- طوفانهای خورشیدی بزرگ میتوانند در مدت کوتاه میزان بارش باران و برف را در برخی مناطق کاهش دهند.
- کوههای راکی و منطقه اطراف خلیج هادسون بیشترین اثر مشاهدهشده را نشان دادند.
- افزودن اثر کوتاهمدت طوفانهای خورشیدی به مدلهای آبوهوایی ممکن است پیشبینیهای آینده را دقیقتر کند.
پیشبینیهای آخر هفته معمولاً مقصران آشنایی دارند؛ یک جبهه سرد که عبور میکند یا یک سامانه کمفشار که در نزدیکی ساحل متوقف شده و رطوبت را از جنوب بالا میکشد. خورشید تقریباً هیچوقت در این گفتگوها حضور ندارد.
اما پژوهشی جدید نشان میدهد این تصویر کامل نیست. زمانی که خورشید یک انفجار انرژی را به سمت زمین پرتاب میکند، بخشهایی از آمریکای شمالی ممکن است طی یک یا دو روز شاهد تغییر در میزان بارندگی و بارش برف باشند.
ارتباط سریعتر میان خورشید و آبوهوا
دانشمندان مدتهاست احتمال میدهند خورشید بر شرایط آبوهوایی زمین اثر میگذارد. فعالیت خورشیدی تقریباً در یک چرخه ۱۱ ساله افزایش و کاهش پیدا میکند و دههها پژوهش، نشانههای ضعیفی از این چرخه را در تغییرات بارندگی و دما ثبت کردهاند.
اما چیزی که تاکنون مشخص نشده بود، وجود یک واکنش سریع و قدرتمند به یک انفجار خورشیدی مشخص بود. Joachim Raeder، استاد بازنشسته فیزیک در دانشگاه نیوهمپشایر (UNH)، تلاش کرد این فاصله علمی را پر کند.
رادر گفت:
«چیزی که هیجانانگیز است این است که اکنون شاهد یک اثر کوتاهمدت بسیار قویتر هستیم؛ اثری که در فاصله یک روز از یک طوفان خورشیدی رخ میدهد.»
تحلیل او نشان داد طوفانهای بزرگ ژئومغناطیسی، یعنی آشفتگیهایی که هنگام برخورد انرژی خورشیدی با میدان مغناطیسی زمین ایجاد میشوند، میتوانند طی چند ساعت باعث کاهش باران و برف شوند.
بررسی ۶۷ سال دادههای طوفانهای خورشیدی
برای یافتن اثری که تنها مدت کوتاهی دوام دارد، رادر به یک مجموعه داده طولانی و دقیق نیاز داشت.
او ۶۷ سال اندازهگیریهای ساعتی شدت طوفانها را با یک بازسازی جدید و ساعتی از وضعیت جو در آمریکای شمالی ترکیب کرد.
سپس پژوهشگران به دنبال موارد غیرعادی گشتند. مدلهای رایانهای دادهها را بررسی کردند تا لحظاتی را پیدا کنند که در آنها آبوهوا بلافاصله پس از یک طوفان خورشیدی رفتار متفاوتی نسبت به حالت معمول داشته است.
نتایج این بررسی، الگوهایی را در نقشههای قارهای نشان داد که پیش از این شناسایی نشده بودند.
بررسی دقیقتر آبوهوای فضایی نشان داد اثرات مشاهدهشده میتوانند تا ۱۰۰ برابر بزرگتر از اثر آهسته و بلندمدت فعالیت خورشیدی بر دمای جهانی باشند؛ اثری که معمولاً در پژوهشهای پیشین بررسی میشد.
مناطقی که بارش در آنها کاهش یافت
دو منطقه بیش از دیگر نقاط توجه پژوهشگران را جلب کردند:
- کوههای راکی در غرب ایالات متحده
- منطقه اطراف خلیج هادسون در شمال کانادا
پس از وقوع طوفان خورشیدی، میزان باران و برف در این مناطق به شکل محسوسی کاهش یافت.
هرچه شدت طوفان بیشتر بود، کاهش بارش نیز شدیدتر مشاهده شد. اختلالات ضعیف تقریباً قابل تشخیص نبودند، اما شدیدترین طوفانها واضحترین کاهش را در مجموع بارش باران و برف ایجاد کردند.
این الگو باعث شد ارتباط میان طوفانهای خورشیدی و تغییرات بارش کمتر قابل چشمپوشی باشد.
با این حال، دلیل اینکه چرا این اثر دقیقاً در این مناطق دیده میشود هنوز یک راز باقی مانده است.
الگوهای ثبتشده اغلب مسیر ویژگیهای زمین را دنبال میکنند و دیواره شرقی کوههای راکی و خطوط ساحلی را نشان میدهند، اما دادههای پشت این الگوها همچنان پایدار و قابل اعتماد باقی ماندهاند.
فعالیت خورشیدی و تغییرات آبوهوا
زمان وقوع طوفان نیز اهمیت زیادی داشت. طوفانهای بزرگ که در تابستان یا زمستان رخ میدادند، بسیار بیشتر از طوفانهای بهاری یا پاییزی احتمال داشتند باعث کاهش بارندگی و بارش برف شوند.
زمستان الگوی متفاوتی داشت. پس از طوفانهای شدید زمستانی:
- دمای سواحل غربی آمریکا افزایش یافت.
- بخش بزرگی از سایر مناطق کشور سردتر از معمول شد.
این الگوی فصلی میتواند توضیح تازهای برای یافتههای قدیمی درباره ارتباط خورشید و آبوهوا ارائه کند.
رادر معتقد است ارتباطهای آهسته و چنددههای میان فعالیت خورشیدی و آبوهوا شاید واقعاً آهسته نباشند.
به گفته او، این تغییرات ممکن است نتیجه تجمع تعداد زیادی واکنش کوتاه و شدید به طوفانهای خورشیدی مختلف باشند.
انرژی خورشیدی چگونه به ابرها و آبوهوا میرسد؟
سختترین پرسش این است که یک طوفان در فضا چگونه میتواند بر شکلگیری ابرها و آبوهوا اثر بگذارد.
بهترین توضیح رادر به قطب گردابی یا Polar Vortex مربوط میشود؛ حلقهای از فشار پایین و هوای بسیار سرد که هر زمستان در اطراف قطبها میچرخد.
اگر این فرض درست باشد، تابش ناشی از طوفان خورشیدی وارد لایههای بالایی جو میشود و سپس به سمت بخشهای پایینتر جو که محل شکلگیری آبوهوا هستند حرکت میکند.
رادر تأکید میکند که این فقط یک گزینه محتمل است و هنوز یک واقعیت قطعی محسوب نمیشود.
یکی از نظریههای رقیب قدیمی نیز در این پژوهش ضعیفتر ظاهر شد. این نظریه مطرح میکرد که خورشید با تغییر تعداد ذراتی که از فضای عمیق به زمین میرسند، میتواند تشکیل ابرها را تغییر دهد.
اما این توضیح در مقایسه با مسیر قطب گردابی، سازگاری بسیار کمتری با دادهها داشت و با تردیدهایی که در پژوهشهای دیگر مطرح شده بود، همخوانی داشت.
فراتر از باران و برف؛ نشانههای دیگر آبوهوایی
باران و برف واضحترین نشانهها را نشان دادند، اما تنها متغیرهای بررسیشده نبودند.
رادر همچنین سرعت باد، فشار هوا، دما و میزان نور خورشیدی رسیده به سطح زمین پس از طوفانها را بررسی کرد.
این نشانهها واقعی بودند، اما الگوی مشخصی نداشتند. برخلاف باران و برف که الگوهای منطقهای واضحی نشان دادند، این متغیرها در نقاط مختلف پراکنده بودند و خلاصهسازی آنها در مقیاس کل قاره دشوار بود.
همین بینظمی باعث میشود نتیجه مربوط به باران و برف اهمیت بیشتری پیدا کند.
سیگنالی که شکل خود را در یک منطقه وسیع حفظ میکند، کمتر احتمال دارد فقط یک نویز تصادفی باشد.
آینده پیشبینی آبوهوا با در نظر گرفتن طوفانهای خورشیدی
پیشبینیهای روزانه هواشناسی هنوز معمولاً به خورشید اشاره نمیکنند. اما شواهد علمی درباره نقش آن تغییر کرده است.
اکنون برای نخستین بار میتوان یک طوفان فضایی مشخص را به کاهش سریع و قابل اندازهگیری باران و برف در بخشهایی از آمریکای شمالی مرتبط دانست.
گام بعدی مربوط به مدلهای پیشبینی است. شبیهسازیهای آبوهوا و اقلیم مدتها برای توضیح اثر طوفانهای خورشیدی با مشکل روبهرو بودهاند.
افزودن این اثر کوتاهمدت جدید میتواند پیشبینیهای بلندمدتی را که مدیران منابع آب و برنامهریزان انرژی به آنها وابسته هستند، بهبود دهد.
این دادهها همچنین ایده گستردهتری مطرح میکنند: اگر اثرات بلندمدت خورشید بر آبوهوا واقعاً حاصل مجموعهای از طوفانهای خورشیدی جداگانه باشند، دانشمندان اکنون هدف دقیقتری برای تحقیقات آینده دارند.
این مطالعه در مجله Geophysical Research Letters منتشر شده است.
سؤالات متداول درباره طوفانهای خورشیدی و آبوهوا
آیا طوفان خورشیدی میتواند آبوهوای زمین را تغییر دهد؟
بله، پژوهش جدید نشان میدهد طوفانهای خورشیدی بزرگ میتوانند طی چند ساعت تا چند روز بر میزان بارش باران و برف در برخی مناطق اثر بگذارند.
کدام مناطق آمریکای شمالی بیشتر تحت تأثیر قرار گرفتند؟
کوههای راکی در غرب آمریکا و منطقه اطراف خلیج هادسون در شمال کانادا بیشترین کاهش بارش را نشان دادند.
مکانیسم اثر طوفان خورشیدی بر آبوهوا چیست؟
دانشمندان احتمال میدهند این اثر از طریق قطب گردابی و انتقال انرژی از لایههای بالایی جو به مناطق پایینتر رخ دهد، اما این موضوع هنوز قطعی نیست.
آیا فعالیت خورشیدی همیشه باعث کاهش بارش میشود؟
خیر، اثر مشاهدهشده به شدت طوفان، فصل وقوع آن و منطقه جغرافیایی بستگی دارد.
جمعبندی: نقش تازه خورشید در پیشبینی آبوهوا
پژوهش جدید نشان میدهد خورشید ممکن است بسیار سریعتر از آنچه تصور میشد بر آبوهوای زمین اثر بگذارد. شناسایی ارتباط میان طوفانهای خورشیدی و کاهش بارش میتواند مسیر تازهای برای بهبود مدلهای پیشبینی آبوهوا ایجاد کند.
با ادامه تحقیقات، درک بهتر این ارتباط میتواند به مدیریت بهتر منابع آب، انرژی و برنامهریزیهای اقلیمی کمک کند.
اگر به تازهترین یافتههای علمی درباره فضا، زمین و فناوری علاقهمند هستید، مقالات علمی جدید را دنبال کنید.
