نگاه تا قلب تندباد

نویسنده: پاتریک لینچ
برگردان: احسان سنایی

تمام تابستان، صفحه‌ی تلویزیون‌ پر است از نمایشی رعب‌آور از غرّش ابرهای چرخنده در جای‌جای سیاره. تصاویر ماهواره‌ای، از سرآغاز تشکیل یک توفان کم‌فشار حاره‌ای در فاصله‌ای نه‌چندان دور از کرانه‌های غربی آفریقا خبر می‌دهند و مردم مکرراً در خانه همان پرسشی را مطرح می‌کنند که هواشناسان و دانشمندان نیز: آیا این به یک گردباد گرمسیری ختم می‌شود؟

طی ماه‌های آتی، سازمان هوا-فضای ایالات متحده (ناسا) در اقدامی بی‌سابقه با یاری شماری از هواپیماهای بی‌سرنشین‌اش، نگاهی ممتد و دقیق را به فعل‌وانفعالات درونی پروسه‌ی آرایش و تشدید گردبادهای گرمسیری (هاریکان) خواهد انداخت. آزمایش «فرآیندهای پیدایش و تشدید» (GRIP)، از پانزدهم آگوست تا سی‌ام سپتامبر سال جاری انجام خواهد شد که طی آن، با پرواز ۳ هواپیمای بی‌سرنشین بر فراز آب‌های خلیج مکزیک، اقیانوس اطلس و دریای کارائیب؛ تلاش می‌شود تا به برخی از سؤالات بنیادین، اما بی‌پاسخ موجود پیرامون علت و نحوه‌ی تشکیل و تقویت این گردبادها، پاسخ داده شود.

ناسا، پیش از این نیز به‌منظور کسب داده‌هایی از میزان شتاب، باد، همرفت، دما و دیگر عواملی که به‌عنوان مؤلفه‌های سازنده‌ی طوفان به شمار می‌روند، اقدام به پرواز بر فراز این ابرهای ناآرام کرده بود. محدودیت‌های لجستیکی انجام چنین نوعی از پرواز، تنها اجازه‌ی ۲ تا ۴ ساعت متوالی تهیه‌ی اطلاعات از طوفان را می‌دهد؛ طوفانی که شاید تا روزها به‌طول انجامد و این شبیه تماشای یک فریم از یک تله‌فیلم جذاب است. حال، برای نخستین بار دانشمندان با هواپیمایی بی‌سرنشین، مجهز به راداری سه‌بعدی، یک تشعشع‌سنج میکروویو و دیگر ابزارآلات پرتوان علمی، قادرند تا ۲۰ ساعت متوالی بر فراز سامانه‌های ناپایدار حاره‌ای پرواز کنند.

پرواز آزمایشی هواپیمای بی‌سرنشین «شاهین جهانی» بر فراز پایگاه پژوهش‌های هوایی درایدن ناسا / NASA/Dryden/Carla

هواپیمای «شاهین جهانی» - با ساختاری مشابه هواپیماهای بی‌سرنشین نیروی هوایی ایالات متحده - در ارتفاعی بیش از ۶۵‌هزار پا پرواز کرده و رکورد طولانی‌ترین بررسی هوایی متوالی فرآیند ایجاد طوفان‌های گرمسیری را خواهد شکست. دانشمندان ناسا امید دارند تا که کیفیت بالای داده‌های ارسالی – ابزارآلات علمی شاهین جهانی، قابلیت نفوذ در لایه‌های فوقانی ابرها و تعیین ساختار درونی یک طوفان را دارند – نگرشی نوین را فراروی پرسش‌های بنیادین پیدایش و تکوین هاریکان‌ها فراهم آورند.

در کنار شاهین، مجموعه ابزارآلاتی ویژه نیز سوار بر هواپیماهای DC-8 و WB-57 ناسا، داده‌های حاکی از جزئیات باد، دما، رطوبت، ابرها، یخ، رعد و برق، هواویزها و دیگر عوامل دخیل در فرآیند ایجاد و تقویت؛ یا شکست و تضعیف گردبادهای گرمسیری را محاسبه، و ارسال می‌کنند. در این میان، با مشاهدات افزوده‌ی چشمان ماهواره‌ای ناسا از فضا – خصوصاً ماهواره‌ی ژاپنی-آمریکایی TRMM و مجموعه‌ماهواره‌های پنج‌گانه‌ی آکوا، آرورا، CNES’PARASOL، کالسپیو و کلودست – نیز، برنامه‌ی GRIP، میراثی ماندگار از ائتلاف امکانات منحصربفرد ناسا در راستای رفع‌ کمبودهای علم طوفان‌شناسی را از خود به جا خواهد نهاد.

دکتر «رامش کاکار»؛ مدیر برنامه‌ی GRIP در قرارگاه ناسا در واشنگتن ‌دی‌.سی می‌گوید: «گردآوردی تیم علمی و محموله‌ی هواپیما برای چنین مأموریتی، کار سخت فراوانی برده است. حالا که فقط چندین هفته تا آغاز این آزمایش زمان داریم، به‌سختی می‌توانیم هیجانات‌‌مان را پنهان کنیم».

نمایی از چشم طوفان سهمگین کاترینا در بیست و هشتم آگوست ۲۰۰۵ از دید هواپیمای «اوریون WP-3D» وابسته به NOAA؛ پیش از ورودش به سواحل شرقی ایالات متحده / NOAA

از اواخر بهار تا اوایل پاییز، کرانه‌ی غربی آفریقا، تقریباً به‌گونه‌ای ساعت‌وار، عوارضی خاص، موسوم به «امواج خاوری آفریقا» تولید می‌کند که برخی از این سامانه‌های چرخنده، مبدل به طوفان می‌شوند. البته اکثریت‌شان هم نمی‌شوند. کاکار، در شرح برنامه‌های پروژه‌ی GRIP می‌گوید: «بخشی از این آزمایش، صرفاً بر شرایطی تمرکز دارد که طی آن، برخی از این امواج [خاوری آفریقا]، به طوفان‌های گرمسیری و هاریکان بدل می‌شوند، و اینکه چرا برخی‌شان تضعیف گشته و عملاً ناپدید می‌شوند. زمانی‌ هم که یک طوفان گرمسیری به یک هاریکان بدل می‌شود؛ ما به‌دنبال تعیین احتمال پراکنش، یا تقویت آن هستیم».

همیشه این‌ها، سؤالات بزرگ و بی‌پاسخ شایع در فصول طوفان‌خیز، برای مردمانی بوده که در خطوط ساحلی ساکنند و یا کسانی که معاش‌شان با طوفانی عظیم‌الجثه، سریعاً تهدید می‌شود. اما همین‌ها هم پرسش‌هایی‌ست کلیدی برای دانشمندانی که زندگی‌شان را وقف کسب فهم بهتر از این پدیده‌های قدرتمند اقلیمی کرده‌اند.

دکتر «اسکات براون»؛ از پژوهش‌گران مرکز هوا-فضای گادرد ناسا در گین‌بلت مریلند و از اعضای تیم علمی GRIP می‌گوید: «ما مؤلفه‌های بنیادین لازم برای ایجاد یک گردباد گرمسیری را می‌شناسیم؛ دمای بالای دریا، باد قیچی عمودی کم‌ارتفاع و ...؛ اما ضمناً هم می‌دانیم که فقط ۱۰ تا ۲۰ درصد از سامانه‌های طوفان‌خیز آفریقا، به هاریکان بدل می‌شوند».

با کاوش هرچه‌بیشتر فرآیندهای فیزیکی تحریک‌کننده‌ی گردبادهای گرمسیری، پرسش‌ها فقط رو به فزونی می‌گذارند. غبار صحرای بزرگ و دیگر هواویزها در این میان چه نقشی ایفا می‌کنند؟ آیا یک گردباد از پایین آغاز شده و رو به بالا رشد می‌کند؛ یا که از ارتفاعات فوقانی تشکیل گشته و راهش را به پایین باز می‌کند؟ آیا حضور گهگاه تنوره‌های داغ و عظیم‌الجثه‌ی همرفتی در نزدیکی چشم طوفان، موجب تشدید گردباد می‌شود؛ یا که این پدیده‌ها واکنشی به تشدید طوفان است؟ آیا عوامل بزرگ‌مقیاس اقلیمی در ایجاد یک گردباد گرمسیری نقش ایفا می‌کنند؛ یا که فرآیندهای ریزتر همچون فعل و انفعالات ابرها حائز اهمیت‌ترند؟

دکتر «جری هیمسفیلد»؛ هواشناس پژوهشی پایگاه گادرد و از اعضای تیم GRIP می‌گوید: «شاید دسته‌ای ابر داشته باشید و مقداری همرفت؛ اما چرخشی وجود نداشته باشد. واقعاً یک گردباد چگونه آغاز به شکل‌گیری می‌کند؟»

وی در ادامه می‌افزاید: «ما به فرآیندها یقین نداریم. مدل‌سازی‌ها و فرضیات زیادی‌ موجود است. این‌ها نیازمند تأیید‌ند و این، کار سختی‌ست.»

GRIP، وارد می‌شود

GRIP، منحصراً به‌منظور اعزام ابزارآلات پیشرفته‌ی محاسباتی به مواضعی طراحی شده که تا پیش از آن به‌ندرت بدان مناطق انتقال یافته‌اند. به‌عبارتی، تماشای آنچه که در لحظات حسّاس تشکیل و تقویت طوفان رخ می‌دهد. GRIP، مأموریتی‌ست برای پاسخ به برخی از کلیدی‌ترین پرسش‌های حوزه‌ی فیزیک و هواسنجی هاریکان‌ها. کار دانشمندان این مأموریت، هماهنگ با پروژه‌های «آزمایش پیش‌بینی شدت (طوفان)» (IFEX) و «برنامه‌ی کاوشی سامانه‌های ابری و پیش‌طوفانی حاره» (PREDICT) وابسته به سازمان ملی امور جوی و اقیانوسی ایالات متحده (NOAA) است.

نمایی منحصربفرد از گردباد «کیندی» در ۲۵ آگوست ۱۹۹۵؛ حاصل داده‌های ارسالی ماهواره‌های QuickSat و TRMM. فلش‌های نشان‌گر جهت باد، توسط ماهواره‌ی QuickSat و میزان بارش (رنگ‌ها) توسط ماهواره‌ی TRMM محاسبه و ارسال شده است / SeaFlux / NASA / JPL

چنین تلاش مشترکی، امکان بررسی یک‌باره‌ی یک طوفان از دریچه‌‌ی چشمان بالغ بر ۶ هواپیما را فراهم می‌کند. دانشمندان و متخصصین ناسا، از بخش‌های گوناگون این سازمان شامل قرارگاه ناسا در واشنگتن، مرکز هوا-فضای گادرد در مریلند، پایگاه پژوهشی JPL در پاسادنای کالیفرنیا، مرکز پژوهشی لانگلی در همپتون ویرجیا، مرکز پژوهش‌های هوایی درایدن در لوس‌آنجلس کالیفرنیا، مرکز پژوهشی ایمس در موفت‌فیلد کالیفرنیا، مرکز فضایی مارشال در هانسویل آلاباما و مرکز فضایی جانسون در هوستون تگزاس بر روی این برنامه کار می‌کنند. به‌علاوه در این بین، پژوهش‌گرانی از NOAA، «مرکز ملی تحقیقات جوی» (NCAR) و چندی از دانشگاه‌های ایالات متحده نیز حضور دارند.

با انجام هماهنگ مأموریت‌های سه‌گانه‌ای که از آن‌ها یاد شد، می‌توان همزمان، ابزارآلات علمی متمّم را به‌منظور ارتقای دانسته‌هایمان از پیدایش و بررسی رفتارهایی از طوفان که در صورت پیگیری‌شان با هر کدام از این برنامه‌ها به‌صورت منفرد، فهم‌شان امکان‌پذیر نیست؛ به کار بست. پروژه‌ی IFEX، برنامه‌ای چندین‌ساله به سرپرستی بخش پژوهش‌های گردبادی NOAA است که درنهایت، پیش‌بینی قدرت گردباد حوزه‌ی خشکی را ارتقا می‌بخشد؛ حال‌آنکه پروژه‌ی PREDICT، بیشتر بر نحوه‌ی تشکیل یک گردباد متمرکز است.

با آغاز پروژه‌، هواپیمای DC-8 ناسا از «لادردیل» فلوریدا به هوا خواهد خاست و در ارتفاعی مابین ۳۵ تا ۴۰ هزار پا مستقر خواهد شد. تیم علمی GRIP نیز در این حین در لادردیل مستقرند. هواپیمای WB-57 از سویی در پایگاه هوایی «الینگتون» در نزدیکی مرکز فضایی جانسون آشیانه کرده که پس از پرواز از آنجا، در ارتفاع ۵۵هزار پایی طوفان، پرواز خواهد کرد. شاهین جهانی، با محدوده‌ی پروازی ۳۰ ساعته‌اش، از پایگاه هوایی درایدن ناسا در کالیفرنیا پرواز و پس از آن از همانجا هدایت خواهد شد.

ماهواره‌های ناسا هم در این بین نقشی کلیدی در عرضه‌ی داده‌های طوفان‌محور، حین انجام عملیات میدانی ایفا می‌کنند. ماهواره‌ی TRMM که مشترکاً توسط ایالات متحده و ژاپن هدایت می‌شود، برآوردهایی از بارش منطقه‌ای را فراهم آورده و به تعیین مکان و ساختار تنوره‌های همرفتی طوفان کمک می‌کند. ماهواره‌های کلودست و آکوا وابسته به ناسا نیز اطلاعاتی کلیدی از ابرها و مؤلفه‌های بنیادین هواسنجی – چون دما، فشار هوا و رطوبت – ارائه خواهند داد.

کشفیات حاصل از داده‌های جمع‌آورده در برنامه‌ی GRIP، می‌تواند که نهایتاً پیش‌بینی‌های هواشناسی از شدت و مسیر هاریکان‌ها را ارتقا بخشد؛ اما هدف اصلی از انجام چنین تلاشی، کسب درکی بهتر از مراحل حسّاس حیات طوفان است. با چنین هدفی و با وجود چنین هواپیماها و ابزارآلاتی در دست، تیم علمی مشتاق دریافت داده‌هاست. براون می‌گوید: «گمان می‌کنم که تأثیر علمی بالقوه‌ی این پروژه‌ی میدانی، چشمگیر خواهد بود.»