گردباد‌ها و طوفان‌های قدرتمند به طور فزاینده‌ای در بخش‌هایی از جهان، مانند بخش‌های مرکزی و جنوبی ایالات متحده و بخش‌هایی از اروپا بوقوع می‌پیوندد. با تغییرات اقلیمی، چنین طوفان‌هایی نه تنها بیشتر میشوند، بلکه می‌توانند پیامد‌های اقتصادی و اجتماعی ویرانگری نیز داشته باشند.
در اکثر موارد بروز طوفان‌های الکتریکی و رعد و برق ها می‌توانند وضعیت وخیم آب‌وهوا را پیش‌بینی کرده و قبل از وقوع طوفان‌های ویرانگر، به ما هشدار‌های اولیه را بدهند. ماهواره‌ها و ابزارهای سنجش از دور نیز راهی برای پیش‌بینی بهتر و تعیین شدت رعد و برق ارائه میدهند.
استفاده از سنجش از دور برای تهیه نقشه های رعد و برق
برای تشخیص صاعقه به سنجنده‌های بیشتر و ماهواره‌های خاصی نیاز است. نیاز به تشخیص رعد و برق مدتهاست که شناخته شده و به همین منظور ناسا در سال ۱۹۹۷ سنسور تصویربرداری و ثبت رعد و برق (LIS) را بر روی ماهواره TRMM که ماموریت اندازه‌گیری باران‌های گرمسیری را داشت، پرتاب کرد. این سیستم قادر به تشخیص رعد و برق درون لایه‌های ابر و همچنین رعد و برق‌هایی که از ابر‌ها به زمین برخورد می‌کنند، بود.
سنسور قبلی آشکارساز نوری (OTD) نیز بر روی ماهواره OrbView-۱ نصب شده بود، تا از فعالیتهای رعد و برق که در سال ۲۰۰۱ اتفاق افتاده بود داده‌هایی را بدست آورد. سامانه‌های ذکرشده به همراه ماهواره‌ها تا ۲۰۰۵ فعال بودند و داده‌های بدست آمده نیز عمدتاً محل وقوع صاعقه را نشان می‌دادند. در همان اوایل واضح بود که به طور بالقوه برخی از رعد و برق‌ها از دست رفته است، به ویژه آن‌هایی که سیگنال پایینی داشتند.
ابزارهای اولیه در تشخیص مکان رعد و برق خوب بودند، اما صرفاً در محدوده تعریف شده‌ای قابل استفاده بودند و بیشتر در عرض‌های جغرافیایی میانی تمرکز می‌کردند.
سنسورهای رعد و برق جدید در ایستگاه فضایی بین المللی
در ادامه فعالیتهای قبل، یک سنسور ثبت رعد و برق (LIS) جدید در ایستگاه فضایی بین المللی (ISS) نصب شد. مزیت اصلی سیستم جدید این بود که می‌توانست رعد و برق را در نیمکره‌های شمالی و جنوبی‌تر ثبت کند، و از عرض‌های جغرافیایی میانی که LIS قبلی روی آن تمرکز کرده بود، فراتر رود. دانشمندان اکنون می‌توانستند از داده‌های جدید برای اندازه‌گیری بهتر، نه تنها مکان، بلکه میزان افقی و عمودی بودن برخوردهای صاعقه استفاده کنند و سامانه جدید اطلاعات بسیار بیشتری در مورد شدت یک برخورد معین به آنها می داد. با افزایش پوشش جغرافیایی دامنه بررسی ها توسعه یافت و در حال حاضر ما درک بهتری از الگوی جهانی صاعقه داریم.
به عنوان مثال، مناطقی مانند دریاچه ماراکایبو در ونزوئلا که بیشترین شدت صاعقه را در جهان دارد، به طور میانگین 389 بار در روز درگیر رعد و برق شده اند. همچنین اکنون واضح است که رعد و برق حتی می تواند ده ها یا حتی در موارد نادری صدها کیلومتر را گسترش دهد.
استفاده از ماهواره ها برای تهیه نقشه رعد و برق
هم اکنون سیستم‌های ماهواره‌ای جدیدتر برنامه‌ریزی شده‌اند تا میزبان ابزارهای دقیق‌تری برای تشخیص بخش بزرگتر یا حتی تقریباً تمام صاعقه‌ها در تمام نقاط کره زمین باشند.
ماهواره های Meteostat نسل سوم ESA
یکی از این سیستم‌ها، ماهواره‌های Meteostat نسل سوم آژانس فضایی اروپا است. این ابزار جدید بیش از 80 درصد از زمین را پوشش داده و قابلیت تصویربرداری زنده از رعد و برق را دارد. همچنین می تواند امواج مادون قرمز جدید را نیز دریافت کند که این تکنولوژی امکان تشخیص طوفان های شدید را نیز فراهم می کند. این سیستم همچنین از چهار تلسکوپ نوری یکسان استفاده می کند که قابلیت دریافت امواج مادون قرمز را تکمیل می کند.
اولین ماهواره ای که قرار است این تجهیزات جدید را حمل کند، ماهواره MTG-I1 است که قرار است در پاییز 2022 پرتاب شود.
Geostationary Lightning Mapper (GLM)
سیستم‌ها و ابزارهای دیگری نیز وجود دارد که دانشمندان برای اندازه‌گیری رعد و برق از آن استفاده کرده‌اند، از جمله سیستم ماهواره‌ای تهیه نقشه رعد و برق زمینی (GLM). در این سامانه سنسور گذرای نوری تک کاناله، نزدیک به مادون قرمز، همراه با ایستگاه های رصد زمینی استفاده شده است.
استفاده از GLM برای نظارت بر رویدادهای طوفانی بزرگ بسیار موفقیت آمیز بوده و درک بسیار بهتری از طوفان ها را امکان پذیر کرده است. به عنوان مثال، محققان توانستند تعیین کنند که در طول طوفان هاروی، نرخ فلاش و پالس به طور قابل توجهی در دیواره چشمی و نوار باران طوفان افزایش یافته است. داده ها نشان داد که این تشدید می تواند به عنوان یک پیش بینی برای زمان تشدید طوفان عمل می کند. به عبارت دیگر، محققان می توانند از داده های رعد و برق برای درک بهتر اینکه یک طوفان بزرگ چقدر می تواند شدید باشد، استفاده کنند.
این ویدئو اولین انتقال داده های GLM از NOAA GOES-17 را نشان می دهد. در 9 می 2018، داده های رعد و برق در این ویدئو نشان می دهند که طوفان ها به سرعت در حال افزایش بوده و تشکیل یک خط در سراسر دشت های ایالات متحده را می دهند.
ماهواره ضبط سریع رویدادهای گذرا در مدار (FORTE)
مشابه مواردی که ذکر شد، ماهواره ثبت سریع رویدادهای گذرا در مدار (FORTE) نیز در اندازه گیری صاعقه های ابر به زمین کاربرد دارد. در این ماهواره فرکانسهای رادیویی مورد بررسی قرار میگیرند. چنین داده‌هایی اطلاعات بیشتری را در مورد ضربه‌های نوری مشاهده‌شده به ما میدهند و باعث میشوند تا علیرغم تمایل نور حاصل از صاعقه به گسترش افقی و عمودی که میتواند تعیین منشأ را سخت کند، منشأ شروع صاعقه ها را مشخص کنیم.
فناوری های زمین فضایی بهبود یافته برای نقشه برداری رعد و برق
سیستم‌های بهبودیافته و تعداد فزاینده ابزارهای ماهواره‌ای، اندازه‌گیری بهتر رعد و برق را در سطح جهان ممکن می‌سازد. اگر بخواهیم طوفان های تهدید کننده را شناسایی کرده و اقدامات احتیاطی مناسب را در نظر بگیریم، میبایست از این ابزارهای پیشرفته استفاده کنیم. این در حالی است که بسیاری از ماهواره‌های جدید هنوز نیاز به آزمایش‌های بیشتر در دنیای واقعی و انتشار نتایج خود دارند. اما نکته ای که حائز اهمیت است این است که در با پیشرفت ابزارها و روشهای سنجش از دور میتوانیم روز به روز نتایج دقیقتر و کاملتری را بدست آوریم.
