כוורת חוזרת

 

ענני הגשם הנמוכים, הידועים בשם "סטרטו-קומולוס ימי", נוצרים לעיתים קרובות בסמוך לחופים המערביים של היבשות ברצועות האקלימיות התת-טרופיות, והם משתרעים מעל לאוקיינוסים על פני שטחים של עד אלפי קילומטרים רבועים. העננים האלה יוצרים מערכות מאורגנות להפליא. תמונות לוויין שלהן מגלות דפוס מרתק: משבצות כמעט מושלמות של תאי ענן משושים, סגורים, מעין כוורות לבנות, רכות. אזורים אחרים מכילים תאים פתוחים, שבהם העננים מתרכזים מסביב לגבולות התא. מערכות עננים כאלה עשויות להתקיים במשך שעות.

מדענים ממכון ויצמן למדע, יחד עם שותפיהם למחקר ממינהל האטמוספירה והאוקיינוסים של ארה"ב, NOAA, מאוניברסיטת בייג'ינג וממעבדות PNNL בוושינגטון, שפכו אור חדש על תעלומת היווצרותם של תאי העננים האלה, וחשפו כמה מהעקרונות הבסיסיים ששולטים בהם. הממצאים העולים מהמחקר הזה עשויים לספק תובנות חדשות על תהליכים אקלימיים שונים. מתברר, שהכיסוי הלבן הבוהק של העננים בתאים הסגורים מחזיר את קרינת השמש אל החלל, ובכך תורם להתקררות האקלים בכדור-הארץ. לעומת זאת, התאים הפתוחים מחזירים הרבה פחות קרינה.

 

"תהליך ההיווצרות של תאי העננים דומה במידה מסוימת לרתיחת מים", אומר ד"ר אילן קורן, מהמחלקה למדעי הסביבה וחקר האנרגיה שבפקולטה לכימיה במכון ויצמן למדע. "ההפרש הגדול בטמפרטורה, בין בסיס הקומקום המחומם לבין פני השטח הקרירים יחסית של המים, גורם לתנועה מתמדת - מעין עירבול אנכי של עמודות מים. מים חמים עולים אל פני השטח, מתקררים, יורדים לתחתית, מתחממים שוב, וחוזר חלילה, בתהליך הקרוי הסעת רייליי-בנארד. תהליך דומה גורם להיווצרות תאי העננים".

 

ד"ר קורן וד"ר גרהם פיינגולד, ממעבדת NOAA בקולורדו, חקרו את תפקיד הגשם במערכות ימיות פתוחות של ענני סטרטו-קומולוס. הם בדקו, באמצעות תצלומי לוויין, כיצד המערכות האלה מתקדמות ומתפתחות במשך שעות וימים. בהמשך יצרו מודלים מתמטיים שאיפשרו להם לחשוף את עקרונות הארגון של מערכות העננים. כך עלה בידם לגלות מנגנון משוב - שהגשם מממלא בו תפקיד מרכזי - אשר גורם לתאים להתנדנד בין מצבים פתוחים.

 

המודל מתחיל במצב שבו עננים נוצרים בגבולות (ה"קירות") של התאים הפתוחים, כתוצאה מאדי מי הים שעולים באטמוספירה. לאחר זמן קצר יחסית, המים האלה הופכים לגשם, דבר שיוצר דינמיקה הפוכה מזו שיצרה את העננים בהתחלה. בשלבים הראשוניים של ייצור עננים, מגבירה האנרגיה שמשוחררת כאשר האדים העולים מתעבים את זרימת האוויר כלפי מעלה. אבל אחר כך, כשהגשם מתחיל לרדת ולהתאדות מתחת לבסיס העננים, השפעת הקירור מתגברת. הקירור גורם לשקיעת האוויר - דבר שמביא לזרימה של ה"ענן ההורה" כלפי מטה (downdraft). האוויר היורד מאלץ את האוויר סביבו לעלות, וכך נוצר הדור הבא של עננים, באתר שבו היה קודם לכן המרכז הריק של תא הענן ה"הורה".

 

לכן, כל התאים מחוברים אחד לשני, ולמעשה, כל התנודות של התאים אף הן מתוזמנות. תא בודד לא יכול לפעול לבד: הוא חייב לתפקד כחלק מ"רשת". במובנים מסוימים הוא תלוי בשיתוף הפעולה של שכניו. ד"ר קורן: "כמו הקול שמשמיעות הרבה זוגות ידיים המוחאות כפיים בקצב, או ההבזקים המתוזמנים של גחליליות בליל קיץ, התקשורת הזאת מביאה לייצור מערכת בעלת סידור עצמי שמתנודד באופן עקבי". אף על פי שהתאים הבודדים מתבהרים או מתמלאים בעננים לסירוגין, המערכת כולה נשארת ימים שלמים, ולכן המדענים מדברים על "יציבות דינמית" בכיסוי העננים.

 

במחקר קודם חקר ד"ר קורן את התפקיד של חלקיקים זעירים - טבעיים ומלאכותיים - באטמוספירה, בייצור עננים ומשקעים. מכיוון שחלקיקים אלה, הקרויים אירוסולים, משפיעים על גודל טיפות המים הנוצרות בענן (דבר שמשפיע על ירידת גשמים), הוא סבור שגם הדינמיקה של מערכות סטרטו-קומולוס ימיות עשויה להיות מושפעת מפעילות אנושית. אם יש אמת בתפיסה הזאת, כי אז ייתכן שהשפעתנו על מאזן האנרגיה של המערכת האקלימית גדולה ממה שמעריכים כיום.