أصبحت العواصف النهرية الجوية أقوى وأكثر فتكًا. السباق لفهمها قائم | علم الارصاد الجوية
تاندلعت العاصفة فوق كاليفورنيا لأكثر من خمسة أيام. ومع وصول النهر الجوي القوي إلى اليابسة، تسببت الرياح العاتية والأمطار الغزيرة في اقتلاع الأشجار من جذورها، وحولت الشوارع إلى أنهار وأرسلت الطين إلى المنازل.
وإلى جانب الفوضى، جلبت العاصفة الفرصة. كان العلماء على استعداد، على الأرض وفي الجو، لنشر أدوات تقيس الأنهار الجوية مثل هذا النهر. وأطلقوا أدوات من الطائرات، المجهزة بمظلات صغيرة، أو قاموا برفعها من الأرض مربوطة بالونات، مباشرة في مسار العاصفة.
توفر هذه الأجهزة الصغيرة ولكن القوية معلومات استخباراتية أساسية من شأنها أن تساعد في تحسين التنبؤات الجوية حيث أن أزمة المناخ تجعل العواصف القوية بالفعل أكثر خطورة.
لطالما كانت الأنهار الجوية من السمات المهمة لأنظمة الطقس في جميع أنحاء غرب الولايات المتحدة، كما أنها حيوية لتجديد خزانات الولاية وتراكم الثلوج. ولكن مليئة بالرطوبة الكافية لمنافسة التدفقات عند مصب نهر المسيسيبي – وغالباً ما تكون أكثر من ذلك بكثير – فإن الأنظمة القوية التي تحمل المياه عبر المحيط الهادئ غالباً ما تسبب أيضاً الفيضانات الأكثر تدميراً.
تعمل المحيطات الدافئة على زيادة قوة العواصف، مما يجعلها أكثر فتكًا وأكثر تكلفة. تسببت العواصف التي وقعت هذا الأسبوع في مقتل تسعة أشخاص، وتسببت في أضرار وخسائر اقتصادية تقدر بنحو 11 مليار دولار، وأسقطت نصف كمية الأمطار السنوية التي تهطل على لوس أنجلوس على المدينة في غضون أيام.
والآن، يتسابق العلماء لفهم هذه الأنظمة بشكل أفضل قبل أن تتفاقم. يعمل هذا العمل على زيادة دقة التنبؤات الجوية إلى حد كبير، مما يمنح مديري المياه مزيدًا من الوقت للتخطيط والتحذيرات المبكرة للمجتمعات للاستعداد، قبل فترة طويلة من حلول الظلام بين السحب العلوية، ولكن هناك الكثير لنتعلمه عن هذه الأنظمة، خاصة مع تزايد المخاطر الناجمة عنها.
لقد تزايدت الأبحاث حول أعمدة بخار الماء المحمولة جواً والمأخوذة من المحيط الهادئ الاستوائي بشكل كبير خلال العقود الثلاثة منذ أن حصلت “الأنهار الجوية” على اسمها. لكن التنبؤات الخاصة بالمكان الذي ستهبط فيه العاصفة إلى اليابسة لا تزال بعيدة عن مئات الأميال، ومن الصعب التنبؤ بكيفية حدوث عواصف معينة.
يعمل العلماء على فهم المحادثات المتعددة الطبقات والمعقدة التي تحدث بين المحيطات والغلاف الجوي والأرض، ويأملون في الحصول على رؤى أقوى حول كيفية ومتى وأين ستضرب العواصف.
وقالت مايك سونيوالد، رئيسة المجموعة الحسابية للمناخ والمحيطات في جامعة كاليفورنيا في ديفيس: “كلما تعلمنا أكثر، أدركنا أننا بحاجة إلى المزيد من البيانات حول هذا الأمر”.
وأضاف سونيوالد، عالم المحيطات الذي يستخدم علوم الكمبيوتر للحصول على رؤى حول المناخ والتنبؤات الجوية طويلة المدى، أن التطورات الأخيرة في عصر الأقمار الصناعية ساعدت في رسم صورة لكيفية تفاعل المحيط والغلاف الجوي. تلك الصورة، مجازيًا، لا تزال تحتوي على عدد قليل جدًا من البكسلات.
وأضافت: “ليس لدينا بالضرورة دقة عالية بما يكفي لنكون قادرين على وضع نماذج لأشياء محددة”، موضحة أن الطبيعة الديناميكية للمحيطات – ومدى سهولة إحداث التحولات الصغيرة تغييرات كبيرة في النماذج – تشكل تحديات تنبؤية.
“المناخ يتغير – نحن نجعل الأرض أكثر سخونة – وهذا أمر معروف. قال سونيوالد: “إنها التفاصيل التي يصعب تمييزها”. يمكن للجو الدافئ أن يحمل كمية أكبر من بخار الماء بشكل كبير، وسوف تتبخر درجات حرارة سطح المحيط بسرعة أكبر، لذلك يمكن للعلماء التنبؤ بسهولة بكيفية تفاقم الأمور. من الأصعب معرفة متى وأين.
داخل أنظمة العاصفة
في الأيام التي سبقت العاصفة، كان من الواضح أنها ستضرب بقوة. ومع اقترابه، كان لدى المسؤولين معلومات كافية لتجهيز الموارد وتحذير السكان.
قال أليكس لاميرز، خبير الأرصاد الجوية لتنسيق التحذير في مركز التنبؤ بالطقس، إن النماذج العالمية التي يعتمد عليها العلماء لإصدار التوقعات جيدة في “اكتشاف احتمالية حدوث عاصفة مؤثرة قبل عدة أيام على الأقل”. الشكل حتى تكون العاصفة قريبة جدًا.
وقال لاميرز: “التفاصيل مهمة حقًا – الموقع الدقيق الذي يتقاطع فيه مع الساحل، وسلاسل الجبال التي يؤثر عليها، وزاوية تأثير الرياح على الجبال والمناطق المنحدرة”.
لا يمكن للأقمار الصناعية أن تذهب أبعد من ذلك في سد الفجوات في المعلومات فوق المحيط. وقال: “المحيط الهادئ عبارة عن مساحة شاسعة ولا يوجد الكثير من عمليات رصد الطقس الفعلية هناك”.
ولهذا السبب بدأ فريق من العلماء بقيادة مارتن رالف، المدير المؤسس لمركز الطقس الغربي والظواهر المائية المتطرفة في معهد سكريبس لعلوم المحيطات، أخذ القياسات مباشرة من داخل أنظمة العاصفة نفسها.
منذ عام 2016، اعتمد برنامج استطلاع الأنهار الجوية (AR recon) على طائرات “صائدة الأعاصير” التابعة للقوات الجوية الأمريكية التي تسقط مجموعة صغيرة من الأدوات، المعروفة باسم المسبار المسقط، والتي يمكنها نقل النتائج عند سقوطها عبر السحب وفي المحيط أدناه. .
يتم تثبيت كل قطرة بمظلة صغيرة، وتطفو عبر السحب إلى المحيط – وهي رحلة تستغرق حوالي 20 دقيقة – وفي نفس الوقت تغذي الملاحظات المهمة للعلماء الموجودين على متن الطائرة. يتم جمع درجة حرارة الهواء والضغط وبخار الماء وسرعة الرياح بواسطة المسبار المسقط، مثل “التصوير بالرنين المغناطيسي للنهر الجوي”، وفقًا لرالف، مما يمكّن الباحثين من الرؤية داخل النظام بدلاً من الاضطرار إلى الاعتماد على صور الأقمار الصناعية.
خلال سلسلة من العواصف النهرية الجوية القوية التي ضربت كاليفورنيا في عام 2023، ساعدت المسابير في تعزيز بعض التوقعات لهطول الأمطار الغزيرة بنسبة 12% تقريبًا، وهو إنجاز يعتقد الباحثون أنه كان سيستغرق ثماني سنوات إضافية باستخدام طرق جمع البيانات التقليدية.
وقال رالف: “إذا أخطأنا في فهم النهر الجوي في النموذج – ما مدى قوته، وموقعه، وبنيته، وكمية المياه الموجودة فيه – فإن هذه الأخطاء ستخلق أخطاء في التوقعات بمرور الوقت في المستقبل”. موضحًا أهمية الذهاب إلى الموقع المحدد للنهر الجوي لقياسه.
وإلى جانب المسابير المظلية، تساعد بالونات الطقس التقليدية التي يتم إطلاقها من الأرض أثناء العواصف، والتي تسمى المسبار اللاسلكي، في إكمال الصورة. وقال رالف: “إنهما نهجان مختلفان تمامًا، ولكن كلاهما ضروري للحصول على نظام التنبؤ الأكثر فعالية”.
يستخدم الفريق أيضًا تقنية جديدة، بما في ذلك طريقة تسمى الاحتجاب الراديوي المحمول جواً (ARO)، التي اخترعتها الجيوفيزيائية وعالمة الغلاف الجوي في سكريبس، جينيفر هاس. بينما تأخذ المسبارات المسقطة القياسات عندما تسقط عموديًا أسفل الطائرة، يستخدم ARO أجهزة استشعار متصلة بجانب الطائرة والتي تأخذ القياسات أفقيًا. ويمكنهم استنتاج خصائص مثل الرطوبة ودرجة الحرارة عن طريق قياس مقدار انكسار إشارات نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) أثناء تحركها عبر الغلاف الجوي، مما يساعد العلماء على رسم صورة أكثر اكتمالاً للعاصفة القادمة.
تم نشر أولى الرحلات الجوية المجهزة بـ ARO هذا الشتاء، وتمكنت من جمع البيانات على مسافة تصل إلى 186 ميلاً (300 كيلومتر) من الطائرة.
التخفيف من حدة أسوأ الكوارث
تتزايد مخاطر الفيضانات في ولاية كاليفورنيا وأجزاء أخرى من الغرب الأمريكي القاحل، وسيكون الحصول على معلومات أكثر دقة أمرًا ضروريًا للتخفيف من حدة أسوأ الكوارث.
وقال أليكس هول، عالم فيزياء الغلاف الجوي وعالم المناخ بجامعة كاليفورنيا: “بالنظر إلى حجم الاحترار الذي شهدناه حتى الآن، نتوقع أن تكون أحداث الهطول الكبيرة أكثر كثافة بنحو 10% مما كانت عليه قبل إضافة غازات الدفيئة إلى الغلاف الجوي”. .
“الشيء المخيف هو أنك إذا نظرت إلى المستقبل إلى النقطة التي نشهد فيها ارتفاعًا في درجة الحرارة بمقدار ضعف ما هو عليه اليوم، فستجد أن لديك أحداثًا أكثر حدة بنسبة 20٪، وفئات جديدة تمامًا من الأحداث التي لا وجود لها حتى الآن”.
بالنسبة لرالف، هذا الواقع هو دعوة لحمل السلاح.
وقال: “بما أن تلك العواصف سوف تتطور وتتغير مع مرور الوقت، فإن تطويرنا لـ AR recon والأدوات المرتبطة بها لقياس الأنهار الجوية والتنبؤ بها سيكون قادرًا على مواكبة ذلك”. “هذا في الواقع تخفيف لتغير المناخ حتى يتمكن البشر من التكيف بشكل أفضل مع ما يحدث.”
اكتشاف المزيد من شبكة الريان
اشترك للحصول على أحدث التدوينات المرسلة إلى بريدك الإلكتروني.
