پیش‌بینی اوضاع جوی با مطالعه خورشید

با این حال همواره چنین تصور می‌شد که نوسانات جزئی در فعالیت چرخه‌های خورشیدی نمی‌تواند تاثیر قابل توجهی بر تغییرات جوی زمین داشته باشد اما مطالعات جدید دانشمندان نشان می‌دهد حتی کوچک‌ترین نوسانات و تغییرات در این فرآیند می‌تواند به بروز تغییرات جدی در اوضاع جوی زمین و تغییرات گوناگون آن منتهی شود.

براساس تازه‌ترین تحقیقات و مطالعات صورت گرفته مشخص شده است میان چرخه 11 ساله خورشید موسوم به استراتوسفر و فعالیت‌های جوی در منطقه حاره‌ای اقیانوس آرام، ارتباط تنگاتنگ و از نظر بسیاری پنهان وجود دارد.

در این منطقه از اقیانوس آرام، الگوهای آب و هوایی دوره ای شکل می‌گیرد که تقریبا مناطق گسترده‌ای از جهان را تحت تأثیر خود قرار می‌دهد. اکنون تلاش جهانی آغاز شده است که طی آن پیش‌بینی شکل‌گیری پدیده‌های مهم جوی در سال‌ها و حتی دهه‌های آتی نیز به لطف توجه موشکافانه‌تر به ارتباط میان خورشید و اقیانوس‌های زمین میسر خواهد بود.

عقیده بر این است مطالعاتی اینچنینی می‌توانند در پیش‌بینی دقیق شکل‌گیری تغییرات و پدیده‌های آب و هوایی و همچنین شدت آنها نظیر باد و باران‌های موسمی ‌هند و بارش‌های حاره‌ای در اقیانوس آرام به دانشمندان کمک زیادی کنند.

در این طرح تحقیقاتی، تیمی ‌متشکل از دانشمندانی از چند کشور جهان به سرپرستی مرکز ملی تحقیقات اتمسفریک آمریکا حضور داشتند که برای دستیابی به الگوهایی دقیق جهت ارائه پیش‌بینی‌هایی درباره تغییرات جوی و تاثیرگذاری چرخه‌ها و نوسانات جزئی خورشیدی بر آنها به سراغ مشاهداتی رفتند که طی بیش از یک قرن گذشته ثبت شده است.

در کنار این گنجینه ارزشمند اطلاعاتی، استفاده از 3 مدل رایانه‌ای قدرتمند به دانشمندان کمک کرده است تا به دنبال پاسخگویی به یکی از سخت‌ترین و در عین حال پیچیده‌ترین پرسش‌ها در دنیای هواشناسی باشند. اگر کل انرژی که از خورشید به زمین می‌رسد تنها یک دهم درصد در طول چرخه 11 ساله فعالیت‌های خورشیدی تغییر کند، چگونه چنین نوسان جزئی به ایجاد تغییرات شگرف در الگوهای آب و هوایی زمین منجر می‌شود؟ پاسخ به این پرسش با استناد به این مطالعه جدید به تاثیر خورشید بر 2 منطقه ظاهرا بی‌ارتباط باز می‌گردد.

دانشمندان به این نتیجه رسیده‌اند که 2 فاکتور مواد شیمیایی موجود در استراتوسفر و دماهای مختلف در سطح آب اقیانوس آرام در جریان فعالیت‌های شدید خورشیدی به‌گونه‌ای تغییر می‌کنند که تأثیرگذاری خورشید بر برخی جنبه‌های مختلف جریانات هوایی را تقویت می‌کند.

این تقویت جریان موجب تشدید وزش بادها و بارش‌ها شده و در عین حال بر تغییر دماهای مختلف سطح آب و پوشش ابری بر مناطق مختلف حاره‌ای و در کل آب و هوایی زمین نیز تاثیر تقویت کننده‌ای دارد. مطالعاتی که در این طرح انجام شده حاکی از آن است که خورشید، استراتوسفر و اقیانوس‌های زمین همچون شبکه‌ای با یکدیگر در ارتباط هستند که فرآیندها و پدیده‌هایی نظیر بارش‌های زمستانه در آمریکای شمالی را تحت تأثیر قرار می‌دهند.

از این رو درک نقش چرخه خورشیدی بر اوضاع جوی زمین می‌تواند دریچه‌های تازه‌ای را درخصوص پیش‌بینی الگوهای آب و هوایی منطقه ای زمین حتی برای چندین دهه آتی بگشاید.

در این رهگذر‌ دانشمندان به دنبال آن هستند تا ارتباط دقیقی میان چرخه 11 ساله خورشید و پدیده‌های خاص و پیچیده آب و هوایی بر روی زمین نظیر ال نینو پیدا کنند. در این میان دانشمندان به این نتیجه رسیده‌اند که پدیده‌های بزرگ و مخربی نظیر ال نینو و لانینا با تغییرات ایجاد‌‌شده در فشار موجود در سطح آب اقیانوس‌های جهان ارتباط تنگاتنگی دارند.

این تحقیقات در حالی انجام شده است که پیش از این نیز محققانی از مرکز ملی تحقیقات اتمسفریک آمریکا برای نخستین بار ارتباط میان اوج انرژی خورشیدی و جریان آب‌های خنک‌تر از حد معمول در منطقه استوایی اقیانوس آرام را کشف کرده بودند.

تیم بین‌المللی دانشمندان در طرح اخیر، نظریه جالب‌توجهی را مطرح کرده‌اند که بر مبنای آن، افزایش جزئی ایجاد شده در انرژی خورشیدی در زمان شکل‌گیری بیشترین لکه‌های خورشیدی از سوی لایه ازن اتمسفریک جذب می‌شود.

این انرژی، جریان هوای موجود در استراتوسفر مستقر روی منطقه حاره‌ای زمین را گرم می‌کند. اینجا منطقه‌ای است که نور خورشید انرژی خورشیدی بیشتری جذب می‌کند. از آنجا که استراتوسفر به صورت ناهموار و ناهمگون گرم می‌شود، جریان بادهای استراتوسفریک نیز با تغییرات زیادی همراه می‌شود.

اما مدلسازی‌های رایانه‌ای ابزار قدرتمندی بوده‌اند که دانشمندان برای روشن کردن هرچه بهتر ارتباط میان جزئی‌ترین نوسانات در چرخه‌های خورشیدی و تغییرات جوی در سراسر زمین از آنها استفاده کرده‌اند.

برای این منظور، تیم دانشمندان از 3 مدل رایانه‌ای استفاده کردند که با بهره‌گیری از آنها این امکان برای آنها فراهم شد تا سیستم‌های مختلف جوی را به صورت همزمان و همپوشانی‌شده مورد بررسی قرار دهند.

یکی از این مدل‌ها به تجزیه و تحلیل فعل و انفعالات میان دماهای مختلف سطح آب اقیانوس‌ها و لایه‌های پایینی اتمسفر مربوط می‌شود و دانشمندان با استفاده از آن به بررسی دقیق شکل‌گیری جریان‌های خنک آبی در منطقه استوایی اقیانوس آرام آن هم در جریان سال‌هایی که بیشترین فعالیت خورشیدی روی می‌دهد، پرداخته‌اند.

در 2‌مدل دیگر نیز دانشمندان به بررسی هرگونه ارتباط و فعل و انفعال میان اقیانوس‌ها و لایه‌های اتمسفری پرداختند و به نتایج امیدوارکننده‌ای نیز دست یافتند. آنها به این مدل‌ها و نتایجی که در آینده از آنها به دست می‌آورند امیدواری‌های زیادی دوخته‌اند. به گفته آنها با کمک این مدل‌ها، ارتقای متناوب و افزایش قدرت محاسباتی آنها و همچنین مشاهدات علمی‌ بیشتر می‌توان رموز بیشتری از چگونگی تأثیرگذاری فعالیت‌های خورشیدی و چرخه‌های 11 ساله آن بر زمین و تغییرات جوی آن را برملا کرد.

اهمیت نتایج تحقیقاتی از این دست زمانی از ارزش و اعتبار بیشتری برخوردار می‌شود که وزش تندبادهای شدید و مخرب دریایی در مناطق حاره‌ای زمین همه ساله خسارات مالی و جانی قابل توجهی برجای می‌گذارد، در حالی که دانش بشری صرفا در محیط‌های آزمایشگاهی به موفقیت‌هایی در زمینه پیش‌بینی شکل‌گیری چنین جریاناتی دست یافته است.

در حال حاضر سازمان‌ها و مراکز علمی‌ و تحقیقاتی گسترده‌ای نظیر ناسا چشم به تحقیقاتی از این دست دوخته‌اند.

در حالی که در سال‌های آتی دور تازه‌ای از پرتاب‌های فضایی آغاز می‌شود، پیش‌بینی دقیق اوضاع جوی و سطح تاثیرگذاری خورشید بر آن ضمن صرفه جویی‌های کلان مالی می‌تواند به ارائه تضمینی برای انجام بموقع و سلامت بیشتر آنها کمک کند.

اکنون به نظر می‌رسد نگاه دانشمندان به خورشید و تاثیرگذاری آن بر زمین و تغییرات جوی آن نسبت به گذشته دگرگون شده است و دانشمندان تلاش می‌کنند از کنار جزئی‌ترین نوسانات در چرخه و فعالیت‌های خورشیدی نیز بی‌تفاوت نگذرند.

مهدی پیرگزی
منبع‌: ScienceDaily