توفر التكنولوجيا الثورية منظورًا جديدًا للأعاصير
لأول مرة، جعلت جسيمات الميون عالية الطاقة المتولدة في الغلاف الجوي من الممكن للباحثين فحص هياكل العواصف بطريقة لا تستطيع طرق التصور التقليدية، مثل التصوير الساتلي ، القيام بها.
يمكن أن يساعد مستوى التفاصيل لهذه الطريقة الجديدة الباحثين في محاكاة العواصف وتأثيرات الطقس المرتبطة بها. قد ينتج عن هذا أيضًا أنظمة تحذير سابقة أكثر دقة.
من الصعب تفويت العديد من التقارير الإخبارية حول العواصف الشديدة التي حدثت في مناطق مختلفة من العالم وغالبًا ما تُعزى إلى تغير المناخ.
على الرغم من أن التنبؤ بالطقس وأنظمة الإنذار المبكر كانت دائمًا مهمة، يبدو أن الزيادة الحالية في نشاط العواصف تجعلها كذلك بشكل خاص.
طور فريق من العلماء بقيادة البروفيسور هيرويوكي تاناكا من Muographix في جامعة طوكيو طريقة جديدة لتحديد وتحليل الأعاصير المدارية من خلال استخدام فيزياء الجسيمات التي تحدث فوق رؤوسنا طوال الوقت
المناطق الأكثر احمرارًا هي هواء دافئ منخفض الضغط، والمناطق الخضراء عبارة عن هواء بارد بضغط أعلى. يبلغ ارتفاع الإعصار في هذه الصورة حوالي 15 كيلومترًا.
يتراكب رسم الخط الذي يقترب من الشكل على بيانات التمثيل البصري. الائتمان: 2022 Hiroyuki KM Tanaka
ربما تكون قد شاهدت صورًا لأعاصير مأخوذة من أعلى، تُظهر دوامات من السحب. قال تاناكا: “لكنني أشك في أنك رأيت يومًا إعصارًا من الجانب، ربما كرسومات كمبيوتر، ولكن لم تكن أبدًا بيانات مستشعر تم التقاطها فعليًا”.
“ما نقدمه للعالم هو القدرة على القيام بذلك تحديدًا، وتصور ظواهر الطقس على نطاق واسع مثل الأعاصير من منظور ثلاثي الأبعاد، وفي الوقت الفعلي أيضًا.
نقوم بذلك باستخدام تقنية تسمى التصوير الشعاعي، والتي يمكنك التفكير فيها مثل الأشعة السينية، ولكن لرؤية الأشياء داخل الأشياء الهائلة حقًا. “
تنتج Muography صورًا بالأشعة السينية لأجسام كبيرة مثل البراكين والأهرامات والمسطحات المائية، وللمرة الأولى، أنظمة الطقس في الغلاف الجوي.
الومضات عبارة عن مستشعرات خاصة مرتبطة ببعضها البعض لتشكيل شبكة، على غرار وحدات البكسل الموجودة على مستشعر الكاميرا بهاتفك الذكي.
ومع ذلك، فإن هذه المؤشرات الوامضة لا ترى الضوء البصري. يرون الميونات ، التي تنتج في الغلاف الجوي عندما تصطدم الأشعة الكونية من الفضاء السحيق بالذرات.
هذه هي المستشعرات المستخدمة لاكتشاف جسيمات الميون ضعيفة التفاعل. كل مستشعر وامض شديد الكثافة لزيادة فرص تفاعل الميون معه.
يمكن لأجهزة الاستشعار، مرتبة في شبكة، تكوين صورة بدائية لكل ما تمر به الميونات للوصول إلى المستشعر. الائتمان: 2022 Hiroyuki KM Tanaka
الميونات خاصة لأنها تمر عبر المادة بسهولة دون تشتت مثل الأنواع الأخرى من الجسيمات.
لكن الكمية الصغيرة التي ينحرفون عنها أثناء مرورهم عبر مادة صلبة أو سائلة أو حتى غازية، يمكن أن تكشف تفاصيل رحلتهم بين الغلاف الجوي وأجهزة الاستشعار.
من خلال التقاط عدد كبير من الميونات التي تمر عبر شيء ما، يمكن إعادة تكوين صورة لها.
قال تاناكا: “لقد نجحنا في تصوير المظهر الرأسي للإعصار، وقد كشف هذا عن اختلافات في الكثافة ضرورية لفهم كيفية عمل الأعاصير”.
تظهر الصور المقاطع العرضية للإعصار الذي مر بمحافظة كاجوشيما في غرب اليابان. لقد فوجئت برؤية أنه يحتوي على نواة دافئة منخفضة الكثافة تتناقض بشكل كبير مع الجزء الخارجي البارد عالي الضغط.
لا توجد أي طريقة على الإطلاق لالتقاط مثل هذه البيانات باستخدام مستشعرات الضغط التقليدية والتصوير الفوتوغرافي “.
الكاشف الذي استخدمه الباحثون له زاوية عرض تبلغ 90 درجة، لكن تاناكا يتصور الجمع بين أجهزة استشعار متشابهة لإنشاء محطات مراقبة نصف كروية وبالتالي متعددة الاتجاهات يمكن وضعها على طول الخط الساحلي.
يمكن أن ترى هذه الأعاصير على بعد 300 كيلومتر. على الرغم من أن الأقمار الصناعية تتعقب بالفعل هذه العواصف، إلا أن التفاصيل الإضافية التي توفرها التصوير الشعاعي يمكن أن تحسن التنبؤات حول اقتراب العواصف.
قال تاناكا: “ستكون إحدى الخطوات التالية بالنسبة لنا الآن هي تحسين هذه التقنية من أجل اكتشاف وتصور العواصف على مستويات مختلفة”.
“قد يعني هذا نمذجة وتنبؤًا أفضل ليس فقط لأنظمة العواصف الكبيرة ولكن أيضًا لمزيد من الظروف الجوية المحلية.”
المصدر: scitechdaily
شاهد ايضا:
