חיזוי מזג אוויר קיצוני הוא אחד האתגרים שניצבים בפני מטאורולוגים וחוקרים בכל רחבי העולם. אירועי מזג אוויר קיצוניים, במיוחד בתקופה של תנודתיות אקלימית גוברת, עלולים להיות בלתי צפויים ובעלי השפעות מרחיקות לכת. עם זאת, נראה כי הושגה התקדמות בנושא, הודות למחקר חדש שערכו חוקרים מהאוניברסיטה העברית, ששם דגש על שדות חשמליים באטמוספרה והתפקיד שאותו הם ממלאים בהתרחשות של אותם אירועים.
סופת ברקים
(צילום ארכיון: חסן שעלאן)
שדה חשמלי, שמשתרע על פני קילומטרים בין פני הקרקע לענן, נוצר כאשר חלקיקים בעלי מטענים זהים דוחים זה את זה, כך שהמטען החשמלי השלילי בבסיס הענן דוחה אלקטרונים על פני הקרקע ומושך חלקיקים בעלי מטען חיובי. כשהזרם הטעון חיובית מהקרקע פוגש את הזרם השלילי מהענן, נוצר ברק ומשתחררת אנרגיה רבה, כשהטמפרטורה של הברק יכולה להגיע לכ-30 אלף מעלות צלזיוס.
במחקר, שפורסם בכתב העת Atmospheric Research ואותו הובילה ד"ר רועי יניב מהמכון למדעי כדור הארץ ע"ש פרדי ונדין הרמן באוניברסיטה העברית בירושלים ומהמרכז הרפואי שיבא, ובשיתוף ד"ר אסף הוכמן מהאוניברסיטה העברית ופרופ' יואב יאיר מאוניברסיטת רייכמן, ערכו החוקרים בחינה מדוקדקת של מערכות מזג אוויר חורפיות בלחץ נמוך, המכונות "שקעים קפריסאים", בנגב הצחיח.
מחקר זה חושף תובנות חדשות לגבי תפקידו של השדה החשמלי האטמוספרי, בכל הנוגע להתרחשותם של אירועי מזג אוויר חורפיים קיצוניים, מה שעשוי בתורו לספק יכולות חיזוי באזורים המועדים לשיטפונות בזק ולשינויים פתאומיים במזג האוויר.
החוקרים התמקדו ב"שקעים קפריסאים רטובים" - סוג של שקע חזיתי הקרוי "חזית קרה", שבו האוויר הקר נע כלפי האוויר החם, כאשר האוויר הקר והצפוף יותר נכנס מתחת לאוויר החם וגורם לו לעלות במהירות. עלייה מהירה של אוויר חם ולח יוצרת ענני ערמה מפותחים מקבוצת הקומולוס והקומולונימבוס, שגורמים לירידתן של כמויות משקעים גדולות, המלוות לעיתים בברקים ורעמים כבדים ובברד.
רוב הגשמים בישראל מגיעים מחזיתות קרות הנלוות לשקעים חזיתיים, שמוסעים בדרך כלל על ידי הרוחות המערביות שמעל לים התיכון. במחקרם, הבחינו שלושת החוקרים בעלייה ניכרת בערכי השדה החשמלי האטמוספרי, מהרמות שאופייניות למזג אוויר נאה (כ-200-100 וולט למטר) למאות ואף אלפי וולט למטר במהלך מזגי אוויר חורפיים וגשומים. מהבדיקות שערכו, גילו החוקרים כי הסיבה לעלייה החדה נובעת מכך שסוגי עננים שונים מייצרים דפוסי שדות חשמליים ייחודיים. המחקר גם הדגיש שגורמים מעבר לעוצמת הגשם, כמו מבנה העננים והמטען החשמלי של טיפות גשם, ממלאים תפקידים משמעותיים בתנודות החשמליות הללו.
בישראל, הממוקמת בין האקלים המדברי והים תיכוני, שינויים קלים במיקום מערכת בלחץ נמוך עלולים להוביל לשינויים דרמטיים במזג האוויר המקומי. כתוצאה מכך, ניטור דינמיקת השדה החשמלי עשוי לספק אותות אזהרה מוקדמים למזג אוויר קיצוני, ולשפר בכך את מידת ההיערכות תחת אקלים משתנה.
"מחקר זה מדגים כיצד שינויים בשדה החשמלי יכולים לשמש כאינדיקטורים לדפוסי מזג אוויר משתנים, מה שמסייע בצפי אירועי מזג אוויר קיצוניים בזמן אמת", אמר ד"ר יניב. "היכולת לזהות את השינויים הללו בשלב מוקדם, חיונית במיוחד באזורים פגיעים כמו ישראל, שבהם אפילו שינויים קלים בתנאי האקלים עלולים להוביל להשפעות מקומיות משמעותיות".
המחקר מדגיש את החשיבות של שילוב מדידות שדות חשמליים במערכות ניטור מזג האוויר, במיוחד באזורים צחיחים וצחיחים למחצה המועדים יותר ויותר להשפעות שינויי האקלים. "במדינה כמו ישראל, שבה האקלים המדברי והים תיכוני מתנגשים, הופכים ממצאי המחקר למכריעים במוכנות לאירועי מזג אוויר קיצוניים, במטרה שאלו ימזערו את הפגיעה בנפש וברכוש", אמר ד"ר הוכמן.
ד"ר יניב סיכם: "כל תחנת ניטור יכולה להעיד רק על האזור שלה. לכן, על מנת להרחיב את שדה הנתונים, נבנתה תחנת ניטור חדשה בחולון (פעילה כיום), ובימים אלה נבנית תחנה נוספת באזור השרון, מה שיסייע בהשגת נתונים גם לגבי אזורים נוספים בישראל".
