سحابة الماماتوس شوهدت في بوثينبيديكا ، الهندتكوّن سحب الماماتوس في كويمباتور، الهندسحب الماماتوس فوق جبال الهيمالايا النيبالية
الماماتوس (وتُسمى أيضاً ماما [ 1 ] أو ماماتوكومولوس ، وتعني "السحابة الثديية") هي نمط خلوي من أكياس معلقة أسفل قاعدة السحابة ، وعادةً ما تكون سحابة مطرية ركامية ، على الرغم من أنها قد تكون متصلة بأنواع أخرى من السحب الأم. اسم ماماتوس مشتق من الكلمة اللاتينية ماما (بمعنى " ضرع " أو " ثدي ").
بحسب أطلس السحب الدولي التابع للمنظمة العالمية للأرصاد الجوية ، فإنّ "ماما" هي سمة إضافية للسحب وليست جنسًا أو نوعًا أو صنفًا من السحب. تتشكل الجوانب السفلية "المتكتلة" المميزة عندما يهبط الهواء البارد، مُكوّنةً جيوبًا تتناقض مع سحب الهواء الصاعدة الناتجة عن تيارات الحمل الحراري للهواء الدافئ. وقد وصف ويليام كليمنت لي هذه التكوينات لأول مرة عام 1894. [ 1 ] [ 2 ] [ 3 ]
ترتبط سحب الماماتوس في أغلب الأحيان بسحب السندان والعواصف الرعدية الشديدة. وتمتد عادةً من قاعدة سحابة الركام المزني ، ولكنها قد تظهر أيضًا تحت سحب الركامي المتوسطة وسحب السمحاق ، بالإضافة إلى سحب الرماد البركاني. [ 4 ] وعند ظهورها في سحب الركام المزني، غالبًا ما تشير سحب الماماتوس إلى عاصفة قوية بشكل خاص. ونظرًا لبيئة القص الشديدة التي تتشكل فيها سحب الماماتوس، يُنصح الطيارون بشدة بتجنب سحب الركام المزني التي تحتوي على سحب الماماتوس، لأنها تدل على اضطراب ناتج عن الحمل الحراري. [ 5 ] قد تُنتج آثار التكثيف أيضًا فصوصًا، ولكن يُطلق عليها خطأً اسم سحب الماماتوس. [ 1 ]
قد تظهر الماماتوس على شكل فصوص ملساء أو خشنة أو متكتلة، وقد تكون معتمة أو شفافة. ولأنها تتشكل على هيئة مجموعات من الفصوص، فإن طريقة تجمعها تختلف من عنقود معزول إلى حقل من الماماتوس يمتد لمئات الكيلومترات، وصولاً إلى تنظيمها على طول خط، وقد تتكون من فصوص غير متساوية أو متقاربة في الحجم. يبلغ متوسط قطر فص الماماتوس الواحد 1-3 كيلومترات (0.6-1.9 ميل) ، ومتوسط طوله نصف كيلومتر (0.3 ميل ) . يمكن أن يستمر الفص الواحد لمدة 10 دقائق في المتوسط، بينما قد تتراوح مدة مجموعة الماماتوس الكاملة من 15 دقيقة إلى بضع ساعات. تتكون الماماتوس عادةً من الجليد، ولكنها قد تكون أيضًا مزيجًا من الجليد والماء السائل، أو تتكون بالكامل تقريبًا من الماء السائل.
وكما يوحي مظهرها المُنذر بالخطر، تُعدّ سحب الماماتوس في كثير من الأحيان نذيرًا لعاصفة قادمة أو نظام جوي متطرف آخر. تتكون هذه السحب عادةً من الجليد بشكل أساسي، ويمكن أن تمتد لمئات الأميال في كل اتجاه، وقد تبقى بعض التكوينات ثابتة بشكل واضح لمدة تتراوح بين عشر دقائق وخمس عشرة دقيقة. وعادةً ما تظهر هذه السحب أثناء العواصف الشديدة أو قبلها أو حتى بعدها.
أدى وجود أنواع عديدة ومختلفة من سحب الماماتوس، لكل منها خصائص مميزة وتوجد في بيئات مختلفة، إلى ظهور فرضيات متعددة حول تكوينها، وهي فرضيات ذات صلة أيضاً بأشكال السحب الأخرى. [ 4 ] [ 6 ]
تشترك جميع آليات تكوين السحب الماماتوس المفترضة في سمة بيئية واحدة: تدرجات حادة في درجة الحرارة والرطوبة والزخم ( قص الرياح ) عبر حدود سحابة السندان/الهواء تحت السحابة، مما يؤثر بشدة على التفاعلات داخلها. وفيما يلي الآليات المقترحة، مع وصف كل منها ونقاط ضعفها:
تهبط سندان سحابة الركام المزني تدريجيًا مع اتساعها من السحابة الأم. ومع هبوط الهواء، يسخن. إلا أن الهواء المختلط بالغيوم يسخن ببطء أكبر (بمعدل التدرج الحراري الرطب ) من الهواء الجاف تحت السحابة (بمعدل التدرج الحراري الجاف ). وبسبب هذا التسخين التفاضلي، تتفكك طبقة السحابة/السحابة الفرعية، وقد يحدث انقلاب حراري ، مما يُكوّن قاعدة سحابية غير منتظمة. تكمن مشاكل هذه النظرية في وجود ملاحظات لفصوص الماماتوس لا تدعم وجود هبوط قوي في هذه الفصوص، وفي صعوبة فصل عمليتي تساقط الهيدروميتور وهبوط قاعدة السحابة، مما يجعل من غير الواضح ما إذا كانت أي من العمليتين تحدث بالفعل.
يُعد التبريد الناتج عن تساقط الهيدروميتورات آليةً ثانيةً مُقترحةً لتكوين السحب. فعندما تسقط الهيدروميتورات في الهواء الجاف أسفل السحابة، يبرد الهواء المُحمّل بالهطول نتيجةً للتبخر أو التسامي . وبسبب انخفاض درجة حرارته عن الهواء المحيط وعدم استقراره، يهبط حتى يصل إلى حالة توازن ساكن، وعندها تعمل قوة مُعيدة على ثني حواف التساقط إلى الأعلى، مُشكّلةً المظهر الفصي. إحدى المشكلات التي تُعيق هذه النظرية هي أن الملاحظات تُشير إلى أن التبخر من قاعدة السحابة لا يُؤدي دائمًا إلى تكوين السحب الفصية. قد تكون هذه الآلية مسؤولةً عن المرحلة الأولى من التكوين، ولكن قد تدخل عمليات أخرى (وتحديدًا العملية الأولى المذكورة أعلاه) حيز التنفيذ مع تكوّن الفصوص ونضجها.
قد يحدث عدم استقرار في قاعدة السحابة نتيجةً للذوبان. إذا كانت قاعدة السحابة قريبة من خط التجمد، فإن التبريد في الهواء المحيط الناتج عن الذوبان قد يؤدي إلى انقلاب حراري، كما في العمليات المذكورة سابقًا. مع ذلك، لا تتوفر هذه الظروف الحرارية الصارمة دائمًا.
تعتمد العمليات المذكورة أعلاه تحديدًا على زعزعة استقرار الطبقة تحت السحابة نتيجةً لتأثيرات التسخين الأديباتي أو الكامن . وبغض النظر عن التأثيرات الديناميكية الحرارية لتساقط الهيدروميتورات، تقترح آلية أخرى أن ديناميكيات التساقط وحدها كافية لتكوين الفصوص. قد تتسبب عدم تجانس كتل الهيدروميتورات على طول قاعدة السحابة في هبوط غير متجانس على طول القاعدة. ويؤدي الاحتكاك وما يرتبط به من هياكل شبيهة بالدوامات إلى ظهور مظهر الفصوص في التساقط. يتمثل العيب الرئيسي لهذه النظرية في أنه لوحظ أن السرعات الرأسية في الفصوص أكبر من سرعات سقوط الهيدروميتورات داخلها؛ وبالتالي، ينبغي أن يكون هناك أيضًا قوة دافعة ديناميكية نحو الأسفل.
هناك طريقة أخرى، اقترحها كيري إيمانويل لأول مرة ، تُسمى عدم استقرار انفصال قاعدة السحابة (CDI)، وهي تشبه إلى حد كبير عملية انفصال قمة السحابة الحملية . في هذه الطريقة، يختلط الهواء الغائم بالهواء الجاف أسفل السحابة بدلاً من أن يتساقط فيه. وتفقد الطبقة الغائمة استقرارها نتيجة التبريد التبخيري، فتتشكل السحب الركامية.
منظر كلاسيكي لسحب الماماتوس من أوستن، تكساستخضع السحب لإعادة تنظيم حراري نتيجةً للتأثيرات الإشعاعية أثناء تطورها. توجد عدة نظريات حول كيفية تسبب الإشعاع في تشكل السحب الماماتوسية. إحداها هي أنه نظرًا لأن السحب تبرد إشعاعيًا (وفقًا لقانون ستيفان-بولتزمان ) بكفاءة عالية في قممها، فإن جيوبًا كاملة من السحب الباردة ذات الكثافة السالبة يمكن أن تخترق الطبقة بأكملها نزولًا وتظهر على شكل سحب ماماتوسية عند قاعدة السحابة. أما النظرية الأخرى فتقول إنه مع ارتفاع درجة حرارة قاعدة السحابة نتيجة التسخين الإشعاعي الناتج عن انبعاثات الموجات الطويلة من سطح الأرض، فإن القاعدة تفقد استقرارها وتنقلب. هذه الطريقة صالحة فقط للسحب الكثيفة بصريًا . ومع ذلك، فإن طبيعة السحب السندانية تكمن في أنها تتكون في الغالب من الجليد، وبالتالي فهي رقيقة بصريًا نسبيًا.
يُعتقد أن موجات الجاذبية هي آلية تكوين سحب الماماتوس ذات التنظيم الخطي. وبالفعل، رُصدت أنماط موجية في بيئة الماماتوس، ولكن يُعزى ذلك في الغالب إلى تكوّن موجات الجاذبية كرد فعل لتيار صاعد حراري يصطدم بالتروبوبوز وينتشر على شكل موجة في كامل منطقة السندان. لذا، لا تُفسر هذه الطريقة انتشار سحب الماماتوس في جزء من السندان دون غيره. علاوة على ذلك، لا تتطابق المقاييس الزمنية والحجمية لموجات الجاذبية وسحب الماماتوس تمامًا. وقد تكون سلاسل موجات الجاذبية مسؤولة عن تنظيم سحب الماماتوس بدلًا من تكوينها. [ 7 ]
تنتشر ظاهرة عدم استقرار كلفن-هيلمهولتز (K-H) على طول حدود السحب، مما يؤدي إلى تكوّن نتوءات موجية (تُسمى أمواج كلفن-هيلمهولتز) من حدود السحب. لا تتخذ سحب الماماتوس شكل أمواج كلفن-هيلمهولتز، لذا يُقترح أن عدم الاستقرار قد يُحفز تكوّن هذه النتوءات، ولكن لا بد من وجود عملية أخرى تُحوّل هذه النتوءات إلى فصوص. مع ذلك، يكمن العيب الرئيسي لهذه النظرية في أن عدم استقرار كلفن-هيلمهولتز يحدث في بيئة مستقرة الطبقات ، بينما تكون بيئة الماماتوس عادةً مضطربة إلى حد ما .
يُطلق مصطلح عدم استقرار رايلي-تايلور على حالة عدم الاستقرار التي تنشأ بين سائلين مختلفي الكثافة، عندما يكون السائل الأكثر كثافة فوق السائل الأقل كثافة. فعلى طول سطح التماس بين قاعدة السحابة والسحابة الفرعية، قد يتسبب الهواء الأكثر كثافة، المحمل بالهيدروميتورات، في اختلاطه مع هواء السحابة الفرعية الأقل كثافة. ويتخذ هذا الاختلاط شكل سحب الماماتوس. تكمن المشكلة الفيزيائية في هذه الطريقة المقترحة في أن عدم الاستقرار الموجود على طول سطح تماس ثابت لا يمكن بالضرورة تطبيقه على سطح التماس بين تدفقين جويين مُعرَّضين للقص .
تتمثل آلية التكوين المقترحة الأخيرة في أن السحب الماماتوس تنشأ من حمل رايلي-بينارد ، حيث يؤدي التسخين التفاضلي (التبريد في الأعلى والتسخين في الأسفل) لطبقة ما إلى انقلاب حراري. مع ذلك، في حالة الماماتوس هذه، تبرد القاعدة بفعل الآليات الديناميكية الحرارية المذكورة سابقًا. ومع هبوط قاعدة السحابة، يحدث ذلك على نطاق فصوص الماماتوس، بينما يحدث صعود تعويضي بجوار هذه الفصوص. لم تثبت صحة هذه الطريقة من الناحية الرصدية، وتُعتبر عمومًا غير جوهرية.
إن وفرة آليات التكوين المقترحة هذه تُظهر، على الأقل، أن سحابة الماماتوس غير مفهومة بشكل عام. [ 1 ] [ 8 ]
↑ مجهول (1975). أطلس السحب الدولي. المجلد الأول. دليل رصد السحب والشهب الأخرى (ملف PDF) . المنظمة العالمية للأرصاد الجوية. مؤرشف من الأصل (ملف PDF) بتاريخ 8 يوليو 2017. تاريخ الاطلاع: 13 مايو 2017 .
