یک پلتفرم اقیانوسی مجهز به لیزر، دو نوع تبادل انرژی باد-موج رقیب را کشف کرده است که هر کدام به روش‌های شگفت‌انگیزی سطح دریا را شکل می‌دهند. این کشف، پنجره‌ای شفاف‌تر برای درک چگونگی به اشتراک‌گذاری گرما، گازها و تکانه بین جو و اقیانوس فراهم می‌کند.
نقشه‌برداری لیزری، رقص پنهان هوا و دریا را نمایان می کند!
یک همکاری تحقیقاتی به رهبری دکتر مارک باکلی از مؤسسه دینامیک اقیانوسی ساحلی «هرئون»، روشی جدید و قدرتمند برای تجسم تعامل بین هوا و دریا توسعه داده است. این تیم با کار بر روی سکوی ابزار شناور “فلیپ (FLIP)” در اقیانوس آرام، از یک سیستم اندازه‌گیری لیزری سفارشی برای ثبت تصاویر بسیار دقیق از جریان هوا که در فاصله‌ی چند میلی‌متر تا یک متری بالای سطح آب رخ می‌دهد، استفاده کردند. این رویکرد به آنها امکان داد تا دو فرآیند متمایز جفت‌شدگی باد-موج را شناسایی کنند که همزمان رخ می‌دهند، اما به روش‌های بسیار متفاوتی عمل می‌کنند.
امواج کوتاه، که تقریباً یک متر طول دارند، کندتر از بادی که بالای آنهاست، حرکت می‌کنند. وقتی باد به این قله‌ها برخورد می‌کند، از هم جدا شده و اختلاف فشاری ایجاد می‌کند که انرژی را مستقیماً به موج منتقل می‌کند. در مقابل، امواج بلند، که می‌توانند تا ۱۰۰ متر کشیده شوند، در واقع سریع‌تر از باد حرکت می‌کنند. حرکت آنها الگوهای جریان هوای منحصربه‌فرد خود را تولید می‌کند. هر دوی این مکانیسم‌ها به طور همزمان در بخش‌های مختلف میدان موج اتفاق می‌افتند؛ این یک بینش مهم است که می‌تواند دقت مدل‌های گردش جو و اقیانوس را به طور قابل توجهی افزایش دهد.
بینش‌های مربوط به جریان هوا، مدل‌های آب و هوایی را تقویت می‌کنند
تبادل انرژی، گرما و گازهای گلخانه‌ای بین اقیانوس و جو، محرک اصلی سیستم‌های آب و هوایی و اقلیمی جهانی است. اگرچه دانشمندان مدت‌هاست که اهمیت این تعاملات را می‌دانند، اما مکانیسم‌های فیزیکی دقیق پشت آنها تا حد زیادی ناشناخته باقی مانده بودند. این تیم تحقیقاتی قصد دارد سیستم خود را ارتقا دهد تا بتواند حرکت زیر سطح آب را نیز با دقت بیشتری ردیابی کند.
باکلی، نویسنده اصلی مقاله، می‌گوید:
تاکنون هیچ‌کس جریان هوا را در این نزدیکی از سطح اقیانوس اندازه‌گیری نکرده بود، چه رسد به اینکه مکانیسم‌های تبادل انرژی را در چنین مقیاس دقیقی نقشه‌برداری کند. مشاهدات ما به یک مرز فیزیکی جدید نور می‌افکنند. این امر به ما امکان می‌دهد تا چارچوب نظری را پیش ببریم و توصیف‌های دقیق‌تری از فرآیندهای تبادل هوا و دریا ارائه دهیم که تا کنون فقط به صورت جزئی درک شده بودند.
لیزر PIV سطح اقیانوس را به صورت سه‌بعدی ثبت می‌کند
این تصاویر بر اساس لیزری ساخته شده‌اند که هم از هوا و هم از آب عبور می‌کند: پرتو سبز به قطرات آب وارد شده در هوا برخورد می‌کند – شبیه به مه که با نور خورشید روشن می‌شود. این قطرات از حرکت جریان هوا پیروی کرده، نور لیزر را پراکنده کرده و حتی کوچک‌ترین حرکات در هوا را قابل مشاهده می‌کنند. در عین حال، لیزر به سطح آب نفوذ می‌کند. در سطحِ تحت‌تأثیرِ باد، نور منکسر می‌شود – که ساختار سطح آب را آشکار می‌کند.
این ترکیب امکان تجسم هر دو طرف هوا و آب را فراهم می‌کند. این روش بر اساس «تصویربرداری سرعت‌سنجی ذرات» (PIV)، یک تکنیک اثبات‌شده در دینامیک سیالات است. PIV اطلاعات دقیقی در مورد ساختار جریان و سرعت باد ارائه می‌دهد. این اولین باری است که این تکنیک در اقیانوس آزاد استفاده شده است.
منبع: Scitechdaily
