סיבוב שלג: פיזיקה, מטאורולוגיה ופואטיקה של הסופות

סיבוב שלג — זה לא רק תנועה חסר סדר של גשם נוחתים על רוח, אלא תופעה פיזית מורכבת שנובעת מהתנגשות של זרמי אוויר עם מכשולים, רכסים וחוסר-הומוגניות של המשטח. הווירים האלה, מהקטנים «שדי-שלג» עד למטרולוגיות, כפופים לחוקי ההידרודינמיקה, התרמודינמיקה והקריסטלוגרפיה, ומייצגים מודלים אטמוספריים קטנים של טורבולנציה.

1. היסודות הפיזיים של יצירת סופות שלג

עקרון חשוב — טורבולנציה, דהיינו תנועה לא סדירה ומעורבת של אוויר. ליצירת סיבוב דרושים:

שינוי מהירות הרוח: ההבדל במהירות הרוח בגובהים שונים או בין כמויות אוויר סמוכות. זה יוצר רגע סיבוב.

מכשול או חוסר-הומוגניות: בניין, גבעה, עץ-יער, שינוי חד בטמפרטורת המשטח (למשל, אספלט חם על רקע של גבעות שלג). כאשר האוויר עובר על המכשול, הוא יוצר דרכות קארמן — שרשרת של סופות חלופיות.

קונבקציה: פני השטח הנחממים על ידי השמש (אפילו בחורף, האספלט החשוך עשוי להיות חם יותר מהשלג) יוצרים זרמים עולים. כאשר הם נפגשים עם רוח אופקית, הם מסתובבים, יוצרים סופות קונבקטיביות.

השלג במקרה זה משמש ויזואליזטור מושלם של זרמי האוויר הבלתי נראים. גשם נוחתים קלים, במיוחד בצורה של דנדריטים (כוכבים), יש להם פארוסיות גדולה והם עוקבים באופן רגיש אחרי תנועות האוויר הקטנות, עושים את מבנה הטורבולנציה נראה בעין לא מזוהרת.

2. סוגים של סיבובי שלג

1. סופות שלג קרקעיות («שדי-שלג»): סופות קטנות-מספר (מ-0.5 עד 5 מטר בקוטר), קצרות-חיים (שניות-דקות), דומות לאבק. הם נוצרים בתנאים:

שינוי מהירות הרוח חזק בפני השטח.

שמש בוהקת, יוצרת חימום מקומי וקונבקציה.

רוח רכה כרונית.

דוגמה: סיבוב טיפוסי מעל מסלול שנפרסם מהשלג, ברקע של גבעות. המשטח השחור של המסלול חמים יותר, יוצר זרם עולה שמסתובב על ידי הרוח.

2. התקדמות סופות סביב מכשולים (סופות אירודינמיות):

סופות תחתונות: מעבר לבניין או מכשול אחר, נוצר אזור ריק וטורבולנטי, שבו השלג סובב בזרמים חסרי-תקנה, לעיתים נפלטים. זהו אזור מסוכן להולכי רגל, שבו השלג עושה עיוורון ויוצר סוגריות.

סופות פינתיות: פינות בניינים — גנרטורים טבעיים של סופות. רוח, שעוברת על פינה, משנה באופן חד את כיוון ומהירותה, יוצרת זרמים סיבוביים חזקים, שיכולים להרים שלג לגובה גבוה.

3. תופעות מספריות: שלגות וגשם.

גשם: גירוש שלג מעל פני השטח (עד 1.5-2 מטר) ללא ירידה של גשם חדש. הגשם נע בצעדים (סאלטציה) ובגלישה, יוצרים את האילוזיה של זרם נוחת, מעורב. הוא יוצר צורות גליות — סטרוג'ים של שלג.

סופה נמוכה: גירוש שלג מפני השטח לגובה עד כמה מטרים, כאשר נחלשת הראות. כאן הסיבוב הוא חסר סדר, טורבולנטי, בכל חלל.

3. סופות שלג כסופרים טבעיים: יצירת מבנה קטן

סיבוב שלג — סופר טבעי ליצירת צורות רכסים ספציפיות:

סטרוג'ים של שלג: רכסים ונחלים חדים, מושטים לאורך הרוח, על פני השלג. הם נוצרים בזמן השפעת שלג שנושא על ידי הרוח, שפועל כאברזיב, חודר בחלקים ומוסיף לאחרים. החיבורים החדים שלהם תמיד מכוונים לאורך הרוח, משמשים כפלוגרם טבעי.

וונטיפקטים של שלג: יצורים נדירים, דומים לאבני-פטריה. בתנאים מסוימים (רוח חזקה, שלג מחומם), זרמי האוויר יכולים לחפור בשלג וליצור צורות מוזרות עם קצוות חדים.

4. המשמעות המדעית והמעשית של לימוד

מטאורולוגיה וקלימטולוגיה: מעקב אחר סופות שלג עוזר בלימוד טורבולנציה בשכבה הפוגרית של האטמוספירה, בהדמיית גירוש כמויות ואנרגיה. זה חשוב לתחזית של סופות וירחות שלג.

תעופה ובנייה: חשיבות החשבון של סופות סביב בניינים היא מכרעת לעיצוב של נמלי-תעופה, בניינים גבוהים ואף סביבה עירונית — כדי למזער סוגריות ואזורים מסוכנים עם ראות נולד.

מחקרי הקוטב: לימוד הגירוש של שלג על ידי הרוח (דפלציה) חשוב להבנה של שווי-משקל המסה של קרחונים ושכבות קרח, שהם פארמטר חשוב במודלים של שינוי האקלים.

עובדות מעניינות ודוגמאות:

«טורנדו של שלג» באנטארקטיקה: בתחנות האנטארקטיות נצפו סופות קרקעיות חזקות שיכולות להרים מאות קילוגרמים של שלג. הם לא קשורים לעננים קונבקטיביים, כמו טורנדו קלאסיים, אלא נובעים משינוי חד בזרימת הרוח ומפני השטח הקרחי המאוד אחיד.

תופעת «בוטים של שלג» (snow rollers): בתנאים מסוימים (שלג לח, קור קל, רוח חזקה) גשם נוחתים יכולים להתגלגל באופן ספונטאני, ליצור צילינדרים מושלמים שדומים לגלילי קור. זהו דוגמה לכוח הסיבוב של הרוח, המועבר לשכבה של שלג.

סופות שלג במאדים: במאדים גם נצפו סופות (שדי-שלג), שבתקופת החורף באזורים הקוטביים יכולות להעביר ולסובב שלג של פחמן דו-חמצני (שלג יבש). הלימוד שלהם עוזר להבין את הדינמיקה האטמוספרית של פלנטה אחרת.

5
© elib.co.il

Permanent link to this publication: