תופעות מזג אוויר קיצוניות: הוריקן וטורנדו

1. תופעות מזג אוויר קיצוניות: הוריקן וטורנדו ד"ר אריאל פרוינדליך (דצמבר,2011)

2. תופעות מזג אוויר קיצוניות • כפי שלמדנו קודם, שקע הינו אזור עם לחץ אוויר נמוך מסביבתו • השקע לכן "שואב" אליו אוויר מסביבתו • ככל שהפרש הלחצים האופקי הינו חריף יותר, כך כוח "השאיבה" (כלומר, כוח הרוח) יהיה חזק יותר • הדבר בא לידי ביטוי במפה הסינופטית - בצפיפות האיזובארים (ככל שהאיזובארים צפופים יותר, כך הרוחות תהיינה חזקות יותר) • בתנאים מסויימים עשויים להתפתח שקעים עם הפרשי לחצים חריפים מאוד – וכתוצאה מכך, רוחות סערה חזקות מאוד: • נדבר כעת, בהמשך, על שני סוגים של סערות קיצוניות: הוריקן, וטורנאדו אריאל פרוינדליך

3. הוריקן • מערכת לחץ נמוך (שקע ברומטרי) המתפתחת מעל לאוקיינוס, באזורים הטרופיים, ומלווה ברוחות חזקות ובמשקעים רבים - מכונה "סופה טרופית" (Tropical Storm). • במקרה וסופה טרופית כזו מתחזקת מעבר לדרגה מסויימת (רוחות מעל 118 קמ"ש, לחץ ברומטרי מתחת ל-980 hPa) היא תקרא "הוריקן" (אם היא באוקיינוס האטלנטי) או "ציקלון" (באוסטרליה והודו) או "טייפון" (באוקיינוס השקט) או "בגויו" (בפיליפינים) אריאל פרוינדליך

4. התנאים להיווצרות סופה טרופית • כדי שתיווצר סופה טרופית חייבים להתקיים שני תנאים: מקור לאספקת לחות רבה וקיומו של כח קוריוליס. • כוח קוריוליס – הוא אשר גורם לתנועה הסיבובית של הרוח • הלחות – היא זו שמספקת את האנרגיה של הסופה בעזרת החום הכמוס (אדי המים שמתעבים לטיפות – משחררים חום לסביבה; כשיש לנו מיליארדי טיפות – כמות החום המשתחררת – אדירה, ויוצרת משוב חיובי שמספק את "הדלק" של הסופה) • תנאים אלו הינם הכרחיים אך לא תמיד מספיקים להפיכתן של הסופות הטרופיות להוריקנים/טייפונים/ציקלונים. • כתוצאה מכך סופות טרופיות נוצרות מעל לגופי מים חמים בהם לא קיימת מגבלה של אספקת לחות, ו- • סופות טרופיות/הוריקנים/טייפונים/ציקלונים אינם נוצרים ברצועה שבין קווי רוחב °10 צפון ו-°10 דרום בה כוח קוריוליס זניח או לא קיים כלל.

5. כיצד נוצר ההוריקן, ומה מהלך חייו • בד"כ ההוריקן מתחיל את חייו כשקע טרופי קטן בחופים המערביים של אפריקה, בקווי הרוחב 10 עד 20 • אם טמפ' המים באוקיינוס תהיה 26 מעלות או יותר, תהיה התאדות רבה; אדי המים עולים, מתקררים בגובה, ומתעבים; • תהליך ההתעבות משחרר חום כמוס אשר מעודד התאדות נוספת מפני הים החמימים, וכן הלאה (משוב חיובי). • כתוצאה מכך – השקע הולך ומתעמק – וצובר אנרגייה • תוך כדי כך, השקע "נודד" מערבה, עם הרוחות המערביות השוררות ברצועת רוחב זו – וחוצה את האטלנטי • במהלך מסלולו – השקע ימשיך להתעמק, הרוחות סביבו תתעצמנה – ומשיעבור את הסף של 118 קמ"ש – ייקרא הוריקן. • בד"כ, באזור האיים הקאריביים, ההוריקן ייפגע ביבשה, יגרום שם להרס רב – אולם יתמוטט כעבור זמן קצר – משנותקה אספקת הלחות שלו • אולם, לעיתים ההוריקן יקבל תפנית צפונה, ומשם ימשיך להתקדם בצמוד לחופים המזרחיים של ארה"ב: פלורידה, ג'ורגייה, קרולינה, - ולעיתים גם צפונה משם. • לעיתים (לא שכיחות) ההוריקנים מגיעים צפונה עד ניו-יורק, בוסטון, וצפונה – תוך כדי גרימת הרס רב לחופים לערים השוכנות בסמוך לחופים • אולם, טמפ' המים בקטע זה של האוקיינוס האטלנטי – כבר נמוכה מדי לקיומו של ההוריקן – המשוב החיובי מתערער, וההוריקן נחלש עד כדי סערה טרופית רגילה, ופחות. • ולעיתים, ההוריקן (או מה שנשאר ממנו – סערה "רגילה") ממשיך, וחוצה שוב את האוקיינוס האטלנטי – בכיוון ההפוך, מזרחה – בקו רוחב צפוני יותר, ו-"חוזר" לאירופה – אולם כשקע "רגיל" של האזורים הממוזגים • משך החיים הממוצע של הוריקן – עד כשבוע

6. דוגמא למסלול של הוריקן "איירין"(אוגוסט, 2011) אריאל פרוינדליך

7. המעקב אחר הוריקן "איירין" • קובץ KMZ - מעקב אחר הוריקן "איירין" (21.8.20011 – עד 30.8.2011) • http://www.nhc.noaa.gov/2011atlan.shtml (יש לחפש באתר שנפתח את הוריקן Irene, ולפתוח את הקובץ Kmz הצמוד) קישורים לאתרי ההוריקנים של ארה"ב http://www.nhc.noaa.gov/ http://www.nhc.noaa.gov/2011atlan.shtml אריאל פרוינדליך

8. דוגמא למסלול של הוריקן "קטיה"(ספטמבר, 2011) המסלול של הוריקן "קטיה"

9. גלגל הסופה של הוריקן קטיה (נכון ליום 5.9; קוטר העיין כ-72 ק"מ; קוטרגלגל ההוריקן – כ-640 ק"מ)

10. מסלולים משוחזרים של הוריקנים חזקים

11. חתך אנכי של הוריקן השקופית מתוך המצגת של פרופ' חיים קותיאל: אירועי מזג אוויר קיצוניים

12. סולם Saffir-Simpson לדרוג הוריקנים • ספיר-סימפסון הוא סולם לדירוג עוצמתם של הוריקנים, אשר הומצא בשנת 1969 • ניתן להתייחס לסולם כאל הרחבה של סולם בופורהמשמש לדירוג עוצמתן של רוחות. דרגה 1 של סולם זה מקבילה בקירוב לדרגה 12 של סולם בופור. • בסולם זה משתמשים על-מנת להעריך את מידת הנזק וההצפה שיגרום ההוריקן לכשיגיע ליבשה. • השימוש בסולם מוגבל רק להוריקנים באוקיינוס האטלנטי ובצפון-מזרח האוקיינוס השקט. לגבי הוריקנים באזורים אחרים משתמשים בסולמות אחרים, הזהים בעיקרם לסולם ספיר-סימפסון.

13. סולם ספיר-סימפסון לדירוג הוריקנים

14. הערכת האנרגיה בהוריקן • מדענים אחדים העריכו כי כמות האנרגייה במשתחררת בסופת הוריקן חזקה (דרגה 4 או 5) הינה כה רבה, עד שאחוז אחד בלבד מאותה אנרגיה (אילו היה ניתן לתפיסה) יכול היה לספק את כל צרכי האנרגיה של ארה"ב לשנה שלמה • מדען אחר חישב כי כמות האנרגיה המשתחררת בהוריקן בינוני הינה פי 200 מאשר כושר ייצור החשמל העולמי.

15. נזקים מהוריקן ניו אורלינס בעקבות קתרינה השקופית מתוך המצגת של פרופ' חיים קותיאל: אירועי מזג אוויר קיצוניים

16. האם ההתחממות העולמית משפיעה על ההוריקנים? (ייתכן...) • בשנים האחרונות נראה שישנה עלייה בעוצמת ההוריקנים החזקים • מדעני האקלים סבורים כי הדבר קשור בהתחממות העולמית • עלייה בטמפרטורת האוקיינוסים באופן ממוצע בחצי מעלה-מעלה עשויה להוביל לשלוש תוצאות קריטיות - • א.עונת ההוריקנים עשויה להתארך מעל לתקופה יוני-נובמבר מכיוון שטמפרטורת האוקיינוסים תוסיף להיות גבוהה מ-26 מעלות  לתקופה ארוכה יותר. • ב.עוצמת הסופות עשויה גם היא להתחזק באם טמפרטורת המים תגיע לערכים גבוהים יותר. • ג. הגדלת שטח פגיעת ההוריקנים – פגיעה גם באזורים צפוניים

17. הוריקן בישראל? לא אצלנו... • בישראל לא צפויים הוריקנים: מיקומנו הגיאוגרפי אינו מאפשר התפתחות סופות אלו שמתרחשות בקווי הרוחב הטרופיים • התנאי היחיד שכן מתקיים באזורינו הוא טמפרטורת מי הים התיכון המגיעה בקיץ לכ-30 מעלות צלזיוס, אולם ישנן 2 בעיות עיקריות שמונעות התפתחות הוריקנים אצלנו - • הראשונה היא שהים התיכון מהווה מאגר מים חמים קטן יחסית לעומת האוקיינוס ואינו יכול לספק את האנרגיה הדרושה להתפתחות סופות מעין אלה • הסיבה השנייה היא הרכס (אזור לחץ גבוה) בשכבות הגבוהות הנמצא מעל הים התיכון בקיץ ומעל אזורינו בפרט(רמה סובטרופית) – הרכס מונע התפתחות עננות ערימתית באזורנו

18. סרטוני הוריקנים • http://www.youtube.com/watch?v=MHUldKz6PDA (Hurricane clips 1984-2005 Part 1 of 5.wmv)

19. הוריקן – מול טורנדו • גם הטורנדו, כמו ההוריקן, הינו סופה מסתחררת עם רוחות חזקות ביותר (עד 500 קמ"ש) – אולם בכך מסתיים הדמיון ביניהם • מימדים: הוריקן –קוטר הסופה מאות ק"מ; טורנדו – קוטר משפך עשרות מ' עד 1-2 ק"מ • הוריקן – נוצר רק מעל האוקיינוס – ונע לעבר היבשה; טורנדו – נוצר ומתקיים ביבשה • הוריקן – דורש משטח מים גדול (אוקיינוס), עם מים חמימים (מעל 26 מעלות), ומזוהה עם העונה החמה; טורנדו – מתקיים גם בעונה הקרה • משך החיים האופייני של הוריקן – כשבוע; טורנדו – כמה דקות עד שעה • אורך מסלול: הוריקן – אלפי ק"מ; טורנדו – כמה עשרות ק"מ לכל היותר • זמן התרעה: הוריקן – נבנה בהדרגה, ולכן משך ההתרעה ארוך; טורנדו – מתחיל בפתאומיות – אין התרעה (יש רק התרעה על תנאים המתאימים לטורנדו) • הטורנדו הינו אחת הסופות ההרסניות ביותר בעולם: אין הגנה מפניו! • הוריקן לא יכול להתחולל בישראל; טורנדו – כן! (כבר היו מקרים מעולם, אם כי התופעה נדירה) אריאל פרוינדליך

20. אז, מהו טורנדו? • טורנדו הינו שם לסופה חזקה מאוד המופיעה בצורת מערבולת אוויר (מקור השם הוא במילה הספרדית "טרונדה", שפירושה - סופת רעמים). • מערבולת האוויר הזו נראית כמו משפך צר היורד מבסיס הענן ועד הקרקע. סביב המשפך הזה מסתחררות רוחות במהירות אדירה העשויה להגיע עד 200-300 קמ"ש. קוטר המשפך נע בין מאות מ' ועד כמה ק"מ – ובתוכו קיים לחץ אוויר נמוך בצורה קיצונית, דבר אשר יוצר שאיבה אדירה: הטורנדו עשוי לשאוב אליו חפצים כבדים, עצים, מכוניות, ואפילו גגות בתים. טורנדו אופייני נמשך כמה דקות עד שעה לכל היותר, ונע בנתיב שאורכו כמה ק"מ. משפך הטורנדו יוצר סביבו ענני אבק גדולים, המתערבלים סביב נקודת הפגיעה בקרקע. • הטורנדו נחשב לסופה הקשה וההרסנית ביותר – מבין הסופות המתחוללות בעולם! אריאל פרוינדליך

21. משפך של סופת טורנדו בארה"ב אריאל פרוינדליך

22. כיצד נוצר הטורנדו? • טורנדו נוצר מתחת לענן סערה מסוג "קומולונימבוס" (זהו הענן אשר בד"כ מוריד את רוב גשמי החורף בישראל) • הוא נוצר כאשר כיוון הרוח ועצמתה באזור שמתפתח בו הענן משתנים בצורה חדה עם העליה בגובה (מצב הקרוי "גזירת רוח"). • מצב זה גורם לתנועה סיבובית של הרוח מתחת לענן: האוויר זורם מכיוונים שונים אל מתחת לענן ועולה למעלה – דבר המגביר עוד את הסיבוביות, וכן הלאה. • אם התופעות הללו מתמידות – ייווצר מעין משפך מתחת לבסיס הענן; כאשר המשפך פוגע בקרקע – הוא נקרא טורנדו (ראו סרטון המדגים היווצרות משפך טורנדו במהלך סופת רעמים) • http://www.youtube.com/watch?v=OJBnxMglkRw • (Epic Tornado Destroys House.wmv) אריאל פרוינדליך

23. התנאים המעודדים היווצרות טורנדו • טורנדו נוצר בעננים של סופות רעמים ("ענני סערה", קומולונימבוס). אבל, לא כל ענן סערה יוצר טורנדו - • כאמור לעיל, נדרשת גם "גזירת רוח" חזקה מאוד – כלומר, שינוי גדול מאוד בכיוון ומהירות הרוח עם הגובה. • בנוסף, נדרש מפגש בין אוויר חם ולח מאוד, ובין אוויר קריר ויבש. • לבסוף, הכוח שבולם ומרסן את סופות הטורנדו הוא החיכוך בקרקע; כוח זה חלש יותר במישורים – ולכן סופות טורנדו מתפתחות בעיקר באזורים מישוריים. • רוב סופות הטורנדו בעולם מתפתחות בארה"ב, ברצועת מדינות המכונה "מסדרון הטורנדו" אריאל פרוינדליך

24. השקופית מתוך המצגת של פרופ' חיים קותיאל: אירועי מזג אוויר קיצוניים מסדרון הטורנדו מקור: http://www.tornadochaser.net/tornalley.html

25. השקופית מתוך המצגת של פרופ' חיים קותיאל: אירועי מזג אוויר קיצוניים נזקי טורנדו בוירג'יניה29.4.2008 שימו לב להיקף הממוקד של הנזקים

26. נזקי הטורנדו נזקי טורנדו באוקלנד, ניו זילנד (3.5.2011) הרס כתוצאה מסופות הטורנדו בארה"ב - טוסקלוסה באלבמה 28.4.2011

27. הטורנדו וספרות הילדים: הקוסם מארץ עוץ • כדאי לדעת - • עלילת ספר הילדים המפורסם "הקוסם מארץ עוץ" (נכתב ע"י הסופר האמריקני פרנק באום, בשנת 1900) מתרחשת על רקע סופת טורנדו אשר עוקרת את ביתה של הילדה דורותי גייל המתגוררת בקנזס ארה"ב, ומורידה אותו בארץ עוץ הרחוקה. • ואכן, מדינת קנזס נמצאת עמוק בתוך "סמטת הטורנדו" בארה"ב, ומוכה סופות טורנדו מדי עונה אריאל פרוינדליך

28. הקוסם מארץ עוץ - והטורנדו

29. סרטוני טורנדו • Amazing Tornados.wmv • http://www.youtube.com/watch?v=SnAPfG1ksU0 • (Campo, CO Tornado - May 31, 2010.wmv) • http://www.youtu.be/watch?v=xCI1u05KD_s&feature=related • (YouTube - Tornado.wmv) • http://www.youtube.com/watch?v=006guBgSf14&feature=related • Awesome footage of tornado forming and touching ground)) • http://www.youtube.com/watch?v=OJBnxMglkRw • http://www.youtube.com/watch?v=6QcfOloIo-E • (Epic Tornado Destroys House.wmv)

30. קישורים לאתרי אינטרנט מועילים • השירות המטאורולוגי הישראלי http://www.ims.gov.il/ims/all_tahazit/ • המודל היווני http://forecast.uoa.gr/forecastnew.php • מודל GFS , COLA – http://wxmaps.org/pix/euro.fcst.html http://wxmaps.org/pix.html • מעקב אחר הוריקנים: המרכז הלאומי האמריקני להוריקנים ((National Hurricane Center http://www.nhc.noaa.gov/