كان إعصار لورا إعصارًا من الفئة الرابعة وصل إلى اليابسة في أغسطس 2020. ضربت لورا جنوب غرب لويزيانا بسرعة رياح وصلت إلى 150 ميل في الساعة، وعواصف وصلت سرعتها إلى 15 قدمًا، وأمطار وصلت إلى 10 بوصات. أدت العاصفة إلى انقطاع التيار الكهربائي عن أكثر من 900,000 منزل، وتسببت في أضرار تجاوزت قيمتها مليار دولار، وأودت بحياة 26 شخصًا.
اجتمعت مجموعة من العلماء والمهندسين من عدة جامعات ومركز أبحاث الطقس القاسي والإدارة الوطنية للمحيطات والغلاف الجوي على ساحل الخليج لمراقبة العاصفة. وتعد المجموعة جزءًا من اتحاد الأعاصير الرقمي، وهي منظمة جامعة تنسق أنشطة النشر الميداني الحالية لجمع وتحليل بيانات الرياح والأمطار والعواصف والأمواج.
أحضر علماء من جامعة ألاباما في هانتسفيل (UAH) رادار متنقل من طراز بارون يسمى رادار ألاباما المتنقل ثنائي الاستقطاب بنطاق X (MAX). وقد أثبت MAX أنه أداة قيّمة لجمع بيانات الرياح وهطول الأمطار، لا سيما أثناء الأحداث المدارية والأعاصير. ويستخدم معهد الطقس الحاد - مختبرات الرادار والبرق (SWIRLLL) التابع لجامعة UAH (MAX) في جميع عملياته الميدانية تقريباً. وقد استخدم علماء معهد UAH MAX جنبًا إلى جنب مع رادار دوبلر المتقدم لأبحاث الطقس للأرصاد الجوية والعمليات (ARMOR) لجمع البيانات عن تدفقات الرياح في الطبقة الحدودية أثناء العواصف الإعصارية المحتملة. ورادار ARMOR هو رادار بارون ثنائي الاستقطاب على النطاق C، ويقع في مطار هانتسفيل الدولي. كما أنتج رادار MAX بيانات قيّمة عند اقترانه بأنظمة تحديد ملامح الغلاف الجوي التي توفر ملامح عمودية لدرجات الحرارة والرياح والرطوبة وقاعدة السحب وغيرها.
"يكمن جمال نظام MAX في أنه يوفر السياق الذي نقوم من خلاله بملاحظات التنميط، أي التباينات الأفقية بعبارة أخرى. يمكننا أن نرى ما يحدث حول مواقع أجهزة تحديد الملامح حتى نتمكن من وضع ذلك في السياق. ويوفر ماكس ذلك عندما لا يكون لدينا أي تغطية رادارية أخرى"، قال كيفن كنوب، أستاذ علوم الغلاف الجوي في جامعة أريزونا.
بالنسبة لإعصار لورا، تم وضع MAX على ممر علوي على الطريق السريع 10 غرب بحيرة تشارلز في لوس أنجلوس، على بعد ثلاثين ميلاً شمالاً من مكان وصول العاصفة إلى اليابسة في كاميرون في لوس أنجلوس. وعلى بعد 18 كم تقريبًا من MAX كان هناك رادار متنقل مشترك لأبحاث الغلاف الجوي والتدريس (SMART) من جامعة أوكلاهوما.
قال كنوب: "وفر هذا الموقع خط أساس قصير مع إحدى وحدات النطاق C المتنقلة حتى نتمكن من الحصول على تدفق الهواء المسترجع بدقة أعلى في الطبقة الحدودية".
جمع رادارا MAX وSMART عمليات استرجاع دوبلر مزدوجة عالية الدقة على نطاق 20 في 20 كيلومتراً. ويعمل الراداران بشكل جيد كترادف، حيث تكتشف الأطوال الموجية الأقصر للنطاق X- النطاق X MAX تفاصيل أكثر عن الجسيمات في الهواء. وتعاني الأطوال الموجية الأطول لرادار SMART ذو النطاق C من توهين أقل في المطر، مما يسمح له بتغطية نطاق أكبر. وأجرى ماكس كلاً من عمليات المسح الحجمي الذي يتراوح ارتفاعه بين نصف درجة و25 درجة، وعمليات المسح بمؤشر ارتفاع المدى (RHI) في اتجاه الريح في اتجاه الريح للنظر في بنية الرياح.
يمكن دمج البيانات الواردة من MAX وSMART ومعالجتها لاستعادة مجال الرياح على مستويات متعددة من الغلاف الجوي، في هذه الحالة، على الأرجح من 200 متر إلى أربعة كيلومترات فوق سطح الأرض. ثانياً يأتي تحليل عرض السرعة والسمت (VAD)، والذي يتضمن سحب البيانات من عمليات المسح بزاوية 360 درجة.
قال كنوب: "يمكننا تحليل ذلك إلى إجمالي الرياح واتجاه الرياح وسرعتها". "من خلال النظر إلى مجموعات مختلفة من الارتفاعات والزوايا والنطاقات، يمكنك تجميع صورة رأسية عالية الدقة للرياح الأفقية."
سيركز تحليل بيانات MAX من سقوط الإعصار لورا على مسألتين. الأولى هي اكتساب فهم أفضل لكيفية تغير عين الإعصار والشدة الكلية للعاصفة أثناء سقوط الإعصار على اليابسة والعوامل التي تملي تلك التغيرات. وقد أثبت "لورا" أنه إعصار قيّم بالنسبة للعلماء لأنه طوّر عيناً كبيرة قبل أن يصل إلى اليابسة، مما أتاح فرصة لرصدات عالية الجودة من نظام "ماكس" ومعدات الأرصاد الجوية الأخرى المتمركزة على طول ساحل لويزيانا.
كما سيتمكن المهندسون من استخدام البيانات لتحليل علاقة سرعة الرياح بالأضرار الهيكلية. ويمكن تطبيق النتائج التي توصلوا إليها على تصميم وبناء المنازل والمباني والجسور وغيرها من الهياكل التي تكون أكثر مرونة في مواجهة الرياح العاتية التي يجلبها الإعصار.
