بالا آمدن دریاها می تواند بافر طوفان طبیعی خلیج چساپیک را تضعیف کند

ویرایش شده توسط Swati Mestri، بررسی توسط Robert Egan

این مقاله با توجه به روند و سیاست های ویرایشی Science X بررسی شده است. ویراستاران ضمن اطمینان از اعتبار محتوا، ویژگی های زیر را برجسته کرده اند:

یک طوفان مجبور نیست مستقیما ضربه بزند تا خلیج چساپیک را تحت تأثیر قرار دهد. حتی از خارج از دریا، بادهای طوفان، امواج و جزر و مد طوفان می تواند باعث سیل بزرگ شود.

اما میزان افزایش آب به ترکیبی از عوامل متقابل بستگی دارد: شدت، اندازه و سرعت طوفان. شکل خط ساحلی؛ و زمان جزر و مد افزایش سطح دریا لایه دیگری از عدم قطعیت را اضافه می کند و به آرامی توانایی خلیج را برای مهار موج طوفان تضعیف می کند و پیش بینی واکنش آن را سخت تر می کند.

در مطالعه جدیدی که در Earth's Future منتشر شده است، محققان ویرجینیا تک از مدل‌سازی عددی مبتنی بر فرآیند برای بررسی چگونگی واکنش خلیج چساپیک به انواع طوفان‌های استوایی با افزایش سطح دریا در 25 سال آینده استفاده کردند. با تجزیه و تحلیل هزاران طوفان تولید شده توسط کامپیوتر، آنها توانستند پیش بینی کنند که طوفان های شدید چگونه می تواند بر قسمت های مختلف خلیج تأثیر بگذارد و به جوامع کمک کند تا برای سیل ساحلی بهتر آماده شوند.

دکتر شادمان سکیب، دانشجوی دکترای مهندسی عمران و محیط زیست که رهبری این پروژه را بر عهده داشت، گفت: «همان طوفان تا اواسط قرن می‌تواند بسیار متفاوت از امروز باشد. این مطالعه گامی به سوی درک چگونگی و مکان این امر است.

خلیج چساپیک بزرگترین خور در ایالات متحده است که بیش از 200 مایل (322 کیلومتر) از مریلند تا دهانه آن در ویرجینیا امتداد دارد. بیش از 150 رودخانه و نهر به خلیج می ریزند که به اقیانوس اطلس متصل است.

شکل طولانی و باریک و شبکه ای از رودخانه ها، صداها، موانع طبیعی و آبراه های کوچکتر بر نحوه حرکت آب در سیستم تأثیر می گذارد. این ویژگی‌های جغرافیایی همچنین واکنش خلیج به طوفان‌ها را با آنچه ممکن است در امتداد یک خط ساحلی باز رخ دهد متفاوت می‌سازد.

برای مطالعه این پاسخ ها، ساکیب و تیم تحقیقاتی از مجموعه داده های طوفان استوایی مصنوعی STORM برای ایجاد طوفان های کامپیوتری استفاده کردند. مجموعه داده ها نشان دهنده 10000 سال طوفان های آماری تولید شده است که به محققان امکان دسترسی به هزاران شرایط احتمالی طوفان را می دهد.

سکیب گفت: طوفان هایی که بیشترین خطر سیل را به همراه دارند در اسناد تاریخی نادر هستند. طوفان های مصنوعی تولید شده به صورت آماری به ما اجازه می دهند تا بررسی کنیم که خلیج چگونه می تواند به رویدادهایی که هنوز تجربه نکرده است پاسخ دهد.

محققان 90 طوفان نماینده را انتخاب کردند که می تواند خلیج چساپیک را تحت تاثیر قرار دهد. آنها سپس با استفاده از یک ابزار شبیه‌سازی دیجیتالی که جزر و مد، باد، فشار جو، امواج، جریان رودخانه و شکل و عمق خلیج را محاسبه می‌کند، آن طوفان‌ها را مدل‌سازی کردند.

این تیم همچنین چهار شرایط مختلف سطح دریا را برای سال 2050 بر اساس پیش‌بینی‌های هیئت بین‌دولتی تغییرات اقلیمی مدل‌سازی کرد. افزایش سطح دریا در تونل پل خلیج چساپیک بین 13 تا 21 اینچ (0.34 تا 0.54 متر) تا سال 2050 تخمین زده شد، با افزایش متوسط ​​پیش بینی شده تقریبا 17 اینچ (43 سانتی متر).

سکیب گفت: «هفده اینچ (43 سانتیمتر) ممکن است زیاد به نظر نرسد، اما خط مبنا را برای هر طوفان افزایش می دهد. طوفانی که امروزه باعث سیل های جزئی می شود، می تواند تا اواسط قرن سیل های جدی ایجاد کند، فقط به این دلیل که از آب های بالاتر شروع می شود.

هنگامی که جزر و مد، موج طوفان و امواج به طور همزمان رخ می دهد، آنها می توانند با هم کار کنند تا سطح کل آب در خلیج را تغییر دهند. در نتیجه، سطح کل آب می تواند بالاتر یا کمتر از مجموع جزر و مد، موج طوفان و امواج باشد.

این اثرات به عنوان برهمکنش های غیرخطی شناخته می شوند و تحقیقات ساکیب به بررسی چگونگی تغییر آنها در خلیج چساپیک می پردازد.

محققان دریافتند که افزایش سطح دریا این فعل و انفعالات را به طور کلی به سمت سطوح بالاتر آب تغییر داده و در عین حال اثرات برخی فرآیندهای غیرخطی را که تمایل به تضعیف طوفان‌ها را بین 5 تا 9 درصد دارند، کاهش می‌دهد. سکیب گفت: «افزایش سطح دریا به طور مستقیم سطح آب پایه را بالا می برد و علاوه بر آن، توانایی طبیعی خلیج را برای کاهش موج طوفان تضعیف می کند.

زمین در منطقه پایین چساپیک نیز در حال غرق شدن است، بنابراین خلیج نسبت به بسیاری از خطوط ساحلی، سطح دریا را سریع‌تر افزایش می‌دهد. سکیب خاطرنشان کرد: «اگر این روند ادامه پیدا کند، جوامع ساحلی ممکن است در دهه‌های آینده با سطوح بالاتر و سخت‌تر سیل مواجه شوند.»

شدت طوفان بیشترین تأثیر را بر نحوه واکنش سطح آب به طوفان ها، به ویژه در خلیج چساپیک پایینی داشت. محققان دریافتند که فعل و انفعالات میان جزر و مد، موج طوفان و امواج می تواند سطح آب را فراتر از آنچه این نیروها به خودی خود تولید می کنند، افزایش یا کاهش دهند. طوفان‌های قوی‌تر معمولا تغییرات بزرگ‌تری در خلیج پایین ایجاد می‌کنند، در حالی که خلیج بالایی نسبت به شدت طوفان حساسیت کمتری داشت.

سرعت طوفان نیز مهم بود. طوفان‌های قوی و آهسته بیشترین تأثیرات را ایجاد کردند، به ویژه در حدود 30 مایلی (48 کیلومتری) از ورودی خلیج، جایی که سطح آب می‌تواند 3 فوت (0.9 متر) تغییر کند.

قوی‌ترین اثرات در خلیج پایین معمولا در نزدیکی اوج طوفان رخ می‌دهد، در حدود زمانی که طوفان به خشکی می‌رسد. اثرات همچنین به رودخانه های جیمز و یورک، خلیج شرقی و شاخه های کوچکتر گسترش یافت.

شکل خلیج به توضیح این تفاوت ها کمک می کند. نواحی کم عمق، کانال‌های باریک، اعماق در حال تغییر و شاخه‌های فرعی همگی بر نحوه حرکت آب ناشی از طوفان تأثیر می‌گذارند. سکیب گفت: «چساپیک طولانی، کم عمق و به شکل یک قیف است که نحوه وقوع طوفان را کنترل می کند.

در خلیج پایین تر، کانال های عمیق تر و نزدیکی به اقیانوس به طوفان ها اجازه می دهد تا قدرت بیشتری را حفظ کنند. دورتر از شمال، طوفان ها با حرکت به سمت داخل، انرژی خود را از دست می دهند. افزایش سطح دریا می تواند این الگوها را بیشتر تغییر دهد.

این بدان معناست که یک طوفان می‌تواند بخش‌هایی از خلیج چساپیک را به‌طور بسیار متفاوتی، حتی در طول یک طوفان، تحت تأثیر قرار دهد.

این داده‌ها ممکن است به محققان کمک کند تا سیل‌هایی را که می‌تواند با طوفان‌های آینده همراه با افزایش سطح دریا به وجود بیاید، بهتر درک کنند. همچنین راهی برای مطالعه نحوه واکنش مصب های مشابه به طوفان های شدید و کمک به جوامع محلی برای آماده شدن برای آنچه که در راه است به آنها می دهد.

Md Shadman Sakib و همکاران، کمی سازی اثرات آتی طوفان های استوایی با فرکانس پایین و سناریوهای افزایش سطح دریا در تعاملات غیرخطی در سطح کل آب، آینده زمین (2026). DOI: 10.1029/2025ef008033

سواتی مستری دارای مدرک لیسانس در مهندسی الکترونیک است و از سال 2019 به عنوان ویرایشگر محتوا کار کرده است. او ویرایش اسناد تحقیقاتی در زمینه فناوری، مراقبت های بهداشتی و علم مواد را تجربه کرده است و علاقه خاصی به فناوری و فضا دارد. نمایه کامل →

لیسانس زیست شناسی ریاضی، کارشناسی ارشد در نوشتن خلاق. خوش سفر با دیدگاه های منحصر به فرد در علم و زبان. نمایه کامل →