العالم ينظم الكبريت في وقود السفينة – وتوقف البرق

إذا نظرت إلى خريطة Lightning بالقرب من ميناء سنغافورة ، ستلاحظ خطًا غريبًا من نشاط البرق المكثف مباشرة على حارة الشحن الأكثر ازدحامًا في العالم. كما اتضح ، فإن البرق يستجيب حقًا للسفن ، أو بالأحرى الجزيئات الصغيرة التي تنبعث منها.

باستخدام بيانات من شبكة الكشف عن البرق العالمية ، كنت وزملائي وأنا أدرس كيف ترتبط أعمدة العادم من السفن بزيادة في تواتر البرق.

لعقود من الزمن ، ارتفعت انبعاثات السفن بشكل مطرد حيث زادت التجارة العالمية من حركة السفن. ثم ، في عام 2020 ، خفضت اللوائح الدولية الجديدة انبعاثات الكبريتات بنسبة 77 ٪. يوضح بحثنا المنشور حديثًا كيف انخفض البرق على ممرات الشحن بمقدار نصف الليل تقريبًا بعد أن دخلت اللوائح حيز التنفيذ.

توضح تلك التجربة غير المخطط لها كيف أن العواصف الرعدية ، التي يمكن أن يبلغ طولها 10 أميال ، حساسة لانبعاث الجسيمات الأصغر من حبة الرمال. تساعدنا استجابة البرق في التلوث البشري على الاقتراب من فهم لغز طويل الأمد: إلى أي مدى ، إن وجدت ، قد أثرت الانبعاثات البشرية على عواصف رعدية؟

يمكن أن تؤثر جزيئات الهباء الجوي على الغيوم؟

جزيئات الهباء الجوي ، المعروفة أيضًا باسم المادة الجسيمية ، موجودة في كل مكان. يتم ركل بعضها بالرياح أو أنتجت من مصادر بيولوجية ، مثل الغابات الاستوائية والشمالية. يتم توليد الآخرين من خلال النشاط الصناعي البشري ، مثل النقل والحرق الزراعي والتصنيع.

من الصعب أن نتخيل ، ولكن في لتر واحد من الهواء – عن حجم زجاجة ماء – هناك عشرات الآلاف من مجموعات صغيرة معلقة من السائل أو الصلبة. في مدينة ملوثة ، يمكن أن يكون هناك ملايين الجسيمات لكل لتر ، ومعظمها غير مرئي للعين المجردة.

هذه الجسيمات هي عنصر رئيسي في تكوين السحابة. إنها بمثابة بذور ، أو نوى ، لخسارة الماء للتكثيف في قطرات السحابة. كلما زادت جزيئات الهباء الجوي ، زادت قطرات السحابة.

في الغيوم الضحلة ، مثل السحب المتجولة منتفخة التي قد تراها في يوم مشمس ، فإن وجود المزيد من البذور له تأثير على جعل السحابة أكثر إشراقًا ، لأن الزيادة في مساحة سطح القطرات تبعث المزيد من الضوء.

ومع ذلك ، في غيوم العاصفة ، تتجمد تلك القطرات الإضافية في بلورات الجليد ، مما يجعل تأثيرات جزيئات الهباء الجوي على العواصف صعبة. يفرج تجميد قطرات السحابة الحرارة الكامنة ويسبب انشقاق الجليد. التجميد هو ما يطلق الحرارة الكامنة ، وليس الجليد. ينتج عن ذلك التجمد ، إلى جانب عدم الاستقرار الديناميكي الحراري القوي الذي يولد العواصف ، نظامًا فوضويًا للغاية ، مما يجعل من الصعب عزل كيف يؤثر أي عامل واحد عليها.

لا يمكننا توليد عاصفة رعدية في المختبر. ومع ذلك ، يمكننا دراسة التجربة العرضية التي تجري في ممر الشحن الأكثر ازدحامًا في العالم.

انبعاثات السفن والبرق

مع وجود محركات غالبًا ما تكون ثلاث قصص تُحرق زيت الوقود اللزج ، تنبعث السفن التي تسافر داخل وخارج الموانئ كميات وفيرة من جزيئات السخام والكبريت. ممرات الشحن بالقرب من ميناء سنغافورة هي الأكثر تهربًا كبيرًا في العالم – حيث يتم شراء ما يقرب من 20 ٪ من زيت العالم الخافد ، الذي تستخدمه السفن ، هناك.

من أجل الحد من السمية للأشخاص بالقرب من الموانئ ، بدأت المنظمة البحرية الدولية-وهي وكالة الأمم المتحدة التي تشرف على قواعد الشحن والأمن-في تنظيم انبعاثات الكبريت في عام 2020. في ميناء سنغافورة ، انخفضت مبيعات الوقود العالي الكبريت ، من حوالي 100 ٪ من وقود السفن قبل تنظيم 25 ٪ بعد أن تم استبدالها بوقود منخفض.

ولكن ما علاقة انبعاثات الشحن مع البرق؟

اقترح العلماء عددًا من الفرضيات لشرح العلاقة بين البرق والتلوث ، وكلها تدور حول جوهر تكهن السحابة: التصادم بين بلورات الثلج التي تشبه ندفة الثلج وقطع كثيفة من الجليد.

عندما تكون البلورات الجليدية الخفيفة الوزن المشحونة مع تساقط الجليد الكثيف ، تصبح السحابة مكثفًا عملاقًا ، وبناء الطاقة الكهربائية حيث تتخطى بلورات الجليد بعضها البعض. في نهاية المطاف ، يفرز هذا المكثف ، ويطلق النار على صاعقة البرق ، أكثر سخونة خمس مرات من سطح الشمس.

نعتقد أنه ، بطريقة ما ، فإن جزيئات الهباء الجوي من Smokestacks في السفن تولد المزيد من بلورات الجليد أو تصادمات أكثر متكررة في السحب.

في آخر دراستنا ، أصفنا أنا وزملائي كيف انخفض البرق فوق حارة الشحن بنسبة 50 ٪ بعد عام 2020. لم تكن هناك عوامل أخرى ، مثل تأثيرات النينيو أو التغييرات في تردد العواصف الرعدية ، والتي يمكن أن تفسر الانخفاض المفاجئ في نشاط البرق. خلصنا إلى أن نشاط البرق قد انخفض بسبب التنظيم.

يعني الحد من الكبريت في وقود السفينة أقل بذور لتكثيف قطرة الماء ، ونتيجة لذلك ، تصادمات شحن أقل بين بلورات الجليد. في نهاية المطاف ، كان هناك عدد أقل من العواصف التي يتم كهربةها بما فيه الكفاية لإنتاج ضربة صاعقة.

ماذا بعد؟

لا يعني البرق أقل بالضرورة أمطار أقل أو عواصف أقل.

لا يزال هناك الكثير لتتعرف على كيفية تغيير البشر العواصف وكيف يمكننا تغييرها في المستقبل ، عن قصد أم لا. هل تقوم جزيئات الهباء الجوي بالفعل بتنشيط العواصف بشكل عام ، مما يخلق حركة رأسية أكثر شمولاً وعنفًا؟ أم أن آثار الهباء الجوي محددة للخصوصيات لتوليد البرق؟ هل قام البشر بتغيير تردد البرق على مستوى العالم؟

أنا وزملائي أعمل على الإجابة على هذه الأسئلة. نأمل أنه من خلال فهم آثار جزيئات الهباء الجوي على البرق ، وهطول الأمطار الرعدية وتطور السحابة ، يمكننا التنبؤ بشكل أفضل بكيفية استجابة مناخ الأرض مع استمرار انبعاثات الإنسان.

يتم إعادة نشر هذه المقالة من المحادثة ، وهي مؤسسة إخبارية مستقلة غير ربحية تجلب لك الحقائق والتحليلات الجديرة بالثقة لمساعدتك على فهم عالمنا المعقد. كتبه: كريس رايت ، جامعة واشنطن

اقرأ المزيد:

لا يعمل Chris Wright مع أو استشارة أو تملك الأسهم في أو تتلقى تمويلًا من أي شركة أو مؤسسة ستستفيد من هذه المقالة ، ولم يكشف عن أي انتماءات ذات صلة تتجاوز تعيينها الأكاديمي.