يطير صيادو الأعاصير عبر العواصف الشديدة للتنبؤ بشدتها - إليك ما يحدث عندما تصطدم الطائرة بجدار العين

ومع اشتداد الإعصار، صيادو الأعاصير في السماء القيام بشيء لا يمكن تصوره تقريبًا:تحلق في وسط العاصفة.ومع كل مرور، يقوم العلماء على متن هذه الطائرات بأخذ قياسات لا تستطيع الأقمار الصناعية القيام بها وإرسالها إلى خبراء الأرصاد الجوية في المركز الوطني للأعاصير.

جيسون دونيون، أ جامعة ميامي عالم الأرصاد الجوية, ، قاد البرامج الميدانية للأعاصير للإدارة الوطنية للمحيطات والغلاف الجوي.ووصف التكنولوجيا التي يستخدمها الفريق لقياس سلوك الإعصار في الوقت الفعلي والخبرة على متن الطائرة ف-3 أوريون بينما يغرق عبر جدار عين الإعصار.

ماذا يحدث على متن صائد الأعاصير عندما تطير في عاصفة؟

في الأساس، سنأخذ مختبرًا للطيران إلى قلب الإعصار، وصولاً إلى الفئة الخامسة.أثناء طيراننا، نقوم بتحليل البيانات وإرسالها إلى المتنبئين ومصممي النماذج المناخية.

في ف-3, ، نقطع بشكل روتيني منتصف العاصفة، مباشرة في العين.صورة نمط X - نستمر في قطع العاصفة عدة مرات خلال المهمة.قد تكون هذه عواصف متطورة، أو قد تكون من الفئة 5.

نحن نطير عادةً على ارتفاع حوالي 10000 قدم، أي حوالي ربع المسافة بين سطح المحيط وقمة العاصفة.نريد اجتياز أصعب جزء من العاصفة لأننا نحاول قياسه أقوى الرياح لمركز الأعاصير.

يجب أن يكون ذلك مكثفا.هل يمكنك وصف ما يختبره العلماء في هذه الرحلات؟

كانت رحلتي الأكثر كثافة هي دوريان في عام 2019.وكانت العاصفة بالقرب من جزر البهاما و تكثف بسرعة إلى فئة 5 قوية جدًا عاصفة مع رياح تبلغ سرعتها حوالي 185 ميلاً في الساعة.شعرت وكأنني ريشة في مهب الريح.

عندما كنا نمر عبر جدار عين دوريان، كانت كل أحزمة الأمان.يمكنك أن تفقد بضع مئات من الأقدام في بضع ثوانٍ إذا كان لديك تيار سفلي، أو يمكنك أن تضغط على تيار صاعد وتكسب بضع مئات من الأقدام في غضون ثوانٍ.إنها تشبه إلى حد كبير رحلة الأفعوانية، لكنك لا تعرف بالضبط متى سيأتي الصعود أو الهبوط التالي.

في مرحلة ما، كانت لدينا قوى جاذبية تبلغ 3 إلى 4 جيجا.هذا ما تجربة رواد الفضاء أثناء إطلاق الصاروخ.يمكننا أيضا الحصول على صفر G لبضع ثوان, ، وأي شيء غير مربوط سوف يطفو.

وحتى في الأجزاء القاسية من العاصفة، فإن العلماء مثلي مشغولون بأجهزة الكمبيوتر التي تعمل على معالجة البيانات.ربما أطلق أحد الفنيين في الخلف مسبارًا من بطن الطائرة، ونحن نتحقق من جودة البيانات ونرسلها إلى مراكز النمذجة والمركز الوطني للأعاصير.

ماذا تتعلم عن الأعاصير من هذه الرحلات؟

أحد أهدافنا هو أن نفهم بشكل أفضل سبب العواصف تكثف بسرعة.

يحدث التكثيف السريع عندما تزداد سرعة العاصفة بمقدار 35 ميلاً في الساعة خلال يوم واحد فقط.وهذا يعادل الانتقال من الفئة 1 إلى عاصفة كبرى من الفئة 3 في فترة زمنية قصيرة. إيدا (2021), دوريان (2019) و مايكل (2018) ليست سوى عدد قليل من الأعاصير الأخيرة التي اشتدت بسرعة.عندما يحدث ذلك بالقرب من الأرض، يمكن أن يصطاد الناس وهم غير مستعدين، ويصبح الأمر خطيرًا بسرعة.

نظرًا لأن التكثيف السريع يمكن أن يحدث في فترة زمنية قصيرة جدًا، يجب أن نكون هناك مع صائدي الأعاصير لإجراء القياسات أثناء اقتراب العاصفة.

حتى الآن، التكثيف السريع هو من الصعب التنبؤ.قد نبدأ في رؤية المكونات تتجمع بسرعة:هل المحيط دافئ إلى عمق كبير؟هل الجو لطيف ومثير، مع وجود الكثير من الرطوبة حول العاصفة؟هل الرياح مواتية؟وننظر أيضًا إلى اللب الداخلي:كيف يبدو هيكل العاصفة، وهل بدأت تتماسك؟

يمكن للأقمار الصناعية أن تقدم للمتنبئين رؤية أساسية، ولكننا بحاجة إلى إشراك صائدي الأعاصير في العاصفة نفسها لتمييز الإعصار بشكل حقيقي.

كيف تبدو العاصفة عندما تشتد بسرعة؟

تحب الأعاصير الوقوف بشكل مستقيم – فكر في قمة دوارة.لذلك، الشيء الوحيد الذي نبحث عنه هو المحاذاة.

فالعاصفة التي لم تتجمع بشكل كامل بعد قد يكون لها دوران منخفض المستوى، على بعد بضعة كيلومترات فوق المحيط، ولا يتماشى مع دورانها المتوسط ​​على ارتفاع 6 أو 7 كيلومترات.هذه ليست عاصفة صحية للغاية.لكن بعد ساعات قليلة، قد نعود إلى العاصفة ونلاحظ أن المركزين أكثر اصطفافًا.وهذه علامة على أنها يمكن أن تشتد بسرعة.

نحن ننظر أيضا إلى طبقة الحدود, ، المنطقة الواقعة فوق المحيط مباشرةً.الأعاصير تتنفس:فهي تسحب الهواء إلى الداخل عند مستويات منخفضة، ويندفع الهواء إلى أعلى عند جدار العين، ثم يخرج في أعلى العاصفة وبعيدًا عن المركز.ولهذا السبب نحصل على تلك التيارات الصاعدة الضخمة في جدار العين.

لذلك قد نشاهد بيانات الرادار المسقط أو دوبلر الذيل لمعرفة كيفية تدفق الرياح عند الطبقة الحدودية.هل هذا الهواء الرطب يندفع نحو مركز العاصفة حقًا؟إذا كانت الطبقة الحدودية عميقة، فيمكن للعاصفة أيضًا أن تأخذ شهيقًا أكبر.

نحن ننظر أيضا إلى الهيكل.في كثير من الأحيان تبدو العاصفة سليمة على القمر الصناعي، ولكننا سنحصل على الرادار ونجد أن الهيكل غير مرتب أو قد تكون العين مليئة بالغيوم، مما يخبرنا أن العاصفة ليست جاهزة تمامًا للتكثيف بسرعة.لكن، خلال تلك الرحلة، قد نبدأ في رؤية الهيكل يتغير بسرعة كبيرة.

يعد دخول الهواء إلى الأعلى وإلى الخارج – التنفس – طريقة رائعة لتشخيص العاصفة.إذا بدا هذا التنفس صحيًا، فقد يكون علامة جيدة على اشتداد العاصفة.

ما هي الأدوات التي تستخدمها لقياس سلوك الإعصار والتنبؤ به؟

نحن بحاجة إلى أدوات لا تقيس الغلاف الجوي فحسب، بل المحيط أيضًا.يمكن للرياح أن تقود العاصفة أو تمزقها، لكن حرارة المحيط ورطوبته هي وقودها.

نحن نستخدم com.dropsondes لقياس درجة الحرارة والرطوبة والضغط وسرعة الرياح، وإرسال البيانات كل 15 قدمًا أو نحو ذلك على طول الطريق إلى سطح المحيط.تذهب كل هذه البيانات إلى المركز الوطني للأعاصير وإلى مراكز النمذجة حتى يتمكنوا من الحصول على تمثيل أفضل للغلاف الجوي.

واحد ف-3 لديه ليزر – أ CRL، أو رامان LiDAR المدمج – يمكنه قياس درجة الحرارة والرطوبة والهباء الجوي من الطائرة وصولاً إلى سطح المحيط.يمكن أن يمنحنا إحساسًا بمدى روعة الجو، وكم هو ملائم لتغذية العاصفة.يعمل CRL بشكل مستمر على كامل مسار الرحلة، لذلك تحصل على هذه الستارة الجميلة الموجودة أسفل الطائرة والتي توضح درجة الحرارة والرطوبة.

الطائرات لديها أيضا رادارات دوبلر الذيل, ، والتي تقيس كيفية هبوب قطرات الرطوبة في الهواء لتحديد كيفية تصرف الرياح.وهذا يعطينا نظرة ثلاثية الأبعاد على مجال الرياح، مثل الأشعة السينية للعاصفة.لا يمكنك الحصول على ذلك من القمر الصناعي.

نطلق أيضًا مجسات للمحيطات تسمى AXBTs – مرسمة الأعماق الحرارية للطائرات - الخروج قبل العاصفة.تقيس هذه المجسات درجة حرارة الماء أسفل عدة مئات من الأقدام.عادة، تكون درجة حرارة السطح التي تبلغ 26.5 درجة مئوية (80 فهرنهايت) وما فوق مناسبة للإعصار، ولكن عمق تلك الحرارة مهم أيضًا.

إذا كان لديك مياه محيطية دافئة تبلغ درجة حرارتها 85 درجة فهرنهايت على السطح، ولكن على عمق 50 قدمًا فقط يكون الماء أبرد قليلاً، فسوف يمتزج الإعصار بالمياه الباردة بسرعة كبيرة ويضعف العاصفة.ولكن المياه الدافئة العميقة، مثلما نجد في الدوامات في خليج المكسيك، يوفر طاقة إضافية يمكن أن تغذي العاصفة.

نحن نختبر أيضًا تقنية جديدة – طائرات صغيرة بدون طيار يمكننا إطلاقها من بطن طائرة P-3.يبلغ طول جناحيها حوالي 7 إلى 9 أقدام وهي في الأساس محطة طقس بأجنحة.

يمكن لإحدى هذه الطائرات بدون طيار التي تم إسقاطها في العين قياس تغيرات الضغط، والتي تشير إلى ما إذا كانت العاصفة تزداد قوة.إذا تمكنا من إسقاط طائرة بدون طيار في جدار العين وجعلها تدور هناك، فيمكنها قياس مكان تواجد أقوى الرياح - وهذه تفاصيل مهمة أخرى للمتنبئين.ليس لدينا أيضًا الكثير من القياسات في الطبقة الحدودية لأنها ليست مكانًا آمنًا للطيران.

لقد استهدفت أيضًا جزر كابو فيردي قبالة إفريقيا مؤخرًا.ما الذي تبحث عنه هناك؟

تقع جزر الرأس الأخضر في حضانة الأعاصير في المحيط الأطلسي.تأتي شتلات الأعاصير من أفريقيا، ونحن نحاول تحديد نقاط التحول التي يمكن أن تتحول فيها هذه الاضطرابات إلى عواصف.

أكثر من نصف العواصف المسماة التي نحصل عليها في المحيط الأطلسي تأتي من هذه الحضانة، بما في ذلك حوالي 80% من الأعاصير الكبرى, ، لذلك فهو مهم، على الرغم من أن الاضطرابات ربما تكون قبل سبعة إلى 10 أيام من تشكل الإعصار.

في أفريقيا، تتطور الكثير من العواصف الرعدية على طول الحدود الجنوبية للصحراء الكبرى مع برودة، منطقة الساحل الرطبة في الصيف.يمكن أن يتسبب اختلاف درجات الحرارة في ظهور تموجات في الغلاف الجوي نسميها الموجات الاستوائية.بعض تلك الموجات الاستوائية هي نذير الأعاصير.ومع ذلك، طبقة الهواء الصحراوية - العواصف الترابية الضخمة التي تهب قبالة أفريقيا كل ثلاثة إلى خمسة أيام أو نحو ذلك - يمكن قمع الإعصار.تبلغ هذه العواصف ذروتها في الفترة من يونيو إلى منتصف أغسطس.وبعد ذلك، تتمتع الاضطرابات الاستوائية بفرصة أفضل للوصول إلى منطقة البحر الكاريبي.

وفي مرحلة ما ليس ببعيد في المستقبل، سيتعين على المركز الوطني للأعاصير تقديم توقعات لمدة سبعة أيام، بدلا من خمسة أيام فقط.نحن نكتشف كيفية تحسين هذا التنبؤ المبكر.