لماذا لا يزال من الصعب التنبؤ بالأعاصير – على الرغم من تحسن التنبؤات بالعواصف

عندما كان الإعصار القاتل يتجه نحو رولينج فورك ، ميسيسيبي ، في 24 مارس 2023 ، رأى خبراء الأرصاد العاصفة تتطور على الرادار وأصدروا نادر “إعصار طارئ” تحذير. كانت مراكز التنبؤ بالطقس والتنبؤ بالعواصف التابعة لـ NOAA تحذر منذ عدة أيام من مخاطر الطقس القاسي في المنطقة. ولكن في حين أن المتنبئين يمكنهم رؤية علامات الأعاصير المحتملة مقدمًا ، فإن التنبؤ بموعد ومكان تشكل الأعاصير لا يزال صعبًا للغاية.

لقد طلبنا من كريس نووتارسكي ، عالم الغلاف الجوي الذي يعمل على نمذجة حاسوبية شديدة العواصف الرعدية ، أن يشرح لماذا – وكيف تتحسن تكنولوجيا التنبؤ.

لماذا لا يزال من الصعب التنبؤ بالأعاصير؟

لقد أصبح علماء الأرصاد الجوية أفضل كثيرًا في التنبؤ بالظروف التي تزيد من احتمالية حدوث الأعاصير. لكن التنبؤ بالضبط بالعواصف الرعدية التي ستنتج إعصارًا ومتى يكون أكثر صعوبة ، وهذا هو المكان الذي تركز فيه الكثير من أبحاث الطقس القاسية اليوم.

في كثير من الأحيان ، سيكون لديك خط من العواصف الرعدية في بيئة تبدو مواتية للأعاصير ، وقد تنتج إحدى العواصف إعصارًا بينما لا تنتج العواصف الأخرى.

يمكن أن تكون الاختلافات بينهما بسبب الاختلافات الطفيفة في متغيرات الأرصاد الجوية ، مثل درجة الحرارة. حتى التغييرات في ظروف سطح الأرض – الحقول أو المناطق الحرجية أو البيئات الحضرية – يمكن أن تؤثر على ما إذا كان الإعصار يتشكل. يمكن أن يكون لهذه التغييرات الصغيرة في بيئة العاصفة تأثيرات كبيرة على العمليات داخل العواصف التي يمكن أن تحدث أو تكسر الإعصار.

أحد أقوى المؤشرات على ما إذا كانت العاصفة الرعدية تنتج إعصارًا يتعلق بقص الرياح العمودي ، وهو كيف تغير الرياح اتجاهها أو سرعتها مع الارتفاع في الغلاف الجوي.

كيف يتفاعل قص الرياح مع الهواء المبرد بالمطر داخل العواصف ، والذي نسميه “التدفق الخارج” ، ومقدار تبخر هطول الأمطار الذي يمكن أن يؤثر على ما إذا كان الإعصار يتشكل أم لا. إذا كنت في أي وقت مضى في عاصفة رعدية ، فأنت تعلم أنه قبل أن تبدأ في هطول الأمطار ، غالبًا ما تحصل على عاصفة من الهواء البارد تتصاعد من العاصفة. تعتبر خصائص تدفق الهواء البارد مهمة لمعرفة ما إذا كان يمكن أن يتشكل الإعصار ، لأن الأعاصير عادة ما تتشكل في ذلك الجزء الأكثر برودة من العاصفة.

إلى أي مدى مقدمًا يمكنك معرفة ما إذا كان من المحتمل أن يكون الإعصار كبيرًا وقويًا؟

انه لامر معقد. لا يزال الرادار أكبر أداة لدينا لتحديد وقت إصدار تحذير من الإعصار – مما يعني أن الإعصار وشيك في المنطقة ويجب على الناس البحث عن مأوى.

تتشكل الغالبية العظمى من الأعاصير العنيفة من الخلايا العملاقة ، والعواصف الرعدية مع تيار صاعد دائري عميق ، يسمى “mesocyclone”. يمكن لقص الرياح العمودي أن يمكّن المستويات الوسطى للعاصفة من الدوران ، ويمكن أن يؤدي الشفط التصاعدي من هذا الميزوسيكلون إلى تكثيف الدوران داخل التدفق الخارج للعاصفة إلى إعصار.

إذا كان لديك خلية خارقة ولها دوران قوي فوق الأرض ، فغالبًا ما يكون ذلك مقدمة للإعصار. تشير بعض الأبحاث إلى أنه من المرجح أن يتسبب إعصار الميزوكلون الأوسع نطاقاً في حدوث إعصار أقوى وأطول أمداً من العواصف الأخرى.

يبحث المتنبئون أيضًا في الظروف البيئية للعاصفة – درجة الحرارة والرطوبة وقص الرياح. يقدم هؤلاء المزيد من الأدلة على أن العاصفة من المحتمل أن تنتج إعصارًا كبيرًا.

زادت نسبة الأعاصير التي تتلقى تحذيرًا خلال العقود الأخيرة ، بسبب رادار دوبلر وتحسين النمذجة والفهم الأفضل لبيئة العاصفة. حوالي 87 ٪ من الأعاصير القاتلة من 2003 إلى 2017 كان لها تحذير مسبق.

كما تم تحسين مهلة الإنذارات. بشكل عام ، تستغرق الآن حوالي 10 إلى 15 دقيقة. هذا هو الوقت الكافي للوصول إلى الطابق السفلي الخاص بك ، أو إذا كنت في حديقة مقطورات أو في الخارج ، للعثور على مرفق آمن. لن تستغرق كل عاصفة وقتًا طويلاً ، لذا من المهم أن تحتمي بسرعة.

ما الذي يكتشفه الباحثون اليوم عن الأعاصير التي يمكن أن تساعد في حماية الأرواح في المستقبل؟

إذا فكرت في العودة إلى فيلم “Twister” ، في أوائل التسعينيات ، كنا قد بدأنا في القيام بالمزيد من العمل الميداني على الأعاصير. كنا نخرج الرادار في الشاحنات ونقود المركبات بأدوات مثبتة على السقف في العواصف. هذا هو الوقت الذي بدأنا فيه حقًا في تقدير ما نسميه عمليات مقياس العاصفة – الظروف داخل العاصفة نفسها ، وكيف يمكن للتغيرات في درجة الحرارة والرطوبة في التدفق الخارجي أن تؤثر على احتمالية حدوث الأعاصير.

ومع ذلك ، لا يمكن للعلماء إطلاق منطاد الطقس أو إرسال أدوات إلى كل عاصفة. لذلك ، نستخدم أجهزة الكمبيوتر أيضًا لنمذجة العواصف لفهم ما يحدث في الداخل. في كثير من الأحيان ، سنقوم بتشغيل عدة نماذج ، يشار إليها باسم المجموعات. على سبيل المثال ، إذا أنتجت تسعة نماذج من أصل 10 إعصارًا ، فنحن نعلم أن هناك فرصة جيدة لأن تنتج العاصفة أعاصير.

قام المختبر الوطني للعواصف الشديدة مؤخرًا بتجربة تحذيرات الإعصار بناءً على هذه النماذج ، المسماة Warn-on-Forecast ، لزيادة المهلة الزمنية لتحذيرات الإعصار.

هناك الكثير من مجالات البحث الأخرى. على سبيل المثال ، لفهم كيفية تشكل العواصف بشكل أفضل ، أقوم بالكثير من النمذجة الحاسوبية المثالية. لذلك ، أستخدم نموذجًا ببيئة عاصفة مبسطة وأجري تغييرات صغيرة على البيئة لأرى كيف يغير ذلك الفيزياء داخل العاصفة نفسها.

هناك أيضًا أدوات جديدة في مطاردة العواصف. حدث انفجار في استخدام الطائرات بدون طيار – وضع العلماء أجهزة استشعار في الطائرات بدون طيار ويطيرونها بالقرب من العاصفة وأحيانًا داخلها.

تحول تركيز أبحاث الإعصار أيضًا من Great Plains – “زقاق الإعصار” التقليدي – إلى الجنوب الشرقي.

ما المختلف في الأعاصير في الجنوب الشرقي؟

يوجد في الجنوب الشرقي بعض التأثيرات المختلفة على العواصف مقارنة بالسهول الكبرى. يحتوي الجنوب الشرقي على المزيد من الأشجار والتضاريس الأكثر تنوعًا ، وكذلك المزيد من الرطوبة في الغلاف الجوي لأنه قريب من خليج المكسيك. تميل إلى أن يكون هناك المزيد من الوفيات في الجنوب الشرقي أيضًا ، لأن المزيد من الأعاصير تتشكل في الليل.

نميل إلى رؤية المزيد من الأعاصير في الجنوب الشرقي التي تقع في خطوط العواصف الرعدية المسماة “أنظمة الحمل الحراري شبه الخطية”. يمكن أن تكون العمليات التي تؤدي إلى الأعاصير في هذه العواصف مختلفة ، ويتعلم العلماء المزيد عن ذلك.

اقترحت بعض الأبحاث أيضًا بداية تحول مناخي في الأعاصير باتجاه الجنوب الشرقي. قد يكون من الصعب فصل الزيادة في العواصف عن التكنولوجيا الأفضل التي تكتشف المزيد من الأعاصير. لذلك ، هناك حاجة إلى مزيد من البحث.