طيران في قلب الإعصار

الجمل- د. عمار سليمان علي: في "عين" الإعصار تكون السماء صافية والهدوء سائداً, أما في حلقة الزوابع القوية المحيطة بتلك "العين" ـ أي ما يسمى "جدار العين" ـ فتتساقط الأمطار في حزم كثيفة, وتصل سرعة الرياح إلى 300 كم / الساعة. لذا فالطيران في جو الأعاصير هو عمل جد خطير, حتى ولو زودت الطائرة بتجهيزات خاصة ومتطورة. ولكن على الرغم من تلك الأخطار قام ثلاثة طيارين عام 2005 بالتحليق بطائرات "صائدة للأعاصير" مجهزة بتقنيات كبيرة, داخل الأعاصير الشيطانية الثلاث: كاترينا وريتا وأوفيليا. سميت تلك البعثات RAINEX وهي مأخوذة من عبارة collectively dubbed the Rainband and Intensity Change Experiment التي تعني اختبار جمع التسجيلات الصوتية لحبال المطر وتغير الشدة. وخلال تلك البعثات قام العلماء على متن الطائرات المجهزة بجمع معلومات لا سابق لها حول بنية وتركيب وتفاعل الغيوم داخل الأعاصير الضخمة. كما ساهمت المسابر الهابطة من الطائرات في جمع معلومات إضافية.
للمرة الأولى كانت الطائرة تواجه وتراقب مباشرة حلقة العواصف الرعدية الشديدة على الحدود الخارجية لـ "جدار عين" الإعصار, وهذه العواصف تسمى جدران عين ثانوية, ويبدو أن لها تاثيراً كبيراً على قوة الإعصار وشدته, ورغم أنها اكتشفت كثيراً في السابق من قبل الرادارات والأقمار الصناعية إلا أن تفاصيلها الدقيقة لم تشاهد مطلقاً كما تم في بعثات RAINEX.
إن تحليل المعلومات التي توفرها تلك المواجهة قد يمكن الباحثين من تحديد المعالم داخل الإعصار التي تكون أكثر تأثيراً في قوته وشدته. كما يمكن لعلماء الأرصاد الجوية بوجود تلك المعلومات أن يقوموا بعمل أفضل بكثير للتنبؤ بسرعة الرياح وهيجان المحيطات عندما تقترب العاصفة من اليابسة. وأخيراً يعتقد العلماء أن التقنيات الجديدة التي استخدمها الباحثون على الشاطئ في إطار بعثات RAINEX بغية تنسيق طلعات "صائدات الأعاصير" استطاعت أن تشرح الكيفية التي أنجز فيها طيران تلك البعثات.
عقول تستفسر:
عندما يعلن علماء الأرصاد الجوية عن إعصار أو عاصفة مدارية جديدة, يقفز للذهن مباشرة سؤالان: أين تتجه العاصفة؟ وكم ستكون قوتها عندما تصل هناك؟. وإذ يعتبر هيو ي. ويللبي, وهو عالم أرصاد جوية من جامعة فلوريدا العالمية في ميامي, أن السؤال الأول هو أسهل الاثنين, فإنه يضيف:"يعتمد الطريق الذي سيسلكه الإعصار بشكل كبير على نماذج الطقس السائدة على طول المناطق المحيطة, والتي تضم عوامل مختلفة مثل قوة وتركيبة وحركة مناطق الضغط العالي والمنخفض. و عموماً كان لتعزيز التصاميم الكمبيوترية للتنبؤ بالطقس دور هام في بزوغ التطورات الحديثة في مجال التنبؤ بمسارات الأعاصير".
ويشرح جيمس فرانكلين, وهو متنبئ جوي في مركز الأعاصير الوطني في فلوريدا, كيف أن دقة المسار المتنبأ به للأعاصير تقاس بما يسميه علماء الأرصاد الجوية "خطأ المسار" وهو يقيس المسافة التي تفصل "عين الإعصار" عن المسار المتوقع. ففي سبعينيات القرن العشرين كان معدل "خطأ المسار" في النشرات التي تتنبأ بالأعاصير والعواصف المدارية عن ثلاثة أيام حوالي 700 كم, أما اليوم فالمعدل حوالي 300 كم.
أما التنبؤات بشدة الأعاصير فلم تتحسن بما فيه الكفاية, ففي المركز الوطني للأعاصير لم تنقص الأخطاء في نشرات سرعات الرياح ضمن الأعاصير والعواصف سوى كيلومترين لكل ساعة. يبدو أن السبب في ذلك هو أن التصاميم الكمبيوترية التي تهدف إلى محاكاة الأعاصير يجب أن تضع نقاط البيانات قريباً من بعضها لتحاكي بدقة المقياس الصغير, ولتطور بسرعة الأشكال التي تتحرك كالدوامة حول مركز العاصفة. يقول ويللبي حول هذه النقطة:"إذا كانت الفراغات بين نقاط بيانات الطقس في التصميم الكمبيوتري لا تقل عن 5 كم مثلاً فإن العواصف النظرية التي يحاكيها التصميم تميل لأن تصبح رسوماً كرتونية متحركة أكبر وأضعف من مثيلاتها في الطبيعة".
ويرى برادلي ف. سمال, وهو باحث أرصاد جوية في جامعة واشنطن في سياتل, أن الحصول على مسار صحيح للإعصار هو أمر حاسم في النشرات الجوية, ولكن التحدي الأكبر هو التنبؤ بشدة رياحه.
على كل حال إن نشرات التنبؤ بالرياح حيوية لأسباب عديدة. إذ أن سرعة الرياح تؤثر مباشرة على مقدار الأذيات التي تسببها العاصفة للأبنية, كما إنها تؤثر بشكل دراماتيكي على ارتفاع أمواج  الإعصار, أو تلال الماء التي تدفعها الرياح إلى الشاطئ.
ولكن  يجب ألا ننسى هنا أن الأعاصير مشهورة بالتغيرات المفاجئة, وأحياناً الحادة, في شدتها. ويعتقد ويللبي أن بعض العوامل المسؤولة عن مثل تلك التبدلات ليست مفهومة جيداً. فعلى سبيل المثال لو أخذنا ثلاثة من الأعاصير الأربعة التي ضربت شاطئ الخليج Gulf Coast  عام 2005 ـ وهي دينيس وكاترينا وريتا ـ نجد أن قوتها اشتدت عندما عبرت فوق التيار الدائري لخليج مكسيكو الذي توفر مياهه الدافئة مصدر طاقة جاهزاً للعواصف. وهكذا  اشتدت قوة ريتا خلال أقل من يوم واحد من التصنيف 1 (سرعة الرياح بين 121 ـ 153 كم/ سا) إلى التصنيف 5 (رياح معززة تفوق 250 كم / سا).
إذن هناك تأثيرات غامضة على شدة العاصفة, مثل التفاعلات بين العواصف الرعدية, سواء تلك التي تحيط مباشرة بعين الإعصار, أوتلك التي ترتب في حزم بحيث ترى من الفضاء وهي تضفي على الإعصار منظر دولاب الهواء pinwheel (الذي يلعب به الأطفال). إن ندرة المعلومات حول تلك التفاعلات قادت الباحثين إلى اقتراح بعثات RAINEX عام 2005 التي انتهى بها المطاف بشكل مختلف عن طلعات "صائدات الأعاصير" السابقة بطرق متعددة, كما يقول روبرت أ. هاوز, وهو عالم بالغلاف الجوي في جامعة واشنطن في سياتل. كما أن سمال وزملاءه نشروا وصفاً لتجاربهم ونتائجهم في مجلة العلوم عدد 2 آذار 2007:
أولاً ـ كانت إحدى الطائرات الثلاث التي استخدمت في كل بعثات RAINEX مجهزة بنوع من جهاز رادار دوبلر لم يكن قد استخدم سابقاً في داخل الأعاصير. وهو يمتلك هوائيين يراقبان في اتجاهات مختلفة بمقدار بسيط ويأخذان قياسات بشكل أسرع مما يفعل جهاز الرادار دوبلر عادي. والنتيجة هي مراقبة ذات وضوحية عالية للغيوم.
ثانياً ـ كانت المعلومات والبيانات ترسل من الطائرات الثلاث أثناء المهمة إلى علماء على الأرض يقومون بدمجها بمعلومات وبيانات مأخوذة من صور الأقمار الصناعية والرادارات الأرضية, لإنشاء خريطة مركبة للعاصفة.
ثالثاً ـ قام العلماء في الفريق الأرضي بتشغيل محاكيات كمبيوترية للإعصار عالية التصميم, وقد كانت مفيدة في توجيه الطيارين باتجاه الأجزاء من العاصفة التي تظهر, أو يحتمل أن تظهر, فيها أمور مثيرة للاهتمام, بحيث لا يحلق الطيارون بشكل أعمى, على حد تعبير هاوز.
الثالوث المدمر
استهدفت بعثات RAINEX  كما أسلفنا الأعاصير كاترينا وأوفيليا وريتا, وهو ثالوث العواصف الذي ـ بالتأكيد ـ ساعد العلماء بشكل واسع.
كاترينا: وصل إلى ذروة شدته عند مروره فوق خليج مكسيكو في 28 آب 2005 حيث كان عاصفة من التصنيف ـ 5 ,واعتبر رابع أقوى عاصفة مسجلة في حوض شمال الأطلسي. وعندما تحركت عين الإعصار كاترينا بعيداً عن التيار الدائري وعبرت فوق المياه الباردة ضعف الإعصار وأصبحت حالة التصنيف ـ 4, أما الرياح المعززة على اليابسة فقد قاست سرعتها حوالي 200 كم / سا.
أوفيليا: تشكل في شرق فلوريدا في بداية أيلول 2005 وقد تناوب عدة مرات بين عاصفة مدارية وحالة إعصار عندما كان مساره يتذبذب بشكل بطيء على الشاطئ الأطلسي. ولكنه لم يتجاوز حالة التصنيف ـ 1 مطلقاً مع رياح أقواها 140 كم / سا.
ريتا: اشتدت قوته بحيث فاقت كاترينا, وكان توضعه في أواخر أيلول 2005 في جهة الرؤية الأفضل للباحثين. وقد اندفع مباشرة بعد يوم واحد من تطوره إلى مستوى التصنيف ـ 5, حيث اجتاز عملية صعبة للتزود بالقوة سميت "استبدال جدار العين"eyewall replacement. وهذا ـ حسب هاوز ـ هو نموذج تبدل الشدة المفاجئ الذي كان علماء RAINEX   يتمنون مراقبته من مسافة أقرب.
يشرح علماء الأرصاد الجوية النقاط العامة لكيفية تطور الإعصار. فالعواصف الرعدية التي تحيط بعين الإعصار تكون عادة أكثر شدة من العواصف في أي مكان آخر داخل المنظومة. أما الرياح الدافئة الرطبة التي تعتبر وقود هذه العواصف الرعدية فتهبط بمسار حلزوني باتجاه مركز الإعصار على ارتفاع منخفض, كما يقول ويللبي. وعندما يصل الهواء المشبع بالرطوبة إلى جدار العين يرتفع, و تتكثف بعض رطوبته كأمطار. وتؤدي الطاقة المتحررة خلال تلك العملية إلى تسخين الهواء بشكل إضافي, وبالتالي إلى ارتفاعه بشكل أسرع. ومع الوقت يكون الهواء قد ارتفع إلى أعلى غيوم جدار العين, حيث تكون درجة حرارة الهواء أبرد بـ 100 درجة مئوية مما هي عليه عند سطح المحيط, وتنتزع عملية التكثيف كل رطوبة الهواء.
في بعض الأحيان يحدث ما يعوق استكمال تلك الدورة, كما حدث داخل الإعصار ريتا عندما كان ما يزال بعيداً عن جو خليج مكسيكو. فقد اندمجت في ذلك الإعصار حزم سميكة من العواصف الرعدية الكاسحة قريباً من العين, لتشكل حلقة من العواصف على مسافة 20 كم من جدار العين. وعلى الرغم من أن العمليات التي حدثت أثناء تشكل "جدار عين ثانوي" كهذا كانت ذات تأثيرات واضحة, إلا انها ليست مفهومة بشكل جيد, كما يعترف هاوز.
ويضيف شارحاً:"في البداية تنتزع العواصف الرعدية في جدار العين الثانوي معظم الهواء الرطب الذي تقدم باتجاه العين, وهذا يحرم جدار العين الداخلي من الوقود, مما يؤدي بشكل عام إلى أن تضعف العواصف الرعدية هناك. وتبين الأدوات الهابطة في المنطقة بين باطن ريتا وجدار العين الخارجي أن الهواء هناك كان أدفأ وأقل رطوبة من المتوقع. مما يعني أن هناك تكثيفاً أقل للرطوبة في غيوم جدار العين الداخلي, الأمر الذي يشكل عاملاً إضافياًً للحد من اندفاع العواصف الرعدية هناك. وفي النهاية عندما اقترب ريتا من الحدود الغربية لشاطئ الخليج انهار جدار العين الداخلي بشكل كامل. لقد انتهى خلال 12 ـ 24 ساعة".
قبل أن يتشكل جدار العين الثانوي ثارت أقوى رياح ريتا بسرعة 275 كم / سا تقريباً. وبعد أن خمدت العواصف الرعدية في جدار العين الداخلي قاست سرعات الرياح في جدار العين الثانوي 180 كم / سا أو نحو ذلك. ولكن على العموم بدأت العين بالانكماش مباشرة, وازدادت سرعات الرياح من جديد.
هذه العملية ـ حيث جدار العين الداخلي يتحطم ومن ثم يتوجه جدار العين الخارجي ليأخذ مكانه ـ هي ما يسميه علماء الأرصاد الجوية "استبدال جدار العين"eyewall replacement.
قامت إحدى طائرات  RAINEX وهي المزودة بجهاز الرادار دوبلر الأعلى وضوحاً بالطيران عبر الخندق بين جدار العين الداخلي والخارجي لـ ريتا, وذلك بتعاون موظفي تحكم وتوجيه أرضيين مع قائد الطائرة. يقول هاوز:"استمرت تلك المهمة ثلاث ساعات وقد قامت الطائرة خلالها بجولة كاملة واحدة على الأقل في ذلك الخندق. وقد اكتشف الباحثون أن المنطقة الشبيهة بحلوى الدونات لم تكن ببساطة فارغة ولا شيء يحدث فيها. بل على العكس من ذلك كان الهواء في كل مكان داخل الخندق يتحرك للأسفل". ويستنتج من ذلك أن المنطقة التي تتوضع بين جداري العين ليست مجرد منطقة سلبية منفعلة.
أما ويللبي فيعتقد أن المعلومات الهامة التي جمعت خلال مهمات RAINEX استطاعت أن تحسن محاكاة العلماء للأعاصير, فمثلاً أصبح علماء الأرصاد الجوية أكثر قدرة على تقييم كيفية تأثير العوامل الخارجية ـ مثل درجات حرارة المحيطات ـ والعوامل الداخلية ـ مثل تفاعلات الغيوم ـ على شدة العاصفة.
التوقيت هو كل شيء:
من أكثر الأمور التي تحرج المتنبئين الجويين عدم قدرتهم على التنبؤ بشدة الإعصار ساعة بساعة, خاصة عندما يتأثر بظواهر مايزال فهمها ضئيلاً مثل تطور جدار العين الثانوي. ويمكن أن تؤدي التقديرات الخاطئة لتوقيت وحجم هكذا تغيرات إلى إنذارات عواصف غير وافية مما قد يكلف أروحاً. وتبقى البراعة في معرفة كم ستكون شدة الإعصار عندما يصبح على اليابسة أو قربها.
تشتد العديد من العواصف فجأة قبيل بلوغها اليابسة. ومن الأمثلة الهامة هوغو Hugo الذي ضرب بعنف كارولينا الجنوبية عام 1989, وتشارلي Charley الذي نشر الدمار في فلوريدا عام 2004. وفي عام 1992 أنهى أندرو Andrew "استبدال جدار العين" خلال وقت قصير قبل أن يضرب مقاطعة دايد ميامي في فلوريدا كعاصفة من التصنيف ـ 5.
وعلى العكس مما سبق ضعفت عواصف أخرى بشكل غير متوقع مباشرة قبيل اليابسة. وهو ما حدث عام 1990  للإعصار فلويد Floyd الذي تكرر في مساره "استبدال جدار العين" مرتين مما أضعف الإعصار من حالة قرب التصنيف ـ 5 إلى إعصار من التصنيف ـ 2 الذي سبب فيضانات أكثر مما سبب أذيات ناجمة عن الرياح.
في المحصلة يعتقد هاوز أن بعثات RAINEX عام 2005 يمكن أن تفيد كنموذج لرحلات جوية صائدة للأعاصير مستقبلاً. ويلاحظ أن التركيز في مشاهدات الطيارات المستقبلية بنفس الطريقة قد يجعل من الممكن تحديد مناطق داخل العاصفة, ذات قياس صغير, تحدث فيها العمليات التي تؤثر على شدة العاصفة ككل. ويوافقه ويللبي على استنتاجه مع ملاحظة أن المعلومات التي تجمع في هكذا بعثات هادفة يمكن أن تنتج فهماً جديداً لسلوك الإعصار. وهو إذ يعتبر أن العلماء في السنوات القليلة الماضية قد أنجزوا جزءاً من العملية, إلا أن ذلك لا يمنعه من الاعتراف بأنهم لم يحلوا بعد كافة المشكلات الخاصة بالتنبؤ بالأعاصير.

الجمل

المصدر: www.sciencenews.org