השפעת הרוח על הדיונות בניצנים 

רקע:

ישראל ממוקמת על גבול המדבר כאשר קו המדבר עובר באזור באר שבע. מצפון לקו זה שורר אקלים ים תיכוני. הזרימות החזקות ביותר בישראל הן דרום מערביות ,בעונת החורף, אשר סוחפות לאזורינו דיונות חול שהגיעו מאזור הדלתא של מצרים דרך סיני, לאזור הנגב ועד לחלקו הדרומי של מישור החוף. במחקר זה אנסה למצוא קשר בין הדיונות באזור ניצנים לבין עוצמת הרוח וכיוונה בין השנים 2004-2012.חולות ניצנים ממוקמת בין אשדוד לאשקלון.

שאלת המחקר:

כיצד משפיעה הרוח בעשור האחרון ,2004-2012 , על הדיונות באזור ניצנים.

אופן הבדיקה:

נבחן את נושא המחקר בזמנים שונים של השנה באמצעות נתוני רוח חודשיים ותצלומי לווין באמצעות גוגל .את עונות השנה נוכל לסווג ל-2 עיקריות: קיץ, חורף בהם יש שינויים משמעותיים בעוצמת הרוח ובכיוונה. נתוני הרוח נלקחו באדיבות התחנה האוטומטית באשקלון של ניקולאי בקישור

סקירת ספרות-רקע תאורטי

א.      קו החוף

ניתן לחלק את החוף בישראל ל-6 אזורים כאשר אני בעבודה זו יתמקד על החלק הדרומי.

אזור זה נקרא פלשת והוא ממוקם מקו תל אביב-עזה .אזור זה נקרא גם מישור החוף יהודה הנמשך מנחל ירקון עד נחל שקמה. באזור זה מתרחב רצועת החוף עד ל-20 ק"מ. האזור מאופיין בחדירת חולות מדלתת הנילוס במצריים על ידי זרמי הים התיכון וכוללת בעיקר את חופי יבנה, אשדוד ,אשקלון. רצועת החולות באזור ניצנים-אשקלון רוחבה מגיע ל-5-6 ק"מ.

קו החוף משתנה עם הגאות/השפל לכן לוקחים את הגובה הממוצע של קו המים. קו חוף מוגדר על ידי סדימנטים (בדרך כלל חול) שעוצבו על ידי הגלים. גודל גרגר החול הוא פונקציה של הגלים, הגאות והשפל.

ב.      מקור החולות בישראל-גלי הים

שני נתונים חשובים:

א. מקור החולות בישראל הוא מהים, ולא כתוצאה מזרימות נחלים.

ב. יותר קל למים להניע את גרגירי החול מאשר לרוח.

בגלל כיוון החוף של ישראל הרוחות והגלים יוצרים לאורך קו החוף גלים דרום מערביים כך שהחול מגיע לחופינו ממצרים. רוב הגלים הללו נוצרים כ-30 מטר מתחת לפני הים, זרמי ים, וזה מה שגורם לתזוזת החול. יש לציין כי זרמי הים הגאוס טרופים בחלק המזרחי של הים התיכון (אזורינו)מראה בצורה ברורה זרימה לאורך חופי צפון אפריקה, דלתה של מצריים, הזרימה מתעקלת צפונה עם עיקול החוף של ישראל באופן כזה שהזרימה היא מדרום לצפון. רוב החול מגיע מאזור אתיופיה, הרי גרניט, החול נשטף מהנילוס לעבר הים התיכון. חלק מהסדימנטים הם של בעלי חיים שמתו. עובי גרגר החול מגיע 0.1-2 מ"מ. החול הוא מסוג קוורץ ,קרבונט .גודל החלקיקים של החול בחופי ישראל הולך ועולה: בסיני 0.16-0.56 מ"מ, באזור תל אביב 0.22-0.25 מ"מ בחיפה אף פחות מכך סביב 0.16 מ"מ. יש לציין כי בחלקים הצפוניים של ישראל חיפה-ראש הנקרה, הרוחות הן צפון מערביות כך שהן מסיטות את החול דרומה. נקודת המפגש של חול מכיוון צפון (ביגוני) לזה שמדרום (דלתת הנילוס) ממוקם באזור נתניה .צבע החול בחופי ישראל נעשה בהיר יותר ככל שעולים צפונה. בפנים הארץ החול נעשה יותר חום/אדום כתוצאה מחומצת ברזל ומתנאי האקלים. בעומק של 15 מטרים מתחת לפני הים הזרימה חלשה יותר ויש בעיקר חרסיות. הסדימנטים של החוף מגיעים מהרוח ויוצרים את הכורכר.

ישנם שני פרופילים עיקריים של הסעת חול בעונת הקיץ לעומת עונת החורף. בקיץ הגלים קטנים יותר ולכן אין שרטונות והחוף מתון יותר. בחורף לעומת זאת יש גלים גדולים שלוקחים הרבה סדימנטים ומזיזים אותם דבר היוצר לעיתים שטרוניות. לעיתים נוצרים מדרגות בחוף כתוצאה מהגלים. גובה מדרגות החול עשויים להגיע לגובה של 3-4 מטר. ברגע שהשרטון נוצר הוא עשוי לנוע תלוי בעונה. הגלים אינם רק מסיעים חול לעבר החוף אלה גם גורעים ממנו, חלק מהחולות נעים מהחוף אל הים כתוצאה מגלי ים חוזרים. על פי מדידות כ-25 אחוז מהחול בורח מהחוף. תנועת החול פנימה אל הים קשורה בין היתר במהירות הרוח, הטופוגרפיה של החוף, ובכמות החול המצויה בחוף.

ניתן לחשב את גילאי גרגירי החול הנמצאים באזורינו, הגילאים נעים בין 2000-3000 שנה. השינויים בישראל אינם נובעים משינויי אקלים ,בכל התקופות היה כורכר/חמרה.

ג תפקיד הרוח

החול מגיע עם גלי הים אל חופי ישראל, החול אשר מגיע לחופים זז עם הרוח כאשר גודל החלקיקים שהרוח מסוגלת להזיז מגיעים ל-0.125  מ"מ עד 0.2 מ"מ ( תלוי בעוצמת הרוח).חול עבה יותר לא עף בגלל משקלו .בחול המצוי באזור החוף הדרומי –ניצנים אין מרכיבים ביולוגיים.

על גרגרי החול מופעלים כוחות הגרביטציה, כאשר הרוח מעל החלקיקים מהירה יותר ,רוח חזקה יותר, נוצר לחץ נמוך מעל החלקיק והוא עולה כלפי מעלה. ברגע שגרגר החול עולה למעלה כוח החיכוך נעלם והוא עף בצורה קלה יותר באוויר. הרוח בעצם גורמת לחול לזוז. גרגר החול שעף עשוי לפגוע בגרגר אחר של חול ולהזיז אותו מכיוון הרוח העקרי. אבק שקל יותר נע  גבוה יותר ולמרחק גדול בהרבה בגרגרי החול. לעיתים גרגירי חול גדולים יותר "זוחלים" על הקרקע כתוצאה מהרוח, מקפצים עם תנועת הרוח על גבי הקרקע. התנועה כלפי מעלה היא לא יותר ממטר אחד. כאשר החול רטוב הרוח צריכה קודם לייבש את חלקיקי החול ורק אח"כ החלק העליון שהתייבש מתחיל לנוע. חול רטוב כבד יותר ולכן לא נע. כאשר מהירות הרוח מעל 20 קמ"ש נוצרים סופות אבק. ככל שהשטח עירוני יותר הרוח חלשה יותר, ככל שהשטח פתוח יותר הרוח חזקה יותר. עוצמת הרוח בגובה משתנה לא בצורה ישרה אלה כפונקציה, ככול שעולים בגובה עוצמת הרוח חזקה יותר. בגובה פני הקרקע מהירות הרוח שואפת לאפס. השפעת הרוחות על דיונת משתנה ,ככל שעולים לפסגות הדיונה הרוח תהיה חזקה יותר מאשר בתחתית הדיונה. כך ניתן להעריך כמה אנחנו גבוהים במעלה הרוח מעל הדיונות הקורלציה הטובה ביותר היא בגובה 100 מטר.

לרוח יש עוצמה מסוימת אשר דוחפת את גרגר החול עד למרחק מסוים .על פי עוצמת הרוח נוכל לדעת לאיזה מרחק ינוע  גרגר החול מקו החוף. אם החוף נע באלכסון הוא יהיה רחב יותר ואם הוא יהיה בקו ישר קו החוף יהיה צר יותר. פרמטר נוסף שעשוי להשפיע הוא האם החול יבש או רטוב. הזווית המקסימלית בחול יבש מגיעה ל-33 מעלות. החול נע על אותו מדרון בגובה נמוך יחסית. האזור הפעיל ביותר הוא האזור בהם גרגירי החול נופלים במדרון הדיונה, יש שינויים גדולים יותר קרוב לחוף (הרוח חזקה יותר).ככל שחודרים לפנים הארץ החיכוך רב יותר ולכן השינויים קטנים יותר.

השינויים ברוח מתרחשים לאורך כל היממה, יש שינוי בעוצמות הרוח ובכיוון הרוח. בימים מסוימים ירד גשם כך שצריך עוצמת רוח חזקה יותר על מנת שתייבש את החול ורק לאחר מכן היא תוכל להניע אותו. כאשר הרוח מניעה את גרגרי החול היא גם ממיינת אותם. הרוח החזקה דוחפת את החלקיקים הגדולים למרחק קצר ואילו את הגרגירים הקטנים יותר היא דוחפת למרחק גדול יותר וכך נוצר מיון בין החלקיקים הקטנים לגדולים. החלקיקים הגדולים תמיד יופיעו בחלק התחתון של הדיונות והחלקיקים הקטנים בפסגות הדיונות. יש לציין כי בסופות חול נעים גרגירי החול מכל הגדלים. הרוח החזקה ביותר המנשבת נקראת Gust-הכוונה למשב רוח עליון. הרוח משפיעה על דיונת החול בכך שהיא יוצרת טופוגרפיה, גבעות לצד עמקים. הרוח מניעה את החול מאזור הבורות כך שבקרקעית הבורות אין יותר חול עד שאנו מגיעים לקו המים. בחורף נוצרים לעיתים אגמים קטנים בבורות אילו.

תפקיד נוסף לרוח היא יצירת הגלים שעשויים לשנות את תנועת גרגירי החול. 

ג.       חישוב מהירות הרוח

ההשפעה של הרוח היא על גודל גרגירי חול הזהה ל-250 מקרו. ההשפעה בין הרוח לכמות החול שעף באוויר הוא בחזקה 3 ( לא לינארי).מתחת ל-6 מטר לשנייה (21 קמ"ש בקירוב) אין תזוזת חול בכלל. הרוח חלשה ואינה מצליחה להרים את החול. אינדקס גריפת החול הפוטנציאלית  על ידי הרוח מחושבת באופן הבא: ערך הרוח בחזקה שנייה כפול ערך הרוח הממוצעת פחות ערך הסף. מדובר על ערך פוטנציאלי מכיוון שמדובר בחישוב מדד רוח בלבד ללא קשר אם יש באותו אזור חול או אם לאו. ככל שהרוח חזקה יותר נקבל תנועת חול גדולה יותר באוויר. ניתן לבדוק את עובי סופות החול המגיעות מכל כיוון שבה נושבת הרוח (שושנת הרוחות).על מנת לחשב לאיזה כיוון ינוע החול צריך לעשות את שקול הרוחות על מנת לחשב זאת-RDP.

RDP- יהיה שווה או נמוך מהעוצמה המקסימלית כאשר הרוח היא בכיוון אחד RDP=DP.החישוב באמצעות פיתגורס כאשר הערכים של RDP   הם בין 0 לבחן DP.היחס בין שני הפרמטרים נותן את כיוון הרוח המשמעותית.

חישוב ממוצע של כל התנועה בכיוון מסוים DP: בודקים בכל מהירות כמה סחיפות חול היו, מחברים את כל תנועות החול מאותו כיוון ואז מחשבים את ה-DP  של כולם .יש לציין כי בישראל הדיונות לא משתנות הרבה ואם כן אז בעיקר בחורף. בקיץ הרוחות חלשות.

ד.      היווצרות דיונת חול

על מנת שייווצר דיונה צריך להיות חול, רוח, טופוגרפיה ,צמחים שעליהם יתלבשו הדיונות. עבור חול יבש הזווית המקסימלית היא 33 מעלות. יש מקום בו הרוח מכה ונקודה בה הדיונה מסתיימת .הדיונה החזיתית היינה הדיונה הראשונה המופיעה בקו החוף. מספר גורמים משפיעים על מיקום הדיונה ביניהם: גאות הים, גובה הגלים בסערה, רסס מלח. בדרך כלל המרחק של הדיונה מקו המים הוא של מספר מטרים. הצמח הראשון שנמצא קרוב לקו החוף יוצר סביבו את דיונת החול. הצמח מהווה כמחסום לרוח ולכן מהירות הרוח סביב אותו צמח קטנה. בצורה זו מצטבר בהדרגה חול סביב אותו צמח עד להיווצרות דיונה לכן בדרך כלל דיונות היווצרו לאורך החוף ויושפעו מהרוח, הגלים והים. בישראל כמעט שאין דיונות "נקיות" מכיוון שיש תנועה רבה על החופים של בני אדם וכלי תחבורה. ככל שהדיונה רחוקה יותר ועתיקה יותר נוכל למצוא בה כמות גדולה יותר של צמחים ,ומיני צמחים שונים על הדיונה .במטר הראשון בדרך כלל אין צמחים, אחרי 20 מטר יש יותר צמחים ,ואם הדיונה גדולה אזי במרחק של כ-100 מטר נמצא סוגים רבים של צמחים .השינויים בקו החוף מתרחשים במהירות רבה, מדובר על שינויים בטווח של שנים-עשרות שנים ולא יותר.

ה.      דיונות חול בישראל

בישראל ניסו לייצב את דיונות החול על ידי שתילת "ידיד החולות". מדובר במין חיצוני שיתפשט ופגע בכל האקולוגיה של האזור. בעבר היו דיונות קטנות עם מעט צמחים וכיום בעקבות הצמחייה של "ידיד החולות" נוצרה דיונה גדולה על החוף. במהלך השנים מקום המדינה היו מספר שינויים בתפרוסת דיונות החול בישראל. בשנת 1958 לא היו הרבה דיונות חול, בשנת 1972 היו מעט דיונות חול לאורך מישור החוף. בשנת 1982 מספר הדיונות הלך ועלה ובשנת 2002 הדיונות גדלו והעמיקו  לעבר היבשה. השפעה נוספת על מיקום הדיונות הם מצוקי החוף. בין אשקלון-ניצנים יש דיונות חול יחסית גבוהות הסיבה היא שאין ברצועת החוף מקו תל אביב-עזה מצוקי חול. מצוקי החול הם מצוקים תלולים אשר מונעים מהחול לנוע לפנים היבשת לכן עיקר דיונות החול בישראל הן מדרום לתל אביב.

ו.        אינדקס אקלים שמשפיע על החול

M- מוביליטי של החול

W-אחוז מהזמן שהרוח מעל סף שמניע חול

PE-גשם לעומת התאדות

"חיים צוהר" פיתח אינדקס שמבוסס רק על רוח, אם יש יותר מ-50 מ"מ גשם אזי יש מספיק גשם להתפתחות צמחיה על הדיונות. צמחים על הדיונות אינם זקוקים להרבה מים, החול אינו מחזיק את המים. הסחיפה של הרוח ביחס למהירות הרוח בחזקה 3.

ז.       אקלים מישור החוף הדרומי

אקלים מישור החוף הדרומי מושפע ברובו מהים התיכון. האקלים הוא ים תיכוני, גשום וקריר בחורף הביל ולח בקיץ. הגשם יורד בעונת החורף מאוקטובר-אפריל כאשר מערכות הגשם הפוקדות את האזור מאופיינות ברוחות דרום מערביות חזקות. כמויות הגשם השנתיות במשור החוף הדרומי עומדות בין 400-500 מ"מ גשם.

ח.      משטר הרוחות במשור החוף הדרומי

עונת הקיץ:

בעונת הקיץ אזור דרום מישור החוף הישראלי מושפע בעיקר מהאפיק הפרסי, האפיק העונתי .על כן משטר הרוחות בקיץ הוא קבוע ומתאפיין ברוח מתונה-ערה מכיוון צפון מערב. כאשר בשעות הצהריים מנשבת רוח צפון מערבית (חלשה יחסית),השיא מגיע בשעות אחר הצהריים בהשפעת הבריזה הימית. משעות הערב הרוח דועכת כמעט לחלוטין. בחצות עוצמת הרוח המגיעה מהים מינימלית ולקראת בוקר מנשבת רוח דרום מזרחית חלשה. הרוח הדרום מזרחית ממשיכה לנשב עד שעה 11:00 בבוקר ואז היא נחלשת עד לחיגת הרוח לצפון מערב בצהריים וחוזר חלילה. יש לציין כי עוצמת הרוח בשיא אינה מגיעה ורחוקה מאוד מעוצמת הרוח בעונת החורף.

עונת החורף:

בעונת החורף הרוח החזקה ביותר מתרחשת עם מעבר שקעים באזורינו. כיוון הרוח השכיח הוא דרום מערב ועוצמת הרוח היא רבה. תופעת הבריזה כמעט ואינה מורגשת במעבר מערכות אילו ועיקר ההשפעה היא מהמצב הסינופטי באזורינו. הבדל עקרוני נוסף הוא שהרוח הדרום מערבית מנשבת לאורך מספר ימים בעוצמה רבה דבר שמאפשר תנועת חול לעומת הרוח הצפון מערבית החזקה יחסית בקיץ שנימשכת לתקופה קצרה יחסית של כשעתיים-שלוש לכל היותר בעוצמה פחותה בהרבה.

עונות המעבר: אביב/סתיו

עונות המעבר מאופיינות אף הן במעבר שקעים חורפיים שמביאים לרוח דרום מערבית חזקה לתקופה ארוכה יחסית ,בנוסף ניתן למצוא בעונות אילו רוחות דרום מזרחיות ערות המנשבות בהשפעת מעבר שקעים שרביים את אזורינו. גם במקרה זה הרוח הדרום מזרחית נמשכת למספר שעות ועד ליממה. הרוח עשויה להביא לסופות חול אך משך הזמן הוא קצר יחסית.

שיטות מחקר

על מנת לבדוק את השפעת הרוחות על הדיונות בניצנים לקחתי נתונים חודשיים של עוצמת רוח (משב עליון-GAST) שנמדדה בעיר אשקלון באדיבות התחנה האוטומטית של ניקולאי בה ניתן היה למצוא נתונים מסודרים בין השנים 2004-2012.התחנה באשקלון מאפיינת את מזג האוויר ששורר באזור ניצנים. בבחירת התחנה הזו עמדו לנגד עיני נתוני הרוח המסודרים שמופיעים בתחנה, אין זה משנה אם בנקודה כזו או אחרת המשב העליון היה שונה בניצנים מאילו שנמדדו באשקלון השוני הוא טכני בעיקרו ,בשני האזורים שלטה מערכת מזג אוויר זהה עם כיוון ועוצמת רוח דומיננטית כמעט זהה ולמטרת המחקר זה הספיק. הערה  נוספת: המטרה במחקר זה היה לבדוק את השפעת הרוח הדומיננטית על הדיונה בניצנים ולא את האקלים /מזג אויר המקומי בניצנים שאז התחנה באשקלון הייתה מייצגת את ניצנים עם סטייה מסוימת.

הנתונים המופיעים בקובץ האקסל המצורף הינם: משב המקסימלי בכל חודש (בקמ"ש),כיוון הרוח הדוננטי. הסיבה שנלקחו נתונים אילו היא מכיוון שהרוח המשפיעה ביותר על תנועת הדיונות בעיקר מקו החוף היכן שהרוח חזקה ביותר היא המשב המקסימלי. כמו כן המשב המקסימלי מאפיין את מערכת מזג האוויר שפקדה את אזורינו. כלומר: במעבר שקע חורפי בישראל הרוחות באזורינו הן דרום מערביות. שיא הסערה הוא בזמן שנמדד "המשב המקסימלי" והוא בעצם מאפיין את המערכת הדומיננטית של אותו חודש. מאידך בקיץ לדוגמא ניתן לראות שהרוחות הן קבועות צפון מערביות בעוצמה בינונית. המשמעות היא שהמערכת הדומיננטית שמשפיעה על דרום משור החוף בקיץ היא האפיק הפרסי שמקבל "דחיפה" אחר הצהריים מהבריזה הימית.

בקובץ האקסל מופיעים שני פרמטרים נוספים שחשבתי שנכון לציין:

1.מהירות הרוח ,משב עליון, החזקה ביותר במהלך השנה בכל אחד מהשנים שבדקתי 2004-2012 כאשר ברוב המקרים הרוח הדרום מערבית שלטה. בכך אנסה לבדוק מה יתרחש בשנים בהם הרוח החזקה ששלטה הייתה שונה בכיוונה.

2.כיוון הממוצע: אומנם הערך הזה מעט פחות קריטי בעיקר אודות לכך שברוב הקיץ שולטת הרוח הצפון מערבית. 

מזג אוויר בארץ , תחזית מזג אויר ,מכ"ם גשם תחזית מזג האוויר . מזג אויר בישראל: תחזית מזג אויר, תחזית שבועית , תחזית שנתית. מזג אויר , מכ"ם גשם.