منو

فرونشاندن خشم توفان

: فرونشاندن خشم توفان :

فرونشاندن خشم توفان

راس هوفمن

على عبدالمحمدى


براى اينكه دريابيم آيا حساسيت سيستم جوى به تغييرات محيطى مى تواند براى تعديل پديده اى جوى به قدرت و شدت توفان ها مورد بهره بردارى قرار گيرد، تيم تحقيقاتى ما در AER اقدام به شبيه سازى كامپيوترى دو مورد توفان كرد كه هر دو در سال 1992 اتفاق افتاده بودند. وقتى توفان Iniki جزيره Kauai واقع در مجمع الجزاير هاوايى را در سپتامبر 1992 درنورديد، چند نفر كشته شدند، خسارات مالى فوق العاده اى برجاى ماند و تمام جنگل ها با خاك يكسان شدند. توفان Andrew كه يك ماه پيش از آن (آگوست 1992) سواحل جنوبى «ميامى» واقع در ايالت فلوريدا را درنورديده بود، خسارات جبران ناپذيرى را به تأسيسات شهرى و امكانات زيربنايى آن منطقه وارد كرد.واقعاً شگفت انگيز بود، اما نخستين تجربه شبيه سازى ما با علم به نواقص موجود در زمينه فناورى هاى پيش بينى آب و هوا با موفقيت سريعى توأم بود. براى تغيير دادن مسير توفان Iniki، ما ابتدا جايى را كه مى خواستيم توفان پس از گذشت شش ساعت در آنجا به پايان برسد انتخاب كرديم: حدود 60 مايلى غرب مسير پيش بينى شده توفان. بعد ما از اين هدف براى خلق مشاهدات مصنوعى استفاده كرديم و اطلاعات حاصله را به سيستم پيش بينى 4DVAR تحويل داديم. از كامپيوتر براى محاسبه كوچكترين تغييرات به عمل آمده در نخستين دسته از خواص كليدى معرف توفان كه مسير منتهى شونده به موقعيت هدف را نشان خواهد داد استفاده كرديم. در اين تجربه اوليه ما اجازه داديم كه هر نوع تغيير مصنوعى احتمالى در سيستم توفان اتفاق بيفتد.

ثابت شد كه مهمترين تغييرات در دماها و بادهاى اوليه رخ مى دهند. تغييرات دمايى حادث شده در سراسر ميله دمايى نمودار صرفاً 1/0 درجه سانتيگراد بودند، اما بيشترين تغيير به ميزان تقريبى 2 درجه (افزايش) در پايين ترين لايه مدل در غرب مركز توفان اتفاق افتاد. محاسبات بعدى نشان داد كه ميزان تغييرات سرعت باد در حد 2 الى 3 مايل بر ساعت (حدود 3 تا 5 كيلومتر بر ساعت) بوده است. هر چند، در چند موقعيت مكانى محدود، سرعت اين بادها به ميزان تقريبى 20 مايل بر ساعت تغيريافته بود كه علت آن چيزى جز بروز تغييرات كوچك در جهت وزش بادها در نزديكى مركز توفان نبود.

اگرچه نسخه هاى اصلى و بدلى (تغييريافته) توفان Iniki داراى ساختارهاى تقريباً يكسانى بودند، اما تغييرات به عمل آمده در متغيرهاى كليدى به حد كافى بزرگ بودند تا نسخه بدلى طى 6 ساعت اوليه شبيه سازى ما به سوى غرب تغيير مسير داده و سپس به سوى شمال حركت كند، به طورى كه جزيره Kauai از دسترس خطرناك ترين بادهاى آن توفان در امان ماند. تغييرات مصنوعى نسبتاً كوچك به عمل آمده در شرايط اوليه توفان از طريق مجموعه پيچيده اى از معادلات غيرخطى كه توفان را شبيه سازى كرده بودند انتشار يافت تا پس از گذشت 6 ساعت مجدداً در موقعيت مكانى مطلوب آرام بگيرد. مشاهده اين وضع، اين اطمينان را در ما ايجاد كرد كه ما در مسير صحيحى براى تعيين تغييرات مورد نظر براى ملايم سازى توفان هاى واقعى قرار داريم. براى آزمون هاى بعدى شبيه سازى توفان، تيم ما از فواصل ميله اى كوچكتر بر روى نمودار ميله اى (كه لزوماً از دقت بيشترى برخوردار خواهد بود) براى مدل سازى توفان و به كار انداختن 4DVAR براى تحقق بخشيدن به هدف كمينه كردن خسارات مالى آن استفاده كرد.

در يك تجربه مجزا كه در آن باز هم از ايجاد تغيير در شرايط اوليه توفان براى كاستن از حجم ويرانى هاى آن استفاده شد، ما اقدام به محاسبه دقيق ميزان افزايش دماى مورد نياز براى محدود ساختن حجم ويرانى هاى سطحى ناشى از وزش بادهاى سهمگين در جريان توفان Andrew كرديم كه در سال 1992 سواحل ايالت فلوريدا را درنورديد. هدف ما حفظ اختلالات دمايى اوليه در يك حد كمينه (براى تحقق انجام آسان تر آن در زندگى واقعى) و محدود ساختن وزش ويران كننده ترين بادها به دو ساعت آخر فرجه شش ساعته آغازين بود. در اين آزمون، 4DVAR نشان داد كه بهترين راه براى محدود ساختن حجم ويرانى هاى باد انجام بزرگترين دخالت ها (تغييرها) در دماى اوليه در مجاورت حوزه ديد توفان خواهد بود. اينجا شبيه سازى تيم تحقيقاتى ما تغييراتى را به ميزان دو يا سه درجه سانتيگراد در چند موقعيت مكانى معدود به وجود آورد. تغييرات دمايى كوچك تر (كمتر از 5/0 درجه سانتيگراد) به 500 يا 600 مايل (حدود 800 تا 1000 كيلومتر) دورتر از حوزه ديد توفان گسترش پيدا كرد. بروز اين اختلالات نمايانگر وجود يك الگوى وزش باد شبيه حلقه هاى تناوبى گرمايش و سرمايش مستقريافته بر فراز توفان است.

گرچه فقط دما در آغاز وقوع توفان تغييريافته بود، اما همه متغيرهاى كليدى آن سريعاً تحت تاثير قرار گرفتند. در مورد توفان شبيه سازى شده اوليه، بادهاى ويرانگر (با سرعت بيش از 90 كيلومتر بر ساعت) نواحى مسكونى جنوب فلوريدا را تا پايان شش ساعت اول مورد هجوم خويش قرار دادند، اما در مورد مدل اصلاح شده (توسط تيم تحقيقاتى ما) آنها هرگز چنين كارى را نكردند.براى آزمايش ميزان مقبوليت علمى اين نتايج، ما اقدام به وارد كردن اختلالات مشابه در نسخه پيچيده ترى از مدل كرديم. نتايج حاصله بسيار شبيه نتايج پيشين بود و اين نشان مى داد كه تجربيات ما عقلاً حساسيتى به نوع انتخاب ويژه پيكربندى مدل ما ندارند. با اين حال پس از گذشت 6 ساعت، بادهاى ويرانگر در شبيه سازى تعديل يافته دوباره پديدار شدند، به طورى كه انجام مداخلات اضافى براى ايمن نگهداشتن جنوب فلوريدا از عواقب زيانبار توفان ضرورى به نظر مى رسيد. در واقع اينگونه به نظر مى رسد كه انجام يك سرى اختلالات هوشمندانه و هدفمند براى كنترل يك توفان در طول هر بازه اى از زمان كاملاً ضرورى خواهد بود.

راهكارهاى عملى ملايم سازى توفان

اگر اين درست باشد، همچنانكه نتايج ما نشان مى دهند، كه تغييرات كوچك در دما در داخل و پيرامون يك توفان مى تواند مسير آن را به يك جهت قابل پيش بينى تغيير دهد يا سرعت بادهاى آن را كاهش دهد، اكنون اين سئوال مطرح مى شود كه چطور چنين اختلالاتى قابل حصول خواهد بود؟ البته هيچكس نمى تواند دما را در سراسر چيزى به بزرگى يك توفان فوراً تغيير دهد. اما انجام چنين كارى عملاً با گرم كردن هوا در اطراف يك توفان و در نتيجه حصول تغييرات دمايى در طول زمان ميسر خواهد بود.طرح هاى تيم ما براى دستيابى به تجربياتى در زمينه محاسبه الگو و نرخ دقيق گرمايش جوى مورد نياز براى ملايم سازى شدت توفان يا ايجاد تغيير در مسير آن همچنان در حال تكميل شدن است. بى ترديد انرژى مورد نياز براى انجام چنين كارى فوق العاده زياد خواهد بود، اما نهايتاً مى توان از يك رشته نيروگاه خورشيدى در مدار زمين براى تأمين انرژى كافى استفاده كرد. اين واحدها يا ماهواره هاى توليدكننده انرژى مى توانند از تعدادى آينه غول پيكر براى متمركز كردن اشعه خورشيد روى پيل هاى خورشيدى و سپس پرتو افشانى انرژى جمع آورى شده به پايين و هدايت آن روى گيرنده هاى مايكروويو (Microvawe Recievers) در سطح زمين استفاده كنند. طرح هاى فعلى نيروگاه هاى خورشيدى فضايى تشعشعات مايكروويو را با فركانس هايى مى تابانند كه از جو زمين بدون گرم كردن آن عبور مى كنند، به طورى كه هيچ اتلاف انرژى اى صورت نمى پذيرد. با اين حال، براى كنترل آب و هوا، تبديل فركانس تشعشعات مايكروويو ارسالى به زمين به فركانس هايى كه بهتر جذب بخار آب مى شوند خواهد توانست سطوح مختلفى از جو زمين را به طرز مطلوبى گرم كند.

از آنجايى كه قطرات باران در جذب تشعشعات مايكروويو قوى عمل مى كنند، لذا بخش هايى از توفان كه در داخل و زير ابرهاى بارانى استتار مى شوند نخواهند توانست به طريق ذكر شده گرم شوند.در تجربيات پيشين ما، 4DVAR تغييرات دمايى بزرگى را درست در جايى كه گرمايش مايكروويو قادر به تأثيرگذارى نبود نشان مى داد، بنابراين ما تجربه جديدى را آغاز كرديم كه در آن دما را وادار كرديم تا در حين محاسبه اختلالات بهينه ما در مركز توفان ثابت باقى بماند. نتايج پايانى ما شبيه نتايج اصل بودند، اما براى جبران تغييرات دماى اوليه در مركز توفان، بقيه تغييرات دما بايد بزرگتر مى بودند. شايان ذكر است كه تغييرات دما در حين شبيه سازى سريعاً در نزديكى مركز توفان گسترش يافت.

روش بالقوه ديگرى براى ملايم سازى توفان هاى گرمسيرى شديد وجود خواهد داشت كه همانا محدودسازى مستقيم دسترسى به انرژى به وسيله پوشاندن سطح رويى اقيانوس با لايه رقيقى از يك «روغن زيست ترقيق پذير» (Biodegradable Oil) است كه سرعت تبخير را كاهش خواهد داد. توفان ها را همچنين مى توان با اعمال تغييرات تدريجى، روزها پيش از نزديك شدن آنها به اهداف نهايى شان و هزاران مايل دورتر از آن، تحت تاثير قرار داد. با تغيير واقعى فشار هوا، اين تأثيرات مى تواند تغييراتى را در الگوهاى وزش باد در مقياس وسيع در سطح جت جريان به وجود آورد كه آن نيز به نوبه خود مى تواند تأثيرات قابل ملاحظه اى را بر شدت و مسير يك توفان بر جاى نهد. به علاوه با اعمال تغييرات نسبتاً كوچك در فعاليت هاى طبيعى بشرى از قبيل هدايت طرح هاى پروازى هواپيما به مسيرهاى عبورى دقيق و در نتيجه افزودن بر پوشش ابرها يا دگرگون سازى شيوه هاى متداول آبيارى محصول به منظور تقويت يا تضعيف فرايند تبخير مى توان تغييرات مناسب آغازين را پايه گذارى كرد.

پيش بينى آينده

اگر روياى كنترل توفان با استفاده از ابزارهاى هواشناسى بالاخره روزى در آينده به حقيقت بپيوندد، اين امر موجبات بروز مسائل سياسى جدى ترى را فراهم خواهد ساخت. اگر كشورى از حربه كنترل توفان براى آسيب وارد آوردن به قلمرو سرزمينى كشورى ديگر استفاده كند، در آن صورت چه اتفاقى خواهد افتاد؟ اگرچه استفاده از حربه هاى مرتبط با تعديل شرايط آب و هوايى به عنوان يك سلاح با تصويب يك كنوانسيون بين المللى در اواخر دهه 1970 در سازمان ملل متحد ممنوع اعلام شد، اما ممكن است برخى كشورها در آينده به وسوسه افتاده و از حربه كنترل توفان براى دستيابى به مقاصد نامشروع خويش استفاده كنند. با اين حال پيش از آنكه اين قبيل دغدغه ها اوج بگيرند، روش هاى ما نيازمند آن خواهند بود كه در مورد پديده جوى غير از توفان نيز كارآيى خود را ثابت كنند. در واقع ما معتقديم كه تكنيك هاى ابداعى مان بايد ابتدا در آزمونى براى افزايش ميزان بارندگى مورد محك جدى قرار داده شوند.

سپس، اين راهكار به عنوان بسترى براى آزمودن صحت مفاهيم مورد نظرمان در منطقه نسبتاً كوچكى كه به خوبى با نصب حسگرهاى متعدد قابل كنترل و اندازه گيرى باشد، مورد بهره بردارى قرار خواهد گرفت.در مورد چنين مقياس هاى تقليل يافته اى، ايجاد تغييرات لازم در شرايط آب و هوايى محيط مى تواند با استفاده از هواپيما يا از روى زمين صورت پذيرد. اگر درك ما از فيزيك ابرها، شبيه سازى كامپيوترى ابرها و تكنيك هاى يكسان سازى داده ها با همان سرعتى كه امروزه ما به آن اميد بسته ايم پيشرفت كند، در آن صورت تلاش هاى امروزى ما احتمالاً طى 10 تا 20 سال آينده به ثمر خواهد نشست. با موفقيت در آن مقطع، بحث كنترل شرايط آب و هوايى در مقياس وسيع تر با استفاده از گرمايش هوا در ارتفاعات بالا مى تواند به هدفى قابل پذيرش و مستدل براى روى آوردن كشورها در سراسر جهان به بهره گيرى از آن تبديل شود.

منبع :www.sharghnewspaper.com