مقاله
افزایش دما به وقوع رخدادهای شدیدتر آب‌وهوایی دامن می‌زند؛ سیلاب‌های فاجعه‌بار، طوفان‌ها و چرخندهای سهمگین، و آتش‌سوزی‌های جنگلی که با خشکسالی تشدید شده‌اند. با این حال، ابزارهایی که جوامع محلی، سازمان‌های مدیریت شرایط اضطراری و ایمنی عمومی، و بازارهای بیمه و ریسک به کار می‌برند، همگام با داده‌های به‌روز و مدل‌سازی‌های دقیق برای پیش‌بینی چگونگی شکل‌گیری و تحول این رویدادها توسعه نیافته‌اند.
رفع این کمبود یکی از پنج محور پژوهشی بود که در طرح چالش‌های بزرگ اقلیمی سال ۲۰۲۲ در دانشگاه ام‌آی‌تی (MIT) برگزیده شد؛ تلاشی بلندپروازانه برای شتاب‌بخشی به راه‌حل‌های علمی در مواجهه با چالش‌های اقلیمی. این محور با عنوان «آمادگی برای جهانی نوین از پدیده‌های فرین آب‌وهوایی و اقلیمی»، بر ابزارهایی تمرکز دارد که به ارزیابی آسیب‌پذیری هر منطقه در برابر سیلاب، چرخند، امواج گرمای مرطوب و دیگر رویدادهای مرتبط با اقلیم کمک می‌کنند.
چهار سال پس از آغاز طرح، همکاری بیش از ۴۰ تن از استادان و دانشجویان پژوهشگر در پروژه‌های این حوزه به نگارش ۲۹ مقاله پژوهشی منتشرشده و توسعه ابزارهای دیجیتال و مجموعه‌داده‌هایی منجر شده است که هم‌اکنون استفاده می‌شوند یا در آستانه به‌کارگیری هستند. پروژه‌های مختلف حوزه‌هایی چون پیش‌بینی، ارزیابی ریسک، برنامه‌ریزی میدانی و زیرساخت‌های تاب‌آور را پوشش می‌دهند.
جوامع گوناگون در سراسر جهان هم‌اکنون با پیامدهای آب‌وهوای فرین دست‌وپنجه نرم می‌کنند. یک تیم میان‌رشته‌ای در ام‌آی‌تی از رهگذر طرح چالش‌های بزرگ اقلیمی در تلاش است علم، فناوری و راهبردهای عملی لازم را برای کمک به پیش‌بینی این خطرات و ارتقای تاب‌آوری توسعه دهد.
کاهش عدم‌قطعیت‌های علمی
پژوهشگران برای بهبود پیش‌بینی رویدادهای فرین آب‌وهوایی، نظیر سیلاب‌های بزرگ سال گذشته در تگزاس مرکزی و پاکستان، به بازبینی پایه‌های علمی این حوزه روی آورده‌اند. هدف، درک چگونگی دگرگونی این رخدادهای بی‌سابقه همگام با گرمایش جهانی و تغییرات منطقه‌ای آن‌هاست.
یکی از جنبه‌های مورد بررسی، رابطه میان رخدادهای بارش فرین و گرمایش اقلیم است. مدل‌های اقلیمی نشان می‌دهند که در بخش‌های وسیعی از ایالات متحده و اروپا، بارش‌های فرین در تابستان کمتر از سایر فصول افزایش می‌یابد. یافته‌های پژوهشگران نشان می‌دهد این تغییرات فصلی نه تنها از میزان آب موجود در جو (رطوبت ویژه)، بلکه از میزان نزدیکی هوا به نقطه اشباع (رطوبت نسبی) نیز اثر می‌پذیرد. تغییرات رطوبت نسبی نقش پررنگی در این فرآیند دارد که پیش‌تر کمتر مورد توجه قرار گرفته بود و باید در محاسبات منظور شود.
مدلسازی این فرایند پیچیدگی‌های بسیاری دارد؛ چرا که رطوبت نسبی به گردش هوا، نرخ گرم‌شدن خشکی در مقایسه با اقیانوس، رطوبت خاک و پوشش گیاهی بستگی دارد، اما تحلیل این عوامل به درک بهتر الگوهای بارش کمک می‌کند.
همچنین تلاش‌هایی برای دستیابی به روش‌های دقیق‌تر در برآورد ریسک طوفان‌های شدید حاره‌ای و توفان‌های همرفتی شدید، نظیر تنددرخش‌ها و چرخندها، در جریان است. پیشرفت در زمینه طوفان‌های حاره‌ای چشمگیر بوده و اکنون می‌توان ویژگی‌های آماری آن‌ها را با استفاده از داده‌های کلی آب‌وهوا با دقت شبیه‌سازی کرد؛ اما مدلسازی توفان‌های همرفتی شدید هنوز چالش‌های بسیاری دارد، در حالی که این پدیده‌ها در دهه گذشته تلفات و خسارات مالی گسترده‌تری نسبت به چرخندها برجای گذاشته‌اند.
پژوهش‌های انجام‌شده در حوزه فیزیک طوفان‌ها بر اقدامات عملی اثرگذار بوده است؛ به‌گونه‌ای که نهادها و شرکت‌ها از این روش‌ها برای ارزیابی ریسک‌های محیط‌زیستی در املاک و تصمیم‌گیری‌های مدیریتی بهره می‌گیرند.
ارتقای تاب‌آوری
بخش دیگری از این طرح، اطلاعات حاصل از مدل‌سازی‌های علمی و داده‌ها را به ابزارهایی کاربردی برای برنامه‌ریزان اجرایی تبدیل می‌کند. به عنوان مثال، ابزارهای تعاملی تحت وب برای تصمیم‌گیرندگان شهری توسعه یافته است تا برنامه‌ریزی در مواجهه با پیامدهایی مانند سیلاب را در سناریوهای مختلف آسان‌تر کند.
هنگام وقوع رخدادهای شدید، معمولاً فاصله‌ای میان دانش علمی و اطلاعات کاربردی در دسترس عموم پدید می‌آید. این چالش از اطلاع‌رسانی بلادرنگ به مردم گرفته تا گردآوری داده برای برنامه‌ریزی‌های بلندمدت و اجرای آن‌ها را دربرمی‌گیرد. هدف این است که با بهره‌گیری از ابزارهای گردآوری داده‌های اضطراری، برنامه‌ریزی پیش‌دستانه برای بازیابی، و استفاده از هوش مصنوعی برای تجسم‌سازی گسترده پیامدهای اقلیمی آینده، این فاصله پر شود تا جوامع در مواجهه با مخاطرات، آمادگی لازم را داشته باشند.
تلاش شده است خروجی مدل‌سازی‌های سیلاب برای طیف وسیعی از ذی‌نفعان قابل درک و کاربردی باشد تا وابستگی به نرم‌افزارهای پیچیده، روند تصمیم‌گیری‌های مدیریتی را کند نکند. اکنون کاربران می‌توانند پرسش‌های مشخصی را، مانند اینکه کدام مدارس در سناریوهای مختلف سیلاب در امان می‌مانند، مطرح کنند و در چند ثانیه پاسخ‌هایی مبتنی بر مدل‌های سیلاب و داده‌های شهری دریافت نمایند.
در حوزه بازیابی پس از سوانح آب‌وهوایی، بسیاری از ساختارهای مدیریت شهری دارای طرح‌های پاسخگویی به شرایط اضطراری هستند، اما برنامه‌های بلندمدتی که شامل بازسازی و اسکان پس از سانحه باشد کمتر از قبل تدوین می‌شوند. در صورتی که برنامه‌ریزی دقیق‌تری برای روند بازیابی صورت گیرد، منابع مالی ارائه‌شده پس از سانحه به شیوه‌ای مؤثرتر در راستای توسعه پایدار شهری تخصیص خواهد یافت.
بهینه‌سازی زیرساخت‌های انرژی
تأثیرات آب‌وهوای فرین بر زیرساخت‌های انرژی، به‌ویژه شبکه انتقال و توزیع برق، و روش‌های بهینه‌سازی مکان‌یابی و تعیین ظرفیت تأسیسات نوین انرژی نیز مورد ارزیابی قرار گرفته است.
شبکه‌های برق امروزه تحت تأثیر دو عامل هم‌زمان دچار دگرگونی می‌شوند: نخست، گسترش انرژی‌های تجدیدپذیر و فناوری‌های ذخیره‌سازی، و دوم، تغییرات اقلیمی در مقیاس بزرگ و پدیده‌های فرین جوی. هر یک از این عوامل به‌تنهایی شبکه برق را دچار چالش می‌کند و برهم‌کنش هم‌زمان آن‌ها این اثرات را تشدید خواهد کرد.
پیوند میان مدلسازی اقلیمی و زیرساخت‌های شبکه انتقال، راهکارهای سازگاری با تغییر اقلیم و در عین حال کاهش آثار آن را تسریع کرده است. این مدل‌سازی‌ها تصمیم‌گیری درباره زیرساخت‌ها را تسهیل می‌کنند. برای نمونه، مدل‌های بهینه‌سازی جانمایی منابع برق نشان داده‌اند که احداث نیروگاه‌های بادی در امتداد مناطق ساحلی می‌تواند در چرخه‌های زمانی مشخص، مکمل انرژی خورشیدی باشد و بار وارد بر شبکه سراسری را کاهش دهد.
پژوهشگران اکنون در تلاشند الگوهای تولید برق را با نوسانات زمانی و مکانی تقاضای انرژی هماهنگ کنند تا نیاز به سامانه‌های ذخیره‌سازی و خطوط انتقال پشتیبان کاهش یابد.
این پژوهش‌ها در جهت ارائه اطلاعات کاربردی و مستقیم به برنامه‌ریزان شبکه و نهادهای تنظیم‌گر انرژی برای تعیین مکان و ظرفیت زیرساخت‌های برقی در حال توسعه است و امید می‌رود ارتقای دقت این مدل‌ها ابزارهای کارآمدتری را برای مدیریت انرژی فراهم آورد.
پروژه‌های متمرکز بر شناسایی خطرات تغییر اقلیم، داده‌های تفصیلی و دقیقی برای پشتیبانی از تصمیم‌گیری‌های کلان اقتصادی و اجتماعی تولید کرده‌اند؛ اگرچه پیاده‌سازی این اقدامات در دنیای واقعی نیازمند زمان و برنامه‌ریزی مستمر است، اما مسیر پیشرفت در این زمینه هموارتر خواهد شد.
