والأنهار الجوية طويلة وضيقة من الرطوبة في الغلاف الجوي التي تنقل كميات هائلة من بخار المياه عبر مسافات شاسعة، وكثيرا ما توصف بأنها " آثار في السماء " ، تؤدي هذه الظواهر الجوية دورا حاسما في تشكيل أنماط هطول الأمطار الإقليمية ومخاطر الفيضانات في جميع أنحاء العالم، وفهم كيفية تشكيلها والتحرك وتكثيفها، وهي أساسية بالنسبة لمديري الموارد المائية، ومخططي الطوارئ، والمجتمعات التي تعتمد على آثار ما قبل أو تهددها.

ما هي ريفرز الغلاف الجوي؟

ويعد النهر الجوي ممرا ضيقا من الرطوبة المركزة في الجو الأدنى، حيث تنقل هذه الفرق عادة بخار المياه من المناطق المدارية أو شبه المدارية نحو القطبية، وكثيرا ما تمتد آلاف الكيلومترات طولا، ونحو بضع مئات من الكيلومترات في المستنقعات، وعندما تهبط طائرة من طراز AR، يمكن أن تطلق تهطالا ثقيلا، وأحيانا لأيام، مما يؤدي إلى إمداد مائي مفيد.

التشكيل والهيكل

وتتكون الأنهار الجوية من الغلاف الجوي عندما يسحب نظام قوي منخفض الضغط هواء دافىء من خطوط العرض المدارية إلى تيار مركزي، وتُنقل الرطوبة في الجو السفلي، ويقل عادة عن ارتفاع يتراوح بين كيلومترين و3 كيلومترات، والمكونات الرئيسية هي درجة حرارة عالية (وتتراوح بين واجهة باردة) وإمدادات من الارتفاعات الحرارية المائية المتحركة مثل محركات المحيط الهادئ المدفأخوذة من أعلى من أعلى.

التصنيفات والشارات

Meteorologists use the Atmospheric River Scale (AR Scale) to rank events from ]AR1 (weak) to AR5 (exceptional).

التوزيع العالمي

ولا تقتصر الأنهار الجوية على الساحل الغربي للولايات المتحدة، بل تقع في كل قارة باستثناء أنتاركتيكا، وتشمل المناطق المعروفة:

  • شمال غرب المحيط الهادئ وكاليفورنيا (الولايات المتحدة)
  • أوروبا الغربية (ولا سيما المملكة المتحدة والنرويج وشبه الجزيرة الإيبيرية)
  • شيلي والأرجنتين (أمريكا الجنوبية)
  • نيوزيلندا وجنوب شرق أستراليا
  • شرق آسيا (اليابان، كوريا، وأجزاء من الصين)

وفي الواقع، قدرت دراسة أجريت في عام 2021 في Nature Geoscience] أن الأنهار الجوية مسؤولة عن ما يصل إلى 50 في المائة من التهطال السنوي في بعض المناطق الساحلية الوسطى، وأن تأثيرها على الموارد المائية عميق، ولكن أيضاً قدرتها على الكوارث.

How Atmospheric Rivers Influence Regional Rainfall

وعندما يهبط مساحات التهطال، يتوقف مقدار التهطال على الأرض، ومضمون الرطوبة، ومدة الحدث، وفي المناطق الجبلية، يُبعد رفع الأورام الأوغرافي معظم الرطوبة، مما يؤدي إلى سقوط الأمطار على المنحدرات الأمامية، وهذه العملية مسؤولة عن بعض أكثر مجاميع الأمطار شيوعا، مثل أكثر من 500 ملم (20 بوصة) في يوم واحد خلال أزمة عام 2017.

إمدادات المياه الميسرة

ففي المناطق القاحلة وشبه القاحلة، تشكل الأنهار الجوية مصدرا حيويا للمياه العذبة، فعلى سبيل المثال تعتمد كاليفورنيا على حفنة من الأحداث الحادة التي تجري كل شتاء لتجديد خزانات المياه، وحزمة الثلج، والمياه الجوفية، وتشهد سنة المياه العادية في الولاية نسبة تتراوح بين 30 و50 في المائة من إجمالي تهيؤها من 5 إلى 10 أيام في السنة، وبدون هذه الموازنة المضغوطة.

Rapid Runoff and Soil Saturation

The turn side is that heavy AR rainfall can quickly saturate soils, generating rapid runoff that overwhelms rivers and drainage systems. Even moderate ARs can cause flash flooding if they hit areas with dry, compacted soils that cannot absorb water, or if snowpack melts rapidly due to warm rain-a phenomenon known as rain-on-snow events[FLT]

الفرق حسب المنطقة

وتختلف آثار هطول الأمطار في الأرصفة من حيث خط العرض والطبوغرافيا، ففي شمال غرب المحيط الهادئ، كثيرا ما تولد الأرز المطر المعتدل والمستمر على مدى عدة أيام، بينما في كاليفورنيا، يرجح أن تنتج أوغادا قصيرة وشديدة، وفي أوروبا، تسبب تداعيات مسدودة في بعض الأحيان تسمى " ناقلات الحركة " ، في فيضان شديد في جزر بريطانيا وسكوندينافيا.

المخاطر والأخطار الناجمة عن الفيضانات

ويمكن أن تتخذ الفيضانات من الأنهار الجوية أشكالا متعددة: الفيضانات النهرية، والفيضانات الفيضية، والفيضانات الحضرية، والفيضانات الساحلية بسبب موجة العواصف عندما تتزامن التقارير المحدثة مع المد المرتفع، ويخلق مزيج من الأمطار الغزيرة، والأرض المشبعة، وعدم كفاية القدرة على تصريف المياه سيناريوا عالي المخاطر.

حمولة النهر والمستودع

وكثيرا ما يؤدي سقوط الأمطار بفعل الجرعة إلى ارتفاع سريع في مستويات الأنهار، وإذا استمر التهطال، فإن الخزانات قد تُجبر على إطلاق كميات كبيرة من المياه للحفاظ على السلامة الهيكلية، مما قد يتسبب في الفيضانات في أسفل النهر، وقد أدى حادث انسكاب سد أورفيل في شباط/فبراير 2017 إلى حدوث حادث من حوادث الجرعات الأربع ألقى 76 ملم من المطر في 48 ساعة على الأراضي المشبعة بالفعل.

الفيضان الحضري والفلاش

وفي مدن مثل لوس أنجليس وسياتل ولندن، يمكن لعواصف آر أن تحجب نظم مياه العواصف، مما يؤدي إلى حدوث فيضانات واسعة النطاق في الشوارع وإلى أضرار في الممتلكات، كما في جبال سان غابرييل أو المرتفعات الاسكتلندية، تتحرك بتحذير ضئيل ويمكن أن تكون قاتلة، وخلال عام 2019 في أستراليا، اضطرت الفيضانات في كوينزلاند إلى الإجلاء وتسبب في أضرار بلغت قيمتها بليون دولار.

الأراضي وتدفقات الحطام

كما أن هطول الأمطار الثقيل من الأنهار الجوية يؤدي إلى حدوث انهيارات أرضية وتدفقات من الحطام، لا سيما في المناطق التي تحرقها النيران البرية، وتفتقر ندبات الحروق إلى النباتات وتملك التربة المتكررة بالمياه، مما قد يتسبب في حدوث انهيارات طينية خطيرة، وقد تبع تدفق الحطام في مونتيشيتو في كاليفورنيا في عام 2018 فترة من الأمطار الغزيرة التي أصابت ند حروقة؛ وتوفي 23 شخصا ودمر مئات المنازل.

أحداث نهضة الغلاف الجوي الملحوظة

ويقدم التاريخ أمثلة عديدة على التقارير التي أجريت عن وقوع فيضان كارثي، وهنا بعض أهم الأمثلة:

جزر المحيط الهادئ الشمالية الغربية )كانون الأول/ديسمبر ١٩٩٦ - كانون الثاني/يناير ١٩٩٧(

سلسلة من الـ(أر) القويّة ضربت شمال غرب المحيط وكاليفورنيا، ونتجت سقوط أمطار مُحطمة، وزاد نهر (ويلميت) في (أوريغون) إلى أعلى مستوى له في 30 عاماً، وغرقت المناطق الصناعية في (بورتلاند)، وتجاوزت الأضرار بليون دولار، و 14 حالة وفاة، وساعدت هذه الحادثة على إحداث تحسينات في التنبؤ بـ (آر آر).

كاليفورنيا فلورودز (February 2017)

أزمة سد أورفيل كانت مجرد جزء من حدث حاد في الأر آر، الذي أدى إلى سقوط ما يصل إلى 700 ملم (27 بوصة) من المطر في نهر سييرا نيفادا، وتدفق نهر الريش، ودمرت آلاف المنازل على نطاق واسع، وصنف الحدث على أنه " آر 4 " وساهم في ظهور كاليفورنيا من الجفاف المتعدد السنوات، ولكن بتكلفة عالية.

فيضان أستراليا (آذار/مارس 2021)

وتوقفت عملية البحث والتطوير على شرق أستراليا، حيث بلغت الأمطار 500-800 ملم (20-31 بوصة) في أسبوع، وبلغت مياه نهر هوكسسبيري - نيبان مستويات قياسية، وأجزاء غزيرة من سيدني الغربية، وتسببت الفيضانات في أضرار بلغت 3 بلايين دولار، مما أدى إلى إصلاحات كبرى في إدارة الفيضانات.

ستورم المملكة المتحدة )Winter 2019-2020(

وقد تسببت سلسلة من التقارير الموفدة من قبل مجرى الطائرات المقاتلة الأطلسية القوية في فيضان شديد في انكلترا وويلز واسكتلندا، حيث أسقط كل من العاصفة سيارا وستورم دنيس 150-200 ملم (6-8 بوصات) من المطر على مدى 48 ساعة، مما أدى إلى فيضانات في المنازل، ودمر الأراضي الزراعية، وتفجيرات الأنهار، وأصدرت وكالة البيئة في المملكة المتحدة أرقاما قياسية للتحذيرات من الفيضانات.

The Role of Climate Change

Climate change is intensifying atmospheric rivers] by increasing the moisture-holding capacity of the atmosphere (roughly 7% more water vapor per degree Celsius of warming). Research indicates that while the frequency of ARs may not change dramatically, their intensity and associated rainfall are projected to increase. A warmer atmosphere can also shift storm tracks.

التغييرات المتوقعة

وباستخدام نماذج مناخية عالية الاستبانة، يتوقع العلماء أن تؤدي أقوى أحداث البحث والتطوير بحلول نهاية القرن إلى تهطال أكثر بنسبة تتراوح بين 20 و30 في المائة من اليوم، مما يزيد من خطر الفيضانات الشديدة، لا سيما إذا اقترن بارتفاع مستوى سطح البحر وضخ العواصف الساحلية، وفي غرب الولايات المتحدة، قد يتوسع نظام النهر في الغلاف الجوي شمالا ويؤخر بداية الموسم الجاف، مما يؤثر على مخاطر الفيضانات وإدارة المياه على حد سواء.

دراسات الإسناد

وقد ربطت دراسات الإسناد الأخيرة أحداثاً محددة تتعلق بتغيُّر المناخ، فعلى سبيل المثال، تبين أن حدث سد أورفيل لعام 2017 قد أُحدث على الأقل 5 مرات على الأرجح بسبب الاحترار البشري، وتؤكد هذه الدراسات الحاجة الملحة إلى تكييف الهياكل الأساسية وإدارة الطوارئ مع عالم الاحترار.

نظم التنبؤ والإنذار المبكر

ويمكن للتنبؤات الدقيقة بالأنهار الجوية أن تشتري للمجتمعات المحلية وقتاً حاسماً للتحضير، وعلى مدى العقدين الماضيين، أدت التحسينات في عمليات الرصد الساتلية والتنبؤ بالطقس العددي إلى ثورة رصد المناطق المدارية.

رصد السواتل والطائرات

The use of polar-orbiting satellites, such as the Global Precipitation Measurement (GPM) mission and the Suomi NPP satellite, allows scientists to observe the water vapor content of ARs in near-real time. Aircraft surveillance, often called AR "hurricane Hunt" flights, provided by the National Oceanric and Atmos Reserve

"الـ "آر سكالي" و "التحذيرات

The AR Scale is now used by the National Weather Service to issue ]atmospheric river bulletins that highlights the potential for flooding, heavy ice, and damaging winds. These bulletins are coordinated with emergency management agencies, reservoir Program operators, and transportation departments.

التحديات في مجال التنبؤ

وعلى الرغم من التقدم المحرز، لا يزال من الصعب التنبؤ بموقع وحجم التهطال الأوزيقيان، كما أن الأخطاء الصغيرة في مسار البحث والتطوير يمكن أن تحول محور الأمطار الغزيرة بعشرات الكيلومترات، مع ما يترتب على ذلك من آثار كبيرة بالنسبة للإنذارات بالفيضانات، كما أن البحوث الجارية في مجال الاستخبارات الاصطناعية والتعلم الآلي - التي تستخدم أنماطاً تاريخية - تهدف إلى الحد من هذه الشكوك.

التخفيف والتأهب

ويتطلب الحد من مخاطر الفيضانات الناجمة عن الأنهار الجوية مزيجاً من التدابير الهيكلية وغير الهيكلية. وتشمل الهياكل الأساسية للهدايا الخطرة سداً، وخطوطاً، وفيضانات، وأحواض احتجاز مياه العواصف. تشمل التدابير الصوفية برامج تخطيط استخدام الأراضي، ونظم الإنذار المبكر، والتعليم العام.

الاستثمارات في الهياكل الأساسية

العديد من المناطق المعرضة للفيضانات هي تحسين الطرق المسدودة، وتعزيز الجرافات، وإعادة تجهيز مصارف العواصف للتعامل مع ارتفاع معدلات التدفق، فعلى سبيل المثال، أكملت فيلق الجيش الأمريكي للمهندسين مشاريع متعددة لزيادة قدرة الخزانات في وادي كاليفورنيا المركزي، وفي المملكة المتحدة، قامت وكالة البيئة بتشييد مناطق إدارة المخاطر في المناطق الحضرية.

تخطيط استخدام الأراضي وتزويرها

ومن أكثر الطرق فعالية من حيث التكلفة للتخفيف من الأضرار الناجمة عن الفيضانات تقييد التنمية في الفيضانات، ويمكن للمجتمعات المحلية في المناطق الشديدة الخطورة أن تعتمد مدونات أكثر صرامة للبناء تتطلب مؤسسات مرتفعة، ومواد مقاومة للفيضانات، والصرف المناسب، وفي أستراليا، أدى استعراض الفيضانات لعام 2021 إلى وضع أنظمة جديدة تحظر الإسكان الجديد في أكثر المناطق تعرضا للفيضانات في سيدني الغربية.

جيم - التكيف الاجتماعي والتعليم

ويمكن أن توفر حملات التوعية العامة، وحفر الفيضانات المحلية، والمعلومات المتاحة بسهولة عن مراقبة الفيضانات، أرواحاً، كما أن الإدارة الوطنية لدراسة المحيطات والغلاف الجوي توفر ثروة من الموارد على موقعها الشبكي [(FLT:2]) على شبكة الإنترنت () على شبكة الإنترنت، وينبغي أن تؤكد الجهود التعليمية أن حتى الفيضانات المميتة يمكن أن تسبب خطراً.

خاتمة

وتشكل الأنهار الجوية محركات قوية للهيمنة تشكل الهدروم في مناطق كثيرة، وهي مباركة وخطر: فهي تغذي إمدادات المياه في المناطق القاحلة، ولكنها أيضا تقدم أمطارا مروعة تسبب في الفيضانات والانهيالات الأرضية المدمرة، حيث يتوقع أن يكثف تغير المناخ الأحداث البشعة، والحاجة إلى التنبؤ القوي، وإلى هياكل أساسية مرنة، وإلى التخطيط المجتمعي الاستباقي لم يكن أبدا أكبر.

مواصلة الاستثمار في علوم الأنهار الجوية من خلال البعثات الساتلية، وحملات المراقبة الجوية، ونموذج النمذجة العالية الاستبانة، وتحسين قدرتنا على توقع هذه العواصف والحد من أثرها، وبالنسبة للمجتمعات المحلية في جميع أنحاء العالم، يمثل فهم سلوك هذه الخوارق في السماء خطوة حاسمة نحو مستقبل أكثر أمانا وأمناً في المياه، وتتوفر موارد إضافية من أجل سلسلة المياه ودراسات الحالات الأخيرة من [Fther]