برداشت نقاش از مجموع دستگاه‌هاي مشاهده براي هواشناسي، يون سپهر و آب و هوا

 

 براي افراد غيرعلمي واژه‌هاي « غيب‌گويي راديويي» شايد اندکي وهمناک به نظر برسد. اما اين فناوري نسبتاً ساده‌اي که ناسا آن را به وجود آورده است در قلب يک شبکه‌ي ماهواره‌اي جديد به نام کازميک قرار دارد که ابزار توانمند تازه‌اي براي پيش‌بيني وضع هواست.

شش سفينه‌ي فضايي مجموعه دستگاه‌هاي مشاهده براي هواشناسي، يون سپهر و آب و هوا [1]، که در 14 آوريل 2006 پرتاب شده‌اند، خم شدن و کُند شدن سيگنال‌هاي راديويي ريز موج را به هنگام عبور از جو زمين اندازه مي‌گيرند. اين سيگنال‌ها از ماهواره‌‌ي تعيين محل سراسري ايالات متحده[2](GPS) به گيرنده‌هاي علمي GPS کازميک گسيل مي‌شوند؛ که آن‌ها را آزمايشگاه پيشرانش جت ناسا طراحي کرده است. اين رويدادهاي خم شدن و کُند شدن، که از آن‌ها به عنوان غيب‌گويي ياد مي‌شود، وقتي روي مي‌دهند که سيگنال‌هاي ماهواره‌ را نشست و برخاست ماهواره‌ها از افق زمين قطع و مانع انتقال آن‌‌ها شود.

با اندازه‌گيري دقيق - با دقت چند تريليونيم ثانيه- زمان تأخير اين خم شدن، دانشمندان مي‌توانند اطلاعاتي را درباره‌ي شرايط جّوي مانند چگالي هوا، دما، رطوبت، شکستاري، فشار و چگالي الکترون به دست آورند. اين موضوع غيب‌گويي راديويي GPS را ابزاري جديد و توانمند براي پيش‌بيني وضعيت هوا و پژوهش آب و هواي فضايي مي‌سازد. اما، با اين وسيله‌ي جديد ظاهراً اين فناوري آماده‌ي پيشرفت است.

اين کار مشترک بين چند بنگاه و مؤسسه‌ي ايالات متحده و تايوان، در حال حاضر مشغول وارد کردن داده‌هاي همزمان با کيفيت بالون‌هاي هواشناسي درباره جّو زمين در هر روز در هزاران نقطه از زمين هستند. نمايه‌هاي دما و بخار آب که از اين طرح به دست مي‌آيند به هواشناسان کمک خواهد کرد تا وضعيت پيش‌بيني هوا را در بسياري از زمينه‌ها بهبود بخشند و تند بادها ، توفان‌ها و ساير طرح‌هاي توفان روي اقيانوس‌ها را مشاهده و درباره‌ي آن‌ها تحقيق کنند. با گذشت زمان، اين مأموريت موهبتي براي دانشمندان خواهد بود که روند تغييرات دراز مدت آب و هوا را مطالعه مي‌کنند- توفان‌هاي زمين مغناطيسي در يون سپهر (بخشي از جّو زمين که پر از ذرات داراي بار الکتريکي است). اين توفان‌ها مي‌توانند ارتباطات را در سراسر جهان مختل کنند و بر شبکه‌هاي انتقال نيرو تأثير بگذارند.

کازميک همراه با دستگاه‌هاي مشاهده‌ي کنوني، گاف‌هاي عمده‌ي موجود را پُر مي‌کند و مدل‌هاي رايانه‌اي پيش‌بيني هوا را بهبود مي‌بخشد. به گفته‌ي تام يونک[3] « از طريق کازميک، غيب‌گويي راديويي سرانجام از آزمايشگاه خارج مي‌شود و در اختيار جامعه‌ي هوا و اقليم در سراسر جهان قرار مي‌گيرد. تقريباً تمام کشورهاي توسعه يافته و سرويس‌هاي هواشناسي درباره‌ي اين داده‌ها تحقيق مي‌کنند و مي‌آموزند که چگونه آن‌ها را وارد پيش‌بيني‌هاي خود کنند.»

 

فناوري‌اي که زمان آن فرا رسيده است

 

غيب‌گويي GPS داراي مزيت‌هاي بسيار است. اين دستگاه مي‌تواند جّو زمين را از بالاي پوش سپهر(در ارتفاع 50 کيلومتري) تا سطح زمين با دقت زياد مستقيماً بررسي کند. اين دستگاه مي‌تواند در تمام شرايط آب و هوا کار و در ضخيم‌ترين ابرها نفوذ کند و نسبتاً کم هزينه است. گيرنده‌هاي GPS که اندازه و پيچيدگي آن‌ها با رايانه‌‌هاي نوت‌بوک قابل مقايسه است، را مي‌توان با کسري از هزينه‌ي حسگرهاي هوابٌرد ساخت و بدون بازدارندگي در بسياري از سفينه‌هاي فضايي قرار دارد که در مدارهاي با ارتفاع کم به دور زمين مي‌گردند.

چون بيش‌تر ماهواره‌هاي زميني قبلاً اين ابزارها را براي زمان‌گيري و ناوبري حمل مي‌کنند، کارآمدتر ساختن آن‌ها براي مقاصد علمي مي‌تواند انقلابي را در حس کردن از دور به وجود آورد. تنها يک  گيرنده‌ي GPS در مداري با ارتفاع کم مي‌تواند هر روز بيش از 500 اندازه‌گيري از شرايط جّوي در ارتفاع‌هاي مختلف را انجام دهد که به صورت يکنواخت در سراسر کره‌ي زمين پخش شده باشند. اين با تعداد بالون‌هاي هواشناسي که هر 12 ساعت در سراسر جهان پرتاب مي‌شوند، برابر است.

اندازه‌گيري‌هاي غيب‌گويي، بر خلاف ساير دستگاه‌هاي حس کردن از دور با گذشت زمان به درجه‌بندي نياز ندارد. اين بدان معني است که اندازه‌گيري‌هاي کنوني را مي‌توان؛ بدون نگراني از انحراف و خطا، با اندازه‌گيري‌هاي 20 تا 30 سال بعد مقايسه کرد.

به گفته‌ي توني ماندتچي [4] « نياز شديدي به سابقه‌هاي بسيار دقيق قابل اعتماد براي دهه‌هاي آينده وجود دارد. انتظار داريم مجموعه‌هايي چون کازميک بيش‌تر وارد ميدان شوند و بتوانيم سابقه‌هاي دراز مدت و بسيار دقيق ازدماي جّوي موردنياز جامعه‌ي علمي را به وجود آوريم.»

 

وضعيت کازميک

 

هفت ماه پس از پرتاب، هر شش سفينه‌ي فضايي و محتويات آن‌ها کاملاً سالم هستند. مانورهاي لازم براي قرار دادن ماهواره‌ها در مدارهاي نهايي آن‌ها در ارتفاع 800 کيلومتر بالاتر از سطح زمين در شش صفحه‌ي مداري مختلف ادامه دارد. ماهواره‌ها به طور ميانگين 1200 زمينه‌يابي در روز را، با توزيع تقريباً يکنواخت، انجام مي‌دهند و داده‌هاي مستقلي را براي قطعه‌هاي وسيعي اقيانوس و يخ در جاهايي گردآوري مي‌کنند که هيچ بالون هواشناسي وجود ندارد. با نزديک شدن ماهواره‌ها به محل نهايي خود، خروجي آن‌‌ها به 2500 زمينه‌يابي در روز افزايش خواهد يافت. داده‌هاي کازميک در 28 ژوييه 2007 در اختيار عمومي قرار مي‌گيرد.

دست‌اندرکاران آن پردازش داده‌هاي آن به نمايه‌هاي دما و بخار آب جّو و اندازه‌گيري‌هاي محتواي الکتروني يون سپهر را قبلاً آغاز کرده‌اند.

يک امتياز بزرگ GPS قابليت انجام اندازه‌گيري‌هاي با کيفيت بالا به رغم پوشش ابري است. نتيجه‌هاي اوليه نشان مي‌دهند که داده‌هاي کازميک پيش‌بيني مسيرهاي توفان را ، از جمله اين که در کجا و در چه هنگام به خشکي برخورد مي‌کند را بهبود مي‌بخشند.

اکنون براي پيش‌بيني تأثير کازميک بر پيش‌بيني وضعيت هواي روزانه بسيار زود است، اما شواهد اوليه نشان مي‌دهند که اين تأثير فراوان خواهد بود. به گفته‌ي جورج هايج « انتظار مي‌رود که داده‌هاي کازميک گونه به يکي از جريان‌هاي اصلي داده‌ها براي مراکز هواشناسي در سراسر جهان تبديل شوند. در واقع سازمان‌هاي محلي اقيانوسي و جّوي ايالات متحده اين داده‌ها را در ژانويه 2007 و کانادا در بهار بعد به کار خواهند گرفت.

براي اطلاعات بيش‌‌تر درباره‌ي کازميک روي اينترنت به سايت‌هاي زير مراجعه کنيد:

http://www.cosmic.uear.edu

براي اطلاعات درمورد حس کردن از راه دور رجوع کنيد به:   http://www.genesis.JPL.nasa.gov

 

مرجع

ترجمه : منیژه رهبر