זלעפות

 

גשם עשוי להיות ברכה או אסון. גשם היורד במשך שעה יכול לספק מים לשורשי הצמחים, לחלחל מתחת לפני השטח, ולחדש את מאגרי המים. אבל, אם אותה כמות מים תרד תוך חמש דקות, התוצאות עלולות להיות שיטפונות והצפה. מחקר חדש שנעשה במכון ויצמן למדע מראה, כי השפעת פעילות האדם על האטמוספרה מזיזה כנראה את דפוסי הגשם לכיוון המהיר והכבד יותר.

 

את המחקר, שהתפרסם באחרונה בכתב העת המדעי Nature Geosciences, ערכו פרופ' אילן קורן, תלמיד המחקר ראובן הייבלום וד"ר אורית אלטרץ מהמחלקה למדעי הסביבה וחקר האנרגיה שבפקולטה לכימיה במכון, ביחד עם עמיתים מארה"ב: גרהם פיינגולד, ונדרליי מרטינס ולוריין רמר. המדענים בדקו את עוצמת הגשם – כלומר, כמות הגשם היורדת בפרק זמן מסוים – בחלקים גדולים של כדור הארץ. לאחר מכן הם בדקו האם קיים קשר בין השיעור הזה לבין ריכוז האירוסולים – חלקיקים זעירים שצפים באטמוספרה. האירוסולים מצויים באוויר באופן טבעי, והם שמהווים את ה"גרעינים" לעיבוי טיפות גשם, או, גבוה יותר באטמוספרה, לעיבוי גבישי קרח. אבל כמויות האירוסולים כיום אינן טבעיות כלל: שריפת דלקים ויערות הוסיפה טונות רבות של אירוסולים לאטמוספרה במאה ה-20. "בפעם הראשונה הצלחנו לקבל תמונה גלובלית על יכולתם של אירוסולים לשנות את דפוסי הגשם", אומר פרופ' קורן.

 

במחקר קודם הראו פרופ' קורן ופיינגולד כיצד האירוסולים האלה משפיעים על התפתחות העננים: עומסים גדולים של חלקיקים באוויר גורמים ליצירת טיפות רבות יותר, אך הן קטנות מהרגיל. מכאן אי-אפשר להסיק בוודאות לגבי דפוסי הורדת הגשם, שכן התפתחות עננים וגשם מאופיינת בתהליכים בעלי סיבוכיות גבוהה (לא ליניאריים). גורמים רבים מעורבים בתהליך, ודפוסי משקעים שונים – מגשם קליל עד סערות וסופות – נובעים מתנאי מזג אוויר שונים לחלוטין. נוסף על כך, הגשם הוא אמנם תופעה רחבה, אבל אקראית – עובדה שמקשה מאוד על המאמצים להציב כלליםשימושיים וחד-משמעיים לגבי הגורמים לתופעות שונות.

 

כדי לקבל נתונים עולמיים על עוצמת הגשם – הנמדדת במילימטרים לשנייה – פנו המדענים למידע מלוויינים. לוויינים אלה אינם מסוגלים למדוד כמויות מוחלטות של גשם, אבל הם יודעים למדוד את עוצמת הגשם של מערכות הבנויות מעננים מפותחים אשר מייצרים גשמים כבדים יחסית. נתונים שנאספו מכמה לוויינים במשך מספר חודשים בשנת 2007 (ראו מסגרת) איפשרו למדענים להעריך את עוצמת הגשם מעל חלקים גדולים מפני הארץ במקומות שמעליהם נוצרות מערכות עננים מפותחות, ולחשב את רמת זיהום האירוסולים באותם אזורים.

 

קבוצת המחקר חיפשה קשרים אפשריים בין שני הנתונים, באמצעות השוואה בין מפות לווייניות של עוצמות הגשם לבין מפות המתארות זיהום אירוסולים באמצעות חלוקה לשלוש קטגוריות: נקי, מזוהם קלות, ומזוהם מאוד. הניתוח חשף קשר הדוק: רמה גבוהה של זיהום הופיעה יחד עם עוצמת גשם גבוהה ביותר מ-80% מהמערכות שנבדקו.

 

האם רמת האירוסולים היא שמשפיעה על עוצמת הגשם? או אולי גורם שלישי, כמו, למשל, אי-יציבות אטמוספרית, גורם הן לסחיפת כמויות גדולות של חלקיקים לאטמוספרה, והן לעוצמה גבוהה יותר של גשם? בניסיון לענות על השאלה הזאת ערכו המדענים ניתוח מעמיק, ובדקו את התוצאות שלהם ביחס למאות הגורמים שעשויים להשפיע על הגשם. ההתאמה המשכנעת ביותר התקבלה כשניתחו את התוצאות שלהם בהתאם ליציבות האטמוספרית היחסית. הם גילו, כי העלייה ברמת האירוסולים קשורה בעלייה בעוצמת הגשם בכל תנאי מזג האוויר, ובאופן דומה: הן במצבים יציבים, הן במצבים לא יציבים, והן במצבים נייטרליים. ממצאים אלה מעידים, שעלייה במפלס האירוסולים אכן מגדילה את עוצמת הגשמים.

 

פרופ' קורן סבור, שהתופעה משמעותית בעיקר באזורים שבהם דפוסי הגשם גבוליים. במקומות הנוטים ממילא להצפות, עוצמת גשם גבוהה יותר לא תשפיע על ההצפות באופן משמעותי, ואילו באזורים צחיחים, השפעת עוצמת הגשם היא מזערית ביחס למחסור התמידי בגשמים. במצבי ביניים, כשכמות גדולה יותר ויותר מהמשקעים יורדת בעוצמה שבה הקרקע אינה מסוגלת לספוג את המים, הגשמים המבורכים עלולים להוביל לתופעות שליליות.

 

לעיתים, הפתעה בלתי-מתוכננת עשויה לפעול דווקא לטובה. כך היה עם הפרויקט למדידת גשם טרופי (TRMM), לוויין שמפעילות נאס"א והסוכנות היפאנית לחקר החלל. כששוגר הלוויין, בשנת 1997, עם ציוד ניטור שפותח בראשית שנות ה-90 של המאה ה-20, היה אורך החיים המשוער שלו כשלוש שנים – לכל היותר. בשנת 2005 רצו הסוכנויות להרוס את הלוויין, באמצעות כניסה מבוקרת לאטמוספרה (במקום להניח לו פשוט להתרסק על הארץ כאשר הדלק ייאזל). המדענים התנגדו לכך, בגלל חשיבות המידע שקיבלו ממנו, והם פנו לקונגרס האמריקאי בבקשה לדחות את ההחלטה הגורלית. "מסלול הלוויין מאפשר לו לכסות אזורים טרופיים נרחבים, למצות את איסוף נתוני הגשם, ולתאר במדויק מערכות גשם מפותחות", אומר פרופ' קורן. "הלוויין המשיך לפעול 15 שנה, וכך עמד לרשותנו כלי מצוין, שאיפשר לנו לבצע מחקר אמין ומדויק".