From the Stratosphere to the Surface: The Case of the April 2025 Wind Extremes in Eastern Asia

في كل ربيع، يمكن للرياح عبر شرق آسيا أن تتحول إلى عواصف عاتية، حيث تثير عواصف ترابية تخنق المدن وتهدد خطوط الطاقة وشبكات النقل والمزارع. لعقود من الزمن، أدرك العلماء أن هذه الهبات الشديدة تولد في الغلاف الجوي السفلي، حيث تصطدم الكتل الهوائية الباردة بالأخرى الدافئة، مما يخلق فروقاً حادة في الضغط تدفع الرياح. لكن طبقة أعمق من الغلاف الجوي، تقع على ارتفاع يتراوح بين عشرة إلى ثلاثين ميلاً تقريباً فوق سطح الأرض، تُعرف منذ زمن طويل بقدرتها على التأثير في الأنماط الجوية قبل أسابيع من حدوثها. هذه الطبقة العليا، وهي الستراتوسفير، تحتوي على نهر هائل من الرياح يسمى الدوامة القطبية التي تدور حول القطب الشمالي. وعندما تضعف هذه الدوامة أو تتفكك نتيجة حدث تسخين مفاجئ، فإنها ترسل تموجات لأسفل عبر الهواء، مما يؤدي في النهاية إلى إعادة تشكيل الأنظمة الجوية التي نشعر بها على الأرض. إن فهم كيفية ترجمة هذا الاضطراب في الارتفاعات العالية إلى رياح سطحية خطيرة هو أمر بالغ الأهمية لتحسين التوقعات، خاصة مع تغير المناخ وزيادة وتيرة الطقس المتطرف.

في دراسة حديثة، بحث الباحثون في حدث رياح قياسي اجتاح وسط وشرق الصين في منتصف أبريل 2025. فقبل شهر واحد فقط من ذلك التاريخ، حدث تسخين مفاجئ كبير في الستراتوسفير، مما أدى إلى اضطراب الدوامة القطبية وتركها ضعيفة بشكل غير معتاد. أراد الفريق، الذي قاده علماء من جامعة نانجينغ لعلوم المعلومات والتكنولوجيا والأكاديمية الصينية للعلوم، معرفة ما إذا كان هذا الاضطراب في الارتفاعات العالية هو اليد الخفية وراء الرياح السطحية العنيفة التي تلت ذلك. ومن خلال الجمع بين الملاحظات الجوية التفصيلية والمحاكاة الحاسوبية المتقدمة، تتبعوا مساراً واضحاً من الستراتوسفير وصولاً إلى السطح، كاشفين عن آلية لم يتم توثيقها بالكامل لهذا الإقليم تحديداً من قبل.

قام الباحثون أولاً برسم خريطة للرياح التي عصفت بالصين بين 10 و14 أبريل 2025. ووجدوا أن الحدث تطور عبر ثلاث مراحل متميزة؛ بدأ بنطاق ضيق من رياح عاصفة فوق منغوليا الداخلية، ثم اشتد بسرعة ليتحول إلى عاصفة واسعة النطاق جلبت هبات بقوة الإعصار إلى مقاطعات متعددة في وقت واحد. وعند ذروتها، وصلت سرعة الرياح إلى مستويات قادرة على إحداث أضرار جسيمة، حيث شهدت بعض المناطق ظروفاً عاصفة لمدة ثلاثة أيام متتالية. وقد صاحب هذا الحدث عواصف ترابية، وعواصف ثلجية، وأمطار غزيرة، مما خلق وضعاً معقداً وخطراً. حلل الفريق أنظمة الضغط التي دفعت هذا الفوضى ووجدوا منخفضاً عميقاً من الضغط يمتد من الغلاف الجوي العلوي وصولاً إلى السطح، يعمل كمحرك ضخم للرياح.

ولفهم سبب كون هذا المنخفض عميقاً ومستمراً بهذا الشكل، نظر العلماء إلى الأعلى. واكتشفوا أن التسخين المفاجئ في الستراتوسفير الذي حدث في الشهر السابق قد ترك الدوامة القطبية في حالة ضعف، مما خلق طبقة من الرياح الشرقية في الأعالي فوق القارة. ومع مرور الأسابيع، بدأت هذه الطبقة من الهواء الشرقي بالهبوط ببطء، نازلة من الستراتوسفير العلوي نحو التروبوسفير، وهي الطبقة التي يحدث فيها الطقس. وبحلول منتصف أبريل، كانت هذه الرياح الهابطة قد وصلت إلى ارتفاع حرج، مشكلة نوعاً من السقف أو "الغطاء" فوق المنطقة. ولم يكتفِ هذا الغطاء بالاستقرار هناك فحسب، بل قام بتغيير كيفية تحرك موجات الطاقة عبر الغلاف الجوي بشكل نشط.

في الحالة الطبيعية، تنتقل موجات الطاقة الناتجة عن الأنظمة الجوية صعوداً من السطح إلى الستراتوسفير، حيث يتم امتصاصها. ومع ذلك، فإن وجود هذه الطبقة الهابطة من الرياح الشرقية عمل مثل المرآة؛ فعندما تصطدم الموجات الجوية بهذا "الغطاء"، فإنها تنعكس عائدة نحو السطح. وقد حبس هذا الانعكاس الطاقة داخل الغلاف الجوي السفلي، مما منعها من الهروب للأعلى. وضخت هذه الطاقة المحتبسة القوة باستمرار في منخفض الضغط، مما أبقى المنخفض عميقاً وشديداً لفترة أطول من المعتاد. كانت عملية "انعكاس الموجات" هذه هي السبب الرئيسي وراء استمرار الرياح بهذه المدة ووصولها إلى هذه الشدة القصوى. وأشار الباحثون إلى أنه بينما اقترحت بعض النظريات أن سرعة الرياح قد تكون مدفوعة بهبوب الهواء من الستراتوسفير إلى السطح، إلا أن تحليلهم أظهر أن هذا الانتقال لزخم الحركة إلى الأسفل كان عاملاً ثانوياً، بينما كان انعكاس الموجات هو القوة المهيمنة.

ولإثبات أن هذا الاتصال في الارتفاعات العالية كان حقيقياً وليس مجرد مصادفة، لجأ الفريق إلى الذكاء الاصطناعي. فقد قاموا ببناء نموذج توقعات جوية يعتمد على التعلم العميق، وهو نوع من البرامج الحاسوبية التي تتعلم التنبؤ بالطقس من خلال دراسة كميات هائلة من البيانات التاريخية. وقاموا بتشغيل نسختين من التوقعات لحدث أبريل 2025: نسخة تتضمن معلومات عن الستراتوسفير، ونسخة ضابطة تتجاهلها تماماً. وكانت النتائج مذهلة؛ فالنموذج الذي عرف بوجود "الغطاء" الستراتوسفيري تنبأ بدقة بقوة الرياح ومدتها قبل ثلاثة إلى خمسة أيام. وفي المقابل، فشل النموذج الذي يفتقر إلى معلومات الستراتوسفير في رؤية استمرارية العاصفة؛ حيث توقع أن تهدأ الرياح في وقت أقصر بكثير، وفشل في توقع ذروة الشدة. أكدت هذه التجربة أن الإشارة الستراتوسفيرية لم تكن مجرد تفصيل خلفي، بل كانت مكوناً حيوياً للتنبؤ بمثل هذه الأحداث المتطرفة.

تخلص الدراسة إلى أن الستراتوسفير يلعب دوراً داعماً ولكن حاسماً في الحفاظ على هذه الأحداث الريحية المتطرفة في شرق آسيا خلال فصل الربيع. وتشير النتائج إلى أنه عندما تضعف الدوامة القطبية في أواخر الشتاء، فإنها تهيئ المسرح لطقس شديد بعد أسابيع من خلال إنشاء طبقة عاكسة تحبس الطاقة في الغلاف الجوي السفلي. يوفر هذا الاستبصار مصدراً جديداً للقدرة على التنبؤ لخبراء الأرصاد الجوية؛ فمن خلال مراقبة حالة الستراتوسفير، يمكن لعلماء الأرصاد الجوية تحسين توقعاتهم قصيرة المدى لأحداث الرياح الخطيرة، مما يمنح المجتمعات وقتاً أطول للاستعداد للاضطرابات المتتالية التي يمكن أن تسببها هذه العواصف. وتسلط هذه الأبحاث الضوء على أنه لكي نفهم حقاً الطقس الذي نشعر به، يجب أن ننظر عالياً حتى حافة الفضاء.