التحضر وأثره على شدة الرعد في المدن الكبرى

مقدمة

وقد أدى التحضر إلى إعادة تشكيل المناظر الطبيعية في جميع أنحاء العالم، حيث لا يمكن أن يكون ذلك أكثر خطورة من المناطق الحضرية الكبرى في العالم التي يتجاوز عدد سكانها عشرة ملايين نسمة، وهذا النمو السريع غير المخطط له في كثير من الأحيان يزيد من تغير أنماط السقف وحركة المرور؛ ويحد من المناخ المحلي ونظم الطقس، ومن بين أكثر التغييرات التي تنجم عن ذلك تكثيف المكوّنات الرعدية.

The Urban Heat Island Effect as a Storm Intensifier

إن أثر جزيرة الحرارة الحضرية ظاهرة موثقة جيداً حيث تكون المدن أكثر دفئاً بكثير من المناطق الريفية المحيطة بها، وينشأ هذا الفرق في درجة الحرارة عن استبدال السطح الطبيعي، والنباتي، بمواد مظلمة وغير صالحة للشرب مثل الخرسانة، والخرسانة، والسقف الذي يستوعب ويحتفظ بالإشعاع الشمسي، وتنشأ عنه المحركات البشرية، والعمليات الصناعية، وتكيف الهواء، وتدفئة الحرارة الإضافية في الليل.

ويؤثر هذا التسخين المباشر على تكوين العواصف الرعدية، ويصبح الهواء المتحرك قرب السطح أقل كثافة وارتفاعاً، ويخلق منطقة محلية من الضغط المنخفض تستمد من المناطق المحيطة به هواء الرطبة، كما أن زيادة الحرارة تزيد من التوقيت المتاح للطاقة المتناغمة - مقياس رئيسي من عدم الاستقرار في الغلاف الجوي، ويوفر المركز طاقة أكبر للرفع من المكشوفات، مما يتيح زيادة عدد الأطقم

ويتجلى تأثير مبادرة " UHI " بشكل خاص في المدن الضخمة التي لها آثار بناء كثيفة وحيز خضراء محدود، فعلى سبيل المثال، يمكن أن تكون درجات الحرارة السطحية في الصيف في وسط طوكيو أعلى من 5 إلى 8 درجات مئوية في المناطق الحرجية المجاورة، وهذه الطاقة الحرارية الإضافية متاحة مباشرة لتأجيج مسيرات أقوى، مما يؤدي إلى عواصف ذات معدلات أعلى من الأمطار، وهب أضخم، وبرق أكثر كثافة.

Urban Modifications to Local Climate Patterns

الهمدية المُعدّة والاستمرارية

فالتحضر يغير دورة المياه المحلية، إذ أن الأسطح المنتشرة تقلل من التسلل وتبخر رطب التربة، ولكن الري الذي يُعفي منه الإنسان، وأبراج التبريد، وهدم المركبات، مما يؤدي إلى حدوث كميات كبيرة من مبدئي المياه في الهواء، كما أن تأثيرات الجزر الحرارية تزيد من قدرة الهواء على تحمل الرطوبة، مما يؤدي إلى ارتفاع الرطوبة المطلقة في المدن.

التغيرات في أنماط الشتاء وتدفقات الغلاف الجوي

إن سطح المباني التي تُشَدَّ فيها المدن، والجسور، وغيرها من الهياكل - يُزيد من السحب الهوائي، والاضطرابات الميكانيكية، وهذا الاحتكاك يمكن أن يبطئ الرياح القريبة من السطح، ولكنه يخلق أيضاً مناطق تقارب واختلاف، وعندما تهب الرياح الإقليمية عبر المدينة، فإن المنطقة الحضرية تُمثِّل عقبة، وتُحدث تقارباً متصاعداً على طول الطرف الآخذ الحضرية.

الآليات التي خلفها كثافة العاصفة الرعدية الحضرية

الأيروسولز وميكروسات كلود

وتتكون الجراثيم من مصادر هائلة للجسيمات التي تصيبها الهباء الجوي من عظام المركبات والانبعاثات الصناعية والغبار، وهذه الجسيمات تستخدم كنواة للتثبيت السحابي ونواة الجليد، وفي بيئة حضرية ملوثة، تؤدي زيادة تركيزات النفثالينات إلى انخفاضات أكثر، مما يؤدي إلى إبطاء عملية تذبذب الهواء، مما يؤدي إلى تأخير في إطلاق الغيوم.

التداولات في بريز الحضرية

فبقدر ما تشكل طيور البحر على طول السواحل، يمكن للمدن الكبيرة أن تتطور تداولها الحراري، وتنشئ الجزيرة الحرارية منطقة محلية ذات ضغط منخفض ترسم في جو أكثر برودة من المناطق الريفية المحيطة، ويمكن أن ينتج التدفق المختلط الناجم عن ذلك واجهة حضرية حادة تعمل كمركز تنسيق لاستقبال العواصف الرعدية، وقد وثقت هذه الظاهرة في مدن مثل أطلنطا ومدينة مكسيكو.

Specific Impacts on Thunderstorm Severity: Evidence from Megacities

زيادة كثافة الأمطار وفيضانات فلاش

ومن أكثر الآثار التي يُستشف منها التحضر في العواصف الرعدية تعزيز هطول الأمطار، ويظهر تحليل سجلات التهطال الطويلة الأجل من الميغاطنات في جميع أنحاء العالم أن المناطق الحضرية تتلقى عادة ما تكون أكثر من 5 إلى 15 في المائة من الأمطار في الأشهر الصيفية المحيطة، والأهم من ذلك أن كثافة الأمطار الشديدة تتضخم، وفي حي هيوستن، تكساس، تُنتج دراسة عن ارتفاع معدلات الأمطار في المناطق الريفية عن ارتفاع نسبة حدوث عواصف في المناطق الحضرية.

أقوى فوز

وتولد مساحات الأراضي الحضرية اضطرابا إضافيا، وعندما تقترن بسحب الرعد، يمكن أن تكون علكة الرياح الناتجة أقوى بكثير، كما أن التدفئة من السطح الحضري لا يمكن أن تعمق أيضا طبقة الحدود، مما يتيح عجلات من أجل التعجيل بمسافة أطول قبل أن تضرب الأرض، وفي القاع الكثيفة من المدن الضخمة، يمكن للمباني أن توجه وتسرع الرياح، مما يؤدي إلى مناطق محلية من آثار موجة في المناطق الريفية الباردة.

ارتفاع معدل التواتر

إن نشاط البرق، وهو ظفر من أجل عظمة العواصف الرعدية، يرتفع باستمرار على المناطق الحضرية، ويزيد أثر التطهير من الهباء في المناطق السحابية، مما يؤدي إلى حدوث ضربات أكثر تواترا في البرق وهشاشة من السحاب إلى الأرض، ويظهر تحليل البيانات المستمدة من الشبكة الوطنية لكشف البرق في الولايات المتحدة أن الازدحام في المدن الكبيرة مثل أطلانطا،

دراسات الحالات: التحضر وشدة العواصف الرعدية في المدن الكبرى العالمية

طوكيو، اليابان

إن طوكيو هي أحد أكبر المدن الكبرى في العالم، ومثال على ذلك في مجال تعزيز العواصف الرعدية الحضرية، حيث تؤدي جزيرة التسخين الشديدة الكثافة في المدينة إلى تواتر العواصف الرعدية في الصيف، ولا سيما على امتداد ممر كوازاكي - يوكوهوما، حيث تتداخل في كثير من الأحيان بين مجرى مياه الأمطار في البحر والبريزيت البري مع سباك الحرارة الحضرية، وقد أظهرت الدراسات التي أجرتها الوكالة اليابانية لفيضانات في المائة.

مومباي، الهند

وتشهد مومباي، وهي ميغاسي ساحلية يزيد عدد سكانها عن ٢٠ مليون نسمة، بعض أكثر العواصف الرعدية كثافة في شبه القارة الهندية، وقد حل التحضر السريع محل غابات المانغروف والأراضي الرطبة، حيث أدى إلى انهيار ملموس، مما أدى إلى انهيار الظواهر الجوية الشديدة، وقد لاحظت الدراسات الساتلية أن كثافة حوادث تقارب الأمطار المتكررة على عدد مومباي خلال الفترة ٢٠٢٠-١٥

هيوستن، تكساس (الولايات المتحدة الأمريكية)

وهيوستن هو أحد المدن القليلة التي أتاحت فيها شبكة رادارية طويلة الأجل وقياس الأمطار تحليلاً مفصلاً لتأثير التحضر على العواصف، وقد أدت الدراسات التي أجراها هارفي والتي تمولها الوكالة الوطنية للتنمية الزراعية (FLT:1] إلى زيادة في حجم الأمطار في المدن الحضرية، كما أن ارتفاع معدلات الأمطار في المدن (Hrricanes making land-/andton) قد أدى إلى زيادة في حجمها.

استراتيجيات التكيف والتخفيف

تحسين إدارة مياه العاصفة

ومع أن التوسع الحضري يكثف العواصف الرعدية، يجب على المدن أن تُحسن هياكلها الأساسية للدفاع عن الفيضانات، وأن تُحدث حلولاً للهياكل الأساسية الخضراء - مثل الحدائق المطرية، والأصفاد القابلة للدم، والأسطح الخضراء - يمكن أن تساعد على استيعاب التجاوزات في المياه وتقليص العبء على مياه الأمطار، كما أن المهاجرات مثل سنغافورة وملبورن قد نفذت تصميماً حضرياً متكاملاً يراعي المياه ويقلل من مخاطر الفيضانات ويخفف من تأثيرات الصيد غير المأم.

المواد الخضراء والمبردة في المناطق الحضرية

فزيادة الغطاء النباتي الحضري واستخدام مواد " كول " تعكس السقف والرصفات يمكن أن تُحدث بصورة مباشرة أثراً في ارتفاع حرارة سطح الماء، وأن تخفض درجة حرارة السطح والحد من عدم الاستقرار المقنع، وقد أشارت دراسة محاكاة لمدينة نيويورك إلى أن زيادة التغطية بالشجر بنسبة 10 في المائة يمكن أن تقلل من درجات حرارة طبقة ما بعد الظهر عن طريق ارتفاع درجتين مئويتين، مما قد يقلل من مخاطر حدوث العواصفات شديدة.

نظم الإنذار المبكر المعززة

وينبغي أن تستثمر المدن المتوسطة في شبكات عالية الاستبانة لرصد الطقس، بما في ذلك الرادارات ذات النطاق الاكس، وأجهزة الكشف عن البرق، ومحطات الطقس الآلية الكثيفة، ويمكن لهذه النظم أن تكتشف توقيعات العواصف الحضرية المعززة، مثل الزيادات السريعة في التأملات الرادارية أو معدلات الإضاءة، وأن تقدم إنذارات سابقة، على سبيل المثال، فإن أجهزة الإنذار التابعة لطوكيو ](FLT:0])[ اليابانية متنقلة

مدونات تخطيط استخدام الأراضي والبناء

وينبغي أن ينظر التخطيط الطويل الأجل في تأثير الشكل الحضري على الطقس المحلي، فتجنباً لإنشاء " أرخبيلات حرارة " - مناطق متاخمة من المناطق الكثيفة المرتفعة الحد من الكوارث - من خلال التداخل بين الأماكن الخضراء، وأجهزة المياه، يمكن أن يساعد على كسر مجرى الهواء الطلق، وقد يلزم تحديث رموز البناء في المناطق المعرضة للفيضانات بحيث تتطلب هياكل مرتفعة ومواد مقاومة للفيضانات.

خاتمة

فالتحضر في المدن الكبرى له تأثير مباشر ويمكن قياسه على شدة العواصف الرعدية، ومن خلال التأثيرات التي تحدثها الجزر الحرارية الحضرية، والتغيرات في أنماط الرطوبة والرياح، وحقن الهباء الجوي في الغلاف الجوي، توفر المدن طاقة وتنظيماً إضافياً للنظم المتسقة، ونتيجة لذلك، تنمو العواصف التي تنتج المزيد من الأمطار، وتزيد من سرعة الرياح، وتزيد من سرعة الارتداد، وتضع جميع الهياكل الأساسية التي تشكل تحديات كبيرة أمام المدن.

For additional reading on this topic, see the report from the Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC)] on urban climate effects, and a detailed review article in ]Journal of Applied Meteorology and Climatology that quantifction urban impacts on