البركان والعواصف الرعدية: كيف يمكن للنشاط البركاني أن يُمكن لـ (تريغر سيفير ويذر)

العلم خلف البركان البركاني و العواصف الرعدية

إن ثورة البركان هي من أكثر الأحداث الطبيعية إثارة على الأرض، وقدرة على إعادة تشكيل المناظر الطبيعية والتأثير على المناخ على نطاق عالمي، ومن أكثر الظواهر التي لا تُفهم إلا بقدر أقل، وهي توليد العواصف البركانية والبرق في الأعماق، وهذا الانقلاب للنشاط البركاني والطقس الحاد يخلق أحجية علمية وآليات عملية للسلامة.

وتختلف العواصف البركانية عن عواصف الأرصاد الجوية التقليدية حيث أنها لا تقود أساسا إلى التدفئة الشمسية أو النظم الجبهية الواسعة النطاق، بل إنها تولد طاقة هائلة تُطلق أثناء انفجار، فالحرارة والجسيمات والغازات التي تُحقن في الغلاف الجوي يمكن أن تتحول بسرعة إلى كتلة جوية مستقرة إلى محرك مركب قابل للاختراق قادر على إنتاج البرق، والأمطار الثقيلة، وحتى البحوث التي تُظهر.

الآليات: كيفية خلق حالات العذاب

عشب وثل النوكلي لتشكيل السحاب

إن المحرك الرئيسي لتنمية العواصف البركانية هو حقن الجسيمات الرمادية الغرامية في الجو، وهذه الجسيمات، التي تتكون من صخرة وزجاج مجهزة بالضغط، يمكن أن ترتفع إلى ارتفاع يتراوح بين 10 و 30 كيلومترا أو أكثر أثناء انفجارات كبيرة، وعندما تكون الجسيمات الرمادية تعمل كثيفة من النواة الجليدية، مما يعني أن ارتفاع حرارة الماء يزيد عن الحدائق الأساسية.

وغالبا ما تحتوي سحابات الرماد البركاني على مزيج من السهول والكبريتات وغيرها من المعادن التي تعزز قدرتها على التصرف كتكديس للسحاب ونواة جليدية، ويؤدي ارتفاع تركيز هذه الجسيمات إلى سحابة شديدة من الجليد ومن قطرات المياه، بينما تتحول البلورات التي ترتفع داخل السباكة إلى ارتفاع، وتظهر الشظايا السحابية بين البلورات الجليدية ومجمّعات الهابل.

الارتفاع الحراري وعدم الاستقرار الإيجابي

إن الانفجارات البركانية تنتج كميات هائلة من الطاقة الحرارية، ويمكن أن تكون المغناطيسية الناشئة من فتحة التهوية عند درجات حرارة تتجاوز 000 1 درجة مئوية، وتنتقل هذه الحرارة مباشرة إلى الهواء المحيط وإلى خليط الرماد والغاز المكسور، ونتيجة لذلك يصبح العمود البركاني أكثر حرارة من الغلاف الجوي المحيط، مما يؤدي إلى تسارع خط السحب الحراري.

كما تسهم الطاقة الحرارية في تطوير الغيوم التي تُشكل من مصادر حرارة مثل حرائق البراري أو البركان، كما أن هذه السحب الحرارية يمكن أن تتطور إلى عظم الرعد الكامل (الدائع التراكمية التي تُشكل بواسطة مصادر حرارية مثل حرائق البراغي أو البركان) والتي تستمر لساعات بعد الاندفاع الأولي.

الشحنات الكهربائية في الأحياء البركانية

أما آليات التوليد الدقيق للشحنات داخل الأعمدة البركانية فهي لا تزال تشكل مجالا نشطا من مجالات البحث، ولكن يعتقد أن عدة عمليات تسهم، والأهم من ذلك هو الشحن الثلاثي الكهربي الذي يحدث عندما تتجمع الجسيمات الرمادية مع بعضها البعض وبلورات الجليد، وأن تتراكم وتفرك الجسيمات ذات الأحجام والتكوينات المختلفة تؤدي إلى كشف الشحنات.

دراسات حالة عن العواصف البركانية

جبل بيناتوبو (1991)

إن ثورة جبل بيناتوبو في الفلبين في 15 حزيران/يونيه 1991 هي واحدة من أكبر الأحداث البركانية في القرن العشرين، حيث أن الانفجار قد حقق أكثر من 5 كيلومترات مكعبة من المغناطيس في الغلاف الجوي، وأرسل الرماد والغازات إلى ارتفاعات تبلغ 40 كيلومترا، وأصبحت سحابة الرماد الضخمة نظاما للتفاعل بين الرعد والهباء في حالتها.

Eyjafjallajökull (2010)

وقد تسبب انفجار إيجافاجول في أيسلندا في عام 2010 في حدوث انقطاع واسع النطاق في السفر جوا عبر أوروبا، وفي حين أن الخطر الرئيسي كان سحابة الرماد التي تعرض محركات الطائرات للخطر، فإن ثورة الطائرة قد أحدثت أيضا نشاطا كهربائيا كبيرا، حيث نشر العلماء أجهزة استشعار للبرق المحمول وسجلوا العديد من المصابيح داخل السباكة، وقد أدى استمرار البركاني أثناء هذا الانفجار إلى تسليط الضوء على أنشطة البرق المحتملة.

هونغا تونغا - هونغا هاباي (2022)

وكان انفجار بركان هونغا - هونغا هاباي في المحيط الهادئ في عام ٢٠٢٢، واحدا من أكثر الانفجارات انفجارا متفجرا التي سجلت في أي وقت مضى، حيث بلغ عمود الانفجار نحو ٦٠ كيلومترا، ممتدا إلى الغلاف الجوي المائي، وقد أحدث هذا الحدث عددا غير مسبوق من الوميضات الخفيفة، وسجلت شبكات الكشف عن الاندلاع العالمي أكثر من ٠٠٠ ٤٠٠ حدث في الساعات القليلة الأولى من الانفجار.

Impacts on Aviation, Infrastructure, and Climate

إن الانقلابات على نشاط الطيران البركاني والطقس الشديد لها عواقب مباشرة وغير مباشرة، والخطر الأكثر إلحاحاً هو الطيران، وقد تسبب جسيمات آش في الجو فشلاً في المحرك، وتتسبب البركاني في تهديد الكترونيات والوقود، وقد يلزم تدريب الطيارين لتجنب الطيران عبر غيوم رماد بركانية معروفة، ولكن وجود البرق داخل هذه الغيوم يضيف طبقة أخرى من الخطر.

وعلى الأرض، يمكن أن تنتج العواصف الرعدية البركانية سقوطاً شديداً، مما يؤدي إلى حدوث هطولات (تدفقات الطين البركاني) والفيضانات الفادحة، كما أن الأمطار الغزيرة يمكن أن تزعزع استقرار الرماد الجديد، مما يؤدي إلى تدفقات الحطام المدمرة التي يمكن أن تُخلّف المجتمعات والهياكل الأساسية، كما أن الغموض الذي يُطر من العاصفة البركانية في عام 1991، ثم تُدفَف الأمطار الغزيرة.

وعلى نطاق أوسع، تسهم العواصف البركانية في الدائرة الكهربائية العالمية، ويمكن أن تؤثر الكميات الضخمة من الشحنات المتولدة في الأعمدة البركانية على الغلاف الأيوني وميدان الأرض الكهربائي، وفي حين أن الآثار المناخية الطويلة الأجل تهيمن على الهباء الهوائي الكبريتي، فإن البرق الذي تنتجه العواصف البركانية ينتج أكاسيد النيتروجين (NOxosphere) التي يمكن أن تؤثر على التفاعل بين طبقات الأوزون في الغلاف الكيميائي.

الرصد والتنبؤ: استخدام الرادار الشعاعي والسواتل

وقد تحسنت درجة التقدم في مجال تكنولوجيا الرصد إلى حد كبير قدرتنا على كشف ودراسة العواصف الرعدية البركانية، ويمكن للرادارات الطقسية أن تتعقب تطور السباكات وتحدد المناطق التي تتسم بالتهطال الشديد والهش، والتي تشكل مؤشرات على وجود توارث قوية، وتوفر شبكات الكشف عن البرق، القائمة على الأرض والمرتكزة على الفضاء، بيانات آنية عن النشاط الكهربائي في الغيوم البركانية الشديدة.

فعلى سبيل المثال، أصبح استخدام بيانات البرق جزءاً قياسياً من رصد الانفجار في مؤسسات مثل مرصد ألاسكا للفولكان والمكتب الايسلندي للأرصاد الجوية، وقد تكون زيادة نشاط البرق علامة مبكرة على أن الانفجار يتصاعد أو أن السباك قد وصل إلى ارتفاع حيث يحتمل أن يكون الجليد، وهذه المعلومات أساسية لإصدار إنذارات الطيران في الوقت المناسب.

One promising approach involves coupling volcanic ash dispersion models with weather prediction models. By taking into account the heat and particle release from an eruption, these models can predict the development of convection and lightning. Such models are still in the research phase, but they represent a step toward operational prediction of volcanic severe weather. For example, the National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) has collaborated

الآثار المترتبة على التأهب للمخاطر

ومن الضروري فهم هذه الثورات البركانية التي يمكن أن تؤدي إلى حدوث طقس شديد، وذلك من أجل التخطيط الشامل للمخاطر، إذ يتعين على المجتمعات المحلية القريبة من البركانات النشطة أن تستعد ليس فقط للسقوط، وتدفقات الحمم، والتدفقات البركانية، بل أيضا للأعاصير الرعدية، والبرق، والفيضانات الخفيفة، والموانئ، وينبغي لمديري الطوارئ أن يدمجوا إمكانية البركانية، وسقوط الثقيل في خطط الإجلاء والاستجابة.

وأنشأت وكالات دولية مثل منظمة الطيران المدني الدولي مراكز استشارية للرماد البركاني تستخدم البيانات والنماذج الساتلية لإصدار الإنذارات، وتتزايد إدماج بيانات البرق في تحليلاتها، ويمكن للزملاء والمرسلين الحصول على معلومات عن العواصف الرعدية البركانية من خلال مواقع شبكية تحتفظ بها منظمات مثل المراكز الاستشارية لأثرسكالوانيكا [1]

وأخيرا، فإن دراسة العواصف الرعدية البركانية ذات قيمة علمية أوسع، وهي تسلط الضوء على العمليات الأساسية للكهرباء في الغلاف الجوي والفيزياء الدقيقة السحابية، وبمعاملة الثورات البركانية كمختبرات طبيعية، يمكن للعلماء اختبار الفرضيات بشأن كيفية تفاعل الجسيمات والجليد في بيئات متجانسة للغاية، وقد يؤدي هذا البحث في نهاية المطاف إلى تحسين نماذج التنبؤ بالطقس بالنسبة للنظم الرعدية العادية.