נעות ברחבי העולם במסלולים מועדפים, הנקראים "מסלולי סערה" (storm tracks). מי שתהה למשל למה הבריטים מרבים לדבר על מזג האוויר, אז התשובה היא, שאין זה מקרה: לונדון האפרורית נמצאת עמוק בעין (מסלול) הסערה, ולכן – חורף או קיץ – לא מומלץ לצאת מהבית ללא מטרייה. מסלולי הסערה אינם חופפים לקווי הרוחב: ללא קשר להתחממות הגלובלית, הסופות נעות בממוצע ממערב למזרח, עם נטייה קלה לכיוון צפון (או דרום בחצי הכדור הדרומי). לכן סופה הנוצרת בים בסמוך לחוף של אמריקה בקו רוחב 400 תגיע לאירופה באזור קו רוחב 500; זו גם הסיבה לכך שצפון אמריקה קרה יותר מהאזורים המקבילים באירופה. עם זאת, עד לאחרונה לא היה ידוע מה הם המנגנונים הפיסיקליים המחוללים נטייה זו צפונה. ד"ר טליה תמרין-ברודסקי, מקבוצתו של פרופ' יוחאי כספי במחלקה למדעי כדור הארץ וכוכבי הלכת, פתרה חידה זו כחלק מעבודת הדוקטורט שלה - באמצעות אימוץ נקודת מבט לגראנז'ית (על שם ז'וזף-לואי לגראנז', המתמטיקאי האיטלקי בן המאה ה-18).

מי שתהה למשל למה הבריטים מרבים לדבר על מזג האוויר, אז התשובה היא, שאין זה מקרה: לונדון האפרורית נמצאת עמוק בעין (מסלול) הסערה, ולכן – חורף או קיץ – לא מומלץ לצאת מהבית ללא מטרייה

מסלולי 200 הסופות החזקות ביותר באיזור הצפון-אטלנטי. מקור: Google Earth

מהי גישה לגראנז'ית ובמה היא שונה מנקודת המבט הדינמית המקבילה? אדם נוסע בכביש מהיר כשמעליו משתוללת סערה. הרכב שבו הוא נוהג והסערה מתקדמים באותו הכיוון ובאותה המהירות, כך שהסופה ממשיכה להמטיר עליו גשם לכל אורך הנסיעה. בזמן הנסיעה חולף הנהג על פני אנשים העומדים לצד הדרך: בעוד הוא דוהר עם הרוח – הסופה חולפת מעליהם, ממטירה משקעיה וממשיכה הלאה. הפרספקטיבה של הנהג היא לגראנז'ית – נקודת המבט של הסופה עצמה, בעוד נקודות המבט של האנשים לאורך הכביש הן אוילריות (על שם לאונרד אוילר, המתמטיקאי השווייצרי בן המאה ה-18). נקודת המבט האוילרית מקובלת יותר בחקר האקלים, משום שהיא מאפשרת לייצר סטטיסטיקה של פרקי זמן ארוכים. לעומתה, נקודת המבט הלגראנז'ית היא פרטנית לגבי כל סופה וסופה, ומחייבת התחקות מסובכת אחר הדינמיקה המשתנה של כל סופה בזמן ובמרחב.

כדי להסביר את הנטייה של הסופות לכיוון הקטבים, בנתה ד"ר תמרין-ברודסקי מודל מתמטי המשלב בין שתי נקודות המבט, ופותר את משוואות הזרימה באטמוספרה; חישובים אלה, המתבצעים במערכת מחשבים מקבילית, אורכים כמה ימים. מסביר פרופ' כספי: "היו כמה גישות לבחינת מסלולי הסערה; למשל, באמצעות מודלים אקלימיים מלאים. אבל מהמודלים האלה קשה להסיק סיבה ותוצאה: רואים מצב סופי – איפה יש יותר סופות ואיפה יש פחות סופות – אבל קשה להסיק מדוע ואיך הן מתפתחות בזמן ובמרחב. מצד שני, אפשר להסתכל על סופות בודדות ולנתח אותן, אבל זו מערכת כאוטית ורועשת, ויש תלות חזקה בתנאי ההתחלה – שכן אף סופה היא לא כמו קודמתה. טליה חקרה מודל זרימה מופשט, חיברה אליו אלגוריתם שעוקב אחר הסופות, וביצעה אנליזה מתמטית שאיפשרה להבין את התהליכים הפיסיקליים השולטים במסלולי הסופות. המודל המופשט מאפשר ליצור ממוצעים של אלפי סופות, וכך לבטל את התלות בתנאי ההתחלה. הייחוד בשיטה שפיתחה טליה הוא בכך, שהיא מאפשרת לנו גם להבין איכותית את המנגנונים הפיסיקליים השולטים בתנועת הסופות לכיוון הקטבים, וגם להעריך כמותית את השינויים הצפויים במסלולי הסופות בהתחממות גלובלית״.

בסרטון: הדמיה של ריכוז אדי המים באטמוספירה של כדור הארץ. מקור: NCAR

במחקר הנוכחי הלכה ד"ר תמרין-ברודסקי צעד קדימה, ושילבה את ממצאיה במודלים מורכבים של שינויי אקלים. כך היא גילתה, כי מלבד תזוזה במקום ההיווצרות של הסופות הצפויה בהתחממות גלובלית, הדינמיקה של הסופות עצמן לכיוון צפון עתידה להתחזק בשל התעצמות שני התהליכים המשפיעים עליה. תהליך אחד קשור למבנה האנכי של הרוחות: תנאי הכרחי להתעצמות סופת הגשם הציקלונית הוא מופע מסוים של זרמים בחלקה העליון. במחקרה הקודם עמדה ד"ר תמרין-ברודסקי על כך, שזרמים אלו ברום דוחפים את הסופה לכיוון הקטבים. במילים אחרות, המבנה שמאפשר לסערה לגדול הוא גם זה שמסיט אותה באופן בלתי-נמנע צפונה. בהתחממות גלובלית צפוי שזרמים אלה יהיו חזקים יותר, וכך גם ההסטה. התהליך השני קשור ללחות ולשחרור חום כמוס. "כיוון שציקלונים מסתובבים נגד כיוון השעון, ממזרח למרכז שלהם יש אוויר הנע צפונה, שהוא חם ולח יותר", מסבירה ד"ר תמרין-ברודסקי. "תהליך זה מושך אותם לכיוון צפון-מזרח. בהתחממות גלובלית, האוויר יכיל יותר לחות, ולכן המשיכה תתחזק".

 המודלים של שינויי האקלים חוזים הסטה של שתי מעלות (רוחב) על כל עלייה של ארבע מעלות (חום) בטמפרטורה הגלובלית (תרחיש שיכול להימשך גם 100 שנה). הדינמיקה של הסופות המתוארת במחקר אחראית בממוצע להסטה של מעלה אחת, בעוד התזוזה במקום ההיווצרות של הסופות אחראית למעלה נוספת. אבל שתי מעלות רוחב ב-100 שנה הן לכאורה תזוזה מינורית. מסביר פרופ' כספי: "אמנם, מעלה או שתיים נשמעות מעט, אך כשמדובר באקלים הממוצע לקו רוחב, גם שינוי של עשירית מעלה עשוי להיות דרמטי. כזכור, כל ישראל היא ארבע מעלות. ואם, למשל, האקלים של דימונה זז לבאר שבע, זה משמעותי מאוד".  

בסרטון: צילום אינפרה-אדום של זרימת האטמוספירה, יולי 1994. הבדלי הגוונים מייצגים את הטמפרטורה במעלות קלווין. מקור: CLAUS

לקבלת מידע נוסף, תמונות ולתיאום ראיונות:
משרד הדובר - מכון ויצמן למדע

08-9343856 news@weizmann.ac.il

לשיתוף:

 

 

 

 

אינסטגרם