Table of Contents
الإطار التكنولوجي الأساسي لإبادة الرعد
وتشكل العواصف الرعدية تهديدا خطيرا للحياة والممتلكات في جميع القارات المأهولة، ويتوقف التنبؤ الدقيق على مجموعة من تكنولوجيات المراقبة والنمذجة التي تعمل معا لكشف عدم الاستقرار، والتقارب في الرطوبة، والارتقاء في الغلاف الجوي، ويتفاوت أداء هذه النظم حسب المنطقة، ولكن الفيزياء الأساسية لا تزال هي نفسها، ويُعتبر فهم كيفية إسهام كل تكنولوجيا في سلسلة التنبؤات أمرا أساسيا لتحسين التأهب والحد من الأثر الاقتصادي الحاد للأحوال الجوية.
الاستشعار عن بعد بواسطة السواتل
وتوفر السواتل ذات الفتحات الأرضية صوراً مرئية ومرئية باستمرار تتتبع تطوراً متصاعداً في الوقت المناسب، وفي مناطق مثل المدارات التي تتطور بسرعة وتغطية الرادار، تصبح البيانات الساتلية الأداة الرئيسية لرصد إطلاق الرعد، وتشير أحدث توليد لسواتل " غيستشن " ، بما في ذلك سلسلة " غويس - آر " في أمريكا الشمالية، و " هيماواير " في آسيا " .
شبكات الرادار العاملة
ويظل رادار النطاق الترددي هو مجموعة من وسائل الكشف عن العواصف الرعدية على الصعيدين المحلي والإقليمي، وتسمح تكنولوجيا الاستقراء المزدوجة الآن للتنبؤات بالتمييز بين الأمطار والهش والثلوج والحطام، وتحسين التمييز بين العواصف الشديدة من المناطق غير الساحلية، وفي أمريكا الشمالية، فإن شبكة الأحواض المائية في منطقة شمال شرق أوروبا تغطي معظم المناطق القارية التي تتداخل فيها التغطية، مما يتيح إجراء تحليل مفصل على نطاق العواصف.
نماذج المبيدات الحشرية العددية
وتتوقع النماذج الرقمية العالمية والإقليمية إمكانية حدوث إعصارات في مناطق الغلاف الجوي، وذلك بحل معادلة الحركة الجوية في نقاط الشبكة المفصَّلة، وتعتمد الصيغة الأولية لشبكة " إيهوا " (ECMWF) على هذه المواهب في منطقة الإستعداد العالمي، وهي تمثل نماذج متوسطة المدى لتحديد أنماط واسعة النطاق يمكن استخدامها لتطوير العواصف.
نظم كشف البرق ورسم الخرائط
وتوفر شبكات الإضاءة بيانات عن الإضراب الأرضي في الوقت الحقيقي تضاهيها مع التغيرات في كثافة الاستقطاب والاستقطاب، كما أن البيانات العالمية عن البرق في المدار الثابت بالنسبة للشبكة العالمية لأجهزة الاستشعار عن برق في محطة الفضاء الدولية توفر مراقبة مستمرة لإضاءة السواتل (الدقيقة من الحرق إلى الأرض) في جميع المناطق الواسعة، وكثيرا ما تكون الشبكات القائمة على الأرض - مثل الشبكة الأوروبية لبث الضوء في الولايات المتحدة.
التعلم في مجال الآلات ودمج البيانات
إن أساليب التعلم الإحصائية والآلية تدمج الآن مسارات البيانات غير المتجانسة في منتجات الاحتمال الموحدة للثديرات الرعدية، ويمكن أن تنتج نماذج مدرَّبة على الرادار التاريخي، وبيانات السواتل، والبرق، هياكل أساسية مُحتملة تفوق التقنيات التقليدية للإنذار بالاستقراء، وعلى سبيل المثال، يستخدم نظام " نواة " (NOA) لمسح حرجي عشوائي للجمع بين البارامترات البيئية وخصائزات العواصف الرادية الرادية.
جيم - التكيف الإقليمي والحقيقة المتعلقة بالهياكل الأساسية
إن فعالية تكنولوجيات التنبؤ بالعواصف الرعدية ليست موحدة، وتواجه كل منطقة قيودا بيئية وبنى أساسية متميزة تحدد كيفية نشر واستخدام الأدوات الأساسية المذكورة أعلاه، ومن الضروري فهم هذه الاختلافات الإقليمية لاستهداف الاستثمارات في القدرة على التنبؤ وتفسير موثوقية الإنذارات في أي مجال بعينه.
أمريكا الشمالية: نظم الإنذار العالي وأجهزة الإنذار العامة
وتستفيد الولايات المتحدة من أعلى كثافة من الرادار الجوي التشغيلي في العالم، حيث توفر أكثر من 150 موقعا من مواقع الشبكة الوطنية للتصنيف والتصنيف المتداخل، وتدعم هذه الهياكل ثقافة تنبؤية ناضجة، وتديرها عاصفة رعدية شديدة، وتصدر إنذارات بالفيضانات على مستوى المقاطعات، حيث يتراوح متوسطها بين 10 و 15 دقيقة، وتدمج دائرة الطقس الوطنية الرادارات والسواتل والخفيف والبيانات النموذجية من خلال سلسلة متقدمة من الترددات في آنفة.
أوروبا: التنسيق والتوحيد بين الشركات
ويحدّد موقع التنبؤ بالعواصف الرعدية في أوروبا الحاجة إلى التنسيق عبر الحدود الوطنية، حيث يتصدى المركز الأوروبي للتنبؤات الجوية المتوسطة المدى للمنتجات المحددة والمجمّعة التي تستخدمها جميع الدول الأعضاء، بينما تُصدر خدمات الأرصاد الجوية الوطنية تحذيرات تستند إلى العتبات المحلية، وتواجه الظواهر المشابهة التي تكتنف الرادارات في منطقة البحر الأبيض المتوسط والتي تُصدر فيها أكثر من 200 نموذج من نماذج الرادارات في مختلف أنحاء القارة، ولكن توجد فيها ضوابط للجودة.
آسيا والمحيط الهادئ: الديناميات مونسونية والتفاعل المداري
وتنتج منطقة آسيا والمحيط الهادئ مجموعة واسعة من نظم العواصف الرعدية التي تأثرت بالرياح الهندية والشرقية، ورياح غرب أفريقيا، والأعاصير المدارية، ومنطقة التقارب بين المدارات، والتي كثيرا ما تولد فيها إحدى أكبر شبكات الرادار في العالم، والتي تدعمها شبكة كثيفة من محطات الطقس التلقائية، ونظام إنذار متطور يتعامل مع تواتر حدوث ظواهر أساسية شديدة في جنوب شرق آسيا.
أفريقيا: ألعاب البيانات والإنذار المبكر على أساس المجتمع المحلي
وتتوفر في أفريقيا أقل كثافة من محطات رصد الطقس وتغطية رادارية لأي قارة مأهولة، وتُبلغ الشبكة العالمية المتكاملة للرصد التابعة للمنظمة العالمية للأرصاد الجوية أن أقل من 10 في المائة من محطات الأرصاد الجوية الأفريقية تفي بمتطلبات كثافة الشبكة العالمية للرصد، ويتوقف التنبؤ بالأعباء الساتلية التي تُستخدم في هذا السياق اعتمادا كبيرا على البيانات الساتلية، ولا سيما المنتجات من موقع ميتيوسات التي تتبع مجموعات السحب المتزامنة ومدة التنمية السحابية.
أمريكا الجنوبية: اتحاد حوض الأمازون ومخاطر فلاش فلود
وتواجه أمريكا الجنوبية تحديا مزدوجا: فالحوض الأمازوني يولد عواصفا عميقة نشطة كهربائيا، غير ملاحظ على نحو سليم من الرادار، بينما توجد مناطق مأهولة بالسكان في جنوب القوارب نظما متجانسة ذات نطاق واسع تنتج عن التلال والفيضانات السريعة، وتدير البرازيل شبكة وطنية من الرادارات ذات النطاق الترددي والدوبلر تتركز في مناطق حوض ساو باولو وريو دي جانيرو.
المناطق القطبية والعالية الطول: العواصف الرعدية الباردة
إن العواصف الرعدية في المناطق القطبية والمناطق المرتفعة العرض نادرة ولكنها يمكن أن تولد ظروفاً خطرة، بما في ذلك حرائق البرق التي تنجم عن ذلك فوق دائرة القطب الشمالي والعواصف المثبطة للثلج على المناطق دون المدارية، ويعول السكان المتفرقة وانعدام ثقافة الإنذار السابقة على أن نظم التنبؤ لا تتناسب جيداً مع هذه الأحداث.
مضيق المقاطع ومقاييس الأداء
وفي جميع المناطق، تحد مجموعة من القيود المشتركة من المهارات النهائية للتنبؤات بالرعدية، ويساعد فهم هذه القيود المستعملين على تفسير موثوقية الإنذار وتوجيه الاستثمارات في المجالات التي سيكون فيها للتحسينات أكبر أثر.
توافر البيانات والاتصالات السلكية واللاسلكية
وحتى في المناطق المتقدمة للرصد، يحد تواتر البيانات وحجم النطاق الترددي من ما يمكن استخدامه عمليا، وتتوفر لمنتجات البيانات الساتلية ذات الاستبانة العالية حجم كبير من الملفات التي تتطلب وصلات ساتلية مخصصة للوصول إلى مكاتب التنبؤ في المواقع النائية أو الجزرية، وتتزايد أحجام بيانات الرادار بشكل كبير مع الانتقال إلى نظام ثنائي القطب؛ وتشغل بلدان نامية كثيرة رادارات تسجل بيانات خام ولكنها لا تستطيع نقلها في الوقت الحقيقي إلى محاور المعالجة المركزية.
القرار النموذجي والتنبؤات الملزمة
فالتحرك نحو نماذج الحد من التلويث (المباعدة بين 3 كيلومترات أو أقل) قد حسّن واقعية العواصف الرعدية المحاكاة، ولكن هذه النماذج لا تزال باهظة التكلفة من الناحية الحسابية ولا تدار إلا لمجالات محدودة، كما أن المناطق التي تفتقر إلى إمكانية الوصول إلى نماذج الشبكات المحلية ذات السرعة العالية يجب أن تعتمد على نماذج عالمية ذات مسيرة تتراوح بين 10 و 20 كيلومترا، مما يميز بين الانقسامات والثاقية.
التحقق والمهارات في المناطق المختلفة
ولا توزع حتى الآن مهارات التنبؤ بالعواصف الرعدية، وتظهر إحصاءات التحقق من بوابة التحقق التي وضعتها المنظمة العالمية للأرصاد الجوية أن احتمال الكشف عن العواصف الرعدية الشديدة في أمريكا الشمالية وأوروبا الغربية يتجاوز 80 في المائة مع وجود معدلات إنذار كاذبة تقترب من 30 في المائة، وفي أفريقيا وأجزاء من أمريكا الجنوبية، فإن معدلات الكشف تقل في كثير من الأحيان عن 50 في المائة، كما أن معدلات الإنذار الزائفة تتجاوز 60 في المائة، مما يؤدي إلى حدوث إجهاد في مراكز المراقبة.
التكنولوجيات الناشئة والاتجاه المستقبلي
وتتجه عدة تطورات تكنولوجية إلى الحد من التفاوتات الإقليمية في القدرة على التنبؤ بالعواصف الرعدية خلال العقد المقبل، ويعالج كل ابتكار نقطة ضعف محددة في سلسلة المراقبة أو النماذج الحالية.
Hyperspectral Sounders
وتوفر أجهزة الصوت الثابتة حالياً حلاً عمودياً محدوداً للحرارة والرطوبة، يستكمل كل 30 إلى 60 دقيقة، وسيؤدي الجيل القادم من أجهزة الصوت ذات الأشعة تحت الحمراء التي تعمل بالأشعة فوق البنفسجية على منابر المدار الثابت بالنسبة للأرض، مثل الصنقيات المتداخلة تحت سطح الأرض، وأجهزة الاستنشاق بالأشعة فوق البنفسجية في المستقبل على مدار ثابت، إلى إلقاء السبرات ذات الترددات التي تتراوح بين 10 و15 دقيقة و15.
شبكة الاستشعار
فالضغط المنخفض التكلفة، ودرجة الحرارة، والرطوبة، ومجسات البرق التي تنشر عن طريق شبكات علم المواطنين وأسطول محطات الطقس التجارية تسد بالفعل الثغرات بين مواقع المراقبة الرسمية، وتشمل الشبكة الأرضية المتوسطة مثلا عشرات الآلاف من المحطات التي تغذي البيانات في الوقت الحقيقي في نماذج التنبؤات المحلية، وفي المستقبل، فإن الشبكة التي تستخدم في الوقت المناسب للكشف عن الترددات الأرضية، حيث تعمل الشبكة نفسها كمواد جذابة من حيث الجودة.
الاستخبارات الفنية للناطقين
وقد توفر نماذج التعلم العميق التي تجهز صورا ساتلية ورادارية في السلسلة الزمنية إمكانية إنتاج عاصفة رعدية دقيقة الآن (0-6 ساعات) دون حل صريح للمعادلات المادية، وقد يُظهر نظام البث الشبكي لمكتب الميت الذي يستخدم هيكلاً للأشعة فوق البنفسجية المتطورة، أن هناك مجموعة من البيانات الجاهزة للتنبؤ بالتدفقات البصرية التقليدية للتنبؤ بكثافة في الأمطار في المملكة المتحدة.
رادار قاعد الفضاء من أجل التغطية العالمية
وتوفر بعثة قياس التهطال العالمي التابعة لناسا - جاكسا مرجعا لتقديرات التهطال بالرادار من الفضاء، ولكن رادارها الوحيد من طراز كو/كا - كيه يحتوي على مقصلة طولها 245 كيلومترا، وفترة إعادة النظر التي تستغرق عدة أيام، غير كافية للتنبؤات العملية حاليا، وتقوم عدة وكالات فضائية بالتحقيق في مجموعات من السواتل الصغيرة ذات النطاق الراداري والتي يمكن أن توفر تغطية عالمية كاملة من حيث الارتداد.
توصيات عملية لأصحاب المصلحة
وبالنسبة لوكالات الأرصاد الجوية، ينبغي أن تعطي استثمارات الهياكل الأساسية الأولوية لتوسيع نطاق التغطية بالرادارية في الثغرات المحددة والارتقاء بتكنولوجيا الاقتصاد المزدوج حيثما أمكن ذلك، وينبغي أن يعامل الوصول إلى البيانات الساتلية، ولا سيما في غضون خمس دقائق من المسح الكامل، بوصفه قدرة تشغيلية أساسية، وينبغي أن تواصل مراكز التنبؤ بالطقس المناخية الاتجاه نحو الجمع بين المجموعات، وأن تتيح أفضل ما لديها على الصعيد العالمي من خلال سياسات بيانات مفتوحة.
إن مسار تكنولوجيا التنبؤ بالعواصف الرعدية هو أحد أوجه زيادة إمكانية الوصول إلى العالم، فالثغرات الموجودة اليوم ليست أساسية، هي ثغرات في الاستثمار والهياكل الأساسية والتدريب، ويتطلب إلغاؤها التزاماً مستمراً من الحكومات الوطنية والهيئات الدولية والقطاع الخاص، ولكن الدفع قابل للقياس في الحد من مخاطر الكوارث وزيادة قدرة المجتمعات المحلية على مواجهة الطقس الشديد.