פותרים את מסתורי הערפל בשטח מורכב

פרסומת
X-ray_Promo1


מבין תופעות מזג האוויר השונות בעולם, ערפל הוא אולי המסתורי ביותר, הנוצר ומתפזר ליד הקרקע עם תנודות בטמפרטורת האוויר והלחות באינטראקציה עם השטח עצמו.

פרסומת

בעוד ערפל מהווה סכנה גדולה לבטיחות התחבורה, המטאורולוגים עדיין לא הצליחו להבין כיצד לחזות אותו בדיוק שהם השיגו עבור משקעים, רוחות ואירועים סוערים אחרים.

הסיבה לכך היא שהתהליכים הפיזיקליים המביאים להיווצרות ערפל הם מורכבים ביותר, לדברי Zhaoxia Pu, פרופסור למדעי האטמוספירה באוניברסיטת יוטה.

"ההבנה שלנו מוגבלת. על מנת לחזות ערפל במדויק עלינו להבין טוב יותר את התהליך השולט בהיווצרות ערפל", אמר פו, שהוביל מחקר ערפל המתמקד בעמק הצפוני של יוטה.

כעת, במאמר שפורסם לאחרונה על ידי האגודה האמריקנית למטאורולוגיה, פו ועמיתיה דיווחו על ממצאיהם מפרויקט ערפל קר בין שטח מורכב (CFACT), שנועד לחקור את מחזור החיים של ערפל קר בעמקי הרים.

כמו כן, עבדו על הפרויקט, שמומן על ידי מענק של 1.17 מיליון דולר מהקרן הלאומית למדע, כמה חברים נוספים מהמחלקה למדעי האטמוספירה ב-U, כולל גנט האלאר וסבסטיאן הוך, יחד עם אריק פרדיג'ק מהמחלקה להנדסת מכונות, קבוצה של מדענים מהמרכז הלאומי לחקר אטמוספירה (NCAR), וד"ר איסמעיל גולטה מאוניברסיטת אונטריו טק, קנדה.

מכיוון שהוא מפחית את הראות, ערפל מהווה סכנה חמורה לציבור הנוסעים. לדוגמה, ערפל הוא הגורם השני לתאונות מטוסים אחרי רוחות עזות. זה מוביל לתאונות רכב ומשבש את פעילות המעבורת.

בין 1995 ל-2004 בארצות הברית, 13,720 מתו בתאונות הקשורות לערפל.

שיפור חיזוי הערפל יהפוך את הנסיעה לבטוחה יותר, אמר פו.

כיום, רוב החיזוי משתמש במודל ממוחשב המכונה חיזוי מזג אוויר נומרי (NWP), המעבד תצפיות מטאורולוגיות מסיביות עם מודלים ממוחשבים כדי להוציא תחזיות לגבי משקעים, טמפרטורה וכל מיני אלמנטים אחרים של מזג האוויר. עם זאת, מודל המחשב הנוכחי אינו עובד טוב לערפל, והצוות של Pu מקווה שניתן לבצע שיפורים באמצעות המוני הנתונים שאספו במשך שבעה שבועות בחורף 2022 במספר אתרים בעמק חבר.

"ערפל כרוך בהרבה תהליכים פיזיקה ולכן הוא דורש מודל ממוחשב שיכול לייצג טוב יותר את כל התהליכים האלה", אמר פו. "מכיוון שערפל הוא עננים ליד הקרקע, זה דורש מודל ברזולוציה גבוהה כדי לפתור את זה, אז אנחנו צריכים מודלים בקנה מידה עדין מאוד, שהם מאוד יקרים מבחינה חישובית. המודלים הנוכחיים (יחסית יותר גסים ברזולוציה) אינם מסוגלים לפתור את זה. תהליכי הערפל, ועלינו לשפר את המודלים לחיזוי ערפל טוב יותר".

ממוקם 50 קילומטרים דרומית מזרחית לסולט לייק סיטי, Heber Valley שוכן מאחורי הרי הוואסאץ' וממוסגר על ידי שני מאגרים עיקריים על נהר פרובו.

אגן נופי זה הוא עמק הררי טיפוסי, מוקף על ידי הר טימפנוגוס ופסגות גבוהות אחרות, כאשר המאגרים משמשים כמקור לחות. חלון המחקר בן שבעה שבועות כיסה את התקופה בשנה שבה עמק חבר הוא הערפילי ביותר.

ערפל העמק הוא דוגמה מושלמת לאופן שבו טופוגרפיה ותהליכים אטמוספריים מתכנסים ליצירת תופעת מזג אוויר ייחודית.

הקרקע מתקררת בן לילה בעוד טיפות אוויר צפופות וקרירות יותר מפסגות ההרים מתאספות בעמקים, בתופעה המכונה "ניקוז אוויר קר". מקורר על ידי הקרקע, טמפרטורת האוויר היורדת יכולה להתקרב לנקודת הטל, ואם יש מספיק לחות באוויר, מתחיל להיווצר ערפל, והופך לצפוף ביותר סביב הזריחה כאשר טמפרטורות פני השטח הנמוכות ביותר.

לילות החורף יוצרים תנאים נוחים לצורות שונות של ערפל, כגון ערפל בריכות אוויר קר, ערפל עמק ההר ארעף וערפל קרח קורן.

פרויקט עמק חבר התבסס על ערפל אוויר קר שנוצר בטמפרטורות קפואות מתחת לאפס מעלות צלזיוס, לפי פו. אולם על ידי התבוננות כיצד סוגים שונים של ערפל נוצרים ומתפוגגים, החוקרים ממשיכים ללמוד על התנאים המטאורולוגיים והתהליכים הפיזיים השולטים בהיווצרות ערפל.

לצורך מחקר ה-CFACT, צוות NCAR ו-U הקימו שתי תחנות מרכזיות לאיסוף נתונים, אחת ליד מאגר Deer Creek ועוד כמה קילומטרים במעלה נהר פרובו. אלו נקודות נמוכות בעמק, כ-5,450 רגל מעל פני הים, שרואים את הערפל הצפוף ביותר. אתרים אלה צוידו במגדלים של 100 רגל כדי לתמוך במערך של מכשירים שלכדו נתונים מטאורולוגיים שונים הקשורים ללחות, רוח, ראות, טמפרטורה, אפילו עומקי שלג ולחות קרקע. ההקלטות בוצעו הן מפלטפורמות חישה באתר והן מפלטפורמות חישה מרחוק.

בנוסף, הצוות הקליט מערך פחות של נקודות נתונים בתשעה אתרי לוויינים.

במהלך שבעת השבועות של מסע השדה של CFACT, תשע תקופות תצפית אינטנסיביות (IOPs), שכל אחת מהן נערכה על פני תקופות של 24 שעות, הניבו מערך נתונים שכלל פרופילי רדיו-סונד בתדר גבוה, פרופילי בלונים קשורים, פרופילים תרמודינמיים ורוחות שנחושו מרחוק, תצפיות מטאורולוגיות על פני השטח. ומדידות מיקרופיזיות ואירוסולים.

מלבד IOPs של ערפל, מגוון IOPs ללא ערפל סיפק תצפיות חשובות להבנת היפוך קרוב לפני השטח, היווצרות גבישי קרח, סחיפת לחות ותחבורה, ושכבות גבול יציבות על פני שטח מורכב, כולם גורמים חיוניים הקשורים להיווצרות ערפל. מחקרים מקיפים נמשכים לשיפור ההבנה של ערפל קר על פני שטח מורכבים.

המחקר הופיע ב-15 בנובמבר ב- עלון של החברה האמריקאית למטאורולוגיה. חוקרים U המעורבים במחקר כללו את Zhaoxia Pu, Sebastian Hoch, A. Gannet Hallar, Rebecca Beal, Geraldo Carrillo-Cardenas, Xin Li ומריה גרסיה מהמחלקה למדעי האטמוספירה ואריק Pardyjak ואלכסיי Perelet מהמחלקה להנדסת מכונות.



קישור לכתבת המקור – 2023-12-29 23:47:35

Facebook
Twitter
LinkedIn
Telegram
WhatsApp
Email
פרסומת
X-ray_Promo1

עוד מתחומי האתר