چقدر به ابزارهای مدرن هواشناسی مجهزیم؟

به گزارش سیناپرس، بارش برف شدید طی هفته اخیر در اکثر نقاط کشور، مسدود شدن برخی از محورها و لغو بسیاری از پروازها را به همراه داشت. برخلاف دفعات قبل، این بار سازمان هواشناسی ورود این سامانه بارشی به کشور و کاهش قابل‌توجه دمای هوا را به‌موقع پیش‌بینی کرده بود؛ اما عدم آمادگی برخی دستگاه‌های مسئول با وجود هشدارهای متعدد و بی‌توجهی بخشی از مردم، مشکلات زیادی را برای همه ایجاد کرد.

با وجود عملکرد مثبت سازمان هواشناسی کشور در پیش‌بینی به‌موقع این سامانه بارشی، نباید از این نکته غافل شد که این سازمان با کمبود شدید تجهیزات مدرن و پیشرفته مواجه است.

مهر ماه ۱۳۹۵، ابراهیم میرزایی، معاون فنی و شبکه ایستگاه‌های سازمان هواشناسی در گفت‌وگویی عنوان کرده بود که تنها ۹ رادار هواشناسی در استان‌های آذربایجان شرقی، اردبیل، بوشهر، تهران، خوزستان فارس، کرمانشاه، گیلان و مازندران مستقر هستند. اگر این آمار طی سال گذشته تغییری نکرده باشد؛ به آن معنی است که ۲۲ استان به‌طور کامل زیر پوشش رادارهای هواشناسی قرار ندارند و برای پوشش کامل کشور، دست‌کم به ۲۴ رادار نیاز داریم.

به همین بهانه قصد داریم علم هواشناسی و تجهیزات یکی از پیشرفته‌ترین سازمان‌های هواشناسی جهان را موردبررسی قرار دهیم.

هواشناسی (Meteorology) مطالعه علمی جو است که بر پیش‌بینی آب‌وهوا متمرکز دارد. پدیده‌های هواشناسی، رویدادهای آب‌وهوایی قابل‌مشاهده‌ای هستند که علم هواشناسی آن‌ها را به‌خوبی توضیح می‌دهد. رویدادهای آب‌وهوایی وابسته به متغیرهایی در جو زمین مانند دما، فشار و فراوانی بخار آب هستند.

علم هواشناسی مدرن برای پیش‌بینی شرایط جوی وابستگی شدیدی به مدل‌های رایانه‌ای دارد؛ اما برای ارائه پیش‌بینی دقیق‌تر و کارآمدتر وضعیت آب‌وهوا همچنان به روش‌ها و مدل‌هایی مفهومی تکیه دارد که پیش از کاربردی‌شدن رایانه‌ها مورداستفاده قرار می‌گرفتند.

ابزار پیش‌بینی آب‌وهوا

یکی از قدرتمندترین سازمان‌های هواشناسی جهان، اداره ملی اقیانوسی و جوی ایالات‌متحده آمریکا NOAA)) است و متخصصان هواشناسی در سرویس ملی آب‌وهوای این سازمان پیوسته در حال بررسی و نظارت بر شرایط جو زمین هستند.

با پیشرفت فناوری، این مرکز به ابزار و تجهیزات بسیار پیشرفته‌ای برای پیش‌بینی آب‌وهوا مجهز شده است که با جمع‌آوری و پردازش داده‌ها می‌تواند پیش‌بینی‌های سریع‌تر و دقیق‌تری از وضعیت آب‌وهوا را ارائه دهد. در ادامه با مهم‌ترین تجهیزات نوین این سازمان آشنا می‌شویم.

رادار داپلر

رادار داپلر (Doppler که به‌اشتباه دوپلر تلفظ می‌شود) ابزاری برای مشاهده طوفان‌های شدید است. تعداد ۱۵۹ برج رادار در سراسر ایالات‌متحده نصب شده است که قاره آمریکا و بخش‌هایی از آلاسکا، هاوایی، پورتوریکو و گوام را به‌طور کامل پوشش می‌دهد. رادار داپلر می‌تواند انواع بارش‌ها، چرخش ابرهای طوفان‌زا، گردبادها را تشخیص دهد و قدرت و جهت وزش باد را تعیین کند.

داده‌های ماهواره‌ای

متخصصان هواشناسی با تجزیه‌وتحلیل داده‌های جمع‌آوری‌شده در ماهواره‌هایی که از مدار زمین وضعیت آب‌وهوا را می‌سنجند، شرایط آب‌وهوایی را پیش‌بینی می‌کنند. اداره ملی اقیانوسی و جوی ایالات‌متحده آمریکا NOAA)) دارای سه نوع ماهواره آب‌وهوایی است:

ماهواره‌های قطبی که مدارشان از روی قطب‌های زمین می‌گذرد.

ماهواره‌های زمین‌آهنگ که مانند ماهواره‌های مخابراتی، هماهنگ با گردش وضعی زمین به دور سیاره مادری می‌چرخند و موقعیت آن‌ها نسبت به سطح زمین، ثابت می‌ماند.

ماهواره‌های فضای ژرف که وضعیت توفان‌های خورشیدی و تأثیر آن‌ها را بر کل سیاره زمین زیر نظر دارند.

سازمان NOAA هم‌چنین از داده‌های ماهواره‌ای کشورهای دیگر برای ارائه پیش‌بینی‌های دقیق‌تر استفاده می‌کند.

رادیوسوند

رادیوسوندها (radiosondes) منبع اصلی داده‌های لایه‌های فوقانی جو زمین به شمار می‌روند. حداقل دو بار در روز، بالن های آب‌وهوایی مجهز به رادیوسوند در ۹۲ نقطه از آمریکا به هوا فرستاده می‌شود تا طی مأموریت ۲ساعته خود، اطلاعات مهمی در مورد فشار هوا، دما، رطوبت، سرعت و جهت وزش باد گردآوری کنند و به زمین بفرستند. در شرایط خاص آب‌وهوایی مانند زمان وقوع طوفان، معمولا بالن‌های بیشتری برای جمع‌آوری داده‌های تکمیلی به هوا فرستاده می‌شوند.

سیستم‌های خودکار رصد سطحی

سیستم‌های خودکار رصد سطحی که به‌اختصار ASOS نامیده می‌شوند، شرایط آب‌وهوایی را پیوسته از سطح زمین زیر نظر دارند. بیش از ۹۰۰ ایستگاه ASOS در سراسر آمریکا، ۱۲ بار در هر ساعت به جمع‌آوری شرایط آسمان، دید در سطح، بارش، دما و سرعت وزش باد اقدام می‌کنند.

همچنین ۱۰هزار داوطلب در جمع‌آوری داده‌های تکمیلی مربوط به دما و بارندگی (باران و برف) مشارکت دارند. مجموعه داده‌های جمع‌آوری‌شده از ایستگاه‌های ASOS و جمعیت داوطلبان، به ارائه پیش‌بینی‌های دقیق و هشدارهای ضروری کمک می‌کند.

ابررایانه‌ها

سیستم ابررایانه عملیاتی اقلیم و آب‌وهوا (WCOSS) که در NOAA مستقر است، پایه و اساس پیش‌بینی‌های مدرن آب‌وهوا را تشکیل می‌دهد. ظرفیت ابررایانه‌های این مرکز ۵٫۷۸ پتافلاپس است که تقریبا ۶میلیون برابر قدرتمند از رایانه‌های معمولی است.

داده‌های جمع‌آوری‌شده از رادارهای داپلر، رادیوسوندها، ماهواره‌های آب‌وهوایی و دیگر ابزار و تجهیزات هواشناسی به ابررایانه‌ها خورانده می‌شود تا پس از تجزیه‌وتحلیل به مدل‌های عددی تبدیل شوند. از این مدل‌ها و داده‌های آب‌وهوایی قدیم و جدید برای پیش‌بینی آب‌وهوا استفاده می‌شود.

سیستم پیشرفته پردازش اطلاعات هواشناسی

سیستم پیشرفته پردازش اطلاعات هواشناسی (AWIPS) مستقر در NOAA، یک سیستم پردازش رایانه‌ای است که داده‌های گردآوری‌شده از ابزارها را به رابط گرافیکی متصل می‌کند و متخصصان هواشناسی می‌توانند از آن برای تجزیه‌وتحلیل داده‌ها، ارائه پیش‌بینی و اعلام هشدار استفاده کنند. این سیستم نیز برای عملکرد بهتر از ابررایانه‌ها کمک می‌گیرد.