arab reality news علوم من خلال التحليق فوق أنهار الغلاف الجوي ، يهدف العلماء إلى تحسين التنبؤات

من خلال التحليق فوق أنهار الغلاف الجوي ، يهدف العلماء إلى تحسين التنبؤات




قد يبدو مصطلح “نهر جوي” متجدد الهواء وأثيري ، ولكن هذه العواصف الضخمة وسريعة الحركة والغارقة يمكن أن تضرب بقوة قطار الشحن. منذ كانون الأول (ديسمبر) ، تعرض غرب الولايات المتحدة لانتقادات شديدة بسبب الأنهار المتتالية في الغلاف الجوي ، وكان آخرها الذي اجتاح الولاية في 15 مارس وتوقع آخر أن يضرب الولاية في الأسبوع المقبل. تصل هذه التيارات القوية من بخار الماء مصحوبة برياح قوية ، وأمطار غزيرة وثلوج كثيفة ، وفيضانات ، وانهيارات أرضية ، وانهيارات ثلجية.

على الرغم من ضخامة هذه العواصف ، فمن الصعب توقع حدوثها. تحذير لمدة أسبوع حول أفضل المتنبئين الذين يمكنهم القيام به الآن.

يحاول فريق من العلماء تغيير ذلك. في الأشهر القليلة الماضية فقط ، قاموا بأكثر من ثلاثين مهمة استطلاع في العواصف. لقد أطلقوا عشرات من بالونات الطقس عالياً في طبقة الستراتوسفير ، كل منها يحمل أدوات لقياس درجة الحرارة والرطوبة وضغط الهواء والرياح. وقد قام العلماء بسحق رزمة من البيانات وأجروا المئات من عمليات المحاكاة الحاسوبية ، كل ذلك للتنبؤ بموعد وصول نهر الغلاف الجوي التالي ومدى شدته على الأرجح.

الهدف من هذا الجهد ، كما يقول الفريق ، هو تحسين التنبؤات ، وإعطاء الناس في مسار العواصف مزيدًا من الوقت للاستعداد للفيضانات ، وفي النهاية إيجاد طرق لإدارة المياه للأشهر الأكثر جفافاً في المنطقة.

إنها مهمة كبيرة ، لا سيما خلال وابل العواصف التي لا هوادة فيها على ما يبدو هذا العام. يقول عالم الأرصاد الجوية مارتي رالف: “لقد تم ضربنا هنا: ديسمبر ويناير وفبراير ومارس”. “لقد كان موسمًا طويلًا ونشطًا.”

في ديسمبر ويناير فقط ، ضربت تسعة أنهار في الغلاف الجوي غرب الولايات المتحدة وكندا بلا هوادة ، مما أدى إلى سقوط أمطار وثلوج قياسية في جميع أنحاء المنطقة. سقط أكثر من 121 مليار طن متري من المياه في ولاية كاليفورنيا وحدها ، وفقًا لخدمة بيانات ومعلومات الأقمار الصناعية البيئية الوطنية الأمريكية.

ومن المرجح أن تصبح هذه المهمة أكثر صعوبة ، بالنظر إلى عدم اليقين المستمر بشأن كيفية تغير شدة وتواتر أنهار الغلاف الجوي مع استمرار ارتفاع درجة حرارة الكوكب.

الأنهار في السماء

الأنهار الجوية شرائط طويلة وضيقة من بخار الماء المكثفيبلغ طوله عادةً حوالي 1500 كيلومتر وعرضه 500 كيلومتر (SN: 2/11/11). تتشكل الجداول فوق مياه المحيط الدافئة ، غالبًا في المناطق الاستوائية ، وتتسلل عبر السماء ، وتنقل كميات هائلة من المياه. يمكن لنهر واحد في الغلاف الجوي ، في المتوسط ​​، نقل ما يصل إلى 15 ضعف حجم المياه عند مصب نهر المسيسيبي. عندما تصل هذه العواصف فوق اليابسة ، يمكنها إطلاق تلك المياه كمطر أو ثلج.

في حين أن الأنهار في الغلاف الجوي يمكن أن تجلب المياه الترحيبية إلى منطقة عطشى ، فهي أيضًا “السبب الرئيسي والحصري تقريبًا” للفيضانات على الساحل الغربي للولايات المتحدة ، كما يقول رالف.

في عام 2013 ، أنشأ هو وزملاؤه مركزًا للطقس الغربي والظروف المائية المتطرفة ، أو CW3E ، في معهد سكريبس لعلوم المحيطات في لا جولا ، كاليفورنيا. ثم ابتكرت المجموعة أول نموذج للطقس مصمم للتنبؤ بالأنهار في الغلاف الجوي على الساحل الغربي للولايات المتحدة. هذا العام ، أنشأ الفريق أيضًا ملف مقياس كثافة الأنهار في الغلاف الجوي، وترتيب الأحداث بناءً على الحجم وكمية المياه التي يحملونها.

لتحسين توقعاتهم لهبوط اليابسة وكثافتها ، يجمع الفريق البيانات من عوامات المحيط المنجرفة ، وبالونات الطقس والطائرات. حتى أن المجموعة جندت مساعدة القوات الجوية الأمريكية صائدي الأعاصير – الأكثر شهرة لتحلق في أعين الأعاصير المدارية من يونيو إلى نوفمبر – للقيام بالاستطلاع الجوي (SN: 5/18/12).

تقول آنا ويلسون إن البيانات التي جمعتها الطائرات تملأ فجوة معلومات مهمة. إنها عالمة الغلاف الجوي سكريبس وتدير أيضًا البحث الميداني لـ CW3E. بالونات الطقس هي حصيلة عمل التنبؤ بالطقس ، لكنها تُطلق فوق اليابسة ، و “من المهم أن نرى ما يحدث قبل أن يصل (نهر في الغلاف الجوي) إلى اليابسة” ، كما يقول ويلسون.

يمكن أن توفر الأقمار الصناعية بيانات قيمة للغلاف الجوي فوق المحيط ، لكنها عمومًا لا تستطيع الرؤية من خلال السحب والأمطار الغزيرة ، وكلاهما من السمات المميزة للأنهار الجوية. والأنهار الموجودة في الغلاف الجوي تتدلى منخفضة في طبقة التروبوسفير ، وهو الجزء الأدنى من الغلاف الجوي للأرض ، مما يجعل من الصعب على الأقمار الصناعية التجسس عليها.

خلال كل مهمة طيران ، تقوم الطائرات بإسقاط أدوات تسمى أجهزة الإسقاط التي تجمع بيانات درجة الحرارة والرطوبة والرياح وغيرها من البيانات عند سقوطها. منذ الأول من تشرين الثاني (نوفمبر) ، أرسل الصيادون 39 مهمة جوية إلى أنهار الغلاف الجوي ، كما يقول ويلسون.

في غرب الولايات المتحدة ، تميل الأنهار في الغلاف الجوي إلى الوصول من يناير إلى مارس. لكن هذه ليست بداية موسم الأنهار في الغلاف الجوي في هذه المنطقة: فالأنهار الجوية تصل اليابسة في شمال غرب المحيط الهادئ في وقت سابق من العام ، في أواخر الخريف. دمرت إحدى هذه العواصف تلك المنطقة في نوفمبر 2021 ، مما أدى إلى سلسلة مميتة من الفيضانات والانهيارات الأرضية.

يقول رالف: “هذه العاصفة لم تؤذي الناس فحسب ، بل تضر بالاقتصاد” ، مما تسبب في “فيضانات استمرت ألف عام دمرت خطوط السكك الحديدية وسط مشكلة خطيرة في سلسلة التوريد”.

في أعقاب هذا الحدث ، تلقى CW3E وشركاؤهم تمويلًا لبدء رحلات الاستطلاع الجوية في 1 نوفمبر ، أي قبل شهرين من بدء هذه المهام في الماضي.

كيف سيؤثر تغير المناخ على أنهار الغلاف الجوي؟

بصرف النظر عن تحديات جمع البيانات في التنبؤ بهذه العواصف ، من الصعب أيضًا فصل العوامل العديدة التي تغذيها ، من المياه الاستوائية الدافئة إلى أنماط الطقس واسعة النطاق مثل ظاهرة النينيو التذبذب الجنوبي. يقول رالف إن الكيفية التي سيؤثر بها عالم الاحترار على هذه العواصف أمر غير مؤكد أيضًا.

“شيء واحد يجب مراعاته هو أن وقود الأنهار الموجودة في الغلاف الجوي هو بخار الماء. تدفعه الرياح ، التي شكلتها درجة الحرارة المتدرجة بين القطبين وخط الاستواء ، “كما يقول.

غالبًا ما ترتبط الأنهار في الغلاف الجوي أيضًا بالأعاصير الحلزونية خارج المدارية ، وعواصف خطوط العرض الوسطى التي تشكلت عن طريق تصادم كتل المياه الباردة والدافئة. يمكن أن تتفاعل مثل هذه الأعاصير مع نهر جوي ، وربما تسحبه. ساعد أحد هذه “الأعاصير الحلزونية” سريعة التكوّن في تحفيز نهر في الغلاف الجوي غمر كاليفورنيا في كانون الثاني (يناير).

خريطة توضح نهرًا في الغلاف الجوي يدور حول الهواء الجاف قبالة الساحل الغربي للولايات المتحدة. يمتد
يدور نهر جوي محمّل ببخار الماء (أزرق داكن – أخضر) حول هواء أكثر جفافاً (بني) بينما يتدفق باتجاه الساحل الغربي للولايات المتحدة في 4 يناير. جلبت العاصفة رياحًا شديدة وأمطارًا غزيرة ، وتسببت في فيضانات وسقوط خطوط الكهرباء. تشير الألوان الزرقاء إلى مزيد من بخار الماء لكل مساحة من الغلاف الجوي.لورين دوفين / مرصد الأرض التابع لناسايدور نهر جوي محمّل ببخار الماء (أزرق داكن – أخضر) حول هواء أكثر جفافاً (بني) بينما يتدفق باتجاه الساحل الغربي للولايات المتحدة في 4 يناير. جلبت العاصفة رياحًا شديدة وأمطارًا غزيرة ، وتسببت في فيضانات وسقوط خطوط الكهرباء. تشير الألوان الزرقاء إلى مزيد من بخار الماء لكل مساحة من الغلاف الجوي.لورين دوفين / مرصد الأرض التابع لناسا

قد يكون للاحترار العالمي تأثيران محتملان على أنهار الغلاف الجوي: الهواء الأكثر دفئًا يمكن أن يحمل المزيد من بخار الماء ، مما يعني المزيد من الوقود للعواصف. لكن القطبين يسخن أيضًا بشكل أسرع من المناطق الاستوائية ، مما يقلل من اختلاف درجات الحرارة بين المناطق ، ويمكن أن يضعف الرياح.

يقول رالف: “لكن ما نجده هو أنه حتى مع هذا التدرج المنخفض ، لا تزال هناك أوقات يمكن أن تتشكل فيها الأعاصير”. وهذه العواصف تغذي الزيادة في بخار الماء. وهذا ، كما يقول ، قد يعني أنهارًا جوية أكبر وأطول أمدًا في المستقبل.

تشير بعض الدراسات إلى أن تغير المناخ لن يؤدي بالضرورة إلى زيادة عدد أنهار الغلاف الجوي ، ولكنه قد يزيد من تنوعها ، كما يقول ويلسون. “قد يكون لدينا تحولات أكثر تواترًا بين المواسم شديدة الأمطار جدًا والمواسم شديدة الجفاف جدًا جدًا.” يمكن أن يعني المناخ الأكثر دفئًا بشكل عام امتصاص الماء من التربة بسرعة أكبر.

من المرجح أن يجعل هذا السيناريو المتأرجح إدارة المياه أكثر تحديًا في غرب الولايات المتحدة ، حيث تعتبر الأنهار الموجودة في الغلاف الجوي نعمة ونقمة. ومع ذلك ، “نحن متفائلون للغاية” ، كما يقول ويلسون ، أن البيانات ستساعد في نهاية المطاف في إدارة المياه المعقدة في المنطقة ، مثل إعطاء المخططين وقتًا كافيًا لإخراج المياه بأمان من الخزانات قبل أن تغمرها المياه.

توفر الأحداث أيضًا ما يصل إلى نصف هطول الأمطار السنوي في المنطقة ، مما يؤدي إلى جلب المياه التي تشتد الحاجة إليها إلى الأراضي الجافة وتحتل المرتبة الأولى من الجليد في الجبال العالية ، وهو خزان آخر للمياه العذبة. يقول رالف إن عواصف هذا العام “فعلت الكثير لاستعادة الجفاف في المناظر الطبيعية” ، “خضرة” المناظر الطبيعية وإعادة ملء العديد من الخزانات الأصغر.

لكن “جفاف إنه أمر معقد “، كما يقول رالف (SN: 4/16/20). لم يتم استبدال مستويات المياه المنخفضة تاريخيًا في الخزانات الأكبر في الغرب ، مثل بحيرة باول وبحيرة ميد ، بهذه السرعة. “سوف يستغرق الأمر سنوات رطبة أكثر مثل هذه حتى تتعافى.”

اترك رد

لن يتم نشر عنوان بريدك الإلكتروني. الحقول الإلزامية مشار إليها بـ *