Meramalkan taufan, memberi amaran mengenai gempa bumi, mengawal fenomena atmosfera global - inilah impian sains moden, yang mengkaji kompleks penyebab yang mendasari kejadian ini atau peristiwa itu. Angin taufan adalah salah satu bidang penelitian dalam fizik atmosfera, yang telah berjaya meramalkan lintasan pusaran selama bertahun-tahun, tetapi masih tidak dapat meramalkan kekuatannya, dan oleh itu skala kemungkinan kemusnahannya.
Selama 20 tahun terakhir, penyelidikan telah berlegar di sekitar "persamaan taufan" yang diperoleh dari pemahaman kita mengenai mekanisme pembentukannya. Katakan taufan terbentuk di lautan. Ini disebabkan oleh kenaikan udara panas dan lembap secara konvektif, pemeluwapan wap air dengan pelepasan haba pendewaan pendam. Tetapi jika kita menetapkan nombor yang diperlukan dan bukannya pemboleh ubah, kita sama sekali tidak mendapat kelajuan angin yang tinggi yang dapat diperhatikan dalam kenyataan.
Sudah diketahui bahawa semakin banyak angin, semakin banyak gelombang di permukaan air. Gelombang adalah "kekasaran" semula jadi yang menimbulkan daya geseran antara angin dan permukaan. Sekiranya kita mempertimbangkan keseimbangan antara input tenaga dan penyerapannya kerana geseran, ternyata semakin kuat angin, semakin besar penyerapan ini. Maksudnya, ombak harus "memadamkan" angin, tetapi pada hakikatnya ini tidak berlaku.
Puting beliung di Hamburg. 7 Jun 2016 / Foto AP / DPA / Monika Zucker
Pada akhir 90-an, penyelidik Amerika Kerry Emanuel mengemukakan hipotesis "gila" yang tidak mendapat sambutan dalam kalangan saintifik. Dia menyarankan agar geseran menurun, dan rintangan permukaan laut, sebaliknya, berkurang dengan bertambahnya angin. Tetapi ini tidak boleh?
Kemudian, pada tahun 2003, sebuah artikel diterbitkan dalam jurnal Nature yang menggambarkan fenomena yang serupa. Sejak akhir 1990-an, Pusat Pemerhatian Taufan Pentadbiran Lautan dan Atmosfera Nasional AS secara berkala melakukan pengukuran kecepatan angin di dalam siklon tropika dengan menggunakan prob GPS yang jatuh. Berdasarkan generalisasi hasil pengukuran ini, juga ditunjukkan bahwa koefisien rintangan permukaan laut jauh lebih rendah daripada nilai yang diperoleh dengan mengekstrapolasi data pengukuran di bawah angin "normal".
Kemudian pegawai Jabatan Proses Geofizik Nonlinear Institut Fizik Akademi Sains Rusia dari Nizhny Novgorod bergabung dalam memahami masalah ini.
Institut Fizik Gunaan RAS di Nizhny Novgorod / Foto: Domain awam
Video promosi:
"Idea kami mudah: mari kita ulangi eksperimen ini di makmal. Mari buat "kepingan" taufan dan lihat apa yang berlaku pada permukaan air. Lebih-lebih lagi, ada di mana! " - kata Yulia Troitskaya, Doktor Sains Fizikal dan Matematik, Ketua Jabatan Proses Geofizik Nonlinear.
Dia menjelaskan bahawa institut ini mempunyai pemasangan yang unik, "Kompleks pendirian geofizik berskala besar", yang merangkumi lembangan termostratifikasi dengan saluran gelombang angin berkelajuan tinggi. Kompleks ini termasuk dalam daftar pemasangan kepentingan nasional di Rusia.
USU "Kompleks pendirian geofizik berskala besar" (KKGS) / Pusat Penyelidikan Persekutuan Institut Fizik Gunaan Akademi Sains Rusia
Eksperimen pemodelan taufan yang dilakukan di Institut Fizik Gunaan Nizhny Novgorod telah menghasilkan hasil yang luar biasa. Dengan bantuan kamera video Jepun berkelajuan tinggi dengan kelajuan menembak hingga setengah juta bingkai sesaat, adalah mungkin untuk merakam proses yang memberikan pemahaman mengenai asas-asas pembentukan angin kencang semasa taufan. Menjadi jelas bahawa memang ada "melancarkan" gelombang, yang menyebabkan penurunan geseran dan daya tahan. Adalah mungkin untuk membuktikan fakta yang mustahil untuk dipercayai.
Pembentukan dan pemisahan titisan semasa angin ribut / Institut Fizik Gunaan RAS (Nizhny Novgorod)
Di samping itu, para saintis menyedari bahawa kesan "melicinkan" tidak begitu penting untuk pembentukan angin kencang berbanding dengan mekanisme percikan yang berkesan.
Yulia Troitskaya menjelaskan: "Kami berminat untuk mengetahui: bagaimana sebenarnya 'pelicinan' ini berlaku? Bagaimana angin bertiup dari rabung? Dan tiba-tiba, dalam gerakan perlahan, kami melihat "belayar" tertentu, mengembung ke dalam semacam gelembung, yang meletup, membentuk banyak percikan. Dalam kajian yang berkaitan dengan fragmentasi cairan, "layar" semacam itu telah ditemukan, ketika para saintis secara aktif mempelajari mekanisme suntikan bahan bakar cair ke dalam mesin pembakaran dalaman. Dalam kesusasteraan Inggeris, kesan ini disebut pecah beg - "beg koyak". Dalam literatur ilmiah kita, kadang-kadang disebut "fragmen jenis" fragmentasi.
Proses pembentukan titisan angin ribut / Ilustrasi oleh RIA Novosti. A. Polyanina
Para saintis menghitung titisan air dan menyedari bahawa mekanisme paling berkesan untuk menghasilkan percikan telah dijumpai, yang sangat mengubah gambaran kejadian taufan. Sebelum ini, dipercayai bahawa percikan terbentuk pada pecahnya gelembung terapung dan jumlahnya jauh lebih kecil. Ternyata jika kita menghitung semula hasil eksperimen makmal Nizhny Novgorod untuk keadaan semula jadi, maka pembentukan angin taufan yang kuat menjadi lebih mudah difahami. Para saintis telah menyedari bahawa ia adalah mekanisme yang berkesan untuk aliran tenaga ke angin taufan, jadi tidak lama lagi dapat meramalkan kapasiti taufan yang merosakkan.
Anna Urmantseva
