Uppruni veðurs

Í undirkafla 9.2 í 9. kafla UM er uppgötvað nýtt veðurlíkan til viðbótar við áhrifum kröftum landreks innan í jörðinni. Þetta er veðurlíkan þar sem hægt er að sannreyna og staðfesta uppruna veðurs með því að nota áreiðanleg mæligögn. Þróun og sannprófun veðurlíkansins var gerð möguleg vegna ferla sem ég hef fjallað um hér áður. Það er reyndar þannig að það er lykilatriði að skilja framlag þriggja mikilvægra UM veðurþátta og þau líkön sem þeir tengjast. Þessir þættir eru:

1.  Jarðskjálftahiti – Hraun-núnings líkanið
2.  Gnægð grunnvatns – Vatnsplánetulíkanið
3.  Orkusvið jarðarinnar – Jarðsviðslíkanið

Ég hef fjallað um fyrstu tvö líkönin að einhverju leyti áður, en ég mun fjalla um jarðsviðslíkanið bráðum. Hraun-núnings líkanið grundvallaði hinn sanna uppruna hraunflæðis og útskýrði hvaðan allur jarðhiti á uppruna sinn – frá jarðskjálftum og jarðföllum. Að þekkja uppruna jarðhitans og að hann birtist í hringrásum er fyrsti lykillinn til að skilja til fulls uppruna veðurs og hringrás þess. Annar lykillinn kemur frá vatnsplánetulíkaninu sem lýsir gnægð neðanjarðar vatns. Með þessa tvo lykla getum við byrjað að afhjúpa leyndardóma veðurs með því að spyrja einfaldrar grundvallar spurningar:

Hvað gerist með hið mikla vatnsmagn í jarðskorpunni þegar það verður hitað á lotubundinn hátt?

Þegar vatn er hitað nægilega mikið, umbreytist það í vatnsgufu, og á stærðargráðu heillar plánetu, skapar það háþrýstisvæði og raka.

Myndin hér að ofan sýnir ferlið hvernig grunnvatn hitnar með jarðskjálftanúningi. Þegar vatn hitnar hærra en suðumark sitt, þenur það sig út sem samsvarar 1700 sinnum rúmmál sitt í vökvaformi við venjulegan loftþrýsting. Undir yfirborði jarðar leyfir þrýstingurinn frá ofanáliggjandi jarð- og berglögum vatninu að gleypa í sig töluvert magn af hita án þess að sjóða eða gufa upp. En þegar vatnið færist nær yfirborðinu, veldur lækkunin í vatnsþrýstingnum umbreytingu vatnsins í gufu. Ef þetta gerist snögglega, eins og það gerðist við flóðið mikla, og eins og það gerist við eldgos, þá er afleiðingin ofsaleg sprenging í grunnvatninu. Oftast eru slíkir atburðir þó góðkynjaðir. Heitt vatn rís aðgerðarlítið, gufar upp á meðan það rís til yfirborðsins og upp í andrúmsloftið. Eins og við munum sjá innan skamms, getur viðbótin af þessari gufu inn í andrúmsloftið breytt veðurskilyrðunum á yfirborðinu.

Vatnsgufa sem rís upp úr yfirborð jarðarinnar er ósýnileg fyrir mannsaugað og hefur greinilega verið hulið frá augum vísindamannanna sem eru að leita svara um veðrið og uppruna þess. Á meðan það er satt að veðurfræðingar eru meðvitaðir um að raki og vatnsgufa eykst með uppgufun, þá er grundvallar munur á myndun vatnsgufu vegna jarðskjálfta og vatnsgufu sem kemur frá venjulegri uppgufun af yfirborðinu. Þessi munur er tími.

Uppgufunin úr stórum vatnspolli gæti tekið heilan dag og jafnvel lengur en prófaðu að hella sama vatnsmagni á brennandi bál og það myndi breytast í vatnsgufu á svipstundu. Það sem þetta sýnir, hvað yfirborð jarðarinnar varðar, er að á skömmum tíma geta stór svæði jarðarinnar framleitt úthelling af vatnsgufu sem hitað var úr jarðskjálftanúningi frá að því er virðist smávægilegri jarðskjálftavirkni. Þessi viðbótar vatnsgufa getur skapað, eða að minnsta kosti haft áhrif á háþrýstikerfi, eða hæðir. Hæðir eru táknaðar með stóru „H“ á veðurkortum.

Samkvæmt vitneskju okkar er þetta í fyrsta sinn sem nokkur hafi komið fram með hvernig þetta náttúrulega veðurfyrirbæri virkar, og með þetta nýja viðmið geta mörg óútskýrð veðurfyrirbæri verið útskýrð. Til dæmis hefur orsökin fyrir kuldaköst (kalt loft sem hreyfist hratt frá norðurslóðum) enga skýra útskýringu í veðurfræðinni, en með myndun hæðar innan í jörðinni getur mikið magn af nýrri vatnsgufu myndast snögglega sem þrýstir köldu lofti í burtu í átt að lægri breiddargráðu.

Vegna þess að þessar hæðir stjórna veðurmynstrum, þá er skilningurinn á uppruna þeirra mjög brýnn í loftslagsvísindum. Útskýring nútíma vísinda í dag á uppruna hæða stenst ekki en ég mun koma að því fljótlega. Fyrst um sinn munum við rannsaka nýja hugtakið jarðskjálftahita – og komast að raun um hversu sárlega þessi þáttur hefur vantað.