الغابات الاستوائية ليست مجرد سمات سلبية للمشهد الطبيعي، إنها محركات قوية تشكل أنماط الطقس الإقليمية، خاصة تكوين العواصف الرعدية، وهذه الغابات، التي تتركز على طول الحزام الاستوائي، تولد الظروف التي تجعلها من أكثر المناطق تعرضاً للطيور الرعدية على الأرض، والعلاقة بين الغابات والغلاف الجوي هي تغذية مرتدة دينامية، حيث تتميز العمليات البيولوجية في جنوب شرق البلاد بشكل مباشر.

مهندس إيفابوتر

والإسهام الوحيد الأكثر أهمية في تكوين الأمطار الاستوائية هو الكمية الهائلة من بخار المياه التي تطلقها في الغلاف الجوي، والاختراق، وعملية التهرب من سطح التربة والنباتات، والتحول من البخار، تعمل على نطاق غير عادي في هذه النظم الإيكولوجية، ويمكن أن تتحول الغابات الاستوائية الناضجة إلى طبقة ثابتة من المياه في كل سنة، وتعيد كل ما يقرب من 000 1 إلى 500 1 ميليمتر من المياه.

ومن الصعب تجاوز حجم بخار المياه الذي تطلقه غابات الأمطار، إذ يمكن أن تتحول شجرة واحدة كبيرة إلى مئات لترات المياه في اليوم، ومع ملايين الأشجار لكل كيلومتر مربع، فإن الأثر التراكمي هائل، وهذا التدفق الرطوب ليس موحدا طوال اليوم؛ ويصبح النمو الرأسي في ساعات الصباح عندما يكثف الإشعاع الشمسي ويتحول إلى رطوبة كاملة.

التحلل أيضاً له تأثير مبرد على السطح، والذي قد يبدو عكسياً لتشكيل العواصف الرعدية، لكن هذا التبريد مُحلّل ومؤقت، الحرارة المُتَبَرّنة عندما تُثبّت بخار الماء أثناء التكوين الغائميّ، توفر طاقة كبيرة تقود مُعدّات وقود الرعدّة، في الواقع، الحرارة المتأخّرة المُطلقة من التكثّر في إنتاج واحد كبير.

وقد أظهرت البحوث أنه في المناطق التي يكون فيها الغطاء الحرجي المطري سليما، يمكن للتهرب من الأرض أن يشكل 50 إلى 70 في المائة من الرطوبة في الجو الأدنى خلال موسم الجفاف، وهذا الرطوبة ليس بالغ الأهمية بالنسبة إلى سقوط الأمطار المحلية فحسب، بل أيضا للنقل الطويل المدى للرطوبة الذي يؤثر على أنماط الطقس في مختلف القارات، وينطوي النسيج من الأمازون، الذي كثيرا ما يسمى " الأنهار الرطبة " ، على المياه.

Convection and Cloud Dynamics

مع تحميل الغلاف الجوي بكثرة من الرطوبة من التهرب من التحلل، فإن المرحلة قد حُددت للتدفئة، والارتقاء هو النقل الرأسي للحرارة والرطوبة، وهو الآلية الرئيسية التي تتطور بها العواصف الرعدية، وفي الغابات الاستوائية، يُدفع التلويث السطحي المكثف إلى جانب ارتفاع كبير في عدد السباكات، ويستوعب الغلاف الجوي الحرجي جزءا كبيرا من الإشعاع الشمسي.

ومع هذه الأعمدة من الهواء الدافئ والرطي، فإنها تبرد بشكل متعمد، وهذا يعني أنها باردة لأن الضغط ينخفض بارتفاعها، ليس لأنها تفقد الحرارة في البيئة، ومعدل التبريد يبلغ حوالي 5.5 درجة مئوية من كلسيوس لكل 500 متر من السائل المتراكم للهواء المشت، وفي نهاية المطاف، يصل الهواء إلى مستوى رفع الغيوم حيث تنخفض درجة الحرارة إلى نقطة الانهيار، وينخفض الماء.

إن إطلاق الحرارة الراحلة أثناء التكثيف يدفئ الطين الجوي من الداخل، مما يجعله أكثر ازدراء من الهواء المحيط، وهذه التغذية الإيجابية تعجل بالزئبق، وترفع الغيوم فوق السحابة، وفي الأمازون، يمكن أن تصل السحب الملتوية بسهولة إلى ارتفاعات تتراوح بين 15 و 18 كيلومترا، وتخترق الريح وتشكل سحابات مدنية تنتشر في وقت لاحق.

العديد من البارامترات الرئيسية تحدد كثافة التكتل في هذه البيئات الطاقة المحتملة المتاحة، أو (سي بي إي) هي مقياس كم الطاقة متاحة لسحبها،

العاصفة الرعدية الديورنية

وتأتي العواصف الرعدية في الغابات المدارية المطيرة على شكل إيقاع يومي ثابت بشكل ملحوظ، وهذه الدورة الدهنية تُدفع بالنبض اليومي للتدفئة الشمسية والاستجابات البيولوجية للغابات، ومن المعتاد أن تبدأ الدورة في الصباح الباكر عندما يُعمق الإشعاع الشمسي بما فيه الكفاية ليبدأ الغيوم الضحلة، وهذه الغيوم الأولية صغيرة ومبعثرة على نطاق واسع، مع بداية مرحلة التنمية المبكرة(ج).

وفي منتصف النهار، تسود الغيوم بالكامل، وقد نمت الغيوم إلى هياكل مكعبة مظلمة ذات قواعد مظلمة وقاعات بيضاء رائعة، وهذه هي فترة الذروة لتنمية العواصف الرعدية، ويمكن أن تكون معدلات سقوط الأمطار خلال هذه الفترة شديدة، وغالبا ما تتجاوز 50 ميليمترا في الساعة، ويتزايد نشاط البرق، وتميل العواصف إلى أن تكون أقل فتكا، ولكنها عادة تتراوح بين 30 و 90 دقيقة.

ويبدأ السطح في التهدئة، ويتناقص النشاط المتوائم، وتتفاوت العواصف، وتترك غالبا الغيوم الشريرة الواسعة النطاق والأمطار المتداخلة التي يمكن أن تستمر في الليل، وبحلول منتصف الليل، تكتمل الدورة، وتستقر الغلاف الجوي حتى الصباح التالي، ويُعتمد على هذا النمط الداخلي بحيث يُستخدم في معايرة نماذج الطقس وتقديرات سقوط الأمطار بواسطة السواتل.

غير أن الدورة الدهنية ليست أحادية الجانب في جميع مناطق الغابات المطيرة، فالالأمازون، على سبيل المثال، يظهر تفاوتات إقليمية متأثرة بوجود الأنهار، والأطواق، وقربها من الأنديز، وكثيرا ما تشهد الغابات النهرية تحولا معينا بعد الظهر بسبب الرطوبة الإضافية من سطح النهر، وفي حوض الكونغو، تُحبط الدورة الدردنية بموقف التقارب بين الأطقم والأجواء في شرق أفريقيا.

العوامل الرئيسية المساهمة في تنمية العواصف الرعدية

مستويات الهضم العالية

إن الرطوبة هي أهم عنصر واحد لتشكيل العواصف الرعدية، ولا تُبطل الغابات الاستوائية المطيرة في قدرتها على الحفاظ على الرطوبة العالية في طبقة الحدود، وتظل الرطوبة النسبية في الجو الأدنى فوق الغابات المطيرة غير الصحيحة تتجاوز عادة 70 في المائة في السنة، وغالبا ما تصل إلى 90 في المائة أو أكثر خلال الموسم الرطب، وهذا التواضع المستمر يضمن عدم قطع الغلاف الجوي عن الشبع.

إن التوزيع الرأسي للرطوبة يكتسي أهمية كبيرة بقدر ما هو موجود في مناطق الغابات المطيرة، الغلاف الجوي يظل في أعماق كبيرة، يصل إلى 5 كيلومترات أو أكثر، وهذه طبقة الرطوبة العميقة توفر إمدادات مستمرة من بخار المياه التي تغذي السحب وتسمح بنمو السحاب إلى مرتفعات كبيرة، وعدم وجود قفزات جوية جاف، مما يمكن أن يوقف التنمية السحابية، هو عامل رئيسي في الغابات الطويلة.

التسخين السطحي

الإشعاع الشمسي في المناطق المدارية شديد ومباشر، مع الحد الأدنى من التباين الموسمي مقارنة بالخط العرض الأعلى، حيث يستوعب قطر الغابات المطيرة جزءا كبيرا من هذه الطاقة، ويسخن السطح والهواء فوقه مباشرة، ويمكن أن يكون معدل التسخين السطحي سريعا، مع ارتفاع درجة الحرارة من 10 إلى 15 درجة مئوية من الفجر إلى الوسط، وهذا التسخين السطحي القوي يخلق طبقة حرارة حادة في أدنى درجة.

إن التدفئة ليست موحدة، بل تتأثر بهيكل الكوب، ومؤشر المساحة، ورطوبة سطحية، ويمكن أن يستوعب الكثافة، والغطاء المغلقة، ما يصل إلى 95 في المائة من الإشعاع الشمسي القادم، وأن ينقل تلك الطاقة إلى حرارة معقولة، وأن يتحول إلى تذبذب، وأن يكون التفريق بين الحرارة المعقولة والمتأخرة أمراً بالغ الأهمية.

النمو السريع

وبمجرد بدء عملية التطهير، يمكن أن يكون النمو السحابي في الغابات الاستوائية سريعة بشكل غير عادي، ويمكن أن تصل سرعة السحب الرأسية في المكشوفات إلى 20 إلى 30 مترا في الثانية بالنسبة لأقوى العواصف، وهذا الارتفاع السريع يسمح للسحب بالانتقال من التراكم الضحل إلى الديمولون في أقل من ساعة، مما يؤدي إلى زيادة سرعة الترويع السحابي وخلق عملية تسخين في أعلى.

كما أن معدل النمو السريع يتأثر أيضاً بالصورة الرأسية لسقوط الرياح، ففي العديد من المناطق المدارية من الغابات المطيرة، ولا سيما المناطق الواقعة بالقرب من خط الاستواء، فإن قذيفة الرياح ضعيفة نسبياً، وقد يبدو ذلك مضاداً لأن القذيفة ترتبط في كثير من الأحيان بتركيب عواصف رعدية شديدة، غير أن ضعف الشطر يسمح بأن تبقى العلامات المتماسكة رأسياً، مما يزيد من كفاءة التقارب في الرعد.

Convection Currents

وتسير تيارات الوصل في الغابات المدارية المطيرة على عدة مستويات، من الحرارة الصغيرة فوق الكتانوز إلى التداولات المتوسطة النطاق التي تمتد عشرات الكيلومترات، وتخلق قنابل الغابات سطحاً خامياً يولد الاضطراب ويخلط الحرارة والرطوبة ويزيد من سرعة الارتداد، وهذه الطبقة السحابية التي تعرف بطبقة الحدود المتناغمة، يمكن أن تمتد من الارتفاعات السطحية إلى الارتفاعات الكبيرة.

الحرارة التي تُطلق بواسطة التكثيف في العاصفة نفسها تولد تداولات ثانوية يمكن أن تبدأ عواصف جديدة، التدفق من عاصفة مُتفرقة، مرئية في كثير من الأحيان كجذف أو سحاب دائري، يُرفع الهواء الدافئ، ويُطلق ازدحاماً جديداً، في بيئات الغابات المطيرة، هذه الحدود الخارجية يمكن أن تستمر لساعات وتركات

هيكل وبطولة الغلاف الجوي

ويؤدي الهيكل المادي لبقع الغابات دوراً خفياً ولكنه هام في تكوين العواصف الرعدية، فالكانوب ليس سطحاً موحداً، ويتألف من طبقات من الأوراق والفروع وصناديق ذات مستويات وكثافة مختلفة، ويخلق هذا التعقيد الهيكلي فترة تقريبية أعلى بكثير من مساحة سطح أو أرض عشبية، ويؤثر طول الشدة على نقل الزخم والحرارة والرطوبة بين الغلاف الجوي.

ويولد سطح أكثر ميكانيكيا اضطرابا يزيد من الخلط الرأسي للهواء في طبقة الحدود، وهذا الاضطراب مهم لعدة أسباب، أولا، أنه يوزع الحرارة والرطوبة التي تطلقها التهرب من خلال طبقة أعمق من الغلاف الجوي، مما يؤدي إلى طبقة حدودية أكثر ثباتا، وثانيا، يقلل من استقرار الغلاف الجوي الأدنى عن طريق الخلط بين الارتفاع الجاف والارتفاع الحاد في الحركة الجوية من أعلى مستوى ممكن.

وقد حددت الدراسات الأخيرة التي تستخدم أبراج التفافية التي توضع داخل الغابات المدارية المطيرة كمية التدفقات الاضطراباتية للطاقة والرطوبة، وتبين هذه القياسات أن خام الغابات المطيرة يمكن أن يزيد سرعة الاحتكاك بعاملين أو أكثر مقارنة بالمناطق المتاخمة التي تم تطهيرها، وهذا الاحتكاك المتزايد يعزز النتيجة الرأسية لسرعة الرياح، ويولد اضطراباً محركاً.

كما أن النسيج الرأسي للرطوبة يؤثر أيضاً في الحيز المتاح في الكانتوب، ويقترب الهواء من الشبع بسبب التحول من الأوراق، ويقلل الرطوبة بسرعة مع ارتفاعها، ولكن يظل أعلى مما هو عليه في سطح غير مشجّع، ويخلق هذا الشكل الرأسي للرطوبة خزاناً عميقاً يمكن أن يُستنزف بفعل السحب المتزايدة.

التعافيات البيولوجية والتفاعلات الهوائية

وفيما عدا بخار المياه وحرارتها، تؤثر الغابات الاستوائية المطيرة على تكوين العواصف الرعدية من خلال إطلاق المركبات الكيميائية التي تستخدم كناقلات التكثيف السحابي، وهذه الجسيمات المجهرية ضرورية لتشكيل قطرات غيومية؛ وبدونها، لن تتلاشى بخار الماء في نقطة التشبع اللازمة لتكوين الغيوم، وتنتج الغابات المطيرة أشكالاً عضويةً واسعة النطاق، بما في ذلك الأيزومر.

إن تأثير هذه الهباءات الكيميائية الأحيائية على الفيزياء السحابية معقد، ففي بيئات الغابات المطيرة، حيث يكون التلوث الاصطناعي ضئيلا، يكون الحمل الطبيعي للهيروسول منخفضا نسبيا ولكنه فعال للغاية في تغذية قطرات السحاب، ويعزز حجم الانقطاع الصغير في هذه البيئات المنخفضة الإشعاع عمليات السحب التي تؤدي إلى التكوين السريع لسقوط الأمطار.

وقد أظهرت البحوث في الأمازون أن تركيز نواة التكثيف السحابي فوق غطاء الغابات يرتبط مباشرة بمعدل الانبعاثات الأحيائية، وخلال الموسم الرطب، عندما تكون الغابات أكثر نشاطا بيولوجيا، فإن تركيزات الهباء الجوي أعلى، وما ينتج عن ذلك من سحابات أعلى من تركيزات عدد الانقطاعات، وهذا التغير الفيزيائي الميكروي يمكن أن يؤثر على تطوير محركات الإنزال في الرعد.

غير أن العلاقة ليست مباشرة، فعندما تُدخل الكتلة الإحيائية التي تحرق الهباء الجوي من إزالة الغابات والأنشطة الزراعية في الغلاف الجوي، فإنها يمكن أن تحجب خلفية الهباء الطبيعي وأن يكون لها أثر عكسي، فالتركيزات المرتفعة للهيروسول يمكن أن تُكبت هطول الأمطار بخلق العديد من القوارب الصغيرة التي لا تُلتحم بكفاءة، مما يؤدي إلى عواصف أطول عمرا، بل أقل كثافة، والتناقض بين نظام الغابات الأيروسول.

Regional Climate Regulation

فدور الغابات الاستوائية في تنظيم المناخ الإقليمي يتجاوز حدودها بكثير، فالعاصفات الرعدية التي تولدها مسؤولة عن إعادة توزيع الحرارة والرطوبة على نطاق قاري، ففي الأمازون مثلا، يؤدي إطلاق الحرارة الكامنة في الغلاف الجوي العلوي إلى تداول واسع النطاق يعرف باسم مرتفع بوليفيا، ويؤثر على أنماط الطقس في جميع أنحاء أمريكا الجنوبية.

وإعادة تدوير الأمطار هي مهمة حاسمة أخرى، حيث أن ما يتراوح بين 30 و 50 في المائة من سقوط الأمطار في الأمازون ناشئ عن التهرب داخل الحوض نفسه، ويعني هذا المعدل من إعادة التدوير أن الغابة تصنع حرفيا جزءا كبيرا من هطول الأمطار، وأن العواصف الرعدية هي الآلية التي تحول بها هذا الرطوبة المعاد تدويرها إلى تساقط، دون حدوث تغيير كبير في مسار الأمطار.

وتتصل التغذية المرتدة بين إزالة الغابات والنشاط الرعدي بصفة خاصة، وعندما تُزال الغابات المطيرة، وتتناقص عملية التبخر، تصبح طبقة الحدود أكثر جفافا وضحلا، وترتفع درجات الحرارة السطحية بسبب زيادة الطلاء وتخفض التبريد الترابي، وتخفض هذه التغييرات من الإمكانات المتوازية للغلاف الجوي، وقد أظهرت الدراسات التي تستخدم البيانات الساتلية أن المناطق المتدهورة في أمزوت تشهد تأخيرا في موسم

وعلاوة على ذلك، فإن فقدان الغطاء الحرجي يعطل الدورة الدافئة للاحتواء، ففي المناطق الملغزة، كثيرا ما تتحول ذروة نشاط الرعد من وقت مبكر إلى وقت لاحق من اليوم، مما يشير إلى ضعف الانقلاب بين السطح والغلاف الجوي، ويؤدي انخفاض توافر الرطوبة أيضا إلى زيادة في ارتفاع القاعدة السحابية، مما يجعل من الصعب التغاضي عن التغيرات المناخية المطلوبة للتحولات الأساسية.

إزالة الغابات وقمع العواصف الرعدية

إن قمع نشاط العواصف الرعدية بسبب إزالة الغابات ظاهرة موثقة توثيقا جيدا لها آثار خطيرة، وكما ذكر، فإن الحد من التهرب هو المحرك الرئيسي، ولكن هناك عوامل إضافية، كما أن فقدان الغطاء الحرجي يقلل من الاضطرابات السطحية ويحد من الخلط الرأسي لطبقة الحدود، كما أن الجو الناتج عن ذلك أكثر استقرارا، مع ضعف الانتصاب وقلة التنمية السحابية.

وتزيد من تفاقم هذه الآثار من جراء ارتفاع درجة حرارة سطح الأرض عن الأراضي المزالة، إذ يمكن أن تؤدي زيادة درجة الحرارة في الأراضي المزالة إلى إنشاء نظام حراري منخفض الضغط يستمد الهواء الجاف من المناطق المحيطة، ويزيد من قمع الارتداد، وتخلق هذه العملية حلقة إيجابية من التغذية العكسية يؤدي فيها الجفاف إلى مزيد من الجفاف، مما يدفع المنطقة في نهاية المطاف إلى حالة من الجفاف الدائم، وهذا هو مصدر قلق حقيقي بالنسبة لنظام الأمازون الذي تشير إليه بعض الدراسات النموذجية التي تتجاوز حدوده 30 في المائة من إزالة الغابات

وتظهر الأدلة الملاحظة المستمدة من الدراسات الساتلية في الأمازون وحوض الكونغو وجنوب شرق آسيا باستمرار انخفاض هطول الأمطار وانخفاض عدد العواصف الرعدية فوق المناطق الملغجرة مقارنة بالمناطق المتاخمة للغابات، والفرق هو الأكثر وضوحا خلال الموسم الجاف، عندما يكون إعادة تدوير الرطوبة الحرجية أكثر أهمية للحفاظ على هطول الأمطار، وفي موسم الرطب، يضعف تأثير الغابات إلى حد ما من خلال الإشارة الرطبة الكبيرة من الغابات.

ومن ثم، فإن إعادة زراعة الغابات المتدهورة ومنع المزيد من إزالة الغابات أمر أساسي للحفاظ على نظم العواصف الرعدية التي تحافظ على النظم الإيكولوجية الاستوائية، ويمكن لجهود إعادة التحريج أن تساعد على إعادة بناء القدرة على التبخر وإعادة التقريب السطحي الذي يدفع إلى الارتداد، غير أن استعادة هذه العمليات بطيئة وقد يستغرق عقودا أو أكثر من أجل إعادة إرساء كامل الممتلكات الوظيفية للغابات.

إن تأثير الغابات المدارية المطيرة على تكوين العواصف الرعدية هو شهادة على الترابط العميق لنظم الأرض، ومن أصغر صور البخار المستخرج من المياه إلى التداولات المتوسطة النطاق التي تنظم العواصف الرعدية في جميع أنحاء المشهد، فإن الغابات والغلاف الجوي مقفلة في شكل مستمر للطاقة والرطوبة، وهذا التفاعل ليس علاقة سلبية بل هو أسلوب مسلم به.