علم در مسیر پیش‌بینی بلایای طبیعی

اگر نگاهی به سونامی ژاپن، زمین لرزه اخیر اسپانیا، توفان‌های آمریکا و سیلاب گسترده در استرالیا و تایلند بیندازیم متوجه می‌شویم سال 2011 سالی پر از فجایع طبیعی بوده است. در جریان وقوع چنین فجایعی، هزاران نفر جان خود را از دست ‌دادند و شمار زیادی نیز ناپدید ‌شدند. گذشته از این قربانیان، صدها هزار نفر نیز آواره ‌شدند و البته پس از فروکش کردن تبعات این فجایع، فاز بعدی مشکلات تازه آغاز ‌شد، چرا که بازسازی نقاط آسیب دیده، خود هزینه‌های نجومی به همراه دارد. دانشمندان معتقدند اگر چه تا رسیدن به ایده‌آل‌ها فاصله بسیار زیادی وجود دارد اما باید گفت علوم نوین می‌تواند تا حد زیادی از بار این مشکلات بکاهد. پیش‌بینی وقوع فجایع طبیعی نظیر زمین‌لرزه، سیل و فوران‌های آتشفشانی همان چیزی است که از مدت‌ها پیش ‌روی آن تمرکز شده است. در حقیقت دستیابی به توانایی پیش‌بینی چنین فجایعی می‌تواند به نجات جان میلیون‌ها نفر منجر شود، اما باید به این نکته هم توجه داشت که این فجایع همواره از ساختار پیچیده‌ای برخوردارند و به همین دلیل بشر در رویارویی با آنها و انجام پیش‌بینی‌های لازم عملا شانسی نداشته است. با این حال در سال‌های اخیر مدلسازی‌های رایانه‌ای که با تکیه بر نرم‌افزارهای قدرتمندی صورت می‌گیرند به کمک دانشمندان آمده‌اند. آنها با استفاده از این مدلسازی‌ها می‌توانند الگوهایی را طراحی کنند که در عمقشان نشانه‌هایی از زمان و چگونگی وقوع فجایع طبیعی نظیر سیلاب و توفان‌های شدید و مخرب دیده می‌شود. به نظر می‌رسد با توجه به محدودیت‌هایی که دانشمندان در پیش‌بینی فجایع طبیعی با آنها روبه‌رو هستند، همین الگوها نیز تا حد زیادی کارگشا باشند. تنها کاری که اکنون باید انجام داد این است که یاد بگیریم این نشانه‌ها را چگونه درک کنیم.

دانش فعلی، ما را به این سطح از توانایی رسانده است که محل شکل‌گیری توفان‌ها و گردبادها را شناسایی کنیم اما مشکل اصلی اینجاست که بخوبی نمی‌دانیم در ادامه چه مسیری را دنبال می‌کنند و به کجا می‌روند. البته خبر خوشحال‌کننده این است که در سال‌های اخیر پیش‌بینی مسیر حرکتی توفان‌ها و گردبادها تا حدودی ساده‌تر شده است. توفان‌ها یا همان سیستم‌های قدرتمندی که تحت عنوان سایکلون‌های حاره‌ای نیز شناخته می‌شوند تنها روی آب‌های گرم جهان که حداقل 500 کیلومتر با استوا فاصله دارند تشکیل می‌شوند. به لطف پیشرفت‌های جدیدی که در زمینه تصویربرداری ماهواره‌ای صورت گرفته است کارشناسان قادر به بررسی اوضاع جوی و مشاهده فرآیند شکل‌گیری آنها شده‌اند، اما مشکل اصلی زمانی آغاز می‌شود که سراغ مسیر پیش‌روی آنها می‌رویم. مدلسازی‌های اتمسفر از یک‌سری فرضیات اولیه برای ارائه نقشه مسیر پیش‌روی توفان‌ها و گردبادها استفاده می‌کنند و پیش‌بینی‌های مختلفی را ارائه می‌کنند که عملا امکان توجه به همه آنها و انجام آماده‌سازی‌های لازم براساس آنها وجود ندارد. این خود مثال بارزی از مفهوم شناخته شده «تأثیر پروانه‌ای» است.

دانشمندانی که در این زمینه فعال هستند معتقدند بهترین راه‌حل ممکن برای غلبه بر این مشکل پیش‌بینی گروهی است. در حقیقت این تکنیک چیزی نیست جز استفاده از نتیجه میانگین به دست آمده از مجموعه‌ای از پیش‌بینی‌ها. این ابتکار عمل که اساس آن به نظریه مطرح شده از سوی اسکات پیچ بازمی‌گردد کارگشا بوده است. براساس این نظریه، میانگین پیش‌بینی‌ها و تخمین‌های صورت‌گرفته همواره بهتر و مؤثرتر از تک‌تک آنهاست. دقیقا با تکیه بر این ابتکار عمل به ظاهر ساده اما مؤثر بوده است که دانشمندان اکنون می‌توانند از چند روز قبل، احتمال رسیدن توفان‌های مخرب به نقطه‌ای مشخص را مطرح کنند.

با توجه به این‌که این دسته از توفان‌ها همواره در منطقه آمریکای شمالی و مرکزی روی می‌دهند عملا نمی‌توان شانسی برای آنها در رسیدن به سواحل اروپایی در نظر گرفت. با این حال در برخی موارد زبانه این توفان‌ها به بریتانیا که در منتهی‌الیه غرب اروپا قرار دارد نیز می‌رسد. سپتامبر 2006 آخرین باری بوده که چنین رویدادی بوقوع پیوسته است. در آن تاریخ بقایای توفان حاره‌ای گوردون به سواحل ایرلند شمالی رسید که در نتیجه آن برق حدود صدهزار خانه قطع شد.

البته در موارد دیگر وقوع این دسته از توفان‌ها با خسارات و قربانیان زیادی همراه است. 3 فوریه سال جاری، توفان یاسی به منطقه کوینزلند رسید، اما به لطف هشدارهایی که از 3 روز پیش اعلام شده بود هیچ‌کس آسیب ندید. در کنار توفان‌ها باید به گردبادها نیز توجه داشت. این دسته از سیستم‌های قدرتمند طبیعت در بسیاری از مناطق آمریکای شمالی در حال ورزش هستند و از آنجا که انرژی فوق‌العاده‌ای را در زمان و مکانی محدود آزاد می‌کنند، معمولا خسارات زیادی به همراه دارند. براساس آمارهای موجود، آوریل گذشته بالغ بر 305 گردباد در آمریکا وزیده است که ره‌آورد تلخ آنها مرگ 309 نفر بوده است.

سیلاب‌ها از جمله فجایع طبیعی به شمار می‌آیند که زیرساختارهای شهری و روستایی را در عرض چند روز و ساعت نابود می‌کنند. معمولا پس از فروکش کردن سیلاب‌ها تازه عمق فاجعه ایجاد شده مشخص می‌شود. البته آسیب‌های فراوانی که به پی ساختمان‌ها، بویژه بناهای قدیمی‌تر وارد می‌شود تنها یک روی سکه است. روی دیگر این سکه شمار قابل توجه قربانیانی است که بقایای آنها شاید هیچ‌گاه پیدا نشود. به عقیده دانشمندان سیلاب‌ها از جمله فجایع طبیعی به شمار می‌آیند که ساختار درونی آنها از پیچیدگی‌های خاص خود برخوردار است. زمانی که یک رودخانه بزرگ طغیان می‌کند، آب مناطق گسترده‌ای را در بر می‌گیرد و طغیان آن در عرض مدت کوتاهی آغاز می‌شود.

اما طغیان رودخانه‌ها چگونه روی می‌دهد؟ پاسخ به این پرسش را باید در بارش‌های شدیدی جستجو کرد که ممکن است برای روزها ادامه داشته باشد. ژانویه گذشته سیلاب گسترده‌ای در کوینزلند روی داد که علت اصلی آن طغیان رودخانه‌هایی بود که با بارش‌های چند روزه ناشی از توفان حاره‌ای تاشا فراتر از ظرفیتشان آبگیری شده بودند.

به طور معمول پس از بارش‌های طولانی که چند روز به طول می‌انجامند، زمین ظرفیت لازم برای جذب آب را از دست می‌دهد. به این ترتیب دیگر انبوه آب سرازیر شده به سوی زمین وارد لایه‌های خاک نمی‌شود. طغیان رودخانه‌های بزرگ طی این فرآیند صورت می‌گیرد که معمولا با خرابی‌های زیادی نیز همراه است. دانشمندان به گرمایش تدریجی زمین به عنوان یکی از مهم‌ترین عوامل طغیان‌های رودخانه‌ای در چند دهه اخیر اشاره می‌کنند. بررسی‌های آنها نشان می‌دهد که در چند دهه اخیر سیستم‌های طبیعی حاکم بر زمین دستخوش تغییرات زیادی شده است و بارش‌هایی از این دست که سیلاب ناشی از آنها کوینزلند را (به عنوان مثالی بارز) تقریبا به حالت فلج درآورده بود یکی از نتایج ناگوار آنهاست. دانشمندان جاری شدن سیلاب‌ها را از جمله فجایع طبیعی می‌دانند که امکان پیش‌بینی آنها از چند روز قبل وجود دارد با این حال زمانی که در یک منطقه خاص جاری می‌شوند خسارات مالی گسترده‌ای برجای می‌گذارند. سیلاب عظیمی که چندی پیش بخش‌های قابل توجهی از تایلند در جنوب شرق آسیا را برای روزهای متوالی به زیر آب برد از جمله خسارت بارترین سیلاب‌هایی به شمار می‌آید که در چند دهه اخیر روی داده است. برآورد شده است که این سیلاب نزدیک به 4 میلیارد دلار خسارت بر جای گذاشته است. محققان با اشاره به چنین خسارات عظیم و مهم‌تر از آن شمار قربانیان، توجه بشر را به تداوم گرمایش زمین جلب می‌کنند و آن را از جمله مهم‌ترین عوامل شکل‌گیری سیلاب‌ها می‌دانند.

تقریبا تمامی قلل آتشفشانی جهان برای محققان و دانشمندان این عرصه شناخته شده هستند. آنها می‌دانند که این قله‌ها در کدام نواحی قرار دارند اما نمی‌دانند که چه زمانی فعالیت خود را آغاز می‌کنند. برخی از این قلل آتشفشانی برای سال‌های طولانی غیرفعال باقی‌مانده‌اند. به چنین آتشفشان‌هایی در اصطلاح، آتشفشان‌های خاموش گفته می‌شود. معمولا زمانی که این آتشفشان‌ها فعالیت خود را آغاز می‌کنند انبوهی از گدازه‌های سیال روانه محیط اطراف می‌شوند. در میان تمامی آتشفشان‌ها، گروهی از آنها همواره برای دانشمندان از اهمیت برخوردارند که به آنها ابر آتشفشان گفته می‌شود. در علم زمین شناسی یک ابر آتشفشان آتشفشانی است که حداقل 300 کیلومتر مکعب ماگمای مذاب از آن خارج شود. چنین رویداد طبیعی عظیمی می‌تواند اثرات قابل توجهی بر اتمسفر و اوضاع جوی زمین داشته باشد. تنها کافی است نگاهی گذرا به گذشته داشته باشیم. تاریخ نشان می‌دهد بسیاری از انقراض نسل‌هایی که در مقاطع زمانی مختلف روی داده است به علت فوران‌های عظیم آتشفشانی بوده است. طی 36 میلیون سال گذشته 42 مورد از این نوع ابرفوران‌ها روی داده است. اما نکته‌ای که ذهن دانشمندان را درگیر خود کرده این است که احتمالا تا یکصد هزار سال آینده شماره 43 این فهرست نیز روی خواهد داد. آخرین فوران عظیم آتشفشانی از این دست حدود 26 هزار و 500 سال پیش و در منطقه لیک تاپو نیوزیلند روی داد که در نتیجه آن بیش از یکهزار کیلومتر مکعب ماگمای مذاب از دهانه آتشفشان خارج شد. برآورد ‌شده است در آن زمان بیش از 60 درصد از جمعیت انسانی مناطق اطراف کشته شدند. دانشمندان از این رویداد به عنوان آغازگر دورانی موسوم به عصر یخبندان آتشفشانی یاد می‌کنند.

در سراسر زمین بالغ بر 40 ابرآتشفشان وجود دارد که تنها نیمی از آنها فعال هستند. از جمله این قلل آتشفشانی می‌توان به کوه آتشفشانی Yellowstone (سنگ زرد) اشاره کرد. دانشمندان سال‌هاست متوجه ناآرامی‌هایی در اعماق این کوه آتشفشانی شده‌اند. تردید آنها زمانی بیشتر شده است که متوجه زمین لرزه‌های محلی در مناطق اطراف این کوه آتشفشانی شده‌اند. گذشته از این نکته مهم، بتازگی گازهای داغی نیز از این قله خاموش خارج شده که همین مسأله بر نگرانی دانشمندان افزوده است. چندی پیش گروهی از محققان دانشگاه یوتا مطالعاتی درخصوص این کوه آتشفشانی و ذخیره ماگمای آن انجام دادند و در کمال حیرت متوجه شدند برخلاف آنچه از پیش تصور می‌شده است منبع عظیم ذخیره ماگمای آن بسیار عظیم است. آنها تخمین می‌زنند این منبع عظیم تا دو برابر منبع ماگمای لیک تاپو باشد. حالا تصور کنید که این کوه آتشفشانی شروع به فعالیت کند. در این صورت حجم عظیمی از ماگمای مذاب راهی مناطق اطراف خواهد شد. زمین‌شناسان هشدار می‌دهند این اتفاق ممکن است در هر لحظه روی دهد اما چندان هم نباید نگران بود چون درصورتی که قرار باشد چنین اتفاقی روی دهد، از چند روز قبل نشانه‌های جدی این واقعه مشاهده خواهد شد. برخلاف فجایع طبیعی نظیر توفان‌های حاره‌ای و سیلاب ها، دانشمندان تاکنون ارتباطی میان اقدامات بشری و فوران‌های آتشفشانی پیدا نکرده‌اند. آنچه درون این قلل می‌گذرد برای زمین‌شناسان مرموز و گیج‌کننده است. زمانی که یک ابرآتشفشان روی می‌دهد تا هفته‌ها مناطق اطرف آن درگیر گدازه‌های مذابی خواهند بود که در سر راه خود به هیچ چیز رحم نمی‌کنند. آنها به حرکت خود ادامه می‌دهند و همه چیز را نابود می‌کنند.

منبع: Focus