شکار طوفان با پهپاد! - مجله بوشهری ها

به گزارش خبرنگاران، نظارت و ردیابی صحیح طوفان ها اکنون بیش از هر زمان دیگری مهم شده است، چرا که فصل طوفان های آتلانتیک 2020 به معنای واقعی کلمه یک فاجعه بود و رکوردها یکی پس از دیگری شکسته می شدند، چرا که موج جدیدی از طوفان های بی سابقه آمریکای شاقتصادی و مرکزی را درنوردید.

این فصل طوفان وحشیانه شامل 30 طوفان گرمسیری، 13 توفند دریایی و شش تندباد قابل توجه بود که همگی از لحاظ رکوردداری اولین یا دومین بودند. این فصل طوفان با خود خسارات اقتصادی، تلفات جانی و صدمه های فلج کننده ای به زیرساخت های منطقه به همراه داشت. طبق گزارش ها، این فصل طوفان 73 درصد بیشتر از حد معمول فعال بود و حتی اگر اکنون به سرانجام رسیده باشد، زخم های ناشی از این طوفان های مهیب هنوز تازه هستند و به طور کلی به نظر می رسد که طوفان ها در حال قوی تر شدن هستند.

توفَند یا تندباد دریایی به یک سامانه جوی به شدت متلاطم گویند که مشخصه آن یک مرکز کم فشار است که همراه با بارندگی شدید توأم با بادهای با سرعت و سیلاب است.

در مطالعه ای که در مجله Nature منتشر شده است، متخصصان اقلیم اظهار داشته اند که با گرم شدن کره زمین ناشی از اثرات تغییرات آب و هوایی، طوفان های آتلانتیک(اطلس) شاقتصادی در هنگام رسیدن به خشکی قدرت خود را بسیار بیشتر حفظ می کنند. این به نوبه خود منجر به ویرانی و خسارت و مرگ و میر بیشتر می شود.

اکنون این طوفان ها که اصطلاحا طوفان کامل نامیده می شوند، موجب افزایش استفاده از ابزارهای پیشرفته فناوری برای ردیابی و پیش بینی طوفان ها شده اند و هواپیماهای بدون سرنشین یا همان پهپادها به عنوان ابزاری مفید برای دانشمندان اقلیم در جستجوی طوفان های در حال ظهور هستند.

پهپادها؛ آینده جمع آوری اطلاعات

دانشمندان اقلیم و هواشناسان در سال های اخیر از فناوری هواپیماهای بدون سرنشین بهره برده اند. محققان سازمان ملی اقیانوسی و جوی(NOAA) آمریکا بر این باورند که هواپیماهای بدون سرنشینی که یک روز کامل قادر به پرواز هستند، می توانند به بخش منظمی از پیش بینی طوفان ها تبدیل شوند.

این سازمان در مقاله ای که در سال 2019 منتشر شد، نشان داد که چگونه هواپیماهای بدون سرنشین یک بار مصرف می توانند داده ها را از دیواره پایینی چشم طوفان که خطرناک ترین قسمت طوفان است، جمع کنند.

داده های لحظه ای از چشم یک طوفان می تواند برای هواشناسان بسیار مفید باشد. این منطقه از طوفان نشان می دهد که طوفان با چه شدت و سرعتی در حال گسترش است. درک بهتر از این ناحیه از طوفان به پیش بینی کنندگان این امکان را می دهد تا تصویر دقیق تری از نحوه گسترش یک طوفان داشته باشند و می توانند از این داده ها برای بهبود مدل های پیش بینی خود با دقت بالاتر در لحظه استفاده کنند.

چشم طوفان(hurricanes eyewall) ناحیه ای است با هوای آرام که در میانه طوفان های شدید گرمسیری ایجاد می شود. چشم طوفان پهنه ای تقریباً دایره وار، همراه با باد نسبتاً سبک و هوای صاف است که با ناحیه ای موسوم به چشم دیواره محصور می شود. قطر چشم طوفان معمولاً 30 تا 65 کیلومتر است.

چشم دیواره دیواره ای از ابرهای کومولونیمبوس(کومه ای بارا) است که چشم طوفان را دربرمی گیرد. چشم دیواره جایی است که حلقه ای از تندرهای بلندبالا و توفنده در آن قرار دارند و شدیدترین هوای طوفانی در آن رخ می دهد.

کمترین فشار جوی طوفان در چشم آن پدید می آید و این فشار می تواند تا 15 درصد کمتر از فشار جوی منطقه بیرون از طوفان باشد.

در طوفان استوایی، همرفت باعث می شود باندهایی از هوای پر از بخار آغاز به چرخش در اطراف یک مرکز مشترک کنند. ناگهان باند هوا در فاصله شعاعی معینی آغاز به چرخش بیشتر از سایر نقاط می کند. این منطقه به شکل یک چشم درمی آید که قوی ترین بادهای طوفان را در خود دارد. بیشتر هوایی که از سطح اقیانوس به سمت طوفان حرکت می کند پس از آن بر فراز ابرهای طوفانی و اطراف لبه بیرونی به جایی که آغاز شده است، جریان می یابد. این حلقه یک بازخورد مثبت ایجاد می کند که گسترش طوفان را به دنبال دارد.

به دلایل ناشناخته تمام هوایی که از درفت ها بالا می رود، در لبه بیرونی طوفان جریان ندارد. مقدار کمی به طرف دیگر می رود که در مرکز طوفان در حال غرق شدن است. در یک مقطع خاص، وزن این هوای سرکش مقاومت نیروی درفت در منطقه مرکزی را خنثی می کند. سپس از قدرت آنها پیشی می گیرد، اما به سختی هوا آغاز می کند به آرامی در مرکز طوفان فرود می آید و منطقه ای بدون باران را ایجاد می کند. در روی زمین، مرکز چشم آرام ترین بخش طوفان است با آسمانی عاری از باد، ابر و یا باران. با این وجود برفراز اقیانوس خطرناک ترین منطقه است، چرا که داخل آن، امواج از همه جهت به یکدیگر می خورند و امواج مهیبی به ارتفاع 40 متر ایجاد می کنند.

لازم به ذکر است که از آنجا که این ناحیه از طوفان دارای شدیدترین وزش باد است، پروازهای سرنشین دار به این قسمت از طوفان شدنی نیست.

از سال 2005 و با همکاری شرکت Raytheon، سازمان ملی اقیانوسی و جوی آمریکا در حال تولید هواپیماهای بدون سرنشینی است که قادر به پرواز موقت در بادهای آشفته و قدرتمند طوفان هستند. از سال 2016، هواپیماهای بدون سرنشین بال ثابت این شرکت موسوم به کویوت(Coyote) برای ردیابی اندازه گیری های مهم هوا مانند دما، فشار، سرعت باد، جهت باد، رطوبت و دمای سطح دریا استفاده شده اند و دید بهتری نسبت به نواحی بسیار خطرناک طوفان ها به دانشمندان ارائه داده اند.

پروژه هواپیماهای بدون سرنشین مخصوص پیش بینی و شناسایی طوفان ها همچنان در حال توسعه است و اکنون در سال 2021 شاهد پیشرفته ترین پهپاد مخصوص شکار طوفان موسوم به آلتیوس-600(Altius-600) هستیم که هم اکنون در حال آزمایش است.

هنگامی که آلتیوس آزمایشات گسترده خود را پشت سر بگذارد، می تواند به کویوت ملحق شود و داده های طوفان را از دیواره چشم جمع کند. این پهپاد همچنین ویژگی های جدیدی مانند توانایی پرواز تا چهار ساعت و پیمایش مسافت تا 425 کیلومتر از محل پرتاب را برای جمع آوری اطلاعات ارائه می دهد. اما متأسفانه همانند کویوت، هنگام پس از اعزام آن به طوفان، نمی توان آلتیوس را بازگرداند.

سازمان ملی جوی و اقیانوسی طی سال های گذشته از دو هواپیمای چهار موتوره توربو موسوم به WP-3D Orion ساخت شرکت لاکهید مارتین برای جمع آوری داده های اساسی هواشناسی استفاده کرده است. البته این هواپیماها فاصله زیادی با چشم طوفان دارند، زیرا سرنشین دار هستند و همانطور که گفته شد این ناحیه از طوفان برای خلبان ها بسیار خطرناک است.

در عوض، دانشمندان حسگرهایی را که به چتر نجات متصل شده اند، از این هواپیماها به داخل طوفان می فرستند که آنها هنگام پایین آمدن از آسمان به سمت اقیانوس و طوفان، داده ها را جمع آوری می کنند و سرعت و جهت باد، دما، رطوبت و فشار را هنگام حرکت ثبت می کنند. هرچند که این داده ها موثر هستند، اما می توان گفت که مثل این است که یک عکس از طوفان به هواشناسان می دهند، در حالی که آلتیوس چیزی شبیه به یک فیلم را از طوفان در اختیار آنها قرار می دهد.

سازمان ملی جوی و اقیانوسی(NOAA) می گوید: این حسگرها عکس هایی فوری از شرایط آب و هوایی به ما می دهند، در حالی که جریان مداوم داده های جمع آوری شده توسط پهپادها چیزی نزدیک به یک فیلم را فراهم می کنند. استقرار و استفاده از پهپادها در نهایت به ما کمک می کند تغییرات شدت طوفان و ساختار کلی آن را بهتر تشخیص دهیم.

آلتیوس قادر است داده ها را برای مدت زمان طولانی تری جمع آوری کند و در عین حال، تصویر کلی تری از طوفان فراهم می کند. با این حال، هنگامی که در طوفان مستقر می شود، نمی توان آن را بازیابی کرد و بازگرداند.

دسترسی به اطلاعات دقیق تر هنگام رسیدن طوفان ها به خشکی با فراهم کردن امکان ایجاد مدل های پیش بینی بهتر منجر به محافظت از جان انسان ها و زیرساخت های منطقه می شود.

به نظر می رسد پیش بینی طوفان ها با پهپادها در حال پیشرفت است، چرا که خارج از سازمان ملی جوی و اقیانوسی نیز شرکت هایی مانند بلک سوئیفت(Black Swift) پهپادهایی را ساخته اند که قادر به حمل محموله های علمی در محیط های جوی خاص مانند ارتفاع زیاد، قطب شمال، کویر و طوفان های شدید هستند. آنها انتظار دارند که از پهپادهای خود برای انجام ماموریت های جوی مانند ارزیابی آتش سوزی ها در حیات وحش، آتشفشان ها و گردبادها استفاده کنند. این پهپادها که قادر به پرواز از راه دور هستند، مواردی مانند سرعت، فشار، دما، رطوبت و دمای سطح دریا را ردیابی می کنند و اطلاعات را هواپیمای مادر که از رها شده اند، ارسال می کنند.

شرکت بلک سوئیفت نیز همانند آلتیوس در حال آزمایش پهپادهای خود است و چیزهایی نظیر استقامت، دامنه ارتباطی و زمان پرواز آنها را می آزماید.

پهپادها پس از طوفان نیز قادر به ارزیابی آسیب های بجا مانده هستند. در نهایت به نظر می رسد که پهپادها هم درست مثل پسرعموهای مریخ نورد خود، در حال تبدیل شدن به ابزاری قدرتمند برای بررسی زمین پس از طوفان هستند.

پهپادها قادر به کشف مناطقی هستند که دسترسی به آنها سخت است، قادر به نمایش خسارات کلی طوفان و برآورد خسارات هستند و همچنین می توانند به جستجوی افراد نجات یافته از بلایای طبیعی بپردازند.

فناوری پهپادها هنوز راه زیادی برای پیشرفت دارد. این ربات های پرنده ابزاری مفید و ارزان هستند که با مطالعه طوفان ها می توانند برای هواشناسان بسیار سودمند باشند.