چندين پديده وجود دارد كه با ابرها ارتباط مستقيم دارد و از نظر امور هوانوردي نيز بسيار بااهميت است و عبارتند ازتورنادو TORNADO، واتر اسپات WATERSPOUT كانتريل CONTRAIL، طوفان برف SNOW STORM و طوفان گرد و خاكDUST STORM .
ذيلا شرح مختصري از اين پديده ها كه از چه ابرهايي توليد ميشوند ارائه ميگردد:
ابر توليد كننده تورنادو :
تورنادو طوفاني است كه در زمان كوتاهتري از طوفان STORM رخ ميدهد .عمر تورنادو بيش ازيك الي دو ساعت از وقوع تا خاتمه آن طول نميكشد ولي يكي از مخربترين طوفانها بشمار ميرود و شكل ظاهري آن شبيه قيف آويزا ن بوده و چرخشها يا گرد بادهاي شديد در خلاف عقربه هاي ساعت در منطقه بوزش در آمده و طوفان و رعد و برق ايجاد ميكند .افت فشار در اين منطقه بسيار سريع بوده وحدود 12 الي 14 بار است.
هنگامي كه تورنادو بانوك قيف به زمين ميرسد در اثر مكش فراواني كه ايجاد ميكند. ميتواند اجسام كوچك و حتي حيوانات ريز جثه را به سمت بالا كشيده و در فاصله دوري پرتاب نمايد. اين پديده يكي از مخربترين پديده هاي موجود در جو است كه هرساله ميليونها خسارات مالي و هزاران خسارات جاني ايجاد ميكند.
سرعت باد تخميني درتورنادو حدود 400 نات ولي تاكنون با ادوات معمولي اندازه گيري و تعيين سرعت دقيق آن امكان پذير نشده و اغلب دكل هاي باد سنج را تخريب نموده است . بطور كلي ميتوان گفت هر نوع هواپيمايي كه در زمين يا در هوا در معرض تاثير اين پديده ها قرار گيرد يا متلاشي شده و يا به آن صدمات فراواني وارد ميشود . قطر ميدان تخريبي تورنادو و يا مسير تخريب در زمين بين 250 الي 400 متر است .
خلبانان باتجربه هيچگاه سعي به پرواز در داخل اين نوع ابر و يا حتي پرواز از ارتفاع پاييني آن نيز ننموده بلكه همواره سعي دارند ا زآن دوري جسته و يا به اصطلاح ابر را دور بزنند. توربولانس شديد حتي د ربالاترين قسمت ابر Cb نيز وجود داشته كه ممكن است براي وسايل پروازي توليد خطرات زيادي بنمايد . نظر به اينكه حداكثر ارتفاع پرواز اغلب وسايل پروازي معمولا نزديك به ارتفاع سقف اين ابر است لذا توربولانس هاي متوسط اين ابر بر پرواز تاثير سوء ميگذارد و معمولا خلباني كه مواجه بااين نوع توربولانس ها بشود به سختي ميتواند ا زآن خلاصي يابد.
توربولانس و تند باد هاي شديد حاصله از ابر cb در سطح زمين و اطراف محلي كه اين ابر در آسمان آن محل قرار دارد بوزش در مي آيد ؛ كه ممكن است قبل يا پس از عبور ابر از آن منطقه باشد در اين صورت خلبانان ميبايستي قبلا توجهات و تمرينات خاص پروازي در مقابله باوقوع اين چنين اتفاقات وبخصوص هنگام TAKE OFF و LANDING داشته باشد .
اين پديده خوشبختانه در ايران كمتر مشاهده شده ولي در قسمتهاي شرق و جنوب شرقي آمريكا و در منطقه جنوب شرقي آسيا ، هندوستان ، بنگلادش ، تايلند و حتي قسمتهاي شرقي پاكستان هر ساله خسارات فراواني توليد ميكند.
واتر اسپات WATER SPOT :
واتر اسپات در دريا رخ داده و از نظر خصوصيات شبيه تورنادو است .ولي معمولا تخريب آن باشدت كمتري است و دفعات وقوع آن كمتر ازتورنادو مي باشد؛ كه آن بعلت معتدل بودن ناپايداري در دريا است كه ازاختلاف دماي شديد هوا و سطح زيرين خود جلوگيري مينمايد .
معمولا واتر اسپات د رمناطق حاره و شبه حاره ايجاد ميشود و بعضي اوقات درعرضهاي بالاي 40 درجه شمالي نيز مشاهده شده است.اغلب واتر اسپاتها ازابرهاي استراتوكومولوس و كومولو نيمبوس كه ارتفاع كف آنها (BASE ) بين 1500 تا 2000 پا است تشكيل ميشود . دربين ابرها يك چرخش د ر كف ابرها شروع شده به شكل قيف نامنظم بسمت پايين و تا ارتفاع 1500 پا كشيده ميشود و از اين فاصله خرطوم چرخش خود را كه داراي قطر 20 تا 40 پا است به سمت پايين تا سطح دريا رها ميكند. در انتهاي لوله خرطومي، شكل آن شديداً متلاطم شده و سريعاً در جهت خلاف عقربه هاي ساعت به چرخش در آمده و تقريبا به سمت بالا مكيده ميشود .
محدوده قطر چرخش آب حدود 75 پا يا 25متر است . بعضي از واتر اسپات ها باسطح آب تداخل كامل نداشته ولوله خرطومي آنها تا 500الي 1000پا به سمت دريا پايين آمده و بعد دوباره به سمت ابرها بالا كشيده ميشود . يك واتر اسپات كامل از 5 تا 10 دقيقه قدرت عمل داشته و بعداز ارتفاع تقريبا 250پايي شكسته ميشود و قسمت بالايي خرطومي به سمت بالا كشيده شده و قسمت پايين در محيط اطراف محو ميشود.
كانتريل CONTRAIL :
كانتريل ابريست مصنوعي كه در انتهاي مسير هواپيما و در سقف و در سقف پروازي كه جو در آنجا به قدر كافي سرد و مرطوب است تشكيل ميشود . فاكتور اصلي تشكيل كانتريل برودت سريع بخار آب موجود خارج شده از اگزوز هواپيما است. كانتريل هنگام تشكيل برنگ سفيد شفاف و درخشان است و معمولا عمر آن كوتاه ولي گاهي اوقات نيز ممكن است براي چندين ساعت دوام داشته باشد.
طوفان حاصل از كولاك برفBLOWING SNOW :
ريزش برف سنگين همانند ريزش باران شديد مانع اصلي عامل ديد است كه پس ا ز ريزش برف خشك و پودر شده در سطح زمين ايجاد ميشود . اين نوع برف در اثر وزش باد از زمين برخاسته وممكن است لايه اي به ضخامت چند صد پا را اشغال كند . اين چنين وضعيت جوي برا ي نشست LANDING ويا برخاست وسايل پروازي شرايط خطرناك توليد ميكند . كولاك برفي كه حدود 10 الي 20 پا ارتفاع داشته وبر باند به وزش درآمده باشد نيز ميتواند خطرناك باشد .
طوفان گرد و خاك DUST STORM :
در اثر وزش باد در زمينهاي پوشيده از خاك نرم و خشك ،گردو خاك ، توليد شده كه تا ارتفاعات بالا منتقل ميشوند. در اراضي خشك طوفانهاي گرد وخاك باعث ايجاد شرايط خطرناك ناشي ا زديد كم تا ضخامت حدود 10000 پا ميشود . هرچه باد شديدتر و هوا ناپايدارتر باشد لايه اين گرد و خاك نيز ضخيمتر است . هواي پايدار گرد و خاك را در لايه پايين و به صورت متراكم نگه ميدارد كه اين نوع هوا نيز خود مسائل جدي براي وسايل پروازي در هنگام نشست LANDING ايجاد ميكند .
بعضي اوقات در مناطقي كه ميزان بارندگي سالانه در 2يا 3 سال متوالي كمتر از ميانگين سالانه باشد طوفان گرد وخاك توليد مي شود كه ممكن است چند كشور همجوار را تحت تاثير قرار دهد . بارندگي هاي محدود منطقه اي باعث ايجاد مناطق خشك و در نتيجه توليد طوفان گرد و خاك د ر منطقه هاي محدود ميشود .
تشكيل ابرهاي باران زا
طي مطالعه اي كه دانشمندان روي ابرها انجام داده اند به اين نتيجه رسيده اند كه ابرهاي باران زا با طي سلسله مراحل خاص و شيوه اي مشخص، تشكيل مي شوند و شكل گيري و ايجاد ابرهاي باران زا نياز به انواع خاصي باد و ابر دارد .يكي از انواع ابرهاي باران زا كه معمولاً با رعد و برق همراه است كومولونيمبوس است. هواشناسان در مورد تشكيل ابر كومولونيمبوس مطالعه كرده اند تا نحوه توليد و ايجاد باران، تگرگ، برق و نور را بيابند. يافته ها نشان مي دهد كه كومولونيمبوس طي مراحل زير باران ايجادمي كند:
1. حرکت ابرها: ابتدا ابرها با نيروي باد به حركت در مي آيند، قطعه هاي پراكنده و كوچك كه كومولوس نام دارند با نيروي باد به يكديگر فشرده شده و در يك منطقه تجمع مي يابند و ابرهاي كومولونيمبوس را مي سازند .
2. اتصال: ابرهاي كوچكتر به يكديگر متصل و ابرهاي بزرگتر را تشكيل مي دهند.
3. تراكم و انبوه شدن: وقتي ابرهاي كوچكتر به هم مي پيوندند و ابرهاي بزرگتر را مي سازند در ابرهاي بزرگ حركت و رشد عمودي به سمت بالا صورت گرفته كه اين پديده در مركز ابرها بيشتر از لبه ها و كناره هاي آن رخ مي دهد و بعد از اين رشد رو به بالا موجب كشيده شدن توده ابر به بالا و رسيدن به ناحيه سردتر اتمسفر (جو) كه محل تشكيل قطره هاي آب و تگرگ است مي شود. و قطره هاي آب و تگرگ، بزرگتر و سنگين تر شده و حركت رو به بالاي آنها متوقف مي شود و به صورت قطره هاي باران و تگرگ فرود مي آيند .
مترولوژيستها (هواشناسان) تنها در دهه هاي اخير با كمك وسايل پيشرفته مانند هواپيما، ماهواره، كامپيوتر، بالون و ... به مطالعه بادها، جهت آنها و اندازه گيري رطوبت و تغييرات آن، همچنين تعيين سطح فشار اتمسفر و تغييرات آن پرداخته و به جزئيات شكل گيري ابرها و ساختمان و نحوه عمل ابرها پي برده اند.
مترولوژيستها (هواشناسان) دريافته اند كه ابرهاي كومولونيمبوس كه حامل تگرگ هستند تا ارتفاع 25000 الي 30000 پا (فوت) (7/4ـ7/ 5مايل) مي رسند.
همين كه تگرگ از قسمت سرد و يخچالي ابر فرو مي ريزد يعني همان جايي كه بلورهاي يخ در آن تشكيل مي شود، ابرها باردار مي شوند و قطره هاي آب با تگرگ به هم برخورد كرده يخ مي زنند و باقي مانده گرماي خود را از دست مي دهند. سطح تگرگ گرمتر از اطراف خود بلور است. وقتي تگرگ با بلور يخ مجاور و مماس مي شود يك پديده مهم رخ مي دهد. كلاً الكترونها هميشه از ناحيه سردتر به نقطه گرمتر حركت مي كند. در همين حال وقتي قطره هاي خيلي سرد و يخ زده در تماس با يك دانه تگرگ قرار مي گيرند همين پديده رخ مي دهد و از اين رو تگرگها بار منفي گرفته و قطرات بسيار سرد يخ بار مثبت مي گيرند و در برخورد با تگرگ خرد و متلاشي مي شوند حال ذرات خرده شده يخ سبكتر شده و به لايه هاي بالايي ابر صعود مي كنند و تگرگ با بار منفي باقي مانده و در لايه هاي زيرين و بستر ابر قرار مي گيرد. بنابراين لايه هاي زيرين ابر كلاً داراي بار منفي بوده و سپس اين بار منفي به صورت برق به زمين تخليه مي گردد.
نتيجه مي گيريم كه تگرگ نقش مهمي در توليد و ايجاد برق دارد.
كل اين اطلاعات در سالهاي اخير بدست آمده است . اصولاً تا 1600 بعد از ميلاد نظرات ارسطو در هواشناسي (مترولوژي) مطرح و غالب بوده است، مثلاً او معتقد بود كه اتمسفر داراي دو نوع هوا است، هواي مرطوب و هواي خشك ، و رعد را صداي حاصل از برخورد هواي خشك با ابرهاي مجاور مي دانست و برق و نور را حاصل از شعله ور شدن و سوختن هواي خشك با شعله ضعيف و نازك تعريف مي كرد.
ابرهاي قابل ملاحظه ازنقطه نظر پرواز
همانطوري كه قبلا توضيح داده شد خلباناني كه نوع ابرها و اسامي آنها را بشناسند ميتوانند بادرصدي از احتمال ، وضعيت جوي را كه هنگام پرواز باآن مواجه خواهند شد پيش بيني نمايند . ذيلا توضيحات لازم درباره ابرها و آنطوري كه در واژه پديده هاي پروازي مورد نظر است ارائه ميگردد:
ابرهاي سيروفورم CIRO FORM
(سيروسي شكل) : اين نوع ابرها كاملاً از كريستالهاي يخ تشكيل شده است ولي نشان دهنده خطرات جدي يخبندان نمي باشد . هر چند كريستالهاي يخ كه بيش از حد سرد و خشك هستند ، ممكن است توليد بارانهاي منجمد و باعث تخريب در گيرنده هاي راديويي با فركانس پائين بشود .
ابرهاي جوششي یا کومولی فرم
اين نوع ابرها ناپايداري جوي است و نشانه اغتشاشات جوي بوده و يخ تشكيل شده در اين ابرها از نوع يخ شفاف GLAZE است كه يكي از خطرناكترين نوع يخبندان به شمار مي رود . بارندگي دراين نوع ابر ها به صورت رگبارها ي خيلي شديد است. نكته : بعلت اهميت خاص ابر كومولو نيمبو س كه هميشه داراي تور بولانس TURBULENCE باران شديد HEAVY RAN رعد و برق THUNDER ميباشد خلبانان اين ابر را به نام (SEA BEE ) ميگويند .
ابرهاي پوششي: STRATI-FORM
اين نوع ابرها در شرايط وضعيت جوي پايدار تشكيل ميشود . اين نوع ابرها مشخص كننده شرايط پروازي آرام SMOOTH FLIGHT هستند .اگر در اين ابرها باوضعيت يخبندان مواجه شويم يخ تشكيل شده بطور اعم از نوع RIME است . بارندگي حاصله از اين نوع ابرها از نوع پايدار مداوم است .(RIME ICE= يخ سخت يا شيري رنگ كه در اثر يخبندان سريع و آني تشكيل ميشود .)
يك نوع خاص از ابرهاي Cb مورد توجه خلبانان است به نام ابرهاي ROLL-CLUD ، ياابرهاي خط اسكوال SQUALL-LINE، اين نوع ابرها گاهي در پشت كوهها كه روبروي وزش باد قرار دارند تشكيل ميشوند. اين ابر براي وسايل پروازي ضعيف و كوچك و هواپيماهايي كه سقف پرواز آنها پايين است خيلي خطرناك است.
چرا ابرها از آسمان نمی‌افتند؟
ابرها از قطرات ریز آب و یا از بلورهای یخ و گاهی اوقات نیز از مخلوطی از این دو می‌باشند. معمولا ابر هنگامی تشکیل می‌شود که هوا به بالا رانده شود. چون هوای موجود در لایه‌های پایینتر نسبت به هوای موجود در بالا گرمتر بوده و چون از تراکم کمتری نیز برخوردار می‌باشد ، لذا به بالا می‌رود (برخی اوقات نیز علت این رانش ، حرکت هوا به سمت بالای کوه و قله آن است). هنگامی که هوا به سمت بالا می‌رود، سرد می‌شود و سرانجام به سطحی می‌رسد که به سطح انقباض معروف است. در این هنگام هوا اشباع و بخار آب موجود در آن منقبض و متراکم می‌شود و به قطرات آب تبدیل می‌گردد.
اما اگر ابرها دوباره به سمت زمین می‌آمدند، هوا به تدریج گرم می‌شد و همینطور که آب پایین می‌آمد از سطح انقباض عبور می‌کرد و از آن خارج می‌شد، در نتیجه قطرات آب دوباره به حالت بخار در می‌آمدند و بدین ترتیب ابر از بین می‌رفت. در برخی مواقع ابر در لایه‌های بسیار پایین نیز وجود دارد و این همان چیزی است که به مه معروف است. مه در واقع ابری است که در سطح زمین تشکیل می‌شود. در صورتی که سطح انقباض در ارتفاع بسیار پایین قرار داشته باشد، باعث می‌شود که هوا در نزدیکی سطح زمین اشباع و بخار آب موجود در آن منقبض شود و تبدیل به مه یا ابر نزدیک به زمین گردد.
رابطه ابرها و جبهه‌ها
نزدیک شدن جبهه گرم با ظهور ابرهای سیروس و سیرو استراتوس که پیوسته ضخیم می‌شوند مشخص می‌گردد. در صورت وجود توربولانس امکان تشکیل سیرو کومولوس نیز وجود دارد. با نزدیکتر شدن جبهه گرم و پایین آمدن هوای گرم ابرهای میانی نظیر آلتو استراتوس و آلتو کومولوس نیز بوجود می‌آیند. گسترش این ابرها امکان بارش را نیز زیاد می‌کند .
از بین رفتن ابر
با توقف تمام فرآیندهای تشکیل ابر توسعه طبیعی آن نیز تضعیف می‌گردد. همچنین عواملی مانند گرم شدن هوا و بارش و اختلاط با هوای خشک اطراف باعث کاهش قطرات آب و کريستالهای یخی در ابر شده و بدین تدتیب ابر از بین می‌رود. عوامل مهم در از بین رفتن ابر :
گرم شدن ابر
کاهش رطوبت نسبی
کاهش انرژی تابشی
اختلاط ابر با هوای غیر اشباع اطراف
بارش