سجل قمر صناعي، ثمرة شراكة بين وكالة ناسا والمركز الوطني الفرنسي لدراسات الفضاء (CNES)، أكبر موجات المحيط التي تم رصدها على الإطلاق من الفضاء في البحر المفتوح. وحدثت الظاهرة في شمال المحيط الهادئ عام 2024. وتم إجراء القياسات خلال عاصفة إيدي، وكشفت عن تكوينات متوسط ارتفاعها يعادل مبنى مكون من ستة طوابق. يمثل هذا الاكتشاف علامة فارقة في علم المحيطات.
يمثل القياس، الذي أجراه القمر الصناعي SWOT (المياه السطحية وتضاريس المحيطات) في 21 ديسمبر، تقدمًا كبيرًا. وقد تم تصميم هذا الجهاز لرسم خرائط الأنهار والبحيرات والمحيطات بدقة ملحوظة. أتاحت هذه التقنية للباحثين مراقبة تفاصيل سطح البحر التي كان من الصعب التقاطها. وحتى ذلك الحين، لم تكن الأقمار الصناعية القديمة توفر مثل هذه القدرات التفصيلية.
يُحدث القمر الصناعي SWOT ثورة في مراقبة المحيطات
يمثل القمر الصناعي SWOT معلما حاسما في مراقبة المحيطات. إنها تختلف جوهريًا عن البعثات الفضائية السابقة. قامت الأقمار الصناعية الأقدم بتحليل مساحات صغيرة فقط من سطح البحر. تتمتع SWOT بقدرة فريدة على إنتاج صور شاملة ثنائية الأبعاد للمياه. تتيح هذه الميزة المتقدمة للعلماء الذهاب إلى ما هو أبعد من مجرد قياس ارتفاع الأمواج. ويمكنهم الآن تحديد اتجاه الانتشار بدقة وطول كل موجة والسلوك الديناميكي العام أثناء الأحداث الجوية الكبرى.
البحث، الذي استخدم هذه البيانات الرائدة، قاده عالم المحيطات فابريس أردوين. يعمل في مختبر علم المحيطات الفيزيائي والمكاني في فرنسا. ونشرت الدراسة التفصيلية في المجلة العلمية الشهيرة Proceedings of the National Academy of Sciences بالولايات المتحدة الأمريكية. وبالتالي فإن البيانات غير المسبوقة التي جمعها القمر الصناعي توفر منظورًا جديدًا أساسيًا حول الديناميكيات المعقدة للبحار وتفاعلاتها مع العواصف. دقة SWOT هي نتيجة لاستثمار تكنولوجي كبير. تم تطويره من قبل اتحاد دولي. هدفها الأساسي هو توفير فهم أعمق للموارد المائية على كوكب الأرض. تعتبر القدرة على مراقبة المحيط في بعدين ذات قيمة خاصة. وهذا يسمح للباحثين برسم خريطة للتيارات والاضطرابات. تعتبر هذه المعلومات حاسمة بالنسبة للنماذج المناخية والتنبؤات المتعلقة بالمحيطات. يوضح التعاون بين ناسا والمركز الوطني الفرنسي للدراسات الفضائية أهمية الجهود العالمية في مجال العلوم. يقوم القمر الصناعي بمراقبة الأرض باستمرار. فهو يجمع المعلومات الحيوية لفهم النظم الطبيعية.
ضبط موجات قياسية وقياسات دقيقة
ويؤكد الباحثون المشاركون في الدراسة أن قيمة 19.7 مترًا تمثل “الارتفاع الكبير” للأمواج. يتوافق هذا المصطلح الفني، المستخدم على نطاق واسع في علم المحيطات، مع متوسط ثلث أكبر التكوينات المسجلة أثناء العاصفة. إنها طريقة موحدة وقوية. يتم استخدامه لتقييم شدة البحر في الظروف القاسية ولأغراض السلامة البحرية.
ومن المهم الإشارة إلى أن ارتفاع الأمواج المعزولة ربما تجاوز 30 مترًا خلال ذروة العاصفة. ومع ذلك، لا يتم تضمين هذه القمم اللحظية في السجل الرسمي. المنهجية العلمية تعطي الأولوية للسلوك العام للمحيطات. ولا يركز على أحداث محددة سببها العنف الخاص بلحظة واحدة من العاصفة. اكتسبت حلقة القياس الدقيقة هذه شهرة في المجتمع العلمي. نادراً ما كانت أقمار الجيل السابق قادرة على تسجيل موجات بهذا الارتفاع بنفس الدقة والتفصيل. منذ التسعينيات، قامت عدة بعثات فضائية بمراقبة سلوك المحيطات. ومع ذلك، لم يكن سوى القليل منهم محظوظين بما فيه الكفاية أو قادرين على المرور عبر مركز العواصف الأكثر شدة في اللحظة الحاسمة. أظهر القمر الصناعي SWOT، في حالة Storm Eddie على وجه التحديد، تفوقه. لقد عبرت على وجه التحديد المنطقة الأكثر عنفًا في النظام المناخي. زودت هذه المصادفة الإستراتيجية الباحثين بملاحظات قيمة وغير مسبوقة حول حركة المحيطات في ظل ظروف تعتبر متطرفة. إن القدرة على التقاط هذه البيانات في الموقع المحدد وفي الوقت المناسب هو ما يميز SWOT.
قدرات وملاحظات الأقمار الصناعية SWOT
يتمتع القمر الصناعي SWOT، بتقنيته المتقدمة، بسلسلة من قدرات القياس المهمة لعلم المحيطات الحديث. وعلى عكس المعدات السابقة، فإنه يوفر رؤية أكثر اكتمالا وتفصيلا لسطح المحيط. وتسمح أدواته للعلماء بتحليل الموجات من زوايا متعددة، مما يوفر فهمًا متعمقًا لتكوينها وانتشارها.
- تشمل الميزات والقياسات الرئيسية التي أجراها القمر الصناعي SWOT ما يلي:
- ارتفاع الموج: الدقة في تسجيل الحجم الرأسي لتكوينات المحيطات.
- اتجاه الانتشار: التتبع الدقيق لاتجاه تحرك الأمواج عبر سطح البحر.
- طول الموجة: قياس تفصيلي للمسافة بين القمم المتتالية، وهو ضروري لفهم الطاقة المنقولة.
- السلوك أثناء العواصف: تحليل الاستجابة الديناميكية للمحيطات للأحداث الجوية القاسية.
- الاختلافات السطحية ثنائية الأبعاد: رسم خرائط تفصيلية للتضاريس المائية، وكشف عن الأنماط المعقدة.
تعد هذه البيانات المتكاملة ضرورية لبناء نماذج أكثر واقعية لسلوك المحيطات. كما تسمح القدرة على تقديم صور ثنائية الأبعاد بمراقبة التيارات والاضطرابات. تعتبر هذه المعلومات حيوية لتحسين النماذج المناخية والتنبؤات البحرية العالمية. يُظهر التعاون بين ناسا والمركز الوطني الفرنسي للدراسات الفضائية لتطوير SWOT الالتزام العالمي بعلوم المحيطات.
العاصفة إيدي وظاهرة الانتفاخ
تم تصنيف العاصفة إيدي على أنها إعصار خارج مداري عالي الكثافة. تخرجت وخدمت في شمال المحيط الهادئ، مما يدل على قوة كبيرة. بالإضافة إلى توليد موجات عملاقة، تسبب النظام في حدوث عواصف شديدة على طول المناطق الساحلية الواسعة. وكانت هناك سجلات للأضرار في عدة مواقع في القارة الأمريكية. امتد هذا التأثير جغرافيًا، ليشمل مناطق تمتد من كندا إلى البيرو. أظهرت الموجات التي ولّدها إيدي، بشكل ملحوظ، قدرة انتشار استثنائية. وواصلوا التحرك والسفر لمسافات طويلة حتى بعد أن تضاءلت شدة الرياح التي هبت لهم في العاصفة.
وتعرف هذه الظاهرة علميا بموجات المد والجزر. ويحدث ذلك عندما تستمر طاقة المحيط، التي كانت تولدها الرياح القوية، وتنتقل عبر مسافات كبيرة. ويحدث هذا حتى بعد أن يضعف أو يتبدد النظام المناخي الأصلي الذي أنتجها. أجرى العلماء حسابات دقيقة. ويقدرون أن هذه التموجات قطعت ما يقرب من 24 ألف كيلومتر. وشملت الرحلة الرائعة عبور المحيط الهادئ الشاسع. وبعد ذلك، مرت الأمواج عبر ممر دريك الشهير، الواقع بين أمريكا الجنوبية والقارة القطبية الجنوبية. أخيرًا، وصلوا إلى أجزاء من المحيط الأطلسي الاستوائي في غضون أسابيع من أصلهم، مما يدل على قدراتهم الواسعة النطاق.
تتخذ وكالة الفضاء الأوروبية (ESA) منظورًا مثيرًا للاهتمام عند النظر في البحار. وتصفهم بأنهم “رسل” العواصف الحقيقيون. وهذا التشبيه يؤكد أهمية هذه الظاهرة. طاقة الأمواج لديها القدرة على عبور المحيطات بأكملها. وقد يؤدي ذلك إلى تأثيرات كبيرة في مناطق بعيدة جدًا. وحتى عندما لا يضرب النظام المناخي الأصلي القارة بشكل مباشر، فإن موجاته يمكن أن يكون لها تأثيرات. قد تتأثر الشواطئ النائية والنظم البيئية الساحلية. وتسلط هذه القدرة على نقل الطاقة الضوء على الترابط بين المناخ العالمي وأنظمة المحيطات. ولذلك فإن رصد هذه الموجات أمر ضروري لفهم ظواهر الأرصاد الجوية والبحرية على نطاق الكوكب.
التقدم في علوم المحيطات والمخاطر البحرية
قدمت البيانات غير المسبوقة والمفصلة للغاية التي قدمها القمر الصناعي SWOT مساهمات مهمة في أبحاث المحيطات العالمية. لقد سمحوا للعلماء بإجراء مراجعة نقدية للنماذج الرياضية الموجودة. تعتبر هذه النماذج أساسية لحساب الطاقة التي تنقلها أمواج المحيط. في السابق، كانت بعض التقديرات القديمة، المستندة إلى تقنيات قياس أقل تقدمًا، تشير إلى قيم أعلى بكثير. وكانت هذه القيم تتعارض مع ما تم رصده فعليا وقياسه بدقة بواسطة القمر الصناعي.
ومع توفر قياسات أكثر تفصيلاً ودقة، أصبح الباحثون الآن في وضع يسمح لهم بتطوير عمليات محاكاة حاسوبية أكثر واقعية ودقة. ومن المتوقع أن يؤدي هذا التحسن في النمذجة إلى تحسين التوقعات البحرية بشكل كبير. وبالتالي، يمكن تحسين سلامة السفن بجميع أنواعها، بما في ذلك سفن الشحن وسفن الصيد، أثناء العواصف الشديدة. تعتبر المراقبة المستمرة والمحسنة التي تقدمها SWOT أمرًا حيويًا. تشكل الموجات الكبيرة مخاطر كبيرة. فهي تؤثر بشكل مباشر على سلامة سفن الشحن ومنصات النفط واستقرار الكابلات البحرية وغيرها من البنية التحتية الأساسية المثبتة في أعالي البحار. تساعد المعلومات الأكثر دقة وفي الوقت الفعلي سلطات الموانئ وشركات الشحن في تحديد طرق وعمليات أكثر أمانًا، وتقليل الخسائر والحوادث.
ويحقق الباحثون أيضًا بنشاط في وجود صلة محتملة بين الأحداث المتطرفة مثل العاصفة إدي والصورة الأوسع لتغير المناخ العالمي. وعلى الرغم من عدم وجود إجابة محددة أو إجماع مطلق حتى الآن، فإن الفرضية قيد الدراسة تشير إلى أن المحيطات الأكثر دفئا تميل إلى توفير كمية أكبر من الطاقة. يمكن لهذه الطاقة الإضافية بدورها أن تغذي وتكثيف تكوين العواصف. كما أن العوامل الطبيعية الإضافية، مثل التيارات البحرية المعقدة، والتضاريس المتنوعة تحت الماء، واتجاه الرياح السائد، لها أيضًا تأثير مباشر وهام على تكوين الأمواج العملاقة. إن السجل الذي سجله تحليل SWOT، بقدرته غير المسبوقة على التفاصيل، يسلط الضوء على حقيقة مهمة: لا تزال محيطات كوكبنا تحتوي على ظواهر غير مفهومة كثيرًا والعديد من الأسرار لم يتم الكشف عنها بعد. تسمح التقنيات الأكثر تقدمًا الآن للمناطق النائية والتي كان من الصعب الوصول إليها سابقًا على الكوكب بالكشف عن تفاصيل كانت في السابق بعيدة تمامًا عن القياسات والملاحظات التقليدية. وهذا مجال بحثي يتطور باستمرار، وله القدرة على تغيير علاقتنا بالبيئة البحرية.