อากาศอาจดูเหมือนสร้างหยาดฝนสีเทาหม่นหมองเป็นเวลาหลายสัปดาห์ แต่มันยังสามารถแสดงความรู้สึกโลดโผนอย่างแท้จริงและบ่อยครั้งถึงตายได้ แต่อะไรอธิบายเหตุการณ์ระเบิดเหล่านี้ได้?

ชั้นบรรยากาศของโลกขับเคลื่อนด้วยความร้อนจากดวงอาทิตย์ สภาพอากาศคือการตอบสนองของบรรยากาศต่อรูปแบบพลังงานความร้อนที่ได้รับไม่สม่ำเสมอ แสงที่มองเห็นได้และแสงอัลตราไวโอเลตทำให้โลกอุ่นขึ้นในตอนกลางวัน โดยรุนแรงกว่าที่ละติจูดต่ำ แต่โลกปล่อยรังสีอินฟราเรดในปริมาณเกือบเท่ากันในทุกทิศทาง

โดยเฉลี่ย โลกได้รับ 340 W m^-2 จากดวงอาทิตย์ ประมาณหนึ่งในสามของพลังงานนี้คือ กระจัดกระจายไปในอวกาศ โดยเมฆและน้ำแข็งบนพื้นผิว พลังงานที่เหลือซึ่งเทียบเท่ากับการวางหม้อน้ำขนาดเล็กทุกๆ 2 เมตรในโครงตาข่ายที่ปกคลุมพื้นผิวโลกและวิ่งอย่างต่อเนื่องจะถูกดูดซับโดยพื้นผิวและชั้นบรรยากาศ

แต่พลังของดวงอาทิตย์มุ่งเน้นไปที่ด้านกลางวันและโดยเฉพาะอย่างยิ่งใกล้เส้นศูนย์สูตร โดยเฉลี่ยแล้วบรรยากาศและพื้นผิว ดูดซับมากกว่า 300 W m^-2 ในเขตร้อนแต่น้อยกว่า 100 W m^-2 ในภูมิภาคขั้วโลก. พื้นผิวโลกที่เส้นศูนย์สูตรหันหน้าเข้าหาแสงของดวงอาทิตย์ แต่ทำมุมขนาดใหญ่ใกล้กับขั้วที่ พลังเดียวกันตกอยู่เหนือพื้นที่ผิวที่ใหญ่ขึ้น.

ดวงอาทิตย์: จุดเริ่มต้นทั้งหมด NASA/Goddard/SDO/flickr, CC BY

อุณหภูมิของโลกไม่ได้แสดงการเปลี่ยนแปลงที่รุนแรง แตกต่างกันน้อยกว่า 50 ° C ระหว่างเส้นศูนย์สูตรและละติจูดสูง น้อยกว่าในร่างกายเช่น ดวงจันทร์. เนื่องจากบรรยากาศ (และมหาสมุทรในระดับที่น้อยกว่าเล็กน้อย) จะส่งความร้อนจากบริเวณที่อุ่นกว่าไปยังบริเวณที่เย็นกว่า จุดสูงสุดของการถ่ายเทความร้อนในบรรยากาศที่ประมาณ 5 PW (5 petaWatts หรือ 5 × 10¹⁵ ว). สำหรับบริบท โรงไฟฟ้านิวเคลียร์ที่ใหญ่ที่สุด มีความจุ 8 GW (8 × 10⁹ W) และพลังงานทั้งหมดที่มนุษย์ใช้ในทุกรูปแบบในปัจจุบันคือ ประมาณ เป็น 18 TW (1.8 × 10¹³ W) น้อยกว่า 250 เท่า

แหล่งจ่ายไฟขนาดใหญ่นี้เป็นสิ่งที่ขับเคลื่อนเครื่องยนต์ความร้อนของบรรยากาศและมหาสมุทรของโลก และส่งผลให้อากาศอุ่นเคลื่อนไปยังบริเวณที่เย็นกว่า ตลอดการเดินทาง พลังงานจะเปลี่ยนเป็นรูปแบบอื่นๆ มากมาย และการหมุนของโลกมีอิทธิพลอย่างลึกซึ้งต่อรูปแบบของสภาพอากาศ โดยเฉพาะในละติจูดกลาง วิธีการหลักในการถ่ายเทความร้อนจะเปลี่ยนจากการพลิกกลับที่สมมาตรตามยาว แฮดลีย์เซลล์ การเคลื่อนไหวคล้ายคลื่น การแสดงพื้นผิวซึ่งเป็นระบบสภาพอากาศแรงดันสูงและแรงดันต่ำที่เราคุ้นเคย

เจ็ทสตรีมเซอร์รัส LPI/NASA http://www.lpi.usra.edu/publications/slidesets/clouds/slide_2.html 

เจ็ทสตรีม เป็นริบบิ้นที่แคบมาก (ลึกไม่กี่กิโลเมตรและกว้างประมาณ 100 กิโลเมตร) ของอากาศที่เคลื่อนที่เร็วที่โคจรรอบโลกและก่อตัวขึ้นบนขอบเขตของมวลอากาศที่อุ่นกว่าและเย็นกว่าที่ระดับความสูงประมาณ 10 กม. ในใจกลางของกระแสลมแรงถึง 200 กม. ชม^-1 และระยะทาง 656 กม. ชม. อันน่าทึ่ง^-1 ได้รับการบันทึกไว้เหนือ Outer Hebrides ในเดือนธันวาคม พ.ศ. 1967 ตำแหน่งของลมที่เน้นเหล่านี้มีความสำคัญต่อการวางแผนเส้นทางเครื่องบินและการใช้งานอย่างชาญฉลาดเป็นเหตุผลว่าทำไมการบินจากตะวันตกไปตะวันออกจึงเร็วกว่าการเดินทางย้อนกลับ

เจ็ตสตรีมที่มีอิทธิพลต่อสภาพอากาศมากที่สุดคือกระแสไอพ่นขั้วโลกเหนือ ซึ่งคดเคี้ยวไปตามเส้นทางที่แตกต่างกัน และนำทางระบบสภาพอากาศทั่วโลก ซึ่งอาจนำไปสู่ ชุดของพายุและน้ำท่วม. เมื่อกระแสน้ำเจ็ตโค้งไปทางใต้ อากาศเย็นขั้วจะถูกลบออก เมื่อโค้งไปทางเหนือ อาจส่งผลให้อากาศอุ่นและอากาศเย็นลง

พายุเฮอริเคนแคทรีนาที่ความรุนแรงสูงสุดในอ่าวเม็กซิโกเมื่อวันที่ 28 สิงหาคม พ.ศ. 2005 NASA http://visibleearth.nasa.gov/view.php?id=74693

พายุหมุนเขตร้อนที่รู้จักกันดี พายุเฮอริเคนในอเมริกา และ พายุไต้ฝุ่นในตะวันออกไกลเป็นเหตุการณ์สภาพอากาศที่สร้างความเสียหายอย่างใหญ่หลวงที่ละติจูดต่ำกว่า เริ่มต้นจากระบบสภาพอากาศที่มีความกดอากาศต่ำและมีความกดอากาศต่ำ พายุหมุนเขตร้อนก่อตัวขึ้นเหนือทะเลที่ร้อนจัด โดยปกติในช่วงปลายฤดูร้อนและฤดูใบไม้ร่วงในแต่ละซีกโลก พวกมันจะถูกขับเคลื่อนโดยพลังงานแฝงที่ปล่อยออกมาจากไอน้ำ ซึ่งควบแน่นจนกลายเป็นเมฆที่มีพายุสูง

ความเร็วลมมากกว่า 200 กม. ชม.^-1 มีการบันทึกรอบศูนย์กลางของพายุ แต่ความหายนะส่วนใหญ่เกิดจากน้ำท่วมอันเป็นผลมาจากคลื่นสูงของผิวน้ำทะเลและปริมาณน้ำฝนที่ตกหนัก ปริมาณน้ำฝนเฉลี่ยต่อปีของสหราชอาณาจักรอาจลดลงภายในเวลาไม่ถึงสองชั่วโมงจากเมฆรอบๆ ดวงตาของพายุ

พายุไซโคลนโบลาในปี พ.ศ. 1970 เป็นหนึ่งในภัยพิบัติทางธรรมชาติที่ร้ายแรงที่สุดตลอดกาล โดยคร่าชีวิตผู้คนไปครึ่งล้านในบังคลาเทศและเบงกอลตะวันตกอันเป็นผลจากอุทกภัยดังกล่าวเป็นส่วนใหญ่ แต่ก็ยังห่างไกลจากพายุหมุนเขตร้อนที่มีพลังมากที่สุด โดยมีคะแนนค่อนข้างปานกลาง หมวดหมู่ 3. พายุที่แรงที่สุดระดับ 5 ได้แก่ เฮอร์ริเคนแคทรีนาในปี 2005 โดยมีความเร็วลมมากกว่า 280 กม./ชม.^-1.

http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Occluded_mesocyclone_tornado5_-_NOAA.jpg/flickr, CC BY พายุทอร์นาโด เป็นลมหมุนที่มีขนาดเล็กลงและรุนแรงซึ่งสามารถก่อตัวขึ้นใต้เมฆพายุคิวมูโลนิมบัส ซึ่งเป็นบริเวณที่มีการพาความร้อนในแนวดิ่งที่รุนแรง เมฆรูปกรวยก่อตัวขึ้นที่ศูนย์กลางของกระแสน้ำวน แม้ว่าลมแรงจะพัดพาไปรอบๆ มากขึ้นก็ตาม ลมแรงที่สุดเกือบ 500 กม. ชม.^-1และก่อให้เกิดความเสียหายอย่างใหญ่หลวงตลอดเส้นทาง

พื้นที่ ทอร์นาโด Tri-State เดือนมีนาคม พ.ศ. 1925 มีระยะทางยาวที่สุดที่บันทึกไว้ที่ 350 กม. และคร่าชีวิตผู้คนไป 695 คนในหุบเขาแม่น้ำมิสซิสซิปปี้ สหรัฐอเมริกา มันเป็นส่วนหนึ่งของการระบาดที่มีผู้เสียชีวิตรวม 747 คน แต่ถึงแม้จะเกินในเดือนเมษายน 1989 โดย ทอร์นาโด Daulatpur–Saturia ในบังกลาเทศเมื่อมีผู้เสียชีวิตกว่า 1,300 คน และอีก 80,000 คนต้องไร้ที่อยู่อาศัย

พายุฝุ่น เกิดขึ้นในหลายส่วนของโลกและสามารถขนส่งทรายและเมล็ดแร่ที่ละเอียดกว่าจากทวีปหนึ่งไปยังอีกทวีปหนึ่งได้ ในแอฟริกาเหนือ พายุเหล่านี้เรียกว่า haboobs และมักเกิดจากลมแรงที่เกิดจากพายุฝนฟ้าคะนอง พายุที่คล้ายกันเกิดขึ้นในส่วนที่แห้งแล้งของทวีปอเมริกาและเอเชีย Haboobs สามารถเข้าถึงความสูงได้มากกว่า 1 กม. ครอบคลุมหลายพันกิโลเมตร² และคงอยู่นานหลายชั่วโมง ฝุ่นที่ลอยตัวดูดซับแสงแดด ทำให้อากาศอุ่นขึ้น และลมพัดแรงที่ขอบพายุ

บนโลก หยดน้ำจะเกิดนิวเคลียสบนเม็ดฝุ่นที่ละเอียดกว่า ในที่สุดก็กำจัดพวกมันออกและจำกัดการเติบโตของพายุ แต่บนดาวอังคารซึ่งแห้งกว่ามาก พายุฝุ่นสามารถปกคลุมโลกได้ในที่สุด.

ปีศาจฝุ่นในรัฐแอริโซนา นาซ่า http://www.nasa.gov/vision/universe/solarsystem/2005_dust_devil.html

ปีศาจฝุ่น เป็นกระแสน้ำวนขนาดเล็กที่มองเห็นได้จากฝุ่นที่ลอยขึ้นจากพื้นผิว พวกเขายังถูกขับเคลื่อนด้วยพลังงานความร้อนซึ่งบรรยากาศที่เย็นกว่าสัมผัสกับพื้นผิวที่อบอุ่น กรณีนี้พบได้บ่อยที่สุดในพื้นที่ที่มีลักษณะเหมือนทะเลทราย แต่สามารถเกิดขึ้นได้แม้ในสภาพอากาศที่อบอุ่น และมีการบันทึก "ปีศาจหิมะ" บนไหล่เขาที่มีแสงสว่างจ้า บนโลกอาจมีความสูง 1 กม. และอาจมีเส้นผ่านศูนย์กลาง 10 เมตร บนดาวอังคาร พวกมันถูกพบเห็นในขนาดที่กว้างกว่ามาก, สูงถึง 20 กม. และกว้าง 200 เมตร และปรากฏอยู่ในภาพถ่ายจำนวนมากจากการโคจรของยานอวกาศ

รัฐฟาร์ม/flickr, CC BYฟ้าแลบ เป็นปรากฏการณ์ทั่วไปในชั้นบรรยากาศของโลก ซึ่งเกิดขึ้นในบริเวณที่มีการพาความร้อนในแนวดิ่งอย่างแรง พายุฝนฟ้าคะนองประมาณ 2,000 ลูก ใช้งานได้ตลอดเวลา. อากาศที่อยู่ตรงกลางช่องแคบของช่องฟ้าผ่าอาจสูงถึง 30,000°C เป็นเวลาสั้นๆ ซึ่งมากกว่าอุณหภูมิพื้นผิวของดวงอาทิตย์ถึงห้าเท่า เสียงฟ้าร้องมาจากการขยายตัวอย่างรวดเร็วของอากาศร้อนและต้นไม้ที่ถูกกระแทกจะแตกเป็นเสี่ยง ๆ เมื่อน้ำในนั้นเดือดทันที

ลูกเห็บ มักเกี่ยวข้องกับพายุฝนฟ้าคะนองและยังเป็นสภาพอากาศที่อบอุ่น ปรากฏการณ์การพาความร้อนอีกด้วย ผู้คนมักมองว่าลูกเห็บเป็นเหตุการณ์ฤดูหนาว แต่ปลายฤดูใบไม้ผลิและฤดูร้อนเป็นครั้งเดียวที่ลูกเห็บที่แท้จริงเกิดขึ้นในสหราชอาณาจักร เมื่อมีลมพัดแรง ลูกเห็บอาจมีขนาดใหญ่มาก เส้นผ่านศูนย์กลางสูงสุด 20 ซม. และรับน้ำหนักได้เกือบ 1 กก.. พายุลูกเห็บอาจถึงตายได้อย่างแท้จริง และน่าเศร้าที่มีบันทึกผู้เสียชีวิตหลายร้อยราย บางทีพายุลูกเห็บที่ร้ายแรงที่สุดที่บันทึกไว้นั้นคร่าชีวิตผู้คนไปแล้วกว่า 230 คนและปศุสัตว์ 1,600 ตัวในรัฐอุตตรประเทศ ทางเหนือของอินเดียในเดือนเมษายน พ.ศ. 1888 และมีบันทึกการเสียชีวิตเป็นลายลักษณ์อักษรในเมืองวอร์ริคเชียร์ ประเทศอังกฤษ ย้อนหลังไปถึงเดือนพฤษภาคม ค.ศ. 1411

เกี่ยวกับผู้เขียน

Stephen Lewis อาจารย์อาวุโสสาขาวิทยาศาสตร์กายภาพ The Open University ความสนใจในงานวิจัยของฉันอยู่ที่การสร้างแบบจำลองบรรยากาศของดาวเคราะห์ โดยเฉพาะอย่างยิ่งเกี่ยวกับการศึกษาเปรียบเทียบอุตุนิยมวิทยาแบบไดนามิกและกระบวนการภูมิอากาศบนดาวเคราะห์ต่างๆ สิ่งนี้เกี่ยวข้องกับแบบจำลองเชิงตัวเลขขนาดใหญ่ของชั้นบรรยากาศของดาวเคราะห์

บทความนี้ถูกเผยแพร่เมื่อวันที่ สนทนา. อ่าน บทความต้นฉบับ.

หนังสือที่เกี่ยวข้อง:

at

ขอบคุณสำหรับการเยี่ยมชม InnerSelf.comที่ไหนมี 20,000 + บทความเปลี่ยนชีวิตส่งเสริม "ทัศนคติใหม่และความเป็นไปได้ใหม่" บทความทั้งหมดได้รับการแปลเป็น 30+ ภาษา. สมัครรับจดหมายข่าว ถึงนิตยสาร InnerSelf ซึ่งตีพิมพ์ทุกสัปดาห์ และ Daily Inspiration ของ Marie T Russell นิตยสาร InnerSelf ได้รับการตีพิมพ์ตั้งแต่ปี 1985