الأعاصير هي إحدى قوى الطبيعة التي لا يمكن التقاطها بالكامل إلا من خلال صور القمر الصناعي. بالنسبة إلى إعصار فرانسيس ، الذي يندفع حاليًا نحو ساحل الولايات المتحدة ، فإن إنفيسات من وكالة الفضاء الأوروبية (ESA) تسير على نحو أفضل ، حيث ينظر عبر الإعصار من الأعلى إلى الأسفل ، حتى أنه يساعد على "الرؤية" تحت الأمواج لرسم القوى الخفية التي تشغل العاصفة.
مع مرور الرياح التي تبلغ سرعتها 235 كيلومترًا في الساعة جزر البهاما ، كانت فرانسيس متجهة إلى اليابسة على ساحل فلوريدا في وقت ما يوم السبت ، وهناك ثلاثة أرباع مليون أمريكي في عملية إخلاء منازلهم. قد يكون الانتظار ومشاهدة فرانسيس انتحاريًا للبشر ، لكن المراقبين الفضائيين مثل إنفيسات يراقبون مرورها دون خطر.
وأوضح جوس "نظرًا لقدرة أجهزة الاستشعار المتعددة من إنفيسات ، يمكننا أن نقطع من خلال الإعصار بقمر صناعي واحد فقط". Achache ، مدير وكالة الفضاء الأوروبية لبرامج رصد الأرض.
على نحو فعال ، يتم فصل فرانسيس عن بعضها البعض لكي يدرسها خبراء الأرصاد الجوية. تتضمن البيانات التي أعادها Envisat هيكل السحب وارتفاعه في الجزء العلوي من حقول الأعاصير والرياح والأمواج في القاع ، ودرجة حرارة سطح البحر وحتى الشذوذ في ارتفاع البحر مما يدل على الظروف الحرارية في أعالي المحيط التي تؤثر على شدته. "
تحدث عمليات مهمة في مجموعة من الارتفاعات والمواقع في جميع أنحاء الإعصار - وهي في الأساس عاصفة قوية كبيرة تتمحور حول منطقة ذات ضغط منخفض شديد.
تتحد الرياح القوية ذات المستوى المنخفض ونطاقات الأمطار الشديدة مع تحديثات قوية وتدفقات من الهواء الرطب على ارتفاعات أعلى ، مع إطلاق الطاقة على شكل عواصف رعدية ممطرة. حتى الآن ، كان المصدر الوحيد الموثوق به لمثل هذه القياسات عالية الدقة على ارتفاعات مختلفة هو الطيران جواً مباشرة عبر الإعصار.
يحمل Envisat أدوات بصرية ورادارية على حد سواء ، مما يمكّن الباحثين من مراقبة هيكل السحب العالية في الغلاف الجوي والضغط في الطيف المرئي والأشعة تحت الحمراء ، بينما يستخدمون في نفس الوقت تقريبًا الانتثار الخلفي للرادار لقياس خشونة سطح البحر وبالتالي اشتقاق حقول الرياح فوق عليه.
تلك الرياح التي تتلاقى في عين العاصفة ذات الضغط المنخفض هي التي تحدد في نهاية المطاف أنماط السحب المتصاعدة التي تميز الإعصار.
لقد بدأ العلماء المتمركزون في فلوريدا في الاستفادة من هذه المجموعة الفريدة من المركبات الفضائية المكونة من أدوات؟ مطياف التصوير عالي الدقة (MERIS) ورادار الفتحة الاصطناعية المتقدم (ASAR)؟ مع دخول موسم الأعاصير على قدم وساق.
اتفقت المحطة الأرضية في مركز الاستشعار عن بُعد المتقدم بجنوب شرق الولايات المتحدة (CSTARS) التابع لجامعة ميامي على اتفاقية للحصول على بيانات ASAR و MERIS مباشرةً من Envisat ، مع مجموعة بيانات مقياس انتثار الرياح ERS-2 التي سيتم متابعتها في المستقبل القريب. وقد جاء وصولهم إلى بيانات Envisat في الوقت الذي يتجه فيه الإعصار الثاني في أقل من شهر نحو ساحل فلوريدا.
قال هانز جرابر ، أستاذ الفيزياء البحرية التطبيقية بجامعة ميامي والمدير المشارك لـ CSTARS: "مع MERIS و ASAR ، يمكن لـ Envisat تصوير المحيط والغلاف الجوي في نفس الوقت تقريبًا ، وهي قدرة مفيدة جدًا خلال موسم الأعاصير".
بينما تعيد MERIS التفاصيل حول السحب الدوامية في الجزء العلوي من الإعصار ، يخترق ASAR عبر السحب لإظهار وجه البحر المدمر بالرياح تحت العاصفة.
"على وجه التحديد من حيث فرانسيس ، يبدو أن الإعصار يتدحرج كثيرًا الآن من أعلى الغيوم ، وتبدو غير مستقرة تمامًا ، يجب أن تساعد المعلومات من صورة ASAR في تحديد حجمها وموقعها على المحيط" قال. "ويمكن استخلاص حقول الرياح حول جدار العين من بيانات ASAR؟ كل ما علينا فعله الآن هو إجراء قياسات من طائرات صياد الأعاصير التي تطير مباشرة خلال العاصفة ".
تم التخطيط لعمليات استحواذ MERIS و ASAR المتزامنة ليوم الجمعة بواسطة CSTARS ، حتى مع اقتراب العاصفة من اليابسة المتوقعة في صباح اليوم التالي.
"نشاطنا الحالي على غرار الهزة؟ وأضاف جربر "نحن نحقق في كيفية استخدام هذا". "هدفنا النهائي هو جعل هذا يعمل على أساس عملي خلال موسم الأعاصير. لدينا صفقة لاستخدام بيانات الرادار من وكالة الفضاء الكندية ، ولدينا أيضًا إمكانية الوصول إلى موارد الأقمار الصناعية الأخرى لتغطية زمنية عالية للمنطقة المتضررة.
"هناك إمكانية لاستخراج كمية كبيرة من المعلومات المفيدة التي يمكن أن تساعد المركز الوطني الأمريكي للأعاصير على زيادة دقة توقعات الأعاصير وتقليل الخطر على الجمهور".
يتم استخدام أداة أخرى على متن Envisat لقياس درجة حرارة فرانسيس ، سواء على سطح المحيط أو على ارتفاعات السحب الشاهقة.
درجات حرارة المياه هي خزان الطاقة الأساسي الكامن الذي يشغل فرانسيس. إلى جانب الظروف الجوية الصحيحة ، يجب أن تتجاوز 26 درجة مئوية لتكوين إعصار استوائي والحفاظ عليه. يعمل مقياس الإشعاع بالمسح الضوئي المتقدم على طول المسار (AATSR) من Envisat مثل مقياس الحرارة القائم على الفضاء ، حيث يكتسب درجة حرارة سطح البحر إلى درجة صغيرة.
في هذه الأثناء ، يقوم AATSR أيضًا بإرجاع بيانات جوية مفيدة ، تقيس درجة حرارة قمة سحب الإعصار؟ فكلما ارتفعت إلى الغلاف الجوي ، زادت برودة الجو - وكذلك اشتقاق المحتوى الجليدي.
قال كارستن بروكمان من شركة بروكمان كونسلت ، وهي شركة ألمانية تعالج كلاً من إعصار ميريس و AATSR: "لقد أنتجنا درجة حرارة سطح بحر AATSR مدمجة وصورة درجة حرارة أعلى من السحابة ، والتي تظهر أن درجة حرارة سطح البحر تصل إلى 29 درجة مئوية في المنطقة". مصور. "يمنح هذا المزيج من مستشعرين خبراء الأرصاد الجوية الكثير من المعلومات لمساعدتهم على فهم ديناميات الإعصار والتنبؤ به بشكل أفضل."
يمكن ربط معلومات AATSR بارتفاع سحابة بيانات MERIS وتطويرها للحصول على تقدير جيد لإمكانيات هطول الأمطار في الإعصار ، وتحسين فهم كيفية ارتباط ذلك بكثافته الإجمالية. يؤدي تكثيف بخار الماء إلى إطلاق حرارة كامنة تسخن المنطقة المجاورة لعين الإعصار. وهذا بدوره يبخر المزيد من المياه السطحية ويغذي المحرك الحراري الذي يشغل الإعصار.
دراسة الأعماق الخفية التي تغذي العاصفة
تُعرف الطاقة الحرارية للماء الدافئ ، والتي تعمل جزئيًا على إعصار ، بإمكانية الحرارة الحرارية للأعاصير المدارية (TCHP).
تمثل السمات المحيطية ، مثل الحلقات ذات القلب الدافئ ، والدوائر ، وتيار الخليج ، مصدرًا لتدفقات الحرارة المعززة في الغلاف الجوي التي قد تسبب تقوية الأعاصير المدارية ، مثل الأعاصير.
قد تمتد المياه الدافئة إلى ما لا يقل عن 100 متر تحت السطح في العديد من هذه الميزات المحيطية ، والتي تمثل المياه ذات المحتوى الحراري العالي جدًا. تكثفت العديد من الأعاصير عندما تمر مساراتها على دوامات أو كتل أخرى من الماء الدافئ ذات قيم TCHP عالية.
على سبيل المثال ، في عام 1995 اشتد إعصار أوبال فجأة في خليج المكسيك بعد تجاوز حلقة دافئة مع قيم TCHP تصل إلى ستة أضعاف العتبة للحفاظ على إعصار استوائي.
في السابق ، استخدم الباحثون درجة حرارة سطح البحر وحدها لتقدير دور الظروف الحرارية العليا للمحيطات في تكثيف الإعصار. المشكلة في ذلك هي أن درجة حرارة سطح البحر التي تقاس بواسطة AATSR أو أجهزة الأقمار الصناعية المماثلة قد لا تظهر في حد ذاتها هذه السمات الدافئة في أعالي المحيط ، خاصة خلال أشهر الصيف في المناطق الاستوائية.
في الماضي ، كانت ميزات المحيطات العلوية هذه غير مرئية من قبل أجهزة استشعار درجة الحرارة المستندة إلى القمر الصناعي لأنها مموهة بشكل فعال تحت طبقة ضحلة ومستقرة للغاية من الماء الدافئ.
تعمل قوى الرياح من الأعاصير المدارية بسهولة على تآكل هذه الطبقة العليا الرقيقة عن طريق خلط المياه العلوية إلى الأعماق التي قد تنخفض إلى 100 متر ، مما يمنح الأعاصير المدارية القدرة على امتصاص الطاقة الحرارية للمحيط ، إذا كانت الظروف مناسبة. الآن ، يمكن لتقديرات TCHP القائمة على الملاحظات الساتلية لدرجة حرارة سطح البحر وارتفاع سطح البحر الكشف عن هذه الميزات.
يعمل الباحث غوستافو جوني ، وجواكين ترينانيس ، وبيتر بلاك من المختبر الأوقيانوغرافي والأرصاد الجوية الأطلسي التابع للإدارة الوطنية الأمريكية للمحيطات والغلاف الجوي (NOAA / AOML) على هذه المنهجية الأصلية للكشف عن هذه الكتل المائية الدافئة ولحساب قيمها المحتملة لإعصار الحرارة الاستوائية باستخدام عدة أجهزة استشعار الأقمار الصناعية بما في ذلك واحد على Envisat.
وأوضح غوني قائلاً: "إن سمات المياه هذه ضرورية لتحديد المناطق ذات القيم العالية من TCHP التي قد تساهم في تكثيف الإعصار؟" "توفر هذه المناطق ذات القيم العالية من TCHP للأعاصير فرصة امتصاص المزيد من الطاقة الحرارية إذا كانت الظروف العامة مناسبة. يستفيد بحثي من حقيقة أن هذه الكتل المائية الدافئة تسبب ارتفاعًا صعوديًا في ارتفاع المحيط حتى 30 سم. ومن ثم يمكن رسم شذوذ ارتفاع البحر ببيانات مقياس الارتفاع الراداري الفضائية. "
أجهزة تحديد الارتفاع الرادارية ، مثل أداة رادار مقياس الارتفاع -2 على إنفيسات ، تطلق مئات نبضات الرادار إلى الأرض كل ثانية ، وبتوقيت عودتها إلى أسفل نانوثانية يمكن قياس ارتفاع البحر إلى أقصى حد يبلغ سنتيمترين من مئات الكيلومترات فوق أرض.
يجمع مختبر الأبحاث البحرية الأمريكية (NRL) بين بيانات Envisat RA-2 وبيانات من أجهزة تحديد الارتفاع الرادارية على متن سواتل Jason-1 و GFO لتعزيز الدقة الشاملة والتغطية المكانية والزمانية ، وتشكل مصدرًا لمنتجات قياس الارتفاع التي بدورها تشكل أساس خرائط NOAA / AOML التي أنتجتها احتمالات حرارة الأعاصير المدارية التي تصور الظروف الحرارية العليا للمحيطات ، كما هو موضح هنا مضافًا ضد مسار إعصار فرانسيس حتى الآن.
"في الوقت الحالي ، أستخدم هذا المنتج لأغراض البحث فقط ، مما يوفر فهمًا أفضل لحياة الإعصار. ومع ذلك ، يتم إنتاج منتجات مماثلة واستخدامها تشغيليًا للتنبؤ من قبل المركز الوطني للأعاصير "، اختتم غوني.
تقوم شركة فرنسية Collecte Localization Satellites الفرنسية (CLS) بتوزيع منتجات سرعة الرياح وارتفاع الموجات القائمة على قياس الارتفاع ، ويمكنها الكشف عن ميزات سطح البحر المتعلقة بوجود الأعاصير.
الكشف عن نتائج التصور
يُطلق القمر الصناعي Envisat التابع لوكالة الفضاء الأوروبية في مارس 2002 ، وهو وسيلة قوية للغاية لرصد حالة عالمنا وتأثير الأنشطة البشرية عليه. يحمل Envisat عشر أدوات متطورة لمراقبة ومراقبة الغلاف الجوي للأرض والأرض والمحيطات والغطاء الجليدي ، مع الحفاظ على الاستمرارية مع مهام ERS للوكالة التي بدأت في عام 1991.
بعد عامين ونصف في المدار ، على وشك أن يجتمع أكثر من 700 عالم من 50 دولة في ندوة خاصة في سالزبورغ في النمسا لمراجعة ومناقشة النتائج المبكرة من الأقمار الصناعية ، وتقديم أنشطة البحث الخاصة بهم بناءً على بيانات Envisat.
ابتداءً من يوم الاثنين ، ستعالج ندوة إنفيسات جميع مجالات علوم الأرض تقريبًا ، بما في ذلك كيمياء الغلاف الجوي والدراسات الساحلية والرادار وقياس التداخل والرياح والأمواج والنباتات والزراعة والانهيارات الأرضية والمخاطر الطبيعية وتلوث الهواء ولون المحيطات والانسكابات النفطية والجليد .
هناك أكثر من 650 ورقة مقدمة في الندوة ، تم اختيارها من قبل مراجعة الأقران. ستتضمن العروض التقديمية نتائج حول انسكاب نفط بريستيج وحرائق الغابات في البرتغال العام الماضي ، وفيضانات إلبه عام 2002 ، وتطور ثقب الأوزون في القطب الجنوبي ، وزلزال بام والتلوث في أوروبا.
تم التخطيط للعديد من المظاهرات خلال الأسبوع في منطقة المعارض ESA. ومن المقرر أيضا إقامة معرض كونسورتيوم صناعي حول مبادرة المراقبة العالمية للبيئة والأمن المشتركة بين وكالة الفضاء الأوروبية والمفوضية الأوروبية.
المصدر الأصلي: بيان صحفي لوكالة الفضاء الأوروبية
