microburst

نویسنده : یاسین سپهری نیا 

چه چیزی باعث می شود که آسمان ناگهان مرگبار شود؟

در دل آسمان آرام، گاهی پدیده ای شکل میگیرد که میتواند در طی چند ثانیه یک هواپیما را به زمین بکوبد. Microburst، یکی از مرگبارترین تهدید های پرواز است که حتی پیشرفته ترین تجهیزات هم همیشه قادر به شناسایی آن نیستند. در این مقاله، با نگاهی به مفهوم Wind Shear و بررسی دقیق Microburst، به سراغ یکی از پیچیده ترین چالش های هواشناسی در هوانوردی میرویم.

در دنیای هواشناسی، یکی از پدیده هایی که میتواند تاثیرات جدی بر ایمنی پرواز ها داشته باشد، wind shear میباشد. wind shear، به تغییر ناگهانی سرعت یا جهت باد در فاصله ای کوتاه گفته میشود که میتواند در تمام ارتفاعات رخ دهد. این پدیده میتواند در هر نقطه ای از جو رخ دهد، اما بیشتر در نزدیکی طوفان ها، جبهه های هوا یا در زمان برخاستن و فرود هواپیما ها میتواند عملکرد هواپیما را به شدت تحت تاثیر قرار دهد و برای پرواز خطرناک باشد.

یکی از خطرناک ترین انواع wind shear، میکروبرست (Microburst) است. جریانی شدید و متمرکز از هوای سرد که با سرعت بالا به سمت پایین حرکت میکند و پس از برخورد با سطح زمین، به صورت افقی گسترش می یابد. در ادامه، به بررسی دقیق تر این پدیده، انواع آن و نحوه شکل گیری و تاثیرات آن بر پرواز خواهیم پرداخت.

میکروبرست نوعی wind shear نزولی (Downburst) است که در آن توده ای از هوای سرد و سنگین با سرعت زیاد از داخل یک ابر طوفانی به مانند ابر کومولونیمبوس (Cumulonimbus) ، به سمت پایین سقوط میکند. این جریان پس از برخورد با سطح زمین، به صورت افقی در جهت های مختلف گسترش می یابد و می تواند خسارت های شدیدی به بار آورد. بر خلاف گردباد، میکروبرست فاقد چرخش مشخص است، اما قدرت تخریبی آن در محدوده کوچک می تواند با یک گردباد متوسط برابری کند. این پدیده برای همه هواپیماها به ویژه پرواز های زیر 1000 پا، خطرناک است. مساحت پوششی میکروبرست در سطح زمین، کمتر از 2.5 مایل است و مدت زمان آن، معمولا بین 5 تا 15 دقیقه میباشد. همچنین، سرعت باد در میکروبرست میتواند به بیش از 160 کیلومتر بر ساعت برسد و تشخیص آن به ویژه در نوع خشک، دشوار است.

تقسیم بندی میکروبرست ها :

میکروبرست ها از نظر شرایط محیطی و ترمودینامیکی، به دو دسته میکروبرست خشک و مرطوب   (Wet and Dry Microburst) تقسیم میشوند که هر کدام ویژگی های خاص خود را دارا هستند. در نوع خشک، تنها کلید راهنما، وجود یک حلقه چرخشی خاک در سطح زمین است. بارش قابل توجهی ندارند یا بارش آن قبل از رسیدن به زمین تبخیر میشود و بیشتر در مناطق خشک و بیابانی دیده میشود. به دلیل نبود بارش در این نوع، تشخیص آن از روی رادار یا دید چشمی دشوارتر است. سرعت باد میتواند به بیش از 100 کیلومتر در ساعت برسد و زمان و محدوده آن، معمولا کمتر از 10 دقیقه و در شعاعی کمتر از 4 کیلومتر رخ میدهد. در نوع مرطوب، بر خلاف نوع خشک، با خود باران سنگین همراه دارد. این جریان هوا پس از برخورد با سطح زمین به صورت افقی پخش میشود و باعث وزش  باد های بسیار شدید در سطح زمین می گردد. زمان آن معمولا کمتر از 10 دقیقه طول می کشد، اما اثرات آن شدید است و سرعت باد میتواند به بیش از 100 کیلومتر در ساعت برسد و شعاع تاثیر آن کمتر از 4 کیلومتر است.

نحوه شکل گیری میکروبرست چگونه است؟ 

1: وجود ابرهای کومولونیمبوس:

 میکروبرست ها معمولا در طوفان های تندری و در ابر هایی با توسعه عمودی زیاد مانند کومولونیمبوس شکل میگیرد. به دلیل اینکه این ابر ها دارای جریان های قوی صعودی و نزولی هستند.

2: تشکیل هوای سرد در لایه های بالایی:

 درون ابر، بارش باران یا تگرگ آغاز میشود. بخشی از این بارش در لایه های پایین تر و خشک تر تبخیر میشود. تبخیر باعث سرد شدن شدید هوا در آن ناحیه میشود.

3: افزایش چگالی و سقوط هوای سرد:

 هوای سرد تر، چگال تر از هوای اطراف است؛ بنابراین با سرعت زیاد به سمت پایین سقوط میکند. این جریان نزولی می تواند سرعتی بین 60 تا 100 کیلومتر در ساعت داشته باشد.

4: برخورد با سطح زمین و پخش افقی:

 وقتی جریان هوای سرد به سطح زمین میرسد، هوا دیگر جایی برای پایین رفتن ندارد. در نتیجه، به صورت افقی در تمام جهات پخش می شود و باد های شدید و ناگهانی ایجاد میکند.

تاثیرات میکروبرست بر هواپیما چیست؟

1:هواپیما در حال نزدیک شدن به باند برای فرود است. هواپیما وارد جریان هوای نزولی میشود که از ابر های طوفانی به سمت زمین حرکت میکند. در این مرحله، باد از جلو به هواپیما برخورد میکند و باعث افزایش ناگهانی سرعت هوا و بالا رفتن هواپیما میشود.

2: هواپیما به مرکز جریان نزولی میرسد. در این نقطه، باد مستقیما از بالا به پایین حرکت میکند و به هواپیما برخورد و باعث کاهش شدید ارتفاع هواپیما می شود و خلبان ممکن است احساس کند که هواپیما در حال سقوط است!

3: پس از عبور از مرکز، هواپیما وارد جریان باد مخالف میشود. باد از پشت به هواپیما برخورد میکند و باعث کاهش ناگهانی سرعت هوا میشود. این کاهش سرعت میتواند باعث افت شدید نیروی بالا برنده  (Lift) و در نتیجه برخورد با زمین شود.

چرا Microburst کابوس خلبانان است؟

همانطور که گفته شد، نغییرات ناگهانی در جهت و سرعت باد باعث نابودی تعادل پروازی میشود و خلبان ممکن است فرصت کافی برای تصمیم گیری و واکنش را نداشته باشد (به ویژه در ارتفاعات پایین)

در گذشته، چندین سانحه هوایی مرگبار به دلیل میکروبرست رخ داده است. مانند سانحه پرواز شماره 191 دلتا ایرلاینز در سال 1985 در دالاس که از 163 سرنشین هواپیما، 137 نفر در این حادثه ( یک نفر بر روی زمین) جان باختند و 25 نفر دیگر زخمی شدند.

راه های تشخیص میکروبرست چیستند؟

تشخیص و پیشگیری از میکروبرست، در پرواز از اهمیت حیاتی برخوردار است؛ زیرا این پدیده می تواند در عرض چند ثانیه شرایط پرواز را به شدت تغییر دهد. در ادامه، راهکار های اصلی برای شناسایی و مقابله با آن را بررسی میکنیم:

1: رادار هواشناسی دوپلر (Doppler Weather Radar) :

یکی از دقیق ترین ابزار ها برای شناسایی جریان های نزولی شدید است و میتواند الگو های wind shear و میکروبرست را در اطراف فرودگاه ها تشخیص دهد

2: سیستم هشدار  wind shearدر فرودگاه ها (LLWAS) و (TWDR) :

سیستم های سنجش باد سطح پایین که تغییرات ناگهانی سرعت و جهت باد را در باند فرود تشخیص می دهد و به خلبانان هشدار میدهد تا از ورود به منطقه خطرناک خودداری کنند.

3: سیستم هشدار wind shear در کابین خلبان (GPWS/EGPWS) :

سیستم هشدار زمینی پیشرفته که تغییرات ناگهانی در سرعت عمودی و افقی را شناسایی میکند و هشدار های صوتی و تصویری به خلبان میدهد.

4: مشاهدات بصری و تجربی خلبان:

ابر های کومولونیمبوس، بارش شدید موضعی یا گرد و غبار ناگهانی میتوانند نشانه های وقوع میکروبرست باشند که خلبانان آموزش دیده و با تجربه میتوانند با مشاهده این نشانه ها تصمیم به  Go around یا تغییر مسیر بگیرند.

در نتیجه، میکروبرست، چه از نوع مرطوب و چه خشک، یکی از خطرناک ترین پدیده های جوی در هواشناسی پرواز می باشد که در مدت زمان کوتاهی می تواند شرایط پرواز را به شدت تغییر دهد. این پدیده، تهدیدی جدی برای ایمنی هواپیماها به ویژه هنگام فرود و برخاست محسوب میشود.

با این حال، پیشرفت فناوری های هواشناسی مانند رادار های دوپلر، سیستم های هشدار wind shear و آموزش های تخصصی برای خلبانان، امکان شناسایی و مقابله موثر با این پدیده را فراهم کرده اند. آگاهی، آمادگی و استفاده از ابزار های دقیق، کلید اصلی کاهش خطرات ناشی از میکروبرست است.