قد يكون من الصعب التنبؤ بكمية الثلوج التي ستتساقط خلال العواصف الشتوية، ويرجع ذلك أساسًا إلى المظهر المماثل لمناطق الثلوج الكثيفة والأمطار المختلطة على صور رادار الطقس.
ولحل هذه المشكلة، قام الباحثون في جامعة ولاية نورث كارولينا ابتكر طريقة جديدة لدمج صور رادار الطقس القياسية والبيانات حول نوع هطول الأمطار بسلاسة. تسمح هذه الطريقة للمتنبئين بالطقس وعلماء الغلاف الجوي بالتمييز بسرعة وسهولة بين الثلوج الكثيفة والأمطار المختلطة وتعزز فهمهم لديناميات العواصف الشتوية.
الطريقة الجديدة، المعروفة باسم "كتم الصورة"، تجعل المناطق التي تحتوي على ثلج فقط أو أمطار فقط أكثر وضوحًا عن طريق تقليل البروز البصري لهطول الأمطار المختلط في صور الرادار المتحركة. ويعتمد بشكل أساسي على دمج مصدرين للمعلومات في عرض مرئي واحد: الانعكاسية الرادارية ومعامل الارتباط.
تشير الانعكاسية إلى شدة هطول الأمطار التي اكتشفها الرادار. تشير قيم معامل الارتباط إلى اتساق أشكال وأحجام جزيئات الهطول داخل العاصفة.
وقالت لورا تومكينز، مرشحة الدكتوراه في مركز التحليلات الجغرافية المكانية بولاية نورث كارولاينا والمؤلفة الرئيسية للدراسة: "للعلماء الذين يدرسون تساقط الثلوج من العواصف الشتوية، يساعد كتم الصورة على ضمان قيامهم بتحليل الميزات الصحيحة.
"ومع ذلك، عادة ما يتم تعيين قيم معامل الانعكاس والارتباط كمنتجات منفصلة. الطريقة التي تعمل بها هي أن المتنبئين يقلبون ذهابًا وإيابًا بين معامل الانعكاس والارتباط لمعرفة مكان هطول الأمطار المختلط.
"في حين أن التبديل المتكرر بين الخرائط أمر مرهق بما فيه الكفاية، فإن تتبع الأشكال المتغيرة للأجسام المتحركة يمثل تحديًا خاصًا."
ابتكر العلماء طريقة لتحديد مناطق العاصفة الشتوية بقيم نموذجية لهطول الأمطار المختلط لتقليل عبء المقارنة الذهنية لقيم الانعكاس ومعامل الارتباط مع تغير العواصف بمرور الوقت والجغرافيا. ثم قاموا بعد ذلك بتغيير مظهر هذه المناطق في الخرائط الانعكاسية المتحركة التقليدية، وتحويلها إلى تدرج رمادي بينما بقي باقي الخريطة في مقياس ألوان يمكن للأشخاص المصابين بعمى الألوان الوصول إليه ويعرض شدة هطول الأمطار.
تومكينز يقول, "لم نرغب في التخلص من الذوبان [من الخريطة] تمامًا، فقط تقليل بروزه البصري. وهذا يمنحنا الثقة لنقول إننا نعلم أن هذا ليس ثلوجًا كثيفة لأنه ملوث بالذوبان.
"إن خبراء الأرصاد الجوية مهتمون بكمية الثلوج التي ستتساقط ومتى، ولكن هطول الأمطار المختلط يشكل خطورة أيضًا."
ومن هنا تأتي أهمية كتم الهطول المختلط بمقياس رمادي بدلاً من إزالته من الخريطة. هذه التقنية، التي تم تطويرها خصيصًا لتحليل تساقط الثلوج أثناء العواصف الشتوية، ستساعد علماء الغلاف الجوي على فهم أفضل لمكان تساقط الثلوج ولماذا، وسينتقل [هذا البحث] إلى تحسين توقعات تساقط الثلوج. لقد صممنا هذا لتحليل الثلوج لدينا، ولكن له أيضًا تطبيقات محتملة للمتنبئين بالطقس.
"بالنسبة للشخص العادي الذي يقوم بفحص خرائط الطقس للتخطيط ليومه، فإن كتم الصورة سيساعده على فهم أفضل أين ومتى يتوقع التحول من المطر والصقيع إلى الثلج. ربما تمطر الآن، لكن هل ستتحول إلى ثلج؟" ومن الجدير بالذكر أن طريقتها تستخدم معلومات حول جزيئات الهطول التي يتم قياسها بواسطة الرادار، بدلاً من عمليات رصد درجة الحرارة، والتي تُستخدم عادةً لاستنتاج نوع الهطول في خرائط الطقس.
"كتقنية للتصور، يمكن استخدام كتم الصورة في تطبيقات بحثية أخرى، مثل تقليل البروز البصري للبيانات المرتبطة بدرجة عالية من عدم اليقين. هذه التقنية متاحة مجانًا ليستخدمها الآخرون."
المرجع مجلة:
- لورا م. تومكينز وآخرون. كتم صورة الهطول المختلط لتحسين تحديد مناطق الثلوج الكثيفة في بيانات الرادار. تقنيات قياس الغلاف الجوي. دوى: 10.5194/أمت-15-5515-2022
