خيارات
تقرير "العوامل الخطرة لتصريفات البرق". تشكيل تصريفات البرق والسحب السفلية والجبهات العاصفة

تقرير "العوامل الخطرة لتصريفات البرق". تشكيل تصريفات البرق والسحب السفلية والجبهات العاصفة

فرع MBOU "Pervomaiskaya التعليم العام الثانوي

المدرسة" في قرية نوفورخانجيلسكوي

تصريفات البرق

العوامل الخطرة

تصريفات البرق

مكتمل:

طلاب الصف السابع

بيشيكين مكسيم

بريكسين كيريل

ومن النادر ألا يشعر أي شخص بالقلق والخوف قبل حدوث عاصفة رعدية،

وخاصة خلال عاصفة رعدية شديدة.

عاصفة - ظاهرة جوية خطيرة مرتبطة بتطور السحب الركامية القوية، يصاحبها تفريغات كهربائية متعددة بين السحب وسطح الأرض، ظواهر صوتية، هطول أمطار غزيرة، غالبا مع البرد.

ويرتبط اسم "العاصفة الرعدية" بالطبيعة الخطرة لهذه الظاهرة الطبيعية وخطرها الكبير. في العصور القديمة، لم يفهم الناس طبيعة العاصفة الرعدية، لكنهم رأوا وفاة الناس والحرائق الناشئة أثناء عاصفة رعدية، ربطوا هذه الظاهرة بغضب الآلهة، عقوبة الله على الخطايا.

العاصفة الرعدية هي ظاهرة طبيعية جميلة للغاية وتثير الإعجاب بقوتها وجمالها. تتميز العاصفة الرعدية برياح قوية، غالبًا ما تكون أمطار غزيرة (ثلج)، وأحيانًا مصحوبة ببرد. قبل حدوث عاصفة رعدية (قبل ساعة أو ساعتين من حدوث عاصفة رعدية)، ينخفض الضغط الجوي بسرعة حتى تشتد الرياح فجأة، ثم تبدأ في الارتفاع. كقاعدة عامة، بعد عاصفة رعدية، يتحسن الطقس، والهواء نقي ومنعش ونظيف، مشبع بالأيونات المتكونة أثناء تصريفات البرق. أعرب العديد من الكتاب والشعراء والفنانين عن مشاعر الحب والإعجاب بالعاصفة الرعدية في أعمالهم. تذكر الشاعر الروسي الرائع ف. تيوتشيفا:

أحب العاصفة في أوائل شهر مايو،

عندما الربيع، الرعد الأول،

كأنها تمرح وتلعب

الهادر في السماء الزرقاء.

العواصف الرعدية هناك: محلي، أمامي، ليلي، في الجبال.

العواصف الرعدية المحلية (الحرارية) هي الأكثر شيوعًا. تحدث هذه العواصف الرعدية فقط في الطقس الحار مع ارتفاع نسبة الرطوبة الجوية. كقاعدة عامة، تحدث في الصيف في منتصف النهار أو بعد الظهر (12-16 ساعة). آلية تكوين الشحنات الكهربائية في السحب هي كما يلي. يتكثف بخار الماء في التدفق الصاعد للهواء الدافئ على المرتفعات، وينطلق الكثير من الحرارة (من المعروف أنه إذا كانت عملية التبخر تتطلب طاقة، فإن عملية التكثيف يصاحبها إطلاق طاقة حرارية؛ وهذا ما يفسره الفرق في الطاقة الداخلية للمادة في الحالات السائلة والغازية) ويتم تسخين تدفقات الهواء المرتفعة. وبالمقارنة مع الهواء المحيط، يكون الهواء الصاعد أكثر دفئًا ويتوسع في الحجم حتى يصبح سحابة رعدية. في السحب الرعدية الكبيرة، تحوم باستمرار بلورات الجليد وقطرات الماء، والتي، تحت تأثير التدفق الصاعد، تصطدم أو تسحق أو تندمج. ونتيجة احتكاكها مع بعضها البعض ومع الهواء والسحق تتكون شحنات موجبة وسالبة. يتم فصلها وتركيزها في أجزاء مختلفة من السحابة. وكقاعدة عامة، تتراكم الشحنات الموجبة في الجزء العلوي من السحابة، وتتراكم الشحنات السالبة في الجزء السفلي (الأقرب إلى الأرض). ونتيجة لذلك، تحدث تفريغات برق سلبية، وبشكل أقل شيوعًا، قد تحدث الصورة المعاكسة لتكوين البرق الإيجابي. تحت تأثير الشحنات، ينشأ مجال إلكتروستاتيكي قوي (يمكن أن تصل قوة المجال الكهروستاتيكي إلى 100000 فولت/م)، ويصل فرق الجهد بين الأجزاء الفردية من السحابة أو السحب أو السحابة والأرض إلى قيم هائلة. يمكن أن يصل الجهد بين السحابة والأرض إلى 80×106 - 100×106 فولت.

عند الوصول إلى الكثافة الحرجة للهواء الكهربائي، يحدث تأين للهواء يشبه الانهيار الجليدي - وهو تفريغ شرارة البرق.

تحدث العاصفة الرعدية الأمامية عندما تتحرك كتلة من الهواء البارد إلى منطقة يسود فيها الطقس الدافئ. يحل الهواء البارد محل الهواء الدافئ، حيث يرتفع الأخير إلى ارتفاع 5--7 كم. تغزو طبقات الهواء الدافئة دوامات من اتجاهات مختلفة، ويتشكل عاصفة، واحتكاك قوي بين طبقات الهواء، مما يساهم في تراكم الشحنات الكهربائية. يمكن أن يصل طول العاصفة الرعدية الأمامية إلى 100 كيلومتر. على عكس العواصف الرعدية المحلية، عادة ما يصبح الطقس أكثر برودة بعد العواصف الرعدية الأمامية. تحدث العواصف الرعدية الأمامية في كثير من الأحيان في فصل الصيف، ولكن على عكس العواصف الرعدية المحلية، التي تحدث فقط في أيام الصيف الحارة، يمكن أن تحدث في أوقات أخرى من العام، حتى في فصل الشتاء.

وترتبط العواصف الرعدية الليلية بتبريد الأرض ليلاً وتشكل تيارات دوامية من الهواء الصاعد.

تفسر العواصف الرعدية في الجبال بالاختلاف في كمية الإشعاع الشمسي الذي تتعرض له المنحدرات الجنوبية والشمالية للجبال. العواصف الرعدية الليلية والجبلية قصيرة العمر. هناك 16 مليون عاصفة رعدية على الأرض سنويًا.

يختلف نشاط العواصف الرعدية في مناطق مختلفة من كوكبنا.مراكز العواصف الرعدية في العالم :

جزيرة جاوة - 220، أفريقيا الاستوائية - 150، جنوب المكسيك - 142، بنما - 132، وسط البرازيل - 106 أيام عاصفة رعدية في السنة.

نشاط العواصف الرعدية في روسيا:

مورمانسك - 5، أرخانجيلسك - 10 سانت بطرسبرغ - 15، موسكو - 20 يومًا عاصفة رعدية في السنة. كقاعدة عامة، كلما اتجهت إلى الجنوب (بالنسبة لنصف الكرة الشمالي للأرض) وإلى الشمال (بالنسبة لنصف الكرة الجنوبي للأرض)، كلما زاد نشاط العواصف الرعدية. العواصف الرعدية نادرة جدًا في القطب الشمالي والقطب الجنوبي.

أنواع البرق و أسباب حدوثها

مزيج البرق والرعد مُسَمًّى عاصفة رعدية

يجب أن يكون لدى كل إنسان معرفة بطبيعة البرق ومخاطره وطرق الحماية منه.

برق- هذا تفريغ شرارة الكهرباء الساكنة المتراكمة في السحب الرعدية. وعلى النقيض من الشحنات المتولدة في العمل وفي الحياة اليومية، فإن الشحنات الكهربائية المتراكمة في السحب أكبر بشكل غير متناسب. ولذلك فإن طاقة تفريغ الشرارة (البرق) والتيارات الناتجة عنها عالية جداً وتشكل خطراً جسيماً على الإنسان والحيوان والمباني. يرافق البرق نبضة صوتية - الرعد.

لكل كيلومتر مربع من سطح الأرض هناك 2-3 ضربات برق في السنة. غالبًا ما تتعرض الأرض لضربة صاعقة من السحب السالبة الشحنة.

حسب النوع، ينقسم البرق إلى خطي ولؤلؤي وكرة. البرق اللؤلؤي والبرق الكروي أمر نادر جدًا.

البرق الخطي الشائع، الذي يواجهه كل شخص عدة مرات، له مظهر خط متفرع متعرج. فيلي-

تبلغ القوة الحالية في قناة البرق الخطية في المتوسط 60-170x103 أمبير، وتم تسجيل البرق بتيار 290x103 أمبير. يحمل البرق في المتوسط طاقة تبلغ 250 كيلووات/ساعة (900 ميجا جول)، وتوجد بيانات عن قوة تبلغ 2800 كيلووات/ساعة (10000 ميجا جول). تتحقق طاقة البرق بشكل أساسي في شكل طاقات ضوئية وحرارة وصوتية.

يتطور التفريغ خلال بضعة أجزاء من الألف من الثانية، وفي مثل هذه التيارات العالية، يسخن الهواء الموجود في منطقة قناة البرق على الفور تقريبًا إلى درجة الحرارة 33000 س. ونتيجة لذلك يرتفع الضغط بشكل حاد ويتوسع الهواء وتظهر موجة صدمة مصحوبة بنبض صوتي - رعد. نظرًا لأن مسار البرق متعرج جدًا، تنشأ الموجات الصوتية في نقاط مختلفة وتنتقل لمسافات مختلفة، وتظهر أصوات متفاوتة القوة والارتفاع - قصف الرعد. تتعرض الموجات الصوتية لانعكاسات متكررة من السحب والأرض، مما يتسبب في حدوث قعقعة لفترة طويلة. الرعد لا يشكل خطورة على الإنسان وله تأثير نفسي فقط عليه.

قبل وأثناء عاصفة رعدية، أحيانًا في الظلام، على قمم الأجسام الطويلة المدببة (قمم الأشجار، صواري السفن، قمم الصخور الحادة في الجبال، صلبان الكنائس، مانعات الصواعق، أحيانًا في الجبال على الناس و رؤوس الحيوانات مرفوعة الأيدي)، ويمكن ملاحظة توهج يسمى"نار سانت إلمو" يتم إعطاء هذا الاسمفي العصور القديمة من قبل البحارة الذين لاحظوا التوهج عند قمم صواري السفن الشراعية. يشع"أضواء إلمو" يحدث بسبب حقيقة أن شدة المجال الكهربائي الناتجة عن الشحنة الكهربائية الساكنة للسحابة تكون عالية بشكل خاص في الأجسام المدببة الطويلة. ونتيجة لذلك، يبدأ تأين الهواء، ويحدث تفريغ متوهج وتظهر ألسنة متوهجة حمراء، تقصر أحيانًا وتطول مرة أخرى. يجب ألا تحاول إطفاء هذه الحرائق لأنه لا يوجد احتراق. عند شدة المجال الكهربائي العالية، قد تظهر مجموعة من الخيوط المضيئة. - إفرازات كورونا، والتي تكون مصحوبة أحيانًا بالهسهسة."أضواء إلمو" "يمكن أن تظهر دون وجود سحب رعدية - في كثير من الأحيان في الجبال أثناء العواصف الثلجية والعواصف الترابية. كثيرا ما يواجه المتسلقون"أضواء إلمو"

ويحدث البرق الخطي أيضًا أحيانًا في غياب السحب الرعدية. وليس من قبيل الصدفة أن ينشأ المثل -

"صاعقة مدوية".

البرق اللؤلؤي - ظاهرة نادرة وجميلة جداً. يظهر مباشرة بعد البرق الخطي ويختفي تدريجياً. في الغالب، يتبع تفريغ البرق اللؤلؤي مسارًا خطيًا. يشبه البرق كرات مضيئة تقع على مسافة 7-12 م من بعضها البعض، تذكرنا باللآلئ المعلقة على الخيط. قد يكون البرق اللؤلؤي مصحوبًا بمؤثرات صوتية مهمة.

البرق الكروي نادر جدًا أيضًا. مقابل كل ألف برق خطي عادي يوجد 2-3 كرة يظهر البرق الكروي، كقاعدة عامة، أثناء عاصفة رعدية، في كثير من الأحيان نحو نهايتها، وأقل في كثير من الأحيان بعد عاصفة رعدية. ويحدث أيضًا، ولكن في حالات نادرة جدًا الغياب التامظواهر العواصف الرعدية. يمكن أن يكون لها شكل كرة أو إهليلجي أو كمثرى أو قرص أو حتى سلسلة من الكرات المتصلة. لون البرق أحمر، أصفر، برتقالي-أحمر، محاط بحجاب مضيء. في بعض الأحيان يكون البرق أبيضًا مبهرًا بخطوط حادة جدًا. يتم تحديد اللون من خلال محتوى المواد المختلفة الموجودة في الهواء. قد يتغير شكل ولون البرق أثناء التفريغ. طبيعة البرق الكروي وأسباب حدوثه غير واضحة. هناك فرضيات مختلفة حول طبيعة البرق الكروي. على سبيل المثال، الأكاديمي يا. ابتكر فرنكل نظرية مفادها أن البرق الكروي عبارة عن كرة غازية ساخنة، ناتجة عن البرق الخطي العادي وتتكون من غازات نشطة كيميائيًا - بشكل رئيسي أكسيد النيتروجين والنيتروجين الأحادي الذرة. الأكاديمي بي. يعتقد كابيتسا أن البرق الكروي عبارة عن جلطة بلازما في حالة مستقرة نسبيًا. هناك فرضيات أخرى، لكن لا يمكن لأي منها تفسير جميع التأثيرات المرتبطة بهامع كرة برق. لم يكن من الممكن قياس معلمات كرة البرق ومحاكاتها في ظروف المختبر. على ما يبدو، فإن العديد من الأجسام الطائرة المجهولة المرصودة (UFOs) تشبه أو تشبه في طبيعتها البرق الكروي.

7 أغسطس 2014

عاصفة رعدية - ما هو؟ من أين يأتي البرق الذي يقطع السماء بأكملها ودويات الرعد الخطيرة؟ العاصفة الرعدية هي ظاهرة طبيعية. يمكن أن يتشكل البرق، الذي يسمى التفريغ الكهربائي، داخل السحب (المزن الركامي) أو بين سطح الأرض والسحب. وعادة ما تكون مصحوبة بالرعد. ويرتبط البرق بالأمطار الغزيرة والرياح القوية وغالباً ما يكون البرد.

نشاط

تعتبر العاصفة الرعدية من أخطر الظواهر الطبيعية. الأشخاص الذين يصابون بالبرق لا يبقون على قيد الحياة إلا في حالات معزولة.

هناك ما يقرب من 1500 عاصفة رعدية تعمل على الكوكب في نفس الوقت. وتقدر شدة التصريفات بمائة ضربة صاعقة في الثانية.

توزيع العواصف الرعدية على الأرض غير متساوٍ. على سبيل المثال، يوجد منها فوق القارات 10 أضعاف عددها فوق المحيط. وتتركز أغلبية (78%) من تفريغات البرق في المناطق الاستوائية والاستوائية. يتم تسجيل العواصف الرعدية بشكل خاص في وسط أفريقيا. لكن المناطق القطبية (أنتاركتيكا، القطب الشمالي) وأقطاب البرق غير مرئية عمليا. تبين أن شدة العاصفة الرعدية مرتبطة بالجرم السماوي. وفي خطوط العرض الوسطى، تحدث ذروتها في ساعات ما بعد الظهر (النهار)، في الصيف. ولكن تم تسجيل الحد الأدنى قبل شروق الشمس. الميزات الجغرافية مهمة أيضًا. تقع أقوى مراكز العواصف الرعدية في كورديليرا والهيمالايا (المناطق الجبلية). يختلف العدد السنوي لـ "أيام العواصف الرعدية" أيضًا في روسيا. في مورمانسك، على سبيل المثال، لا يوجد سوى أربعة منهم، في أرخانجيلسك - خمسة عشر، كالينينغراد - ثمانية عشر، سانت بطرسبرغ - 16، موسكو - 24، بريانسك - 28، فورونيج - 26، روستوف - 31، سوتشي - 50، سمارة - 25، كازان ويكاترينبرج – 28، أوفا – 31، نوفوسيبيرسك – 20، بارناول – 32، تشيتا – 27، إيركوتسك وياكوتسك – 12، بلاغوفيشتشينسك – 28، فلاديفوستوك – 13، خاباروفسك – 25، يوجنو ساخالينسك – 7، بتروبافلوفسك. كامتشاتسكي - 1.

تطوير عاصفة رعدية

كيف جرى الأمر؟ لا تتشكل السحابة الرعدية إلا في ظل ظروف معينة. يجب أن يكون هناك تدفقات تصاعدية من الرطوبة، ويجب أن يكون هناك هيكل حيث يكون جزء واحد من الجزيئات في حالة جليدية، والآخر في حالة سائلة. الحمل الحراري الذي سيؤدي إلى تطور عاصفة رعدية سيحدث في عدة حالات.

التسخين غير المتساوي للطبقات السطحية. على سبيل المثال، فوق الماء مع اختلاف كبير في درجة الحرارة. وفي المدن الكبيرة، ستكون شدة العواصف الرعدية أقوى قليلاً مما كانت عليه في المناطق المحيطة.

عندما يحل الهواء البارد محل الهواء الدافئ. غالبًا ما يتطور التقليد الأمامي في وقت واحد مع السحب المغطاة والسحب الطبقية المزنية.

عندما يرتفع الهواء في سلاسل الجبال. وحتى الارتفاعات المنخفضة يمكن أن تؤدي إلى زيادة تكوينات السحب. هذا هو الحمل القسري.

أي سحابة رعدية، بغض النظر عن نوعها، تمر بالضرورة بثلاث مراحل: الركام، والنضج، والاضمحلال.

تصنيف

لبعض الوقت، تم تصنيف العواصف الرعدية فقط في موقع المراقبة. وقد تم تقسيمها، على سبيل المثال، إلى قواعد إملائية ومحلية وأمامية. أما الآن فقد تم تصنيف العواصف الرعدية حسب خصائصها تبعا لبيئات الأرصاد الجوية التي تتطور فيها. تتشكل التيارات الصاعدة بسبب عدم الاستقرار الجوي. هذا هو الشرط الرئيسي لإنشاء السحب الرعدية. خصائص هذه التدفقات مهمة جدا. اعتمادًا على قوتها وحجمها، تتشكل أنواع مختلفة من السحب الرعدية، على التوالي. كيف يتم تقسيمهم؟

1. مزن ركامي أحادي الخلية (محلي أو داخل الكتلة). لديك نشاط البرد أو العواصف الرعدية. تتراوح الأبعاد العرضية من 5 إلى 20 كم، والأبعاد الرأسية من 8 إلى 12 كم. مثل هذه السحابة "تعيش" لمدة تصل إلى ساعة. بعد عاصفة رعدية، يبقى الطقس دون تغيير تقريبا.

2. مجموعة متعددة الخلايا. المقياس هنا أكثر إثارة للإعجاب - يصل إلى 1000 كيلومتر. تغطي المجموعة متعددة الخلايا مجموعة من خلايا العواصف الرعدية التي تكون في مراحل مختلفة من التكوين والتطور وتشكل في نفس الوقت وحدة واحدة كاملة. كيف يتم بناؤها؟ توجد خلايا العواصف الرعدية الناضجة في المركز، وتقع الخلايا المتحللة على الجانب المواجه للريح. يمكن أن تصل أبعادها العرضية إلى 40 كم. تنتج العواصف الرعدية العنقودية متعددة الخلايا هبوب رياح (عاصفة ولكن ليست قوية) وأمطارًا وبردًا. ويقتصر وجود خلية واحدة ناضجة على نصف ساعة، ولكن الكتلة نفسها يمكن أن "تعيش" لعدة ساعات.

3. خطوط العاصفة. هذه أيضًا عواصف رعدية متعددة الخلايا. وتسمى أيضًا خطية. يمكن أن تكون صلبة أو بها فجوات. هبوب الرياح هنا أطول (عند الحافة الأمامية). عند الاقتراب، يظهر خط متعدد الخلايا كجدار مظلم من السحب. عدد التدفقات (المنبع والمصب) هنا كبير جدًا. هذا هو السبب في أن هذا المجمع من العواصف الرعدية يُصنف على أنه متعدد الخلايا، على الرغم من اختلاف هيكل العواصف الرعدية. يمكن أن يؤدي خط العاصفة إلى هطول أمطار غزيرة وتساقط حبات برد كبيرة، ولكنه غالبًا ما يكون "محدودًا" بسبب التيارات الهابطة القوية. وغالبا ما يحدث قبل جبهة باردة. في الصور، مثل هذا النظام له شكل القوس المنحني.

4. العواصف الرعدية الخارقة. مثل هذه العواصف الرعدية نادرة. إنها تشكل خطورة خاصة على الممتلكات وحياة الإنسان. تشبه سحابة هذا النظام السحابة أحادية الخلية، حيث يختلف كلاهما في منطقة واحدة من التيار الصاعد. لكن أحجامها مختلفة. سحابة Supercell ضخمة - نصف قطرها قريب من 50 كم، وارتفاعها - يصل إلى 15 كم. قد تكون حدودها في الستراتوسفير. يشبه الشكل سندانًا نصف دائري واحد. سرعة التدفقات الصاعدة أعلى بكثير (تصل إلى 60 م / ث). السمة المميزة هي وجود الدوران. وهذا ما يخلق ظواهر خطيرة ومتطرفة (البَرَد الكبير (أكثر من 5 سم)، والأعاصير المدمرة). العامل الرئيسي لتشكيل مثل هذه السحابة هو الظروف المحيطة. نحن نتحدث عن اتفاقية قوية جدًا مع درجات حرارة من +27 ورياح متغيرة الاتجاه. تنشأ مثل هذه الظروف أثناء مقصات الرياح في طبقة التروبوسفير. يتم نقل الهطول المتكون في التيارات الصاعدة إلى منطقة التيارات الهابطة، مما يضمن عمرًا طويلًا للسحابة. يتم توزيع هطول الأمطار بشكل غير متساو. تحدث زخات المطر بالقرب من التيار الصاعد، ويحدث البرد بالقرب من الشمال الشرقي. وقد يتحول ذيل العاصفة. ثم ستكون المنطقة الأكثر خطورة بجوار التيار الصاعد الرئيسي.

هناك أيضًا مفهوم "العاصفة الرعدية الجافة". هذه الظاهرة نادرة جدًا، وهي سمة من سمات الرياح الموسمية. مع مثل هذه العاصفة الرعدية لا يوجد هطول للأمطار (ببساطة لا تصل وتتبخر نتيجة التعرض لدرجة الحرارة المرتفعة).

سرعة الحركة

بالنسبة لعاصفة رعدية معزولة، تبلغ سرعتها حوالي 20 كم/ساعة، وأحيانًا أسرع. وفي حالة نشاط الجبهات الباردة قد تصل السرعة إلى 80 كم/ساعة. في العديد من العواصف الرعدية، يتم استبدال خلايا العواصف الرعدية القديمة بخلايا جديدة. ويغطي كل واحد منهم مسافة قصيرة نسبيا (حوالي كيلومترين)، ولكن في المجمل تزيد المسافة.

آلية الكهربة

من أين تأتي الصواعق نفسها؟ تتحرك الشحنات الكهربائية حول السحب وداخلها باستمرار. هذه العملية معقدة للغاية. أسهل طريقة لتخيل عمل الشحنات الكهربائية في السحب الناضجة. يهيمن عليهم الهيكل الإيجابي ثنائي القطب. كيف يتم توزيعها؟ وتوضع الشحنة الموجبة في الأعلى، والشحنة السالبة في الأسفل، داخل السحابة. وفقًا للفرضية الرئيسية (لا يزال من الممكن اعتبار هذا المجال العلمي غير مستكشف كثيرًا)، فإن الجسيمات الأثقل والأكبر تكون مشحونة بشكل سلبي، في حين أن الجسيمات الصغيرة والخفيفة لها شحنة موجبة. الأول يسقط أسرع من الأخير. وهذا يسبب الفصل المكاني للشحنات الفضائية. تم تأكيد هذه الآلية من خلال التجارب المعملية. يمكن أن يكون لجزيئات حبيبات الجليد أو البرد نقل قوي للشحنة. سيعتمد الحجم والعلامة على محتوى الماء في السحابة، ودرجة حرارة الهواء (المحيط)، وسرعة الاصطدام (العوامل الرئيسية). لا يمكن استبعاد تأثير الآليات الأخرى. تحدث التصريفات بين الأرض والسحابة (أو الغلاف الجوي المحايد، أو الأيونوسفير). وفي هذه اللحظة نرى ومضات تقطع السماء. أو البرق. ويصاحب هذه العملية دقات عالية (رعد).

العاصفة الرعدية هي عملية معقدة. قد يستغرق الأمر عقودًا عديدة، وربما حتى قرونًا، لدراستها.

عاصفة - ظاهرة جوية تحدث فيها تفريغات كهربائية داخل السحب أو بين السحابة وسطح الأرض - البرق المصحوب بالرعد. عادة، تتشكل العاصفة الرعدية في السحب الركامية القوية وترتبط بالأمطار الغزيرة والبرد والرياح القوية.

تعتبر العواصف الرعدية من أخطر الظواهر الطبيعية على الإنسان: فمن حيث عدد الوفيات المسجلة، فإن الفيضانات فقط هي التي تؤدي إلى خسائر بشرية أكبر.

عاصفة

توزيع تفريغات البرق على سطح الأرض

هناك ما يقرب من عشر مرات أقل من العواصف الرعدية فوق المحيط مقارنة بالقارات. يتركز حوالي 78% من جميع تصريفات البرق في المنطقة الاستوائية والاستوائية (من خط عرض 30 درجة شمالًا إلى خط عرض 30 درجة جنوبًا). الحد الأقصى لنشاط العواصف الرعدية يحدث في وسط أفريقيا. في المناطق القطبية في القطب الشمالي والقطب الجنوبي وفوق القطبين، لا توجد عواصف رعدية عمليا. شدة العواصف الرعدية تتبع الشمس، وتحدث العواصف الرعدية القصوى في الصيف (عند خطوط العرض الوسطى) وخلال ساعات بعد الظهر أثناء النهار. الحد الأدنى من العواصف الرعدية المسجلة يحدث قبل شروق الشمس. تتأثر العواصف الرعدية أيضًا بالخصائص الجغرافية للمنطقة: تقع مراكز العواصف الرعدية القوية في المناطق الجبلية في جبال الهيمالايا وكورديليرا.

مراحل تطور السحابة الرعدية

الشروط اللازمة لظهور السحابة الرعدية هي وجود الظروف الملائمة لتطور الحمل الحراري أو آلية أخرى تخلق تدفقات تصاعدية من إمدادات الرطوبة الكافية لتكوين الهطول، ووجود هيكل فيه بعض السحابة تكون الجزيئات في حالة سائلة، وبعضها في حالة جليدية. يحدث الحمل الحراري المؤدي إلى تطور العواصف الرعدية في الحالات التالية:

عندما يتم تسخين الطبقة السطحية من الهواء بشكل غير متساو على الأسطح الأساسية المختلفة. على سبيل المثال، فوق سطح الماء والأرض بسبب الاختلافات في درجة حرارة الماء والتربة. في المدن الكبيرة، تكون شدة الحمل الحراري أعلى بكثير مما هي عليه في محيط المدينة.

عندما يرتفع الهواء الدافئ أو يزيحه الهواء البارد على الجبهات الجوية. يكون الحمل الحراري في الغلاف الجوي عند الجبهات الجوية أكثر كثافة وأكثر تواتراً منه أثناء الحمل الحراري داخل الكتلة. غالبًا ما يتطور الحمل الحراري الجبهي بالتزامن مع السحب الطبقية والهطول الشامل، الذي يخفي السحب الركامية النامية.

عندما يرتفع الهواء في المناطق الجبلية. حتى الارتفاعات الصغيرة في المنطقة تؤدي إلى زيادة تكوين السحب (بسبب الحمل الحراري القسري). تخلق الجبال العالية ظروفًا صعبة بشكل خاص لتطوير الحمل الحراري وتزيد دائمًا من تواتره وكثافته.

جميع السحب الرعدية، بغض النظر عن نوعها، تتقدم عبر مرحلة السحب الركامية، ومرحلة السحابة الرعدية الناضجة، ومرحلة التفكك.

تصنيف السحب الرعدية

في وقت ما، تم تصنيف العواصف الرعدية وفقًا لمكان رصدها، مثل العواصف المحلية أو الأمامية أو الجبلية. أصبح الآن أكثر شيوعاً تصنيف العواصف الرعدية وفقاً لخصائص العواصف الرعدية نفسها، وتعتمد هذه الخصائص بشكل أساسي على بيئة الأرصاد الجوية التي تتطور فيها العاصفة الرعدية.

رئيسي شرط ضروريلتشكل السحب الرعدية هي حالة من عدم الاستقرار الجوي التي تشكل تيارات صاعدة. اعتمادًا على حجم وقوة هذه التدفقات، تتشكل السحب الرعدية من أنواع مختلفة.

سحابة خلية واحدة

تتطور السحب الركامية أحادية الخلية في الأيام التي تكون فيها الرياح منخفضة في مجال ضغط منخفض التدرج. ويطلق عليهم أيضا داخل الكتلةأو العواصف الرعدية المحلية.وهي تتكون من خلية حمل حراري ذات تدفق تصاعدي في الجزء المركزي منها. يمكن أن تصل إلى شدة العواصف الرعدية والبرد وتنهار بسرعة مع هطول الأمطار. أبعاد هذه السحابة هي: عرضية - 5-20 كم، عمودية - 8-12 كم، عمر الخدمة - حوالي 30 دقيقة، وأحيانًا تصل إلى ساعة واحدة. لا توجد تغييرات كبيرة في الطقس بعد عاصفة رعدية.

دورة حياة السحابة وحيدة الخلية

تبدأ العاصفة الرعدية بتكوين سحابة ركامية في الطقس المعتدل (Cumulus humilis). في ظل الظروف المواتية، تنمو السحب الركامية الناتجة بسرعة في الاتجاهين الرأسي والأفقي، في حين تقع التدفقات الصاعدة تقريبًا في كامل حجم السحابة وتزداد من 5 م/ث إلى 15-20 م/ث. السحب السفلي ضعيف جداً يخترق الهواء المحيط السحابة بشكل نشط بسبب الاختلاط عند حدود السحابة وأعلىها. تدخل السحابة مرحلة الركام المتوسط. أصغر قطرات الماء التي تتشكل نتيجة للتكثيف في مثل هذه السحابة تندمج في قطرات أكبر، والتي يتم حملها للأعلى بواسطة تيارات تصاعدية قوية. لا تزال السحابة متجانسة، وتتكون من قطرات الماء التي يحملها تدفق صاعد - ولا يسقط أي هطول. وفي الجزء العلوي من السحابة، عندما تدخل جزيئات الماء إلى منطقة درجات الحرارة السلبية، تبدأ القطرات بالتحول تدريجياً إلى بلورات ثلجية. تدخل السحابة مرحلة السحابة الركامية القوية (Cumulus congestus). يؤدي التركيب المختلط للسحابة إلى توسيع عناصر السحابة وتهيئة الظروف لهطول الأمطار. ويسمى هذا النوع من السحب بالمزن الركامى (Cumulonimbus) أو المزن الركامى الأصلع (Cumulonimbus calvus). وتصل سرعة التدفق العمودي فيه إلى 25 م/ث، ويصل ارتفاع قمته إلى 7-8 كم.

تعمل جزيئات الهطول المتبخرة على تبريد الهواء المحيط، مما يؤدي إلى زيادة تكثيف التيارات السفلية. في مرحلة النضج، تكون التيارات الهوائية الصاعدة والهابطة موجودة في السحابة في وقت واحد.

في مرحلة الانهيار في السحابة، تسود التدفقات الهابطة، والتي تغطي تدريجيا السحابة بأكملها.

العواصف الرعدية العنقودية متعددة الخلايا

رسم تخطيطي لهيكل عاصفة رعدية متعدد الخلايا

هذا هو النوع الأكثر شيوعًا من العواصف الرعدية المرتبطة باضطرابات النطاق المتوسط (التي يتراوح حجمها من 10 إلى 1000 كيلومتر). يتكون العنقود متعدد الخلايا من مجموعة من خلايا العواصف الرعدية تتحرك كوحدة واحدة، على الرغم من أن كل خلية في العنقود تكون في مرحلة مختلفة من تطور السحابة الرعدية. عادة ما توجد خلايا العواصف الرعدية الناضجة في الجزء المركزي من الكتلة، وتقع الخلايا المتحللة على الجانب المواجه للريح من الكتلة. يبلغ حجمها العرضي 20-40 كم، وغالبًا ما ترتفع قممها إلى طبقة التروبوبوز وتخترق طبقة الستراتوسفير. يمكن أن تنتج العواصف الرعدية العنقودية متعددة الخلايا البَرَد، والزخات المطرية، وهبوب الرياح العاتية الضعيفة نسبيًا. تظل كل خلية فردية في مجموعة متعددة الخلايا ناضجة لمدة 20 دقيقة تقريبًا؛ يمكن أن توجد المجموعة متعددة الخلايا نفسها لعدة ساعات. عادة ما يكون هذا النوع من العواصف الرعدية أكثر شدة من العواصف الرعدية أحادية الخلية، ولكنه أضعف بكثير من العواصف الرعدية فائقة الخلية.

العواصف الرعدية الخطية متعددة الخلايا (خطوط العاصفة)

العواصف الرعدية الخطية متعددة الخلايا عبارة عن خط من العواصف الرعدية ذات جبهة عاصفة طويلة ومتطورة عند الحافة الأمامية للجبهة. قد يكون خط العاصفة مستمرًا أو يحتوي على فجوات. يظهر خط متعدد الخلايا يقترب كجدار مظلم من السحب، يغطي عادة الأفق في الجانب الغربي (في نصف الكرة الشمالي). يسمح لنا عدد كبير من التيارات الهوائية الصاعدة والهابطة المتقاربة بتصنيف هذا المجمع من العواصف الرعدية على أنه متعدد الخلايا، على الرغم من أن هيكل العواصف الرعدية يختلف بشكل حاد عن العواصف الرعدية العنقودية متعددة الخلايا. يمكن أن تنتج خطوط العاصفة بردًا كبيرًا وأمطارًا غزيرة شديدة، لكنها معروفة أكثر بالأنظمة التي تنتج تيارات هابطة قوية. يشبه خط العاصفة في خصائصه الجبهة الباردة، ولكنه نتيجة محلية لنشاط العواصف الرعدية. في كثير من الأحيان يحدث خط العاصفة قبل الجبهة الباردة. وفي صور الرادار، يشبه هذا النظام صدى القوس. هذه الظاهرة نموذجية بالنسبة لأمريكا الشمالية، أما في أوروبا والإقليم الأوروبي لروسيا فهي أقل تكرارًا.

العواصف الرعدية سوبرسيل

الهيكل الرأسي والأفقي لسحابة supercell

الخلية الفائقة هي السحابة الرعدية الأكثر تنظيمًا. تعتبر سحب سوبرسل نادرة نسبيا، ولكنها تشكل أكبر تهديد لصحة الإنسان وحياته وممتلكاته. تشبه السحابة الفائقة الخلية السحابة أحادية الخلية حيث أن كلاهما لهما نفس منطقة التيار الصاعد. الفرق هو أن حجم الخلية ضخم: يبلغ قطرها حوالي 50 كم، وارتفاعها 10-15 كم (غالبًا ما يخترق الحد العلوي طبقة الستراتوسفير) مع سندان نصف دائري واحد. سرعة التدفق التصاعدي في السحابة الفائقة الخلية أعلى بكثير منها في الأنواع الأخرى من السحب الرعدية: تصل إلى 40-60 م/ث. السمة الرئيسية التي تميز سحابة supercell عن الأنواع الأخرى من السحب هي وجود الدوران. تيار صاعد دوار في سحابة الخلية الفائقة (يسمى في مصطلحات الرادار ميسوسيكلون)، يخلق أحداثًا مناخية متطرفة مثل العملاق يشيد(يزيد قطرها عن 5 سم)، ورياح شديدة تصل سرعتها إلى 40 م/ث، وأعاصير مدمرة قوية. تعتبر الظروف البيئية عاملاً رئيسياً في تكوين السحابة الفائقة الخلية. مطلوب عدم استقرار حملي قوي جدًا للهواء. يجب أن تكون درجة حرارة الهواء بالقرب من الأرض (قبل العاصفة الرعدية) +27...+30 وما فوق، ولكن الشرط الأساسي الضروري هو رياح متغيرة الاتجاه تسبب الدوران. يتم تحقيق مثل هذه الظروف من خلال قص الرياح في طبقة التروبوسفير الوسطى. يتم حمل الهطول المتكون في التيار الصاعد على طول المستوى العلوي من السحابة عن طريق تدفق قوي إلى منطقة التيار السفلي. وبذلك يتم فصل مناطق التدفقات الصاعدة والهابطة في الفضاء، مما يضمن عمر السحابة لفترة طويلة من الزمن. عادةً ما يكون هناك أمطار خفيفة عند الحافة الأمامية لسحابة supercell. تهطل الأمطار الغزيرة بالقرب من منطقة التيار الصاعد، ويحدث هطول الأمطار الغزيرة والبرد الكبير شمال شرق منطقة التيار الصاعد الرئيسية. تم العثور على الظروف الأكثر خطورة بالقرب من منطقة التيار الصاعد الرئيسية (عادةً باتجاه الجزء الخلفي من العاصفة).

سوبرسل (إنجليزي) ممتازو خلية- الخلية) هو نوع من العواصف الرعدية يتميز بوجود إعصار متوسط - وهو تيار صاعد عميق يدور بقوة. ولهذا السبب، تسمى هذه العواصف أحيانًا بالعواصف الرعدية الدوارة. من بين الأنواع الأربعة للعواصف الرعدية وفقًا للتصنيفات الغربية (supersell، squalline، multisell، Singlesell)، تعتبر الخلايا الفائقة هي الأقل شيوعًا ويمكن أن تشكل الخطر الأكبر. غالبًا ما تكون الخلايا الفائقة معزولة عن العواصف الرعدية الأخرى ويمكن أن يصل طولها الأمامي إلى 32 كيلومترًا.

سوبرسل عند غروب الشمس

غالبًا ما يتم تقسيم الخلايا الفائقة إلى ثلاثة أنواع: الكلاسيكية؛ مع انخفاض هطول الأمطار (ليرة لبنانية)؛ ومع هطول الأمطار العالية (HP). تتشكل الخلايا الفائقة من النوع LP عادةً في المناخات الأكثر جفافًا، كما هو الحال في الوديان الجبلية العالية في الولايات المتحدة، في حين أن الخلايا الفائقة من النوع HP أكثر شيوعًا في المناخات الرطبة. يمكن أن تحدث الخلايا الفائقة في أي مكان في العالم إذا كانت الظروف الجوية مناسبة لتكوينها، ولكنها أكثر شيوعًا في السهول الكبرى بالولايات المتحدة، وهي منطقة تعرف باسم وادي تورنادو. ويمكن أيضًا ملاحظتها في سهول الأرجنتين وأوروغواي وجنوب البرازيل.

الخصائص الفيزيائية للسحب الرعدية

تظهر دراسات الطائرات والرادار أن خلية عاصفة رعدية واحدة تصل عادة إلى ارتفاع حوالي 8-10 كم وتستمر حوالي 30 دقيقة. تتكون العاصفة الرعدية المعزولة عادة من عدة خلايا في مراحل مختلفة من التطور وتستمر حوالي ساعة. يمكن أن يصل قطر العواصف الرعدية الكبيرة إلى عشرات الكيلومترات، ويمكن أن تصل ذروتها إلى ارتفاعات تزيد عن 18 كم، ويمكن أن تستمر لعدة ساعات.

التدفقات الصاعدة والهابطة

عادةً ما يتراوح قطر التيارات الصاعدة والهابطة في العواصف الرعدية المعزولة من 0.5 إلى 2.5 كيلومتر وارتفاعها من 3 إلى 8 كيلومترات. في بعض الأحيان يمكن أن يصل قطر التيار الصاعد إلى 4 كم. بالقرب من سطح الأرض، عادة ما يزداد قطر الجداول، وتقل سرعتها مقارنة بالجداول الأعلى. تتراوح السرعة المميزة للتيار الصاعد من 5 إلى 10 م/ث وتصل إلى 20 م/ث عند قمة العواصف الرعدية الكبيرة. طائرات الأبحاث التي تحلق عبر سحابة رعدية على ارتفاع 10000 متر تسجل سرعات تيار صاعد تزيد عن 30 م/ث. يتم ملاحظة أقوى التيارات الصاعدة في العواصف الرعدية المنظمة.

العواصف

قبل عاصفة أغسطس عام 2010 في غاتشينا

في بعض العواصف الرعدية، تحدث تيارات هوائية هابطة شديدة، مما يؤدي إلى ظهور رياح ذات قوة مدمرة على سطح الأرض. اعتمادًا على حجمها، يتم استدعاء هذه السحب الهابط العواصفأو عواصف صغيرة.يمكن أن تؤدي العاصفة التي يزيد قطرها عن 4 كيلومترات إلى رياح تصل سرعتها إلى 60 م/ث. Microsquals أصغر حجمًا، ولكنها تنتج سرعات رياح تصل إلى 75 م / ث. إذا تشكلت عاصفة رعدية مولدة للعاصفة من هواء دافئ ورطب بدرجة كافية، فإن العاصفة الصغيرة ستكون مصحوبة بأمطار غزيرة. ومع ذلك، إذا تشكلت عاصفة رعدية من الهواء الجاف، فقد يتبخر الهطول أثناء سقوطه (نطاقات الهطول المحمولة جواً أو فيرجا)، وستكون العواصف الدقيقة جافة. تشكل التيارات السفلية خطرًا كبيرًا على الطائرات، خاصة أثناء الإقلاع أو الهبوط، لأنها تخلق رياحًا قريبة من الأرض مع تغيرات مفاجئة قوية في السرعة والاتجاه.

التنمية العمودية

بشكل عام، سترتفع سحابة الحمل الحراري النشطة حتى تفقد قدرتها على الطفو. ويرتبط فقدان الطفو بالحمل الناتج عن هطول الأمطار المتكون في بيئة سحابية، أو الاختلاط مع الهواء البارد الجاف المحيط، أو مزيج من هاتين العمليتين. يمكن أيضًا إيقاف نمو السحب عن طريق طبقة انعكاسية مانعة، وهي الطبقة التي تزداد فيها درجة حرارة الهواء مع الارتفاع. عادة، تصل السحب الرعدية إلى ارتفاعات حوالي 10 كم، ولكنها تصل أحيانًا إلى ارتفاعات تزيد عن 20 كم. عندما يكون محتوى الرطوبة وعدم استقرار الغلاف الجوي مرتفعًا، فإنه مع وجود رياح مواتية، يمكن أن تنمو السحابة إلى طبقة التروبوبوز، وهي الطبقة التي تفصل طبقة التروبوسفير عن الستراتوسفير. تتميز منطقة التروبوبوز بدرجة حرارة تظل ثابتة تقريبًا مع زيادة الارتفاع وتُعرف بأنها منطقة ذات استقرار عالٍ. بمجرد أن يبدأ التيار الصاعد بالاقتراب من طبقة الستراتوسفير، سرعان ما يصبح الهواء الموجود في أعلى السحابة أبرد وأثقل من الهواء المحيط، ويتوقف نمو القمة. يعتمد ارتفاع التروبوبوز على خط عرض المنطقة وموسم السنة. ويتراوح ارتفاعها من 8 كم في المناطق القطبية إلى 18 كم وأكثر بالقرب من خط الاستواء.

عندما تصل السحابة الركامية الحملية إلى الطبقة الحاجزة من انقلاب التروبوبوز، فإنها تبدأ في الانتشار إلى الخارج وتشكل خاصية "السندان" للسحب الرعدية. تميل الرياح التي تهب على ارتفاع السندان إلى نفخ المواد السحابية في اتجاه الريح.

الاضطراب

عادةً ما تواجه الطائرة التي تحلق عبر سحابة رعدية (يُحظر الطيران في السحب الركامية) نتوءًا يرمي الطائرة لأعلى ولأسفل وعلى الجانبين تحت تأثير التدفقات المضطربة للسحابة. تخلق الاضطرابات الجوية شعورًا بعدم الراحة لدى طاقم الطائرة والركاب، كما تسبب ضغطًا غير مرغوب فيه على الطائرة. يتم قياس الاضطراب بوحدات مختلفة، ولكن في أغلب الأحيان يتم تعريفه بوحدات g - تسارع السقوط الحر (1g = 9.8 m/s2). تتسبب عاصفة تبلغ قوتها جرامًا واحدًا في حدوث اضطراب يشكل خطورة على الطائرات. وفي ذروة العواصف الرعدية الشديدة، تم تسجيل تسارعات عمودية تصل إلى ثلاثة جرامات.

حركة العواصف الرعدية

تعتمد سرعة وحركة السحابة الرعدية على اتجاه الأرض، وذلك بشكل أساسي من خلال تفاعل التدفقات الصاعدة والهابطة للسحابة مع التيارات الهوائية الحاملة في الطبقات الوسطى من الغلاف الجوي التي تتطور فيها العاصفة الرعدية. تبلغ سرعة العواصف الرعدية المعزولة عادة حوالي 20 كم/ساعة، ولكن بعض العواصف الرعدية تتحرك بشكل أسرع بكثير. وفي الحالات القصوى يمكن للسحب الرعدية أن تتحرك بسرعة 65-80 كم/ساعة أثناء مرور الجبهات الباردة النشطة. في معظم العواصف الرعدية، مع تبدد خلايا العواصف الرعدية القديمة، تظهر خلايا عواصف رعدية جديدة على التوالي. وفي الرياح الخفيفة، تستطيع الخلية الفردية أن تقطع مسافة قصيرة جدًا خلال حياتها، أقل من كيلومترين؛ ومع ذلك، في العواصف الرعدية الأكبر حجمًا، يتم تحفيز خلايا جديدة بواسطة التيار الهابط المتدفق من خلية ناضجة، مما يعطي مظهر الحركة السريعة التي لا تتزامن دائمًا مع اتجاه الريح. في العواصف الرعدية الكبيرة متعددة الخلايا، هناك نمط تتشكل فيه خلية جديدة على يمين اتجاه تدفق الهواء في نصف الكرة الشمالي وعلى يسار اتجاه تدفق الهواء في نصف الكرة الجنوبي.

طاقة

الطاقة التي تزود العاصفة الرعدية تأتي من الحرارة الكامنة المنطلقة عندما يتكثف بخار الماء ليشكل قطرات سحابية. مقابل كل جرام من الماء يتكثف في الغلاف الجوي، يتم إطلاق ما يقرب من 600 سعرة حرارية من الحرارة. عندما تتجمد قطرات الماء في أعلى السحابة، يتم إطلاق 80 سعرة حرارية إضافية لكل جرام. الافراج عن مخفي طاقة حراريةيتم تحويلها جزئيًا إلى طاقة حركية للتدفق التصاعدي. يمكن إجراء تقدير تقريبي لإجمالي طاقة العاصفة الرعدية بناءً على إجمالي كمية المياه التي سقطت على شكل أمطار من السحابة. تبلغ الطاقة النموذجية حوالي 100 مليون كيلووات/ساعة، وهو ما يعادل تقريبًا شحنة نووية تبلغ 20 كيلوطن (على الرغم من أن هذه الطاقة يتم إطلاقها على مساحة أكبر بكثير وعلى مدى فترة أطول بكثير). يمكن أن تحتوي العواصف الرعدية الكبيرة متعددة الخلايا على طاقة أكبر بمقدار 10 أو 100 مرة.

السحب السفلي والجبهات العاصفة

عاصفة أمام عاصفة رعدية قوية

تحدث تيارات هابطة في العواصف الرعدية على ارتفاعات حيث تكون درجة حرارة الهواء أقل من درجة حرارة المنطقة المحيطة، ويصبح هذا التيار أكثر برودة عندما يبدأ في إذابة جزيئات الهطول الجليدي وتبخر قطرات السحب. الهواء الموجود في التيار السفلي ليس فقط أكثر كثافة من الهواء المحيط، ولكنه يحمل أيضًا زخمًا زاويًا أفقيًا يختلف عن الهواء المحيط. فإذا حدث تيار هابط، على سبيل المثال، على ارتفاع 10 كيلومترات، فإنه سيصل إلى سطح الأرض بسرعة أفقية أكبر بشكل ملحوظ من سرعة الرياح على الأرض. بالقرب من الأرض، يتم نقل هذا الهواء إلى الأمام قبل حدوث عاصفة رعدية بسرعة أكبر من سرعة حركة السحابة بأكملها. ولهذا السبب سيشعر المراقب على الأرض باقتراب عاصفة رعدية من خلال تدفق الهواء البارد حتى قبل أن تعلو السحابة الرعدية. ويشكل التيار السفلي المنتشر فوق الأرض منطقة بعمق يتراوح بين 500 متر إلى 2 كيلومتر مع اختلاف واضح بين الهواء البارد المتدفق والهواء الدافئ الرطب الذي تتشكل منه العاصفة الرعدية. يمكن تحديد مرور مثل هذه الجبهة العاصفة بسهولة عن طريق زيادة الرياح والانخفاض المفاجئ في درجة الحرارة. وفي خمس دقائق، يمكن أن تنخفض درجة حرارة الهواء بمقدار 5 درجات مئوية أو أكثر. تشكل العاصفة بوابة عاصفة مميزة ذات محور أفقي، وانخفاض حاد في درجة الحرارة وتغيير في اتجاه الرياح.

في الحالات القصوى، يمكن أن تصل سرعة جبهة العاصفة الناتجة عن التيار السفلي إلى سرعات تزيد عن 50 م/ث، مما يتسبب في تدمير المنازل والمحاصيل. في كثير من الأحيان، تحدث العواصف الشديدة عندما يتطور خط منظم من العواصف الرعدية في ظروف الرياح العاتية عند المستويات المتوسطة. وفي الوقت نفسه، قد يعتقد الناس أن هذا الدمار كان سببه إعصار. إذا لم يكن هناك شهود رأوا سحابة الإعصار المميزة على شكل قمع، فيمكن تحديد سبب الدمار من خلال طبيعة الدمار الذي تسببه الرياح. في الأعاصير، يحدث الدمار في نمط دائري، وتسبب عاصفة رعدية ناجمة عن تيار هابط الدمار في اتجاه واحد بشكل أساسي. عادة ما يتبع الهواء البارد المطر. وفي بعض الحالات، تتبخر قطرات المطر تمامًا عند سقوطها، مما يؤدي إلى حدوث عاصفة رعدية جافة. وفي الوضع المعاكس، وهو الوضع المعتاد في العواصف الرعدية الشديدة متعددة الخلايا والخلايا الفائقة، تحدث أمطار غزيرة وتساقط البرد، مما يتسبب في حدوث فيضانات مفاجئة.

الأعاصير

الإعصار عبارة عن دوامة قوية صغيرة الحجم تقع تحت السحب الرعدية ذات محور عمودي تقريبًا ولكن غالبًا ما يكون منحنيًا. من المحيط إلى مركز الإعصار، لوحظ انخفاض الضغط بمقدار 100-200 hPa. يمكن أن تتجاوز سرعة الرياح في الأعاصير 100 م/ث، ومن الناحية النظرية يمكن أن تصل إلى سرعة الصوت. وفي روسيا، نادرًا ما تحدث الأعاصير، ولكنها تسبب أضرارًا جسيمة. أعلى وتيرة للأعاصير تحدث في جنوب الجزء الأوروبي من روسيا.

الاستحمام

في العواصف الرعدية الصغيرة، يمكن أن تتجاوز ذروة هطول الأمطار الشديدة لمدة خمس دقائق 120 ملم / ساعة، ولكن جميع الأمطار الأخرى تكون أقل كثافة من حيث الحجم. تنتج العواصف الرعدية المتوسطة حوالي 2000 متر مكعب من الأمطار، لكن العاصفة الرعدية الكبيرة يمكن أن تنتج عشرة أضعاف هذه الكمية. يمكن للعواصف الرعدية المنظمة الكبيرة المرتبطة بأنظمة الحمل الحراري المتوسطة الحجم أن تنتج ما بين 10 إلى 1000 مليون متر مكعب من الأمطار.

الهيكل الكهربائي للسحابة الرعدية

هيكل الشحنات في السحب الرعدية في مناطق مختلفة

يعد توزيع وحركة الشحنات الكهربائية داخل وحول السحابة الرعدية عملية معقدة ومتغيرة باستمرار. ومع ذلك، من الممكن تقديم صورة عامة عن توزيع الشحنات الكهربائية في مرحلة نضج السحابة. البنية ثنائية القطب الموجبة السائدة هي التي تكون فيها الشحنة الموجبة في أعلى السحابة والشحنة السالبة تحتها داخل السحابة. في قاعدة السحابة وتحتها توجد شحنة موجبة أقل. تتحرك أيونات الغلاف الجوي تحت تأثير المجال الكهربائي، وتشكل طبقات حاجزة عند حدود السحابة، مما يؤدي إلى إخفاء البنية الكهربائية للسحابة عن مراقب خارجي. تظهر القياسات أنه في ظروف جغرافية مختلفة، تقع الشحنة السالبة الرئيسية للسحابة الرعدية على ارتفاعات تتراوح درجات الحرارة المحيطة بها من -5 إلى -17 درجة مئوية. كلما زادت سرعة التدفق التصاعدي في السحابة، زاد الارتفاع الذي يقع فيه مركز الشحنة السالبة. تتراوح كثافة الشحنة الفضائية بين 1-10 درجة مئوية/كم³. هناك نسبة ملحوظة من العواصف الرعدية ذات بنية شحنة عكسية: - شحنة سالبة في الجزء العلوي من السحابة وشحنة موجبة في الجزء الداخلي من السحابة، بالإضافة إلى بنية معقدة تحتوي على أربع مناطق أو أكثر من الشحنات الفضائية من أقطاب مختلفة.

آلية الكهربة

تم اقتراح العديد من الآليات لتفسير تكوين البنية الكهربائية للسحابة الرعدية، ولا يزال هذا مجالًا للبحث النشط. تعتمد الفرضية الرئيسية على حقيقة أنه إذا كانت جزيئات السحابة الأكبر والأثقل مشحونة بشكل سلبي في الغالب، وتحمل الجزيئات الصغيرة الأخف شحنة موجبة، فإن الانفصال المكاني للشحنات الفضائية يحدث بسبب حقيقة أن الجزيئات الكبيرة تسقط بسرعة أعلى من مكونات السحابة الصغيرة. تتوافق هذه الآلية عمومًا مع التجارب المعملية التي تظهر انتقالًا قويًا للشحنة عندما تتفاعل حبيبات الجليد (الحبيبات عبارة عن جزيئات مسامية مصنوعة من قطرات الماء المتجمدة) أو البرد مع بلورات الجليد في وجود قطرات الماء فائقة التبريد. تعتمد علامة وحجم الشحنة المنقولة أثناء الاتصالات على درجة حرارة الهواء المحيط ومحتوى الماء في السحابة، ولكن أيضًا على حجم بلورات الجليد وسرعة الاصطدام وعوامل أخرى. من الممكن أيضًا عمل آليات الكهربة الأخرى. عندما تصبح كمية الشحنة الكهربائية الحجمية المتراكمة في السحابة كبيرة بما فيه الكفاية، يحدث تفريغ البرق بين المناطق المشحونة ذات الإشارة المعاكسة. يمكن أن يحدث التفريغ أيضًا بين السحابة والأرض، أو بين السحابة والغلاف الجوي المحايد، أو بين السحابة والغلاف الأيوني. في العواصف الرعدية النموذجية، يكون ما بين ثلثي و100 بالمائة من التصريفات عبارة عن تصريفات داخل السحابة، أو بين السحب، أو من السحابة إلى الهواء. والباقي عبارة عن تصريفات من السحابة إلى الأرض. في السنوات الأخيرة، أصبح من الواضح أن البرق يمكن أن يبدأ بشكل مصطنع في السحابة، والتي في الظروف العادية لا تتطور إلى عاصفة رعدية. في السحب التي تحتوي على مناطق مكهربة وتولد مجالات كهربائية، يمكن أن يحدث البرق عن طريق الجبال أو المباني الشاهقة أو الطائرات أو الصواريخ التي تجد نفسها في منطقة ذات مجالات كهربائية قوية.

زارنيتسا - ومضات فورية من الضوء في الأفق أثناء عاصفة رعدية بعيدة.

أثناء البرق، لا يمكن سماع قصف الرعد بسبب المسافة، ولكن يمكنك رؤية ومضات من البرق، والتي ينعكس ضوءها من السحب الركامية (قممها بشكل رئيسي). تُلاحظ هذه الظاهرة في الظلام، خاصة بعد الخامس من يوليو، أثناء موسم حصاد الحبوب، لذلك تم توقيت البرق شعبيًا ليتزامن مع نهاية الصيف، بداية الحصاد ويطلق عليه أحيانًا اسم الخبازين.

عاصفة ثلجية

مخطط تشكيل العواصف الرعدية الثلجية

العاصفة الرعدية الثلجية (أيضًا العاصفة الرعدية الثلجية) هي عاصفة رعدية، وهي ظاهرة جوية نادرة جدًا تحدث في العالم 5-6 مرات في السنة. فبدلاً من هطول الأمطار الغزيرة، تتساقط زخات ثلجية أو أمطار متجمدة أو كريات جليدية. يستخدم هذا المصطلح بشكل رئيسي في العلوم الشعبية والأدب الأجنبي. com.thundersnow). لا يوجد مثل هذا المصطلح في الأرصاد الجوية الروسية المهنية: في مثل هذه الحالات، يتم ملاحظة عاصفة رعدية وثلوج كثيفة في وقت واحد.

تم ملاحظة حالات العواصف الرعدية الشتوية في السجلات الروسية القديمة: العواصف الرعدية في شتاء عام 1383 (كان هناك "رعد رهيب جدًا وزوبعة قوية")، في عام 1396 (في موسكو في 25 ديسمبر "... كان هناك رعد، وكانت السحابة من بلد منتصف النهار")، في عام 1447 (في نوفغورود في 13 نوفمبر "... في منتصف الليل كان هناك رعد رهيب وبرق عظيم")، في عام 1491 (في بسكوف في 2 يناير، سمع الرعد).

تمت دراسة عملية حدوث تصريفات البرق جيدًا العلم الحديث. ويعتقد أنه في معظم الحالات (90%) يكون للتفريغ بين السحابة والأرض شحنة سالبة. يمكن تقسيم الأنواع النادرة المتبقية من تفريغات البرق إلى ثلاثة أنواع:

ويكون التفريغ من الأرض إلى السحابة سلبيا؛
البرق الإيجابي من السحابة إلى الأرض؛
وميض من الأرض إلى سحابة بشحنة موجبة.

يتم تسجيل معظم التصريفات داخل نفس السحابة أو بين السحب الرعدية المختلفة.

تشكيل البرق: نظرية العملية

تشكل تفريغات البرق: 1 = حوالي 6 آلاف متر و-30 درجة مئوية، 2 = 15 ألف متر و-30 درجة مئوية.

تتشكل التفريغات الكهربائية الجوية أو البرق بين الأرض والسماء نتيجة اجتماع ووجود شروط ضرورية معينة، وأهمها ظهور الحمل الحراري. هذه ظاهرة طبيعية يتم خلالها نقل الكتل الهوائية الدافئة والرطبة إلى حد ما عن طريق التدفق الصاعد إلى الطبقات العليا من الغلاف الجوي. وفي الوقت نفسه، تتحول الرطوبة الموجودة فيها إلى حالة صلبة من التجميع - الجليد. وتتشكل الجبهات الرعدية عند تواجد السحب الركامية على ارتفاع أكثر من 15 ألف متر، وتصل سرعة التدفقات الصاعدة من الأرض إلى 100 كم/ساعة. يؤدي الحمل الحراري إلى تكوين عواصف رعدية حيث تصطدم حبات البرد الأكبر حجمًا من الجزء السفلي من السحابة وتحتك بسطح قطع الجليد الأخف في الأعلى.

رسوم Thundercloud وتوزيعها

الشحنات السالبة والموجبة: 1 = حبات البرد، 2 = بلورات الجليد.

تؤكد العديد من الدراسات أن حبات البرد المتساقطة الأثقل، والتي تتشكل عندما تكون درجة حرارة الهواء أكثر دفئًا من -15 درجة مئوية، تكون مشحونة بشكل سلبي، في حين أن بلورات الجليد الخفيفة التي تتشكل عندما تكون درجة حرارة الهواء أكثر برودة -15 درجة مئوية عادة ما تكون مشحونة بشكل إيجابي. تقوم التيارات الهوائية المتصاعدة من الأرض برفع كتل الجليد الخفيفة الإيجابية إلى الطبقات العليا، وحبات البرد السلبية إلى الجزء الأوسط من السحابة وتقسم السحابة إلى ثلاثة أجزاء:

المنطقة العليا بشحنة موجبة.
المنطقة الوسطى أو المركزية، مشحونة سلبا جزئيا؛
الجزء السفلي بشحنة موجبة جزئيًا.

يشرح العلماء تطور البرق في السحابة من خلال حقيقة أن الإلكترونات يتم توزيعها بحيث يكون للجزء العلوي شحنة موجبة، والجزء الأوسط والسفلي جزئيًا له شحنة سالبة. في بعض الأحيان يتم تفريغ هذا النوع من المكثفات. ينتقل البرق الناشئ في الجزء السلبي من السحابة إلى الأرض الإيجابية. في هذه الحالة، يجب أن تكون شدة المجال المطلوبة لتفريغ البرق في حدود 0.5-10 كيلو فولت/سم. هذه القيمة تعتمد على الخصائص العازلة للهواء.

توزيع التفريغ: 1 = 6 آلاف متر تقريباً، 2 = المجال الكهربائي.

قدر العملية الحسابية

كائناتنا

JSC "Mosvodokanal"، مجمع الرياضة والترفيه في بيت العطلات "Pyalovo"

عنوان الكائن:منطقة موسكو، منطقة ميتيشي، القرية. بروسي، 25

طبيعة العمل:تصميم وتركيب نظام الحماية من الصواعق الخارجي.

تكوين الحماية من الصواعق:يتم وضع شبكة حماية من الصواعق على طول السطح المسطح للهيكل المحمي. يتم حماية أنبوبين للمدخنة عن طريق تركيب مانعات الصواعق بطول 2000 ملم وقطر 16 ملم. تم استخدام الفولاذ المجلفن بالغمس الساخن بقطر 8 مم (القسم 50 مم مربع وفقًا للمواصفة RD 34.21.122-87) كموصل للصواعق. يتم وضع الموصلات السفلية خلف أنابيب الصرف على المشابك ذات أطراف المشبك. بالنسبة للموصلات السفلية، يتم استخدام موصل مصنوع من الفولاذ المجلفن بالغمس الساخن بقطر 8 مم.

GTPP تيريشكوفو

عنوان الكائن:مدينة موسكو. الطريق السريع بوروفسكي، المنطقة المشتركة "تيريشكوفو".

طبيعة العمل:تركيب نظام الحماية من الصواعق الخارجي (جزء الحماية من الصواعق والموصلات السفلية).

مُكَمِّلات:

تنفيذ:وبلغ إجمالي كمية الموصلات الفولاذية المجلفنة بالغمس الساخن للهياكل الـ 13 داخل المنشأة 21,5000 متر. يتم وضع شبكة حماية من الصواعق على الأسطح بمسافة خلية تبلغ 5x5 م، ويتم تركيب موصلين سفلي في زوايا المباني. يتم استخدام حوامل الحائط والموصلات الوسيطة وحاملات الأسطح المسطحة بالخرسانة ومحطات التوصيل عالية السرعة كعناصر تثبيت.

مصنع سولنتشنوجورسك "يوروبلاست"

عنوان الكائن:منطقة موسكو، منطقة سولنيشنوجورسك، القرية. رادومليا.

طبيعة العمل:تصميم نظام الحماية من الصواعق لمبنى صناعي.

مُكَمِّلات:من إنتاج أوبو بيترمان.

اختيار نظام الحماية من الصواعق:يتم تنفيذ الحماية من الصواعق للمبنى بأكمله وفقًا للفئة الثالثة على شكل شبكة حماية من الصواعق مصنوعة من موصل مجلفن بالغمس الساخن Rd8 بمسافة خلية تبلغ 12 × 12 م، ويتم وضع موصل الحماية من الصواعق أعلى السقف على حاملات للأسقف الناعمة المصنوعة من البلاستيك مع وزن خرساني. توفير حماية إضافية للمعدات في المستوى السفلي من السقف عن طريق تركيب مانعة صواعق متعددة، تتكون من قضبان مانعة للصواعق. كمانع للصواعق، استخدم قضيبًا من الصلب المجلفن بالغمس الساخن Rd16 بطول 2000 مم.

مبنى ماكدونالدز

عنوان الكائن:منطقة موسكو، دوموديدوفو، الطريق السريع M4-دون

طبيعة العمل:تصنيع وتركيب نظام الحماية من الصواعق الخارجي.

مُكَمِّلات:تم تصنيعها بواسطة J. Propster.

ضبط المحتويات:شبكة الحماية من الصواعق مصنوعة من موصل Rd8، 50 مم مربع، SGC؛ قضبان الصواعق المصنوعة من الألومنيوم Rd16 L=2000 مم؛ موصلات عالمية Rd8-10/Rd8-10، SGC؛ الموصلات المتوسطة Rd8-10/Rd16، Al؛ حاملات الحائط Rd8-10، SGC؛ المحطات الطرفية، SGC؛ حوامل بلاستيكية على سطح مسطح بغطاء (بالخرسانة) للموصل المجلفن Rd8؛ قضبان معزولة د=16 لتر=500 ملم.

كوخ خاص، طريق Novorizhskoe السريع

عنوان الكائن:منطقة موسكو، طريق Novorizhskoe السريع، قرية الكوخ

طبيعة العمل:إنتاج وتركيب نظام الحماية من الصواعق الخارجي.

مُكَمِّلاتمن إنتاج دهن.

تخصيص:موصلات Rd8 مصنوعة من الفولاذ المجلفن، موصلات نحاسية Rd8، حاملات نحاسية Rd8-10 (بما في ذلك الحواف)، موصلات عامة Rd8-10 مصنوعة من الفولاذ المجلفن، حاملات أطراف Rd8-10 مصنوعة من النحاس والفولاذ المقاوم للصدأ، أطراف مخفضة من النحاس Rd8- 10 ، موصلات وسيطة ثنائية المعدن Rd8-10/Rd8-10، شريط ومشابك لتثبيت الشريط على مصرف النحاس.

منزل خاص، إيكشا

عنوان الكائن:منطقة موسكو، قرية إيكشا

طبيعة العمل:تصميم وتركيب أنظمة الحماية من الصواعق الخارجية والتأريض وأنظمة المعادلة المحتملة.

مُكَمِّلات:بي إس تكنيك، سيتيل.

الحماية من الصواعق الخارجية:مانعات الصواعق مصنوعة من النحاس، موصل نحاسي بطول إجمالي 250 مترًا، حاملات للأسقف والواجهات، عناصر توصيل.

الحماية من الصواعق الداخلية:مانع التسرب DUT250VG-300/G TNC، من تصنيع شركة CITEL GmbH.

التأريض:قضبان التأريض مصنوعة من الفولاذ المجلفن Rd20 12 قطعة. مع العروات، شريط فولاذي Fl30 بطول إجمالي 65 مترًا، وموصلات متقاطعة.

منزل خاص، طريق ياروسلافسكوي السريع

عنوان الكائن:منطقة موسكو، منطقة بوشكينسكي، طريق ياروسلافكو السريع، قرية الكوخ

طبيعة العمل:تصميم وتركيب نظام الحماية من الصواعق الخارجية والتأريض.

مُكَمِّلاتمن إنتاج دهن.

تكوين مجموعة الحماية من الصواعق للهيكل:موصل Rd8، 50 متر مربع، النحاس؛ Rd8-10 مشبك الأنابيب؛ مانعات الصواعق Rd16 L=3000 مم، نحاس؛ قضبان التأريض Rd20 L=1500 مم، SGC؛ شريط Fl30 25x4 (50 م)، فولاذ مجلفن؛ مانع التسرب DUT250VG-300/G TNC, CITEL GmbH.

منطقة "نوجينسك-تكنوبارك"، مبنى الإنتاج والمستودعات مع مبنى المكاتب والمرافق

عنوان الكائن:منطقة موسكو، منطقة نوجينسكي.

طبيعة العمل:إنتاج وتركيب أنظمة الحماية من الصواعق الخارجية والتأريض.

مُكَمِّلات:جي بروبستر.

الحماية من الصواعق الخارجية:تم وضع شبكة من فتحات الهواء بمسافة خلية تبلغ 10 × 10 م على السطح المسطح للمبنى المحمي، وتمت حماية المناور عن طريق تركيب تسعة قضبان لفصل الهواء بطول 2000 ملم وقطر 16 ملم. .

الموصلات السفلية:يتم وضعها في "فطيرة" من واجهات المباني بمبلغ 16 قطعة. بالنسبة للموصلات السفلية، يتم استخدام موصل فولاذي مجلفن في غلاف PVC بقطر 10 مم.

التأريض:مصنوعة على شكل دائرة حلقية مع موصل تأريض أفقي على شكل شريط مجلفن 40x4 مم وقضبان تأريض عميقة Rd20 بطول L 2x1500 مم.

جميع الكائنات

أخبار

يوتيوب الموسوعي

1 / 5

✪ لماذا: ما هي العاصفة الرعدية؟ الرسوم المتحركة التعليمية للأطفال

✪ حيث يمكنك رؤية إضاءة الكرة

✪ كرة البرق / العفاريت، الجان، الطائرات / ظواهر العواصف الرعدية

✪ ماذا يحدث إذا ضرب البرق نهرًا

✪ صعبة في عاصفة رعدية، في الماء، في الطين! على سكوتر كهربائي ZAXBOARD AVATAR / Arstyle /

ترجمات

جغرافية العواصف الرعدية

في الوقت نفسه، هناك حوالي ألف ونصف عاصفة رعدية على الأرض، ويقدر متوسط \u200b\u200bكثافة التصريفات بـ 100 ضربة صاعقة في الثانية. يتم توزيع العواصف الرعدية بشكل غير متساو عبر سطح الكوكب. هناك ما يقرب من عشر مرات أقل من العواصف الرعدية فوق المحيط مقارنة بالقارات. يتركز حوالي 78% من جميع تصريفات البرق في المنطقة الاستوائية والاستوائية (من خط عرض 30 درجة شمالًا إلى خط عرض 30 درجة جنوبًا). الحد الأقصى لنشاط العواصف الرعدية يحدث في وسط أفريقيا. في المناطق القطبية في القطب الشمالي والقطب الجنوبي وفوق القطبين، لا توجد عواصف رعدية عمليا. شدة العواصف الرعدية تتبع الشمس، وتحدث العواصف الرعدية القصوى في الصيف (عند خطوط العرض الوسطى) وخلال ساعات بعد الظهر أثناء النهار. الحد الأدنى من العواصف الرعدية المسجلة يحدث قبل شروق الشمس. تتأثر العواصف الرعدية أيضًا بالخصائص الجغرافية للمنطقة: تقع مراكز العواصف الرعدية القوية في المناطق الجبلية في جبال الهيمالايا وكورديليراس.

المتوسط السنوي لعدد أيام العواصف الرعدية في بعض المدن الروسية:

مدينة	عدد الأيام التي شهدت عواصف رعدية
أرخانجيلسك	20
استراخان	14
بارناول	32
بلاغوفيشتشينسك	28
بريانسك	28
فلاديفوستوك	13
فولغوجراد	21
فورونيج	26
ايكاترينبرج	28
إيركوتسك	15
كازان	28
كالينينغراد	18
كراسنويارسك	24
موسكو	24
مورمانسك	4
نيزهني نوفجورود	28
نوفوسيبيرسك	20
أومسك	27
أورينبورغ	28
بتروبافلوفسك كامتشاتسكي	1
روستوف على نهر الدون	31
سمارة	25
سان بطرسبورج	16
ساراتوف	28
سوتشي	50
ستافروبول	26
سيكتيفكار	25
تومسك	24
أوفا	31
خاباروفسك	25
خانتي مانسيسك	20
تشيليابينسك	24
تشيتا	27
يوجنو ساخالينسك	7
ياكوتسك	12

مراحل تطور السحابة الرعدية

الشروط اللازمة لحدوث السحابة الرعدية هي وجود الظروف الملائمة لتطور الحمل الحراري أو آلية أخرى تخلق تدفقات تصاعدية من إمدادات الرطوبة الكافية لتكوين الهطول، ووجود هيكل فيه بعض السحابة تكون الجزيئات في حالة سائلة، وبعضها في حالة جليدية. يحدث الحمل الحراري المؤدي إلى تطور العواصف الرعدية في الحالات التالية:

مع تسخين غير متساو لطبقة الهواء السطحية على الأسطح الأساسية المختلفة. على سبيل المثال، فوق سطح الماء والأرض بسبب الاختلافات في درجة حرارة الماء والتربة. في المدن الكبيرة، تكون شدة الحمل الحراري أعلى بكثير مما هي عليه في محيط المدينة.
عندما يرتفع الهواء الدافئ أو يزيحه الهواء البارد على الجبهات الجوية. يكون الحمل الحراري في الغلاف الجوي عند الجبهات الجوية أكثر كثافة وأكثر تواتراً منه أثناء الحمل الحراري داخل الكتلة. غالبًا ما يتطور الحمل الحراري الجبهي بالتزامن مع السحب الطبقية والهطول الشامل، الذي يخفي السحب الركامية النامية.
عندما يرتفع الهواء في المناطق الجبلية. حتى الارتفاعات الصغيرة في المنطقة تؤدي إلى زيادة تكوين السحب (بسبب الحمل الحراري القسري). تخلق الجبال العالية ظروفًا صعبة بشكل خاص لتطوير الحمل الحراري وتزيد دائمًا من تواتره وكثافته.

تصنيف السحب الرعدية

في القرن العشرين، تم تصنيف العواصف الرعدية وفقًا لظروف تكوينها: داخل الكتلة، أو أمامية، أو جبلية. أصبح الآن أكثر شيوعاً تصنيف العواصف الرعدية وفقاً لخصائص العواصف الرعدية نفسها، وتعتمد هذه الخصائص بشكل أساسي على بيئة الأرصاد الجوية التي تتطور فيها العاصفة الرعدية.
الشرط الرئيسي الضروري لتشكيل السحب الرعدية هو حالة عدم استقرار الغلاف الجوي التي تشكل التيارات الصاعدة. اعتمادًا على حجم وقوة هذه التدفقات، تتشكل السحب الرعدية من أنواع مختلفة.

خلية واحدة

تتكون السحب الركامية أحادية الخلية (Cb) في الأيام التي تكون فيها الرياح منخفضة في مجال ضغط منخفض التدرج. وتسمى أيضًا intramass أو المحلية. وهي تتكون من خلية حمل حراري ذات تدفق تصاعدي في الجزء المركزي منها، ويمكن أن تصل إلى شدة العواصف الرعدية والبرد وتنهار بسرعة مع هطول الأمطار. أبعاد هذه السحابة هي: عرضية - 5-20 كم، عمودية - 8-12 كم، عمر الخدمة - حوالي 30 دقيقة، وأحيانًا تصل إلى ساعة واحدة. لا توجد تغييرات كبيرة في الطقس بعد عاصفة رعدية.
يبدأ تكوين السحابة بتكوين سحابة ركامية في الطقس المعتدل (Cumulus humilis). في ظل الظروف المواتية، تنمو السحب الركامية الناتجة بسرعة في الاتجاهين الرأسي والأفقي، في حين تقع التدفقات الصاعدة تقريبًا في كامل حجم السحابة وتزداد من 5 م/ث إلى 15-20 م/ث. السحب السفلي ضعيف جداً يخترق الهواء المحيط السحابة بشكل نشط بسبب الاختلاط عند حدود السحابة وأعلىها. تدخل السحابة إلى مرحلة الركام المتوسط (Cumulus mediocris). أصغر قطرات الماء التي تتشكل نتيجة للتكثيف في مثل هذه السحابة تندمج في قطرات أكبر، والتي يتم حملها للأعلى بواسطة تيارات تصاعدية قوية. لا تزال السحابة متجانسة، وتتكون من قطرات من الماء يمسكها تدفق صاعد - ولا يسقط أي هطول. وفي الجزء العلوي من السحابة، عندما تدخل جزيئات الماء إلى منطقة درجات الحرارة السلبية، تبدأ القطرات بالتحول تدريجياً إلى بلورات ثلجية. تدخل السحابة مرحلة السحابة الركامية القوية (Cumulus congestus). يؤدي التركيب المختلط للسحابة إلى توسيع عناصر السحابة وتهيئة الظروف لهطول الأمطار وتكوين تصريفات البرق. تسمى هذه السحابة بالمزن الركامى (المزن الركامى) أو (على وجه الخصوص) المزن الركامى الأصلع (المزن الركامى). وتصل سرعة التدفق العمودي فيه إلى 25 م/ث، ويصل ارتفاع قمته إلى 7-8 كم.
تعمل جزيئات الهطول المتبخرة على تبريد الهواء المحيط، مما يؤدي إلى زيادة تكثيف التيارات السفلية. في مرحلة النضج، تكون التيارات الهوائية الصاعدة والهابطة موجودة في السحابة في وقت واحد.
في مرحلة الانهيار في السحابة، تسود التدفقات الهابطة، والتي تغطي تدريجيا السحابة بأكملها.

العواصف الرعدية العنقودية متعددة الخلايا

العواصف الرعدية الخطية متعددة الخلايا (خطوط العاصفة)

العواصف الرعدية الخطية متعددة الخلايا عبارة عن خط من العواصف الرعدية ذات جبهة عاصفة طويلة ومتطورة عند الحافة الأمامية للجبهة. قد يكون خط العاصفة مستمرًا أو يحتوي على فجوات. يظهر خط متعدد الخلايا يقترب كجدار مظلم من السحب، يغطي عادة الأفق في الجانب الغربي (في نصف الكرة الشمالي). يسمح لنا عدد كبير من التيارات الهوائية الصاعدة والهابطة المتقاربة بتصنيف هذا المجمع من العواصف الرعدية على أنه متعدد الخلايا، على الرغم من أن هيكل العواصف الرعدية يختلف بشكل حاد عن العواصف الرعدية العنقودية متعددة الخلايا. يمكن أن تنتج خطوط العاصفة بردًا كبيرًا (يزيد قطره عن 2 سم) وأمطارًا غزيرة، ولكن من المعروف أنها تنتج تيارات هابطة قوية ومقصات رياح تشكل خطرًا على الطيران. يشبه خط العاصفة في خصائصه الجبهة الباردة، ولكنه نتيجة محلية لنشاط العواصف الرعدية. في كثير من الأحيان يحدث خط العاصفة قبل الجبهة الباردة. وفي صور الرادار، يشبه هذا النظام صدى القوس. هذه الظاهرة نموذجية بالنسبة لأمريكا الشمالية، أما في أوروبا والإقليم الأوروبي لروسيا فهي أقل تكرارًا.

العواصف الرعدية سوبرسيل

الخلية الفائقة هي السحابة الرعدية الأكثر تنظيمًا. تعتبر سحب سوبرسل نادرة نسبيا، ولكنها تشكل أكبر تهديد لصحة الإنسان وحياته وممتلكاته. تشبه السحابة الفائقة الخلية السحابة أحادية الخلية حيث أن كلاهما لهما نفس منطقة التيار الصاعد. يكمن الاختلاف في حجم الخلية الفائقة: يبلغ قطرها حوالي 50 كم، وارتفاعها 10-15 كم (غالبًا ما يخترق الحد العلوي طبقة الستراتوسفير) مع سندان نصف دائري واحد. سرعة التدفق التصاعدي في السحابة الفائقة الخلية أعلى بكثير منها في الأنواع الأخرى من السحب الرعدية: تصل إلى 40-60 م/ث. السمة الرئيسية التي تميز سحابة supercell عن الأنواع الأخرى من السحب هي وجود الدوران. يخلق التيار الصاعد الدوار في سحابة الخلية الفائقة (يسمى الإعصار المتوسط في مصطلحات الرادار) ظواهر مناخية متطرفة مثل البَرَد الكبير (قطره 2-5 سم، وأحيانًا أكثر)، والعواصف بسرعات تصل إلى 40 م/ث والأعاصير المدمرة القوية. تعتبر الظروف البيئية عاملاً رئيسياً في تكوين السحابة الفائقة الخلية. مطلوب عدم استقرار حملي قوي جدًا للهواء. يجب أن تكون درجة حرارة الهواء بالقرب من الأرض (قبل العاصفة الرعدية) +27...+30 وما فوق، ولكن الشرط الأساسي الضروري هو رياح متغيرة الاتجاه تسبب الدوران. يتم تحقيق مثل هذه الظروف من خلال قص الرياح في طبقة التروبوسفير الوسطى. يتم حمل الهطول المتكون في التيار الصاعد على طول المستوى العلوي من السحابة عن طريق تدفق قوي إلى منطقة التيار السفلي. وبذلك يتم فصل مناطق التدفقات الصاعدة والهابطة في الفضاء، مما يضمن عمر السحابة لفترة طويلة من الزمن. عادةً ما يكون هناك أمطار خفيفة عند الحافة الأمامية لسحابة supercell. تهطل الأمطار الغزيرة بالقرب من منطقة التيار الصاعد، ويحدث هطول الأمطار الغزيرة والبرد الكبير شمال شرق منطقة التيار الصاعد الرئيسية. تم العثور على الظروف الأكثر خطورة بالقرب من منطقة التيار الصاعد الرئيسية (عادةً باتجاه الجزء الخلفي من العاصفة).

الخصائص الفيزيائية للسحب الرعدية

تظهر دراسات الطائرات والرادار أن خلية العواصف الرعدية الواحدة تصل عادةً إلى ارتفاع حوالي 8-10 كيلومترات وتعيش لمدة 30 دقيقة تقريبًا. تتكون العاصفة الرعدية المعزولة عادة من عدة خلايا في مراحل مختلفة من التطور وتستمر حوالي ساعة. يمكن أن يصل قطر العواصف الرعدية الكبيرة إلى عشرات الكيلومترات، ويمكن أن تصل ذروتها إلى ارتفاعات تزيد عن 18 كم، ويمكن أن تستمر لعدة ساعات.

التدفقات الصاعدة والهابطة

العواصف

في بعض العواصف الرعدية، تحدث تيارات هوائية هابطة شديدة، مما يؤدي إلى ظهور رياح ذات قوة مدمرة على سطح الأرض. اعتمادًا على حجمها، تُسمى هذه التيارات السفلية بالعواصف أو العواصف الدقيقة. يمكن أن تؤدي العاصفة التي يزيد قطرها عن 4 كيلومترات إلى رياح تصل سرعتها إلى 60 م/ث. Microsquals أصغر حجمًا، ولكنها تنتج سرعات رياح تصل إلى 75 م / ث. إذا تشكلت عاصفة رعدية مولدة للعاصفة من هواء دافئ ورطب بدرجة كافية، فإن العاصفة الصغيرة ستكون مصحوبة بأمطار غزيرة. ومع ذلك، إذا تشكلت عاصفة رعدية من الهواء الجاف، فقد يتبخر الهطول أثناء سقوطه (نطاقات الهطول المحمولة جواً أو فيرجا)، وستكون العواصف الدقيقة جافة. تشكل التيارات السفلية خطرًا كبيرًا على الطائرات، خاصة أثناء الإقلاع أو الهبوط، لأنها تخلق رياحًا قريبة من الأرض مع تغيرات مفاجئة قوية في السرعة والاتجاه.

التنمية العمودية

الاضطراب

حركة

تعتمد سرعة وحركة السحابة الرعدية على اتجاه الرياح، وبشكل أساسي، تفاعل التدفقات الصاعدة والهابطة للسحابة مع التيارات الهوائية الحاملة في الطبقات الوسطى من الغلاف الجوي التي تتطور فيها العاصفة الرعدية. تبلغ سرعة العواصف الرعدية المعزولة عادة حوالي 20 كم/ساعة، ولكن بعض العواصف الرعدية تتحرك بشكل أسرع بكثير. وفي الحالات القصوى يمكن للسحب الرعدية أن تتحرك بسرعة 65-80 كم/ساعة أثناء مرور الجبهات الباردة النشطة. في معظم العواصف الرعدية، مع تبدد خلايا العواصف الرعدية القديمة، تظهر خلايا عواصف رعدية جديدة على التوالي. وفي الرياح الخفيفة، تستطيع الخلية الفردية أن تقطع مسافة قصيرة جدًا خلال حياتها، أقل من كيلومترين؛ ومع ذلك، في العواصف الرعدية الأكبر حجمًا، يتم تحفيز خلايا جديدة بواسطة التيار الهابط المتدفق من خلية ناضجة، مما يعطي مظهر الحركة السريعة التي لا تتزامن دائمًا مع اتجاه الريح. في العواصف الرعدية الكبيرة متعددة الخلايا، هناك نمط تتشكل فيه خلية جديدة على يمين تدفق الهواء الحامل في نصف الكرة الشمالي وعلى يسار اتجاه الناقل في نصف الكرة الجنوبي.

طاقة

الطاقة التي تزود العاصفة الرعدية تأتي من الحرارة الكامنة المنطلقة عندما يتكثف بخار الماء ليشكل قطرات سحابية. مقابل كل جرام من الماء يتكثف في الغلاف الجوي، يتم إطلاق ما يقرب من 600 سعرة حرارية من الحرارة. عندما تتجمد قطرات الماء في أعلى السحابة، يتم إطلاق 80 سعرة حرارية إضافية لكل جرام. يتم تحويل الطاقة الحرارية الكامنة المنبعثة جزئيًا إلى طاقة حركية للتدفق الصاعد. يمكن إجراء تقدير تقريبي لإجمالي طاقة العاصفة الرعدية بناءً على إجمالي كمية المياه التي سقطت على شكل أمطار من السحابة. تبلغ الطاقة النموذجية حوالي 100 مليون كيلووات/ساعة، وهو ما يعادل تقريبًا شحنة نووية تبلغ 20 كيلوطن (على الرغم من أن هذه الطاقة يتم إطلاقها على مساحة أكبر بكثير وعلى مدى فترة أطول بكثير). يمكن أن تحتوي العواصف الرعدية الكبيرة متعددة الخلايا على طاقة أكبر بعشرات ومئات المرات.

الظواهر الجوية تحت العواصف الرعدية

السحب السفلي والجبهات العاصفة

الأعاصير

الإعصار عبارة عن دوامة قوية صغيرة الحجم تقع تحت السحب الرعدية ذات محور عمودي تقريبًا ولكن غالبًا ما يكون منحنيًا. من المحيط إلى مركز الإعصار، لوحظ انخفاض الضغط بمقدار 100-200 hPa. يمكن أن تتجاوز سرعة الرياح في الأعاصير 100 م/ث، ومن الناحية النظرية يمكن أن تصل إلى سرعة الصوت. نادرًا ما تحدث الأعاصير في روسيا. أعلى وتيرة للأعاصير تحدث في جنوب الجزء الأوروبي من روسيا.

الاستحمام

الهيكل الكهربائي للسحابة الرعدية

آلية الكهربة

الاحتياطات أثناء العواصف الرعدية

ترجع التدابير الاحترازية إلى حقيقة أن البرق يضرب الأجسام المرتفعة بشكل أساسي. يحدث هذا لأن التفريغ الكهربائي يتبع المسار الأقل مقاومة، أي المسار الأقصر.

أثناء العواصف الرعدية، لا ينبغي عليك مطلقًا:

كن بالقرب من خطوط الكهرباء.
الاختباء من المطر تحت الأشجار (خاصة الأشجار الطويلة أو الوحيدة)؛
السباحة في المسطحات المائية (نظرًا لأن رأس السباح يبرز من الماء، بالإضافة إلى أن الماء، بفضل المواد المذابة فيه، يتمتع بموصلية كهربائية جيدة)؛
كن في مساحة مفتوحة، في "مجال مفتوح"، لأنه في هذه الحالة يبرز الشخص بشكل كبير فوق السطح؛
الصعود إلى المرتفعات، بما في ذلك أسطح المنازل؛
استخدام الأشياء المعدنية.
كن بالقرب من النوافذ
ركوب الدراجة والدراجة النارية.
استخدم الهاتف المحمول (الموجات الكهرومغناطيسية لها موصلية كهربائية جيدة).

غالبًا ما يؤدي عدم الالتزام بهذه القواعد إلى الوفاة أو الحروق والإصابات الخطيرة.