فرونشاندن خشم توفان – قسمت اول
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
فرونشاندن خشم توفان
پاسخ با نقل قول
