ذرات ریزی که می‌توانند طوفان‌ها را متوقف کنند

گردبادها که در اقیانوس اطلس شمالی و اقیانوس آرام شمالی رخ می‌دهند، بیشترین خسارت را به ایالات متحده وارد کرده‌اند و به طور متوسط هر طوفان ۲۳ میلیارد دلار خسارت زده است. این گردبادها همچنین بیشترین تعداد قربانیان ناشی از حوادث جوی را به همراه دارند و بیش از ۷۲۰۰ نفر را از سال ۱۹۸۰ تاکنون قربانی کرده‌اند.

به گزارش ایسنا به نقل از نیو اطلس، دانشمندان امیدوارند وقایع مخرب جوی را پیش از رسیدن به خشکی متوقف کنند.

چرخند یا سیکلون (Cyclone) اصطلاحی در هواشناسی است که به بررسی مستقیم جهت حرکت یک توده هوا می‌پردازد. خود توده هوا نیز بستگی مستقیم به منطقه جغرافیایی و محدوده انتقالی توده هوا دارد، به گونه‌ای که جهت حرکت یک توده هوا در نیم‌کره شمالی با جهت حرکتی یک توده هوا در نیم‌کره جنوبی دقیقاً برعکس یکدیگر و برخلاف هم است.

در یک مطالعه بی‌سابقه، محققان دانشگاه ملی استرالیا (ANU) مدلی ارائه داده‌اند که روشی برای متوقف کردن طوفان‌های در حال رشد با استفاده از ذرات هواپخش با اشکال مختلف است که می‌توانند روند طبیعی طوفان را مختل کنند و قدرت مخرب آن را کاهش دهند.

رازلین پرینسلی(Roslyn Prinsley)، دانشیار دانشگاه ANU می‌گوید: دیگران تأثیر هواپخش‌ها را روی یک چرخند کامل بررسی کرده‌اند، یعنی زمانی که قرار است به خشکی برسد. ما فکر کردیم شاید بهتر باشد قبل از شکل‌گیری طوفان، آن را متوقف کنیم. اکنون نشان داده‌ایم که کاهش شدت طوفان در مراحل اولیه ممکن است.

تلاش‌های گذشته برای نابودی طوفان‌ها چندان مؤثر نبوده، عمدتاً به این دلیل که چرخندهای گرمسیری غیر قابل پیش‌بینی و بسیار پیچیده هستند.

در این مطالعه جدید، محققان سعی کرده‌اند حدس و گمان‌ها را حذف کنند و با استفاده از مدل‌های جامع ژئوفیزیکی نشان دهند که چگونه ذرات ریز با اشکال مختلف می‌توانند توانایی رشد طوفان را به طور اساسی تغییر دهند. هر چه زودتر ذرات وارد طوفان شوند، تأثیر آنها بهتر خواهد بود.

پرینسلی می‌گوید: اگر از اندازه‌های مختلف هواپخش استفاده کنید، تأثیرات متفاوتی روی چرخند خواهید داشت، اما همه این روش‌ها امیدبخش هستند. مطالعه ما برای اولین بار تأثیر هواپخش‌هایی با اندازه‌های مختلف را روی تشکیل چرخند گرمسیری نشان می‌دهد. ما دریافتیم که ذرات بزرگتر ابتدا سرعت چرخش طوفان را کاهش می‌دهند، در حالی که ذرات ریز یا فوق ریز ابتدا سرعت آن را افزایش می‌دهند، اما بعداً بیشتر از ذرات بزرگ آن را تضعیف می‌کنند.

پرینسلی اکنون با استارت‌آپ «Aeolus» در «سیلیکون ولی» همکاری می‌کند، شرکتی که هدفش ضعیف کردن طوفان‌های گرمسیری قبل از رسیدن به خشکی است.

گردبادها که در اقیانوس اطلس شمالی و اقیانوس آرام شمالی رخ می‌دهند، بیشترین خسارت را به ایالات متحده وارد کرده‌اند و به طور متوسط هر طوفان ۲۳ میلیارد دلار خسارت زده است. این گردبادها همچنین بیشترین تعداد قربانیان ناشی از حوادث جوی را به همراه دارند و بیش از ۷۲۰۰ نفر را از سال ۱۹۸۰ تاکنون قربانی کرده‌اند.

کوکی ماشیتا(Koki Mashita)، یکی از هم‌بنیانگذاران Aeolus می‌گوید: این تنها راه‌حل بلندمدت است. در بسیاری از نقاط جهان، تشدید این وقایع به دلیل تغییرات اقلیمی باعث افزایش چشمگیر حق بیمه‌ها شده است. در دهه‌های آینده، املاک واقعاً بیمه‌ناپذیر خواهند شد و باید کاری کنیم.

اکنون پرسش این است که چرا محققان و شرکت Aeolus معتقدند این روش جدید موفق خواهد شد، در حالی که دیگر طرح‌ها از جمله پروژه دولتی بلندپروازانه «Stormfury» که توسعه آن ۲۱ سال طول کشید، شکست خورده‌اند؟ کلید موفقیت در فهم فیزیک تشکیل طوفان و شناخت نوع ذراتی است که می‌توانند روند رشد آن را مختل کنند. شاید ساده به نظر برسد، اما تاکنون سیستم دفاعی مؤثری برای محافظت از جوامع در معرض خطر دیده نشده است.

محققان نوشته‌اند: در این مطالعه، با استفاده از مدل‌های رایانه‌ای بررسی کردیم چگونه افزودن هواپخش‌هایی با اندازه‌های مختلف روی توسعه اولیه چرخند تأثیر می‌گذارد. دریافتیم که ذرات ریز (۰.۰۵ تا ۱ میکرومتر) و فوق ریز (کمتر از ۰.۰۵ میکرومتر) ابتدا طوفان را با افزایش حرارتی که از تراکم، انجماد و رشد یخ در ابرها آزاد می‌شود، تقویت می‌کنند، اما این باعث ایجاد یک «استخر سرد» قوی‌تر (ناحیه هوای سرد نزدیک سطح زمین) می‌شود که ورود انرژی به طوفان را کاهش می‌دهد و در نهایت آن را تضعیف می‌کند.

وی افزود: در مقابل، ذرات بزرگتر و درشت (۱ تا ۴ میکرومتر) ابتدا با افزایش بارندگی سرعت طوفان را کاهش می‌دهند، اما بعداً «استخر سرد» ضعیف‌تری ایجاد می‌کنند که تأثیر زیادی بر تضعیف طوفان ندارد.

به طور خلاصه، ذرات ریز و فوق ریز نمک دریایی باعث تقویت طوفان‌ها می‌شوند، اما فرآیند آن در نهایت منبع هوای گرم و مرطوب را قطع می‌کند و رشد طوفان را مختل می‌سازد. ذرات ریز بیشترین تأثیر را داشته‌اند. ذرات درشت‌تر قطرات بزرگ‌تر ولی کمتر ابر ایجاد می‌کنند که روی بارندگی تأثیر دارد. این باعث خنک شدن سطح می‌شود، اما به اندازه‌ای نیست که طوفان را کاملاً از بین ببرد و طوفان پس از مدتی می‌تواند دوباره تقویت شود.

برای مؤثر بودن این مداخله، باید زمانی انجام شود که گردباد هنوز در مرحله جنینی است و به طوفان گرمسیری تبدیل نشده است. مدل‌های ارائه شده نشان می‌دهند که برای یک سیستم پیش از چرخند با شعاع ۲۰۰ کیلومتر و ارتفاع ۳۰۰ متر، حدود ۴ تن ذرات فوق ریز در ساعت لازم است.

پرینسلی می‌گوید: انتشار این هواپخش‌ها در محل مورد نیاز یک چالش دیگر است و به چندین هواپیما برای پخش آنها طی چند ساعت نیاز داریم. پیش از آزمایش روی یک چرخند واقعی، باید مطمئن شویم مدل ما دقیق است. همچنین باید ثابت کنیم که خود مداخله باعث تضعیف طوفان شده و عوامل طبیعی دخیل نبوده‌اند.

البته توسعه و آزمایش این فناوری در دنیای واقعی چالش‌های خود را دارد. به غیر از منابع، پرینسلی اشاره کرده که آب‌های اقیانوس هند در سواحل غرب استرالیا می‌تواند نقطه شروع خوبی باشد.

وی گفت: چرخندهایی که در چنین محیطی شکل می‌گیرند و هرگز به خشکی نمی‌رسند، بهترین گزینه برای آزمایش مدل‌های ما هستند. واقعیت تغییرات اقلیمی این است که چرخندها به سمت جنوب و داخل خشکی‌ها حرکت خواهند کرد و قوی‌تر خواهند شد. بنابراین باید پیش از رسیدن به خشکی، کاری انجام دهیم.

دانشمندان سال‌هاست که به توقف گردبادها و چرخندها علاقه‌مند بوده‌اند. بین سال‌های ۱۹۶۲ تا ۱۹۸۳، پروژه Stormfury نیروی دریایی آمریکا تلاش کرد با پاشیدن «یدید نقره» در ابرها، الگوهای بارش را تغییر داده و ساختار طوفان‌ها را مختل کند، اما این پروژه به دلیل نادیده گرفتن تفاوت‌های طوفان‌ها و پیچیدگی‌های آن در نهایت متوقف شد.

در سال ۲۰۱۹ خبری منتشر شد که دونالد ترامپ درباره استفاده از سلاح‌های هسته‌ای روی گردبادها پرسیده بود، اما کاخ سفید این موضوع را تکذیب کرد. در هر صورت، استفاده از سلاح هسته‌ای روی طوفان‌ها کارساز نخواهد بود.

اداره ملی اقیانوسی و جوی آمریکا (NOAA) می‌گوید: علاوه بر اینکه احتمال تغییر طوفان کم است، این کار باعث پخش آلودگی رادیواکتیو به مناطق خشکی شده و مشکلات محیط‌زیستی شدیدی ایجاد می‌کند. به‌طور کلی، این ایده خوبی نیست.

پیشنهاد دیگری هم برای یدک کشیدن کوه‌های یخی به مناطقی که چرخندها شکل می‌گیرند وجود داشته است، اما این ایده به دلایل مقیاس و حرکت طوفان و عدم قطعیت مسیر و پیامدهای زیست‌محیطی، عملی و مؤثر نیست.

اداره ملی اقیانوسی و جوی آمریکا توضیح داد: پیشنهادهایی مانند انتقال کوه یخ به اقیانوس اطلس برای خنک کردن سطح دریا یا پمپاژ آب عمیق به سطح، با مشکلات زیادی از جمله مقیاس بزرگ و حرکت سریع طوفان و تأثیرات زیست‌محیطی همراه است.

این مطالعه در مجله Journal of Geophysical Research: Atmospheres منتشر شده است.