قيادة الحزمة مع شبكة أرصاد جوية مائية متكاملة تماماً

استعد واستجب للطقس القاسي بشكل أفضل مع حل متكامل من البداية إلى النهاية

منذ ظهور تطبيقات الرادار الخاصة بالطقس في أعقاب الحرب العالمية الثانية، واجه المهندسون والمشغلون تاريخياً عدداً من التحديات الرئيسية.

من دقة معالجة البيانات إلى صيانة استثمارات الرادار وطول عمرها، كانت الحاجة واضحة إلى تحسين إخماد التشويش والمعايرة الآلية والصيانة والمراقبة عن بُعد.

وتواجه شبكة الأرصاد الجوية المتكاملة (المثال الموضح أدناه) هذه التحديات بعدة طرق. يشتمل الحل النموذجي الكامل من Baron على مدخلات البيانات من مجموعة من المصادر، مما يتيح توزيع صور الرادار وتحليلها على مستوى الشبكة، وتوليد نماذج تنبؤ لمجموعة من التطبيقات، وإجراء معالجة مستمدة من الرادار ذات قيمة مضافة، وغير ذلك. ويمكن توفير كل حل من هذه الحلول كنظام مستقل أو دمجها في شبكة العميل القديمة باستخدام مستوى فريد من القدرة على التكامل.

تطبيقات الفيضانات

تكلّف الأحداث الهيدرولوجية مثل الفيضانات الأوروبية في عام 2016 مليارات اليورو من الأضرار وكثيراً ما تؤدي إلى خسائر في الأرواح. في رومانيا، قامت شركة بارون وشركاؤها ببناء شبكة وطنية للتنبؤ ورصد المياه المدمرة - من الحصول على البيانات ونمذجتها إلى التكامل وإعادة التوزيع - تكملها قدرات الكشف والتكامل التي تم تنفيذها خلال البناء السابق لشبكة الأرصاد الجوية المتكاملة في البلاد. تُستخدم نماذج التنبؤ ورادار الطقس ومقاييس الأنهار والمزيد من المدخلات لتوليد هذه المعلومات. وترتبط هذه النظم مجتمعةً ببعضها البعض لتتبع الظروف، مما يوفر إرشادات بشأن الفيضانات والإنذار المبكر للسلطات الهيدرولوجية والأرصاد الجوية الرومانية، على المستويين الوطني ودون مستوى الأحواض الفرعية.

ومن خلال برنامج NEXRAD في الولايات المتحدة، طوّر علماء بيانات البارون مجموعة من منتجات بيانات الرادار المفردة والمركبة في موقع واحد من أجل رصد أكثر دقة لمعدلات هطول الأمطار وتراكماتها. وتوفر مجموعة البيانات التي تم تطويرها مؤخراً لأخصائيي الأرصاد الجوية تراكمات دقيقة للأمطار مستمدة من الرادار خلال الساعات 1 و3 و6 و12 و24 ساعة الماضية (الشكل 2). وتُحدَّث هذه المنتجات كل 4 دقائق وتُقدَّم بدقة 1 كم، وهي منتجات شاملة لتراكم الأمطار على مستوى الشبكة، باستخدام كل مدخلات بيانات الرادار المتاحة في الشبكة.

التنبؤ بسقوط البَرَد

وجد تقييم أجرته الوكالة الأوروبية للبيئة في عام 2017 أن الدراسات القائمة على النماذج لوسط أوروبا تظهر بعض الاتفاق على أن وتيرة عواصف البَرَد ستزداد في المنطقة. وفي العام نفسه، أكدت العواصف البَرَدية الكبيرة في إسبانيا وكرواتيا وتركيا على الأضرار الواسعة النطاق التي يمكن أن تسببها هذه الأحداث.

تم إجراء الكشف عن البَرَد بشكل تقليدي من خلال رصد طفرات الانعكاسية داخل العاصفة الرعدية الحملية. وقد مكنت تقنية الاستقطاب المزدوج من إجراء تحسينات كبيرة من خلال اللحظات الخام، خاصة عند تطبيق معالجة القيمة المضافة. في الولايات المتحدة الأمريكية، صممت شركة بارون منتجات بيانات ذات قيمة مضافة للكشف عن البَرَد وتتبعه، والتي تم إنشاؤها عن طريق أخذ عينات من عاصفة برادار ثنائي الاستقطاب، وفي هذه الحالة محطة NEXRAD، على ارتفاعات متعددة. يتم تقييم حزمة البيانات الحجمية الناتجة لتحديد شكل البَرَد غير المنتظم تلقائياً، وقيم معامل الارتباط المعتدلة، والمرحلة التفاضلية المحددة شبه الصفرية.

ثم يتم تصوير البَرَد المكتشف على محطة عمل العرض، معزولاً عن الأمطار المحيطة. وبالإضافة إلى ذلك، يمكن تطبيق المعالجة لإنشاء بيانات مركّبة لمدة ساعة واحدة من بيانات البَرَد ثنائية البول (الشكل 3)، مما يسمح لخبراء الأرصاد الجوية بتتبع مسار البَرَد، وتوفير وعي أفضل بالحالة والمساعدة في الاستجابة بعد العاصفة.

طقس الشتاء

بالنسبة للظواهر الجوية الشتوية، مثل موجة البرد في بريطانيا العظمى وإيرلندا في عام 2018، تحتاج المنظمات إلى معلومات دقيقة عن الطقس للتنبؤ بدقة بالأحداث الشتوية التي تهدد الحياة، مما يؤدي إلى فتح الملاجئ وزيادة وسائل النقل العام والتوعية العامة بالطقس.

يعد التنبؤ العددي بالطقس، مثل نموذج بارون، أمرًا ضروريًا في توقع حركة وشدة درجات الحرارة في فصل الشتاء وهطول الأمطار والغطاء السحابي وغير ذلك. وفي الولايات المتحدة الأمريكية، ينتج بارون أيضاً نموذجاً فريداً لطقس الطرقات (الشكل 4)، مما يسمح للمنظمات التي تعتمد على السفر على الطرقات، مثل إدارات الطوارئ وإدارات النقل، بالحصول على معلومات أكبر قبل وقوع الحدث حول التأثير المحتمل للحدث على الطرقات. يتم توزيع هذه المعلومات عادةً من خلال بوابة ويب آمنة، مما يسمح للمستخدمين المصرح لهم في جميع أنحاء المؤسسة بالوصول إلى معلومات دقيقة.

وقد أتيحت مؤخرًا مجموعة جديدة من منتجات تراكم الثلوج على الصعيد الوطني استنادًا إلى بيانات NEXRAD في الولايات المتحدة أيضًا (الشكل 5). ومن خلال توفير دقة 1 كم ودورات تحديث مدتها 4 دقائق، فإن النطاق الأوسع لهذه المنتجات على المستوى الوطني يمنح المتنبئين نطاقاً أوسع يمكن من خلاله تقييم تأثيرات الطقس الشتوي في جميع أنحاء مناطق مسؤوليتهم.

رياح مدمرة للرياح

أكدت دراسة نشرها باحثون من المختبر الأوروبي للعواصف الشديدة في عام 2014 أن ما متوسطه 278 إعصاراً و205 زوبعة مائية تحدث سنوياً في جميع أنحاء أوروبا. وعلى الرغم من ذلك، فإن 7 فقط من أصل 39 خدمة أرصاد جوية أوروبية لديها إجراءات إنذار بالأعاصير.

ويحدد كشف قص الرياح المشتق من الرادار، مثل التقنيات التي طورها بارون، تلقائياً الرياح الدوارة التي يمكن أن تؤدي إلى حدوث الأعاصير، ويصور موقع هذه التواقيع (الشكل 6) عبر أيقونة دائرية ويمنح خبير الأرصاد الجوية وعياً فورياً بالمنطقة التي تستدعي المزيد من الفحص اليدوي، وعادةً ما يكون ذلك من خلال منتجات السرعة والقص المزدوج. ويعرض منتج آخر مشتق من الرادار، وهو معدل قص البارون، معدل تغير السرعة في أنماط الرياح، مما يساعد خبراء الأرصاد الجوية على تحديد المناطق التي قد يحدث فيها تطور الأعاصير والانفجارات الهوائية.

ويسمح مركب مدته ساعة واحدة يسمى "بارون شيار سويث" (الشكل 7) للمتنبئين بتتبع حركة الرياح الدوارة في جميع أنحاء المنطقة بدقة متناهية. وبالإضافة إلى ذلك، تُستخدم معلومات الرادار ثنائي البول أيضاً بطريقة آلية للبحث عن الحطام المشتبه به من الأعاصير - الأشجار والهياكل، على سبيل المثال، التي تقذفها الرياح الدوارة عالياً - والإشارة إلى موقع أي توقيعات مثيرة للقلق على الخريطة.

تطبيقات التصور

بالنسبة للعرض المرئي، توفر محطات عمل العرض الموزعة للموظفين في جميع أنحاء سلسلة اتخاذ القرار إمكانية الوصول المستمر إلى نفس المعلومات. ومن خلال التركيبات التي توفرها شركة بارون، يتم تحقيق التصور المرئي لمنتجات البيانات هذه وغيرها من خلال محطة عمل بارون لينكس للعرض. يمكن نشر محطات عمل فردية أو متعددة، مما يسمح لخبراء الأرصاد الجوية في جميع أنحاء الشبكة بعرض معلومات الرادار وإجراء تحليلات صب المسار والتحليل المتقدم باستخدام منتجات البيانات ذات القيمة المضافة والصور الحجمية وتحليل RHI (الشكل 8).

يمكن أيضًا استخدام نظام Lynx لتقديم إحاطات الطقس الداخلية والعامة (الشكل 9).

كما يمكن استخدام عرض المتصفح القائم على الويب للمستخدمين المصرح لهم الذين يحتاجون إلى التنقل أو أولئك الذين لديهم تدريب أقل في مجال الأرصاد الجوية، مما يجعل الملاحظات والتحليلات من الشبكة ليتم توزيعها على جميع أنحاء سلسلة صنع القرار.

تطبيقات التنبيه والتوزيع

تواجه منظمات الأرصاد الجوية على مستوى العالم تحدياً يتمثل في الوصول إلى أكبر عدد ممكن من الناس خلال الظواهر الجوية الحرجة. وفي كثير من الأحيان، يجب تحقيق ذلك باستخدام ميزانيات وموارد محدودة للغاية. ويمكن لشبكة الأرصاد الجوية المتكاملة بإحكام أن تساعد في مواجهة هذا التحدي من خلال تبسيط العمليات وتيسير التواصل داخل الشبكة وخارجها مع الجمهور العام.

قد يختار الموظفون استخدام شبكتهم ليس فقط للتنبؤ بحالة عاصفة أو فيضانات خطيرة تقترب من السكان، على سبيل المثال، بل الاستفادة من الأدوات نفسها لتوزيع التنبيهات الآلية أو اليدوية على الفور على السكان المتضررين. وعادةً ما يتلقى السكان هذه الإشعارات عبر الرسائل النصية القصيرة والإشعارات الفورية المستندة إلى التطبيق.

تقوم العمليات المؤتمتة بالمسح المستمر للظروف الجوية الخطرة التي يكتشفها الرادار، مثل الأمطار والبرق وهطول الأمطار الشتوية ونوى البَرَد وقص الرياح؛ ويستخدم النوعان الأخيران من التنبيهات المسح الراداري الحجمي لإنشاء جداول سمات العواصف والمسارات التي تصدر منها هذه الإشعارات. وبمجرد اكتشاف أي من هذه الظروف، يتم إنشاء التنبيهات تلقائيًا وتوزيعها على السكان المعرضين للأذى (الشكل 10).

يمكن أيضاً توزيع الإشعارات الفورية المخصصة التي يتم إدخالها يدوياً من قبل المسؤولين المعتمدين على مستخدمي تطبيق الطقس.

الخاتمة

من التنبؤ بالطقس والكشف عنه إلى تحليل القيمة المضافة وإخطار السكان المتضررين في الوقت المناسب، تتيح المزايا التي توفرها شبكات الأرصاد الجوية المائية المتكاملة للمنظمات أن تكون أكثر كفاءة وفعالية في عملياتها.

يعد استخدام الرادار وأجهزة الاستشعار الأخرى لتشغيل النماذج ومنتجات البيانات ذات القيمة المضافة جزءًا مهمًا من الصورة الأكبر. ومع ذلك، تمتد هذه الصورة إلى العرض والتوزيع والإنذار أيضاً. على سبيل المثال، في الحالات النامية الموضحة في الأقسام أعلاه، يتمتع جميع الموظفين المصرح لهم بإمكانية الوصول المستمر والفوري إلى المعلومات الحيوية للحفاظ على الأرواح والممتلكات في جميع أنحاء المؤسسة. عندما يتم توزيع المعلومات الدقيقة على نطاق واسع على أكبر عدد من الأشخاص، يمكن اتخاذ قرارات أكثر استنارة، وبالتالي إنقاذ المزيد من الأرواح.