مشاريع الدوامة

تجربة التحقق من أصول الدوران في الأعاصير ( VORTEX ) هي تجارب ميدانية تُعنى بدراسة الأعاصير . كانت VORTEX1 أول تجربة علمية شاملة تُجري بحثًا معمقًا حول تطور الإعصار باستخدام مجموعة من الأجهزة ، مما أتاح فهمًا أعمق للعمليات المصاحبة لتكوّن الأعاصير . في عام 1973، وثّق مطاردو مشروع اعتراض الأعاصير (TIP) إعصارًا عنيفًا بالقرب من مدينة يونيون سيتي بولاية أوكلاهوما بشكل كامل. أدت ملاحظاتهم البصرية إلى تقدم ملحوظ في فهم بنية الأعاصير ودورات حياتها. ^{[ 1 ]}

استخدم مشروع VORTEX2 تقنية متطورة سمحت للعلماء بتحسين قدرات التنبؤ وتقليل الوقت اللازم لإصدار الإنذارات المبكرة للسكان. وسعى المشروع إلى الكشف عن كيفية تشكل الأعاصير، ومدة استمرارها، وأسباب استمرارها لفترة طويلة، وما الذي يؤدي إلى تلاشيها. ^{[ 2 ]}

اعتمد مشروعا VORTEX1 وVORTEX2 على استخدام أساطيل كبيرة من المركبات المجهزة بأجهزة قياس تعمل على الأرض، بالإضافة إلى الطائرات والرادارات المتنقلة. وقد انبثقت أعمالٌ هامة في تطوير وتنسيق شبكات الرصد الجوي المتنقلة من هذين المشروعين الميدانيين. ^{[ 3 ] [ 2 ]} وأدى تحليل البيانات التي جُمعت في السنوات اللاحقة إلى تقدم كبير في فهم مورفولوجيا وديناميكيات العواصف الرعدية الخارقة والأعاصير. واختُتمت مرحلة البحث الميداني لمشروع VORTEX2 في 6 يوليو/تموز 2010. ^{[ 4 ]}

سعى مشروع VORTEX1 إلى فهم كيفية تكوّن الأعاصير من خلال نشر خبراء في حوالي 18 مركبة مجهزة بأجهزة مخصصة لقياس وتحليل الأحوال الجوية المحيطة بالإعصار. وكما ذُكر، تم أيضًا استخدام طائرات ورادارات لإجراء هذه القياسات. واهتم مديرو المشروع أيضًا بمعرفة سبب تكوّن الأعاصير في بعض الخلايا الفائقة ، أو الأعاصير المتوسطة داخل هذه العواصف، بينما لا تتكوّن في خلايا أخرى. كما سعى المشروع إلى تحديد سبب تكوّن أعاصير عنيفة في بعض الخلايا الفائقة مقابل أعاصير ضعيفة في خلايا أخرى.

نُفِّذ المشروع الأصلي في عامي 1994 و1995. وأُجريت عدة دراسات أصغر، مثل SUB-VORTEX وVORTEX-99، في الفترة من 1996 إلى 2008. ^{[ 5 ]} وثّق مشروع VORTEX1 دورة حياة الإعصار كاملةً، حيث قاسها لأول مرة باستخدام أجهزة قياس متطورة طوال فترة الحدث. ^{[ 6 ]} تحسّنت تحذيرات الطقس القاسي بعد الأبحاث التي جُمعت من مشروع VORTEX1، ويعتقد الكثيرون أن هذا المشروع ساهم في هذا التحسّن. ^{[ 7 ]}

قال ستيفان نيلسون، مدير برنامج الأرصاد الجوية الفيزيائية والديناميكية في المؤسسة الوطنية للعلوم: "كان من أهم نتائج تجربة VORTEX الأصلية أن العوامل المسؤولة عن حدوث الأعاصير تحدث على نطاق زمني ومكاني أصغر مما كان يعتقد العلماء. ستتيح التطورات الجديدة أخذ عينات أكثر تفصيلاً من بيئة الرياح ودرجة الحرارة والرطوبة في العاصفة، مما سيؤدي إلى فهم أفضل لأسباب تشكل الأعاصير، وكيفية التنبؤ بها بدقة أكبر". ^{[ 8 ] [ 9 ]}

كان لدى VORTEX القدرة على تحليق رادار دوبلر للأرصاد الجوية فوق الإعصار كل خمس دقائق تقريبًا. ^{[ 10 ]}

ساعدت أبحاث مشروع VORTEX هيئة الأرصاد الجوية الوطنية (NWS) على إصدار تحذيرات من الأعاصير للسكان قبل 13 دقيقة. ^{[ 11 ]} ويُقدّر دون بورغيس ، وهو باحث أرصاد جوية فيدرالي ، أن الإنذارات الكاذبة المتعلقة بالطقس القاسي الصادرة عن هيئة الأرصاد الجوية الوطنية قد انخفضت بنسبة 10%. ^{[ 12 ]}

استوحى فيلم تويستر جزئياً على الأقل من مشروع VORTEX. ^{[ 13 ]}

كان مشروع VORTEX2 مشروعًا ثانيًا موسعًا من مشروع VORTEX، حيث امتدت مراحله الميدانية من 10 مايو إلى 13 يونيو 2009، ومن 1 مايو إلى 15 يونيو 2010. هدف مشروع VORTEX2 إلى دراسة أسباب تكوّن الأعاصير في بعض العواصف الرعدية دون غيرها، وفهم بنية الأعاصير، وذلك بهدف إصدار تنبؤات وإنذارات أكثر دقةً مع فترة إنذار أطول. ^{[ 14 ]} يُعدّ مشروع VORTEX2 أكبر وأضخم دراسة للأعاصير على الإطلاق، بمشاركة أكثر من 100 باحث من جامعات ومختبرات بحثية مختلفة.

"ما زلنا لا نفهم تمامًا العمليات التي تؤدي إلى تكوّن الأعاصير وتشكل مسار تطورها. نأمل أن يوفر مشروع VORTEX2 البيانات التي نحتاجها لمعرفة المزيد عن تطور الأعاصير، وأن يساعد خبراء الأرصاد الجوية مع مرور الوقت على منح الناس إنذارًا مبكرًا قبل وقوع الإعصار"، هذا ما قاله روجر واكيموتو ، مدير مختبر رصد الأرض (EOL) في المركز الوطني لأبحاث الغلاف الجوي (NCAR) والباحث الرئيسي في مشروع VORTEX2. ^{[ 11 ]}

"حينها يمكن تحسين استعداد فرق الاستجابة الأولى - الشرطة، والإطفاء، والطواقم الطبية، وحتى شركات الطاقة. أما الآن، فهذا غير ممكن بتاتاً"، هذا ما قاله ستيفان ب. نيلسون، مدير برنامج في قسم علوم الغلاف الجوي بالمؤسسة الوطنية للعلوم (NSF). ^{[ 10 ]}

يقترح جوشوا وورمان ، رئيس مركز أبحاث الطقس القاسي (CSWR) في بولدر، كولورادو، قائلاً: "إذا استطعنا زيادة وقت الإنذار من 13 دقيقة إلى نصف ساعة، فسيكون بإمكان الشخص العادي في المنزل اتخاذ إجراء مختلف. ربما يمكنه البحث عن ملجأ مجتمعي بدلاً من مجرد اللجوء إلى حوض الاستحمام. وربما يمكنه ضمان سلامة عائلته بشكل أفضل إذا تمكنا من منحهم إنذاراً أطول وأكثر دقة." ^{[ 12 ]}

نشر مشروع VORTEX2 خمسين مركبة مُجهزة برادارات متنقلة ، بما في ذلك رادارات دوبلر المتنقلة (DOW)، ورادارات SMART، ورادار NOXP، بالإضافة إلى أسطول من المركبات المُجهزة بأجهزة قياس، وطائرات بدون طيار ، ومصفوفات أجهزة قابلة للنشر تُعرف باسم Sticknet وPodnet، ومعدات إطلاق بالونات الأرصاد الجوية المتنقلة . أجرى أكثر من مئة عالم وعضو من الطاقم أبحاثًا حول الأعاصير والعواصف الرعدية الخارقة في منطقة " ممر الأعاصير " في السهول الكبرى بالولايات المتحدة الأمريكية، بين ولايتي تكساس ومينيسوتا . وشارك في هذا المشروع، الذي بلغت تكلفته 11.9 مليون دولار أمريكي ، عدد من المؤسسات والدول، من بينها: الإدارة الوطنية للمحيطات والغلاف الجوي الأمريكية (NOAA) ودائرة الأرصاد الجوية الوطنية التابعة لها ومركز التنبؤ بالعواصف (SPC)، ومكتب الأرصاد الجوية الأسترالي (BOM)، وفنلندا ، وإيطاليا، وهولندا، والمملكة المتحدة، وهيئة البيئة الكندية ، وجامعات في الولايات المتحدة وخارجها. 

شمل المشروع أجهزة الرادار المتنقلة DOW3 وDOW6 وDOW7 وRapid-Scan DOW وSMART-RADARs وNOXP وUMASS-X وUMASS-W وCIRPAS وTIV 2. وقد وفّر مركز أبحاث الطقس القاسي أجهزة دوبلر المتنقلة، بينما وفّرت جامعة أوكلاهوما أجهزة SMART-RADARs . وقدّم المختبر الوطني للعواصف الشديدة (NSSL) رادار NOXP، بالإضافة إلى العديد من وحدات الرادار الأخرى من جامعة ماساتشوستس أمهيرست ومكتب البحوث البحرية وجامعة تكساس التقنية. وقدّم كلٌّ من NSSL وCSWR وهيئة البيئة الكندية أساطيل شبكات الرصد الجوي المتنقلة . وقدّم كلٌّ من NSSL والمركز الوطني لأبحاث الغلاف الجوي وجامعة ولاية نيويورك في أوسويغو مركبات إطلاق أجهزة الراديو سوند المتنقلة . كان هناك عدد لا بأس به من الأجهزة المتطورة الأخرى القابلة للنشر، مثل شبكات Sticknets من جامعة تكساس التقنية، وأجهزة رصد الأعاصير PODS من مركز أبحاث المياه الباردة (CSWR)، وأربعة أجهزة قياس قطرات المطر من جامعة كولورادو (CU) وجامعة إلينوي في أوربانا-شامبين (UIUC). ^{[ 15 ] [ 16 ]}

أتاحت تقنية VORTEX2 وضع شاحنات مزودة برادار داخل العواصف الإعصارية وبالقرب منها، مما سمح برصد مستمر لنشاطها. وقال هوارد بلوستين ، أستاذ الأرصاد الجوية في جامعة أوكلاهوما: "سنتمكن من التمييز بين المطر والبرد والغبار والحطام وحتى الأبقار الطائرة". ^{[ 10 ]}

بالإضافة إلى ذلك، ساهمت فرق التصوير المساحي ، وفرق مسح الأضرار، والطائرات المسيّرة، وعربات إطلاق بالونات الأرصاد الجوية في تطويق الأعاصير والعواصف الرعدية. ^{[ 15 ] [ 16 ]} وقد مكّنت المعدات المُجمّعة من جمع بيانات ثلاثية الأبعاد للعواصف باستخدام أجهزة الرادار وغيرها من الأدوات كل 75 ثانية (بتردد أعلى بالنسبة لبعض الأدوات الفردية)، ودقة تحديد خلايا الأعاصير والعواصف الإعصارية بدقة تصل إلى 61 مترًا (200 قدم) . ^{[ 11 ] [ 17 ]} 

اجتمع العلماء في 10 مايو/أيار وعقدوا دورة تدريبية لتعليم الطواقم كيفية إطلاق أجهزة رصد الأعاصير، والتي يجب إطلاقها في غضون 45 ثانية من الإبلاغ. ^{[ 18 ]} زُوِّدَت مركبة VORTEX2 باثنتي عشرة جهازًا لرصد الأعاصير، وهي أجهزة مثبتة على أبراج بارتفاع متر واحد (3.3 قدم) لقياس سرعة الرياح (أي سرعتها واتجاهها ). وكان الهدف هو أخذ بعض القياسات في مركز الإعصار. ^{[ 19 ]} بمجرد إطلاق الأجهزة، تُكرِّر الفرق العملية في الموقع التالي حتى تعود أخيرًا إلى جنوب الإعصار لاستعادة الأجهزة مع البيانات المسجلة. وتُكرَّر العملية. ويحدث هذا في نطاق 3.2 كيلومتر ( ميلين) ، أو في غضون أربع دقائق من الإعصار نفسه. ^{[ 18 ]}  

كان لدى الفريق أربع وعشرون شبكة عصا محمولة بارتفاع مترين (6.6 قدم) ، يمكن نصبها في مواقع مختلفة حول خلايا العواصف الإعصارية لقياس حقول الرياح، وتوفير قراءات جوية، وتسجيل صوت البرد والهطول . ^{[ 17 ] [ 19 ]} 

لا يزال العلماء يسعون إلى تحسين فهمهم لأي من العواصف الرعدية الخارقة التي تشكل الأعاصير المتوسطة الحجم ستنتج في النهاية أعاصير قمعية، وعن طريق أي عمليات، وتفاعلات على نطاق العاصفة ، وضمن أي بيئات جوية. ^{[ 10 ]}

تم نشر تحديثات حول تقدم المشروع على الصفحة الرئيسية لمشروع VORTEX2. كما أنشأ العلماء مدونة للتقارير المباشرة. ^{[ 20 ]}

قال وورمان: "على الرغم من أن هذه المرحلة الميدانية تبدو الأكثر إثارةً وتتطلب جهداً كبيراً، إلا أن الجزء الأكبر مما نقوم به هو عندما نعود إلى مختبراتنا، ونتعاون مع بعضنا البعض، ومع طلابنا، لمحاولة فهم ما جمعناه بالضبط. سيستغرق الأمر سنوات لتحليل هذه البيانات والاستفادة منها حقاً."

نشرت جامعة ولاية بنسلفانيا النتائج العلمية الأولية للجمهور في الخريف. ^{[ 12 ]}

كان خبراء الأرصاد الجوية يحددون أفضل احتمال لرؤية إعصار. وبينما كانت الشاحنات تسافر إلى كلينتون، أوكلاهوما من تشيلدريس، تكساس ، وجدوا سحب ماماتوس وبرقًا عند غروب الشمس في 13 مايو 2009. ^{[ 21 ]}

واجه المشروع أول إعصار له بعد ظهر يوم 5 يونيو، عندما نجح في اعتراض إعصار في جنوب مقاطعة غوشين بولاية وايومنغ ، استمر لمدة 25 دقيقة تقريبًا. وتعرضت إحدى مركباتهم، وهي المركبة "بروب 1"، لأضرار جراء حبات البرد أثناء عملية الاعتراض. وفي وقت لاحق من ذلك المساء، أفاد مراسل قناة الطقس (TWC) مايك بيتس أن عناصر من مشروع VORTEX2 اعترضت إعصارًا ثانيًا في ولاية نبراسكا. وكان موقع الأسطول مثاليًا تقريبًا لهذا الإعصار، حيث تمت محاصرته طوال دورة حياته، مما يجعله الإعصار الأكثر رصدًا في التاريخ.

قائمة جزئية بالعلماء والطاقم

يتألف الفريق بالكامل من حوالي 50 عالماً، ويُدعم بطلاب. يمكن الاطلاع على قائمة كاملة بالباحثين الرئيسيين على الرابط http://vortex2.org/ ( مؤرشفة بتاريخ 31 يوليو 2019 على موقع Wayback Machine ). فيما يلي قائمة جزئية مرتبة أبجدياً بأسماء علماء وطاقم مشروع VORTEX2:

• نولان أتكينز ، الباحث الرئيسي العلمي، أستاذ في كلية ليندون الحكومية .
• مايكل بيغرستاف ، الباحث الرئيسي العلمي، وأستاذ في جامعة أوكلاهوما ، يتمتع بخبرة في الرادارات الاستقطابية ، والرادارات المتنقلة، وفيزياء السحب وتكهربها، والأعاصير المدارية ( الأعاصير الحلزونية )، والعواصف المحلية الشديدة، وديناميكيات العواصف. وهو مدير برنامج رادار SMART في جامعة أوكلاهوما. ^{[ 22 ]}
• هوارد بلوستين ، عضو اللجنة التوجيهية، الباحث العلمي الرئيسي، أستاذ في جامعة أوكلاهوما ، متخصص في الظواهر الجوية العنيفة ويقدم خبرته في مجال رادار دوبلر للأرصاد الجوية. وهو أستاذ في علم الأرصاد الجوية. ^{[ 22 ]}
• دونالد دبليو. بورغيس ، اللجنة التوجيهية، الباحث الرئيسي العلمي، عالم في مركز CIMMS .
• ديفيد داول ، اللجنة التوجيهية، الباحث الرئيسي العلمي، عالم، المركز الوطني لأبحاث الغلاف الجوي .
• جيفري فريم ، أستاذ في جامعة إلينوي في أوربانا-شامبين ، وخبير في الحمل الحراري الشديد.
• كاتيا فريدريش ، الباحثة العلمية الرئيسية، أستاذة مشاركة، جامعة كولورادو .
• كارين كوسيبا ، الباحثة الرئيسية العلمية، هي عالمة أرصاد جوية أولى في مركز أبحاث الطقس القاسي . ^{[ 23 ]}
• تيموثي ب. مارشال ، مهندس محترف، هو محلل أضرار لديه خلفية في الهندسة المدنية / الإنشائية والأرصاد الجوية. ^{[ 23 ]}
• بول ماركوفسكي ، عضو اللجنة التوجيهية، الباحث العلمي الرئيسي، أستاذ مشارك في علم الأرصاد الجوية بجامعة ولاية بنسلفانيا ، متخصص في ديناميكيات العواصف الشديدة. ^{[ 22 ]}
• ماثيو باركر ، الباحث العلمي الرئيسي، ومنسق الرصد الجوي المتنقل، وأستاذ مشارك في علم الأرصاد الجوية بجامعة ولاية كارولينا الشمالية . متخصص في ديناميكيات العواصف الحملية، بما في ذلك الخلايا الفائقة الإعصارية وأنظمة الحمل الحراري متوسطة النطاق (MCSs).
• إريك ن. راسموسن ، اللجنة التوجيهية، الباحث الرئيسي العلمي، الباحث الرئيسي المشارك في مشروع VORTEX2، عالم الغلاف الجوي ومدير مشروع VORTEX1 الميداني، أنظمة راسموسن.
• إيفيت ريتشاردسون ، عضو اللجنة التوجيهية، الباحثة العلمية الرئيسية، أستاذة مشاركة في علم الأرصاد الجوية بجامعة ولاية بنسلفانيا ، متخصصة في ديناميكيات العواصف الشديدة. ^{[ 22 ]}
• جلين رومين ، الباحث الرئيسي العلمي، عالم المشروع، المركز الوطني لأبحاث الغلاف الجوي .
• بول روبنسون هو كبير باحثي الأرصاد الجوية في مركز أبحاث الطقس القاسي . ^{[ 23 ]}
• روجر واكيموتو ، الباحث الرئيسي العلمي، مدير المركز الوطني لأبحاث الغلاف الجوي .
• كريس وايس ، الباحث الرئيسي العلمي، أستاذ مشارك، جامعة تكساس التقنية .
• لويس ويكر عالم أبحاث متخصص في نمذجة ديناميكيات العواصف الشديدة. كما كان قائدًا مشاركًا لفريق VORTEX1. ^{[ 22 ]} المختبر الوطني للعواصف الشديدة .
• جوشوا وورمان ، عضو اللجنة التوجيهية، الباحث الرئيسي العلمي، الباحث الرئيسي في مشروع VORTEX2، رئيس مركز أبحاث الطقس القاسي ، متخصص في رادار دوبلر الجوي المتنقل، ابتكر برنامج دوبلر على عجلات (DOW) ويقوده. ^{[ 22 ] [ 24 ]}

تشمل المشاريع الميدانية الأصغر الأخرى مشروع SUB-VORTEX (1997-1998) ومشروع VORTEX-99 (1999) المذكورين سابقاً، ^{[ 5 ] [ 25 ]} ومشروع VORTEX-Southeast (VORTEX-SE) (2016-2019). ^{[ 26 ]}

• قائمة مشاريع أبحاث الأرصاد الجوية التابعة لحكومة الولايات المتحدة
• مرصد الأعاصير القابل للتشغيل (TOTO)
• تويستكس
• رصد الأعاصير باستخدام الرادار المتنقل

• الموقع الرسمي – نظرة عامة على البرنامج العلمي والتصميم التجريبي
• بيان صحفي صادر عن مؤسسة العلوم الوطنية الأمريكية (NSF) بشأن مشروع VORTEX2
• معلومات عن مشروع VORTEX1
• VORTEX-99
• ملف تعريف NSSL VORTEX2
• نبذة عن مشروع مختبر رصد الأرض (المركز الوطني لأبحاث الغلاف الجوي)
• VORTEX1 من تصميم ديفيد أو. بلانشارد
• ممر الأعاصير ، فيلم وثائقي يضم باحثين من مشروع VORTEX2