طراحی و ساخت ایستگاه هواشناسی سیار

بیشتر افراد روز خود را با اطلاع از پیشبینی وضعیت آب و هوا شروع میکنند تا بتوانند برای رسیدن به مقصد برنامهریزی کنند، اما این اخبار تنها بخش کوچکی از کاربردهای گسترده هواشناسی هستند؛

کد خبر: ۱۲۶۹۶۵

چراکه اطلاعات هواشناسی تقریبا در تمام حوزهها ازجمله حمل و نقل جادهای ، دریایی، ریلی، هوانوردی، کشاورزی ، نظامی و آلودگی جو نقش کلیدی دارند.
در این میان، آنچه از درجه اهمیت زیادی برخوردار است و تاکنون به آن توجه نشده، لزوم دسترسی به اطلاعات هواشناسی در شرایط بحرانی و اضطراری است. به همین منظور ایستگاه هواشناسی سیار با توجه به این نیاز حیاتی ازسوی کارشناسان فنی سازمان هواشناسی کشور طراحی و ساخته شده است.
همگام با رشد و خیزشهای علمی بشر که به صورت عمده پس از انقلاب صنعتی صورت گرفت، علم هواشناسی هم گسترش یافت و با طی زمان تاثیر انکارناپذیر خود را بر قلمروی بسیاری از رشتههای علوم نمایان کرد. به کارگیری دانش هواشناسی به عنوان بستر بسیاری از برنامهریزیهای علمی، فنی، صنعتی، کشاورزی، عمرانی و غیره ضرورت یافت و از آن پس هواشناسی علم و از پرده انزوا خارج شد و کاربرد علمی عملی بیشتر به خود گرفت. البته اگرچه از عمر رسمی این رشته در جهان بیش از یک قرن نمیگذرد؛ اما قدمت و سابقه حقیقی دانش هواشناسی ریشه در اعماق تاریخ علوم دارد و به ابتدای خلقت انسان بازمیگردد که در محاصره هوا، این سیال بیرنگ و حیاتبخش قرار گرفت.
باد، باران، دمای هوا و دهها متغیر دیگر هواشناسی انسان را از همان ابتدا دربرگرفت و تا امروز هم انسان از دایره تاثیرات آنها رها نشده است و به جرات میتوان گفت هیچ رشتهای از علوم تا به این حد به حیات و ممات موجودات کره خاکی اثرگذار و مرتبط نبوده است و هیچ متغیری همچون هوا که دم و بازدم موجودات زنده را در هر لحظه به زندگی متصل میکند، با اهمیت و در خور توجه نبوده است. در این میان، مطالعه و بررسی جو همیشه مورد نظر دانشمندان ایرانی بوده است. از این رو خیلی از دانشمندان نجوم در آثار خود بخشی را به مسائل جوی اختصاص دادهاند. محمد بن زکریای رازی، ابن سینا، حکیم عمر خیام، ابوریحان بیرونی و انوری شاعر معروف از شخصیتها و دانشمندان ایرانی بودهاند که در خصوص پدیدههای جوی مطالبی در آثار خود به یادگار گذاشتهاند. در حال حاضر هم همچون گذشته بررسی و مطالعه تغییرات آب و هوایی یکی از مهمترین و بنیادیترین مباحث پایهای بسیاری از مسائل علمی، اجتماعی و اقتصادی در کشور است. در نتیجه و با توجه به اهمیت این موضوع، علاوه بر ایستگاههای سینوپتیک هواشناسی، اقلیمشناسی، کشاورزی و بارانسنجی در اقصی نقاط کشور به منظور دسترسی سریع و دقیق به دادههای هواشناسی برای صدور پیشبینی حتی در شرایط بحرانی، طراحی و ساخت ایستگاههای سیار هواشناسی هم آغاز شده است.
اولین گام در مدیریت بحران برای جمعآوری اطلاعات هواشناسی در هر کشور، لازم است ایستگاههای متعدد در نقاط مختلف و با پراکندگی خاص راهاندازی شوند تا به کمک آنها بتوان پارامترهای مختلف جوی را اندازهگیری و به صورت آنلاین به مرکز ارسال کرد. در نهایت هم این اطلاعات به محصولات پیشبینی تبدیل میشوند. یکی از مباحث مطرح در این زمینه آن است که در شرایط خاص، اعم از اتفاقات پیشبینی شده همچون برگزاری نمایشگاه، گردهمایی، مانور، مسابقات ورزشی و... یا حوادث بحرانی و غیرمترقبه مانند زلزله، آتشفشان و توفان لازم است وضعیت هوای آن منطقه که ممکن است تا نزدیکترین ایستگاه هواشناسی فاصله داشته باشد، مشخص شود. حتی ممکن است تجهیزات ایستگاههای هواشناسی هم بر اثر شرایط بحرانی یا مشکلات فنی از کار افتاده باشند. در نتیجه برای این شرایط لازم است گروهی برای برگرداندن وضعیت به حالت عادی اعزام شوند. به عنوان مثال، پس از زلزله بم، تمام تجهیزات مخابراتی، هواشناسی و فرودگاهی از کار افتاده بودند. در این حالت اولین اقدام برای ورود امدادگران آگاهی از شرایط آب و هوایی است. تحت این شرایط وجود یک ایستگاه سیار هواشناسی بسیار لازم و واجب به نظر میرسد.
به گفته مهندس فریدون مینوی، مدیرکل امور فنی و تجهیزات سازمان هواشناسی کشور، ایستگاه هواشناسی سیار ایستگاهی است که به حداقل امکانات لازم برای سنجش پارامترهای مختلف جو مجهز باشد. این ایستگاه میتواند بنابر امکانات موجود روی یک وسیله نقلیه مناسب مانند ون یا کامیونت یا یک خودروی دو دیفرانسیل نصب شود.
با توجه به ضرورت وجود چنین ایستگاههایی پژوهشگران و کارشناسان فنی سازمان هواشناسی کشور با کمک شرکتهای داخلی دست به کار شدند و اولین ایستگاه هواشناسی سیار را در کشور طراحی و با ایجاد تغییراتی بر روی یک دستگاه پاترول چهار درب نصب و راهاندازی کردند.

هواشناسی پرتابل

ایستگاه هواشناسی سیار در واقع خودرویی است که داخل آن به شکل یک سایت کامپیوتری و فنی درآمده است و تجهیزات مختلف در آن نصب شده است. روی سقف خودرو هم آنتن متحرک ماهواره که به طور خودکار، خود را با ماهواره تنظیم میکند، GPS و بیسیم نصب شده است. در این خودرو مجهزترین امکانات موجود دنیا وجود دارد و در مدتی کوتاهتر از 5 دقیقه ارتباط ماهوارهای برقرار و ایستگاه سیار به کل شبکه دادههای هواشناسی کشور متصل میشود. به این ترتیب امکان ارسال اطلاعات و بهرهگیری از تلفن ماهوارهای و اینترنت در این ایستگاه وجود خواهد داشت. سیستم موقعیتیابی جهانی هم در اسرع وقت موقعیت دقیق جغرافیایی منطقه را مشخص میکند. در ضمن شبکه بیسیم (Wireless) به شعاع 100 متر در اطراف خودرو ایجاد میشود که ارتباط کارشناسان برای بررسی موقعیت از خودرو دور میشود برقرار باشد.
مینوی میافزاید: از لحاظ سامانههای هواشناسی که روی خودرو نصب شدهاند، میتوان به ایستگاه خودکار و حسگرهایی برای سنجش پارامترهای مختلف مانند دما، رطوبت، فشار و سمت و سرعت باد اشاره کرد که این اطلاعات روی صفحه نمایش رایانه داخل خودرو به نمایش درمیآیند و از سویی ارتباطات ماهوارهای کلیه اطلاعات به مرکز ارسال میشوند. سامانه سنجش جو بالا هم در این ایستگاه سیار در نظر گرفته شده است. از سوی این سامانه بالونی که پر از گاز هیدروژن میشود، به کمک فرستندهای به نام رادیو سوند به فضا ارسال میشود و در لایههای مختلف جو حرکت میکند تا زمانی که فشار هوا آنقدر کاهش یابد که منهدم شود و در طول این مدت تا پیش از انهدام پارامترهای مختلف جو را به ایستگاه زمینی ارسال میکند. این پارامترها برای پیشبینی و بویژه برای مسائل هوانوردی مهم هستند. ژنراتور برق، جعبه ابزار و بقیه وسایل مورد نیاز گروه دو، سه نفره که به محل اعزام میشوند از دیگر تجهیزات این خودرو هستند. به گفته مینوی، قراراست در آیندهای نزدیک در این خودرو پنل خورشیدی هم نصب شود تا تهیه انرژی از این طریق هم ممکن شود. در نهایت ایستگاههای سیاره هواشناسی به صورت کاملا حرفهای و به تعداد استانهای کشور طراحی و ساخته میشوند.

امداد در زمان طلایی

فکر اولیه طراحی این خودرو از 2-3 سال پیش مطرح شد و از یک سال پیش که بحث مدیریت بحران در کشور جدیتر شد، این تصمیم وارد مرحله عملی شد. به همین منظور تعداد ایستگاهها افزوده شد. ساختارهای مخابراتی سازمان هواشناسی در تمام ایستگاهها و مراکز مهم و تحقیقاتی به سیستمهای ارتباطی ماهوارهای (VSAT) مجهز شدند و مراکز استانها از طریق فیبر نوری و خطوط (VPN) به سازمان متصل شدند تا اطلاعات با سرعتی مناسب به مرکز مخابره شوند و پس از تولید محصولات مختلف حد و پیشبینی به همراه و تصاویر ماهوارهای به تمامی مراکز استانها ارسال شوند.
در نهایت تلاش بر آن است تا با مجموعه روشها و امکانات موجود در موقعیتهای عادی و حتی بحرانی بهترین شرایط ممکن ایجاد شود.
اگر ایستگاههای سیار در منطقه بحرانزدهای مستقر باشند، در مدت زمان کوتاهی اطلاعات هواشناسی آن منطقه فعال میشود و در اولین ساعات وقوع حادثه که به زمان طلایی معروف هستند، میتوان حداکثر کمکرسانی و امداد را انجام داد و به این ترتیب به امکان زنده بودن افراد بیشتر امیدوار بود.
مینری معتقد است از زمان وقوع زلزله رودبار تاکنون حرکتهای مثبت و روبهرشدی در جهت بهبود مدیریت بحران انجام شده است؛ اما در این زمینه تلاش بیشتری لازم است تا بتوان به استانداردهای جهانی نزدیک شد. مدیرکل امور فنی و تجهیزات سازمان هواشناسی کشور در ادامه با توجه به امکانات موجود در ایستگاههای سیار هواشناسی استفاده از آنها را برای دیگر بخشهای امدادرسان ممکن میداند و میافزاید: برای ایجاد ارتباط و هماهنگی هر چه بیشتر گروههای امدادرسان و جلوگیری از موازیکاریهای احتمالی سازمانها و مراکز دیگر همچون وزارت نیرو، جهاد کشاورزی، انرژی اتمی و غیره هم میتوانند همچون گذشته که از امکانات ایستگاههای ثابت هواشناسی استفاده میکردند، از تجهیزات و تدابیر موجود در ایستگاه سیار هم بهرهمند شوند. همچنین امکان نصب تجهیزات دیگری همچون دستگاههای اندازهگیری آلودگی و یا لرزهنگاری هم در این ایستگاه وجود دارد.
نباید فراموش کرد ایستگاه سیار هواشناسی حداقل امکانات لازم برای اندازهگیری پارامترهای جو را در بر دارد و از این نظر با ایستگاههای اصلی و ثابت که طیف گستردهای از ادوات هواشناسی را شامل میشوند، تفاوت دارد.

پیش به سوی خودکفایی علمی

با توجه به آن که بیشترین هزینه ارزبری سازمان هواشناسی به اداره کل فنی و خرید تجهیزات لازم اختصاص مییابد، در طول چند سال گذشته کارشناسان این بخش برای خودکفایی و تامین نیازها فعالیتهای گستردهای انجام دادهاند از جمله موفق شدهاند با کمک مراکز تحقیقات و پژوهشی کشور سیستمهای جو بالا، بارانسنجی و ثبت دادهها را طراحی کنند. به این ترتیب سال آینده شاهد جهش چشمگیری در جهت استفاده از تجهیزات ساخت داخل خواهیم بود. در حال حاضر با همکاریهای مستمری که با مراکز علمی و پژوهش کشور از جمله سازمان پژوهشهای علمی و صنعتی انجام شده است، سیستمهای جو بالا که به دلیل یک بار مصرف بودن رادیوسوندها ارزبری سنگینی دارند تولید آزمایشی شدهاند. در ضمن سامانههای بارانسنجی، دستگاههای سنجش سمت و سرعت باد، ایستگاههای خودکار و دستگاه الکترولایزر (تولید کننده گاز هیدروژن) هم به کمک کارشناسان داخلی تولید شدهاند که این امر با توجه به افزایش ایستگاهها و نیاز به جایگزینی سیستمهای فرسوده با انواع پیشرفته و جدید آنها بسیار حائز اهمیت خواهد بود.
به گفته مدیرکل فنی و تجهیزات سازمان هواشناسی، از آنجایی که از اطلاعات به دست آمده در تصمیمگیریهای کلان کشور، هوانوردی و غیره استفاده میشود تجهیزات تولید داخل پس از گذراندن آزمایشهای مختلف برای حصول اطمینان از صحت عملکرد آنها که بعضا تا 6 ماه به طول میانجامد از ابتدا در ایستگاههای فرعی استفاده میشوند و پس از اطمینان از درستی و دوام این تجهیزات قابل استفاده در دیگر ایستگاهها خواهند بود. در حال حاضر، جهت تجهیز سازمان هواشناسی به تجهیزات مدرن شبکه راداری کشور با 12 رادار طراحی شده است که 2 دستگاه در اهواز و تبریز نصب شدهاند و ظرف سال آینده جمعا 6 دستگاه به بهرهبرداری میرسد.
یکی از حلقههای اصلی مفقود در بالا بردن هر چه بیشتر پیشبینیها استفاده از سوپرکامپیوترهاست که متاسفانه به دلیل تحریمها و امکان استفاده دوگانه از این سوپرکامپیوترها تاکنون سازمان هواشناسی موفق به تهیه آن نشده است. در این خصوص در طول چند سال گذشته تحقیقاتی به منظور استفاده از رایانههای خوشهای (cluster) در سازمان انجام شده است. در این کامپیوترهای خوشهای، تعدادی از کامپیوترها به صورت موازی با یکدیگر نصب میشوند و امکان تقسیم محاسبات ریاضی و نرمافزارهای مختلف روی این کامپیوترها فراهم میشود. در نتیجه به کامپیوتر بسیار سریع تری دسترسی خواهیم داشت. هم اکنون یک کلاستر در مرگز ملی اقلیمشناسی مشهد طراحی و نصب شده است که از 16 پردازنده موازی تشکیل شده است و در معاونت پژوهشی با کمک دانشگاه صنعتی امیرکبیر و دانشگاه صنعتی اصفهان 2 طرح دیگر با تعداد پردازنده بیشتر در حال انجام است که پس از بهرهبرداری در آینده نزدیک اطلاعات کامل آن منتشر خواهد شد.