تُظهر هذه الصور الرائعة كيف يستخدم الباحثون في سويسرا تقنيات تعديل الطقس لفهم كيفية تشكل بلورات الجليد في السحب، وهو عامل مهم وغير مفهوم جيدًا في نماذج المناخ والطقس.
.jpg)
يستخدم باحثو CloudLab بالونًا أبيض عملاقًا لرفع جهاز يقيس بلورات الجليد عالية في الهواء
لو كان أي شخص يتنزه في التلال الثلجية قرب العاصمة السويسرية برن شتاءً الماضي، لَحَيَّرَ من بالون أبيض عملاق يصعد إلى السحب المنخفضة. بالقرب من قمة التل حيث كان البالون مربوطًا، لوجد مجموعة من الباحثين يُطلقون طائرة بدون طيار، ثم يُحلِّقون بها عكس اتجاه الريح لرش بلورات مسحوق الفضة في الضباب.
تقول أولريك لومان من المعهد الفيدرالي السويسري للتكنولوجيا في زيورخ، وهي عضو في مجموعة البحث التي تقف وراء هذا المشهد غير العادي: "نستخدم السحابة الطبيعية كمختبر". وقد وجدت المجموعة، المسماة CloudLab، طرقًا لاستخدام أساليب تلقيح السحب المُستخدمة عادةً لزيادة كثافة الثلوج أو هطول الأمطار لقياس كيفية تكوّن بلورات الجليد في السحب بدقة جديدة.
توفر التلال المغطاة بالثلوج حول برن، سويسرا، موقعًا مثاليًا لدراسة كيفية تشكل بلورات الجليد في السحب
هذه المعلومات أساسية لتحسين نماذج الطقس والمناخ. فمعدل تكوين بلورات الجليد من قطرات الماء في السحب يُحدد متى تتوقع التوقعات أن تبدأ السحابة بالتساقط أو المطر. كما يُعد الجليد في السحب متغيرًا مهمًا في نماذج المناخ لتقدير كمية ضوء الشمس التي تعكسها، وبالتالي مقدار تبريدها للكوكب. إلا أن السلوك الدقيق للجليد في السحب لا يزال موضع شك كبير.
تحاول لومان وزملاؤها الحصول على قياسات أفضل منذ أكثر من عقد. فقد شاهدوا بلورات الجليد تنمو في غرف السحب المختبرية، لكن هذا يفتقر إلى تباين الاضطرابات ودرجة الحرارة الموجود في السحابة الحقيقية. وقد أجروا قياسات على قمم جبال مُغطاة بالغيوم، لكن هذه القياسات تداخلت مع هبوب الثلوج. حتى أنهم ربطوا أجهزة بعربات التلفريك في جبال الألب، ليجدوها معطلة خلال سوء الأحوال الجوية الذي كانوا يحاولون دراسته.
تتشكل السحب الطبقية المنخفضة بانتظام فوق الهضبة السويسرية مثل "نوع من غرفة السحب في السماء"
يقول لومان: "ثم فكرنا، كما تعلمون، أننا يمكن أن نكون أكثر ذكاءً". "لدينا هذه الطبقة المنخفضة المستمرة في سويسرا". تتشكل هذه السحب الثابتة، المعروفة بكآبتها، بانتظام فوق الهضبة السويسرية، وتتدفق بين جبال جورا شمالًا وجبال الألب جنوبًا. أدرك الباحثون أن هذه السحب ستمكنهم من إجراء نفس النوع من التجارب المُتحكم بها من المختبر في سحابة حقيقية - نوع من غرفة السحب في السماء. يقول لومان: "يمكننا إزعاج السحابة بالطريقة التي نريدها".
في أواخر عام 2022، ومرة أخرى في الشتاء التالي، أقام الباحثون ورشة عمل على قمة تل بالقرب من بلدة إريسويل الصغيرة، شرق برن. عندما تهيأت الظروف، أطلقوا طائرة بدون طيار لإطلاق كمية صغيرة من جزيئات يوديد الفضة في السحابة. تعمل هذه الجزيئات كبذور تبدأ حولها قطرات الماء فائقة التبريد في تكوين بلورات جليدية، لتصبح في النهاية ثقيلة بما يكفي للسقوط. كان الغرض من المنطاد، الذي يقع على بُعد كيلومترات معاكسة للطائرة المسيرة، رفع جهاز لتسجيل صور ثلاثية الأبعاد للبلورات أثناء مرورها، وذلك للتمييز بين أنواع النمو المختلفة. كما تتبعت أجهزة الرادار الأرضية عمود الجليد أثناء سقوطه عبر السحابة.
يستخدم الباحثون طائرة بدون طيار لرش جزيئات يوديد الفضة في السحب لتحفيز تساقط الثلوج
عادةً، "إذا قست بلورات الجليد في سحابة حقيقية، فلن تعرف أبدًا ما إذا كانت البلورة قد تشكلت هناك أم أنها أتت من مكان آخر"، كما تقول لومان. وقد حلّ هذا النهج هذه المشكلة، مما مكّنهم من إجراء قياسات دقيقة لمعدل تشكل بلورات الجليد بعد أن أطلقت الطائرة بدون طيار فضتها.
وتقول لومان إن إحدى النتائج الرئيسية لهذه القياسات هي أن بلورات الجليد في الواقع قد تنمو أسرع بكثير مما تتوقعه نماذج الطقس والمناخ حاليًا. وقد يفسر ذلك التوقعات التي تقلل من تقدير موعد هطول الأمطار أو الثلوج على السحابة. وتضيف أن ذلك قد يعني أيضًا أن نماذج المناخ تبالغ في تقدير آثار التبريد لبعض السحب، لأن السحب التي تحتوي على المزيد من الجليد تعكس ضوء شمس أقل من السحب التي تحتوي على المزيد من الماء السائل.
يؤثر حجم وشكل بلورات الجليد على مقدار ضوء الشمس الذي تعكسه السحب بعيدًا عن الكوكب
كما مكّنت قياساتهم ثلاثية الأبعاد للبلورات الفردية باحثي CloudLab من دراسة الطرق المختلفة التي تتشكل بها قطرات الماء فائق التبريد من الجليد في ظل ظروف مختلفة، وهو ما قد يكون له أيضًا آثار على تأثير السحب على المناخ. يقول لوهمان: "إنها تتمنى لو كانت جليدًا".
المصدر: