تقييم الأعماق المحيطية والإبلاغ عن تسونامي

يعد نظام تقييم وإبلاغ تسونامي في أعماق المحيط ( DART ) أحد مكونات نظام الإنذار المبكر المحسن من تسونامي .

من خلال رصد التغيرات في درجة حرارة وضغط قاع البحر، ونقل البيانات عبر عوامة سطحية إلى محطة أرضية عبر الأقمار الصناعية، يُمكّن نظام DART من التنبؤ الفوري والدقيق بأمواج التسونامي. في الوضع القياسي، يسجل النظام البيانات كل 15 دقيقة، وفي وضع الحدث، كل 15 ثانية. ويتيح نظام اتصال ثنائي الاتجاه للمحطة الأرضية تحويل نظام DART إلى وضع الحدث عند الحاجة إلى تقارير مفصلة.

تتألف كل محطة من محطات نظام رصد موجات التسونامي (DART) من عوامة سطحية وجهاز لتسجيل ضغط قاع البحر ( BPR ) يرصد تغيرات ضغط الماء الناتجة عن موجات التسونامي . تستقبل العوامة السطحية المعلومات المرسلة من جهاز BPR عبر وصلة صوتية، ثم ترسل البيانات إلى قمر صناعي، والذي بدوره يعيد إرسالها إلى محطات أرضية لنشرها فورًا إلى مراكز الإنذار المبكر من التسونامي التابعة للإدارة الوطنية للمحيطات والغلاف الجوي (NOAA)، ومركز بيانات العوامات الوطني التابع للإدارة الوطنية للمحيطات والغلاف الجوي، ومختبر البيئة البحرية في المحيط الهادئ التابع للإدارة الوطنية للمحيطات والغلاف الجوي (PMEL). تُستخدم شبكة هواتف الأقمار الصناعية التجارية "إيريديوم" للتواصل مع 31 عوامة. ^{[ 1 ]}

عندما يرصد البرنامج الموجود على متن المحطة احتمال حدوث تسونامي، تنتقل من الوضع القياسي إلى وضع الإرسال في حالة الطوارئ. في الوضع القياسي، تُبلغ المحطة عن درجة حرارة الماء وضغطه (والتي تُحوّل إلى ارتفاع سطح البحر ، على غرار مقياس العمق أو مقياس المد والجزر ) كل 15 دقيقة. عند بدء وضع الطوارئ، تُبلغ العوامة عن القياسات كل 15 ثانية لعدة دقائق، تليها متوسطات كل دقيقة لمدة 4 ساعات. ^{[ 2 ]}

كانت محطات الجيل الأول من نظام DART I تتمتع بقدرة اتصال أحادية الاتجاه، وتعتمد كلياً على قدرة البرنامج على رصد التسونامي لتفعيل وضع الحدث ونقل البيانات بسرعة. ولتجنب الإنذارات الكاذبة، تم ضبط عتبة الرصد على مستوى عالٍ نسبياً، مما قد يؤدي إلى عدم تفعيل المحطة في حالة حدوث تسونامي ذي سعة منخفضة.

تم تجهيز الجيل الثاني من نظام DART II للاتصال ثنائي الاتجاه، مما يسمح لمتنبئي التسونامي بوضع المحطة في وضع الحدث تحسباً لوصول التسونامي.

يُختصر مصطلح تقييم الأعماق والإبلاغ عن التسونامي رسميًا ويُسجل كعلامة تجارية باسم DART. ^{[ 3 ]}

قامت الإدارة الوطنية للمحيطات والغلاف الجوي (NOAA) بوضع محطات تقييم ورصد التسونامي في أعماق المحيط في مناطق محددة، وهي مناطق معروفة بتوليد تسونامي ضخمة، وذلك لضمان سرعة رصد التسونامي قدر الإمكان. وفي عام 2001، تم الانتهاء من تركيب أول ست عوامات لرصد التسونامي على طول ساحل شمال المحيط الهادئ. وفي عام 2005، أعلن الرئيس الأمريكي جورج دبليو بوش عن خطة مدتها سنتان بتكلفة 3.5 مليون دولار أمريكي، لتركيب عوامات لرصد التسونامي في المحيط الأطلسي والبحر الكاريبي، بهدف تعزيز قدرات الولايات المتحدة على رصد التسونامي. بما أن المحيط الهادئ يُسبب 85% من موجات التسونامي في العالم ^{[ 4 ]} ، فسيتم تركيب غالبية معدات عوامات الكشف عن التسونامي الجديدة حول حافة المحيط الهادئ ، بينما سيتم وضع سبع عوامات فقط على طول سواحل المحيط الأطلسي والبحر الكاريبي، لأنه على الرغم من ندرة حدوث التسونامي في المحيط الأطلسي، فقد سُجلت حالات تسونامي مميتة فيه. وقد استُخدم ما يقارب 13.8 مليون دولار من التمويل الحكومي لشراء وتركيب 32 جهاز استشعار ضغط في قاع المحيط لرصد التسونامي وجمع بيانات مثل ارتفاع وسرعة الموجة القادمة. ويهدف هذا النظام المقترح، الذي صرّح به جون إتش. ماربرغر من مكتب سياسات العلوم والتكنولوجيا بالبيت الأبيض، إلى تزويد مراكز الإنذار المبكر بالتسونامي في الولايات المتحدة بتغطية شبه كاملة لأي موجات تسونامي قادمة، بالإضافة إلى خفض الإنذارات الكاذبة إلى الصفر تقريبًا. ^{[ ٤ ]} خلال كل هذه التحسينات والتحديثات للنظام الحالي، تبيّن أن حوالي ثلاثة أرباع تحذيرات التسونامي غير ضرورية وتُعدّ إهدارًا للمال. بعد بضع سنوات، في عام ٢٠٠٨، نشرت الإدارة الوطنية للمحيطات والغلاف الجوي (NOAA) ما يقارب ٤٠ عوامة لكشف التسونامي في المحيط الهادئ. طُوّرت عوامات نظام الإنذار المبكر والتسريع (DART) المُطوّرة في الأصل للحفاظ على توقيت الكشف عن التسونامي، ولكن بشكل أساسي لتحسينه. مع تحسين وقت الكشف عن التسونامي، يُتاح المزيد من الوقت لإنقاذ الأرواح، وتوجيه الإنذارات، والتنسيق الدولي.

طُوّرت تقنية عوامات DART في مختبر PMEL ، ^{[ 5 ]} حيث نُشر النموذج الأولي الأول قبالة سواحل ولاية أوريغون عام 1995. وفي عام 2004، نُقلت محطات DART® من مرحلة البحث في مختبر PMEL إلى الخدمة التشغيلية في المركز الوطني لبيانات العوامات (NDBC)، وحصل كل من مختبر PMEL والمركز الوطني لبيانات العوامات على الميدالية الذهبية من وزارة التجارة "لابتكار واستخدام نظام عوامات مثبتة جديد لتوفير معلومات إنذار دقيقة وفي الوقت المناسب بشأن موجات التسونامي" . ^{[ 6 ]}

في أعقاب زلزال المحيط الهندي عام 2004 وما تبعه من موجات تسونامي ، أُعلن عن خطط لنشر 32 عوامة إضافية من طراز DART II حول العالم. ^{[ 7 ]} وستشمل هذه العوامات محطات في منطقة البحر الكاريبي والمحيط الأطلسي لأول مرة.

اكتملت منظومة الولايات المتحدة في عام 2008، وتضم 39 محطة في المحيط الهادئ والمحيط الأطلسي والبحر الكاريبي . وقد أبدى المجتمع الدولي اهتماماً بعوامات نظام الإنذار المبكر من التسونامي (DART)، ومنذ عام 2009، قامت أستراليا وتشيلي وإندونيسيا وتايلاند بنشر هذه العوامات لاستخدامها كجزء من نظام الإنذار المبكر من التسونامي في كل دولة .

تتكون أنظمة عوامات التقييم والإبلاغ عن التسونامي في أعماق المحيط (DART) من ثلاثة أجزاء. يوجد جهاز تسجيل ضغط القاع (BPR) مثبت في قاع البحر. وتتصل عوامة سطحية مثبتة بجهاز تسجيل ضغط القاع عبر وصلة نقل صوتية. ترسل هذه الوصلة البيانات من جهاز تسجيل الضغط المثبت إلى العوامة السطحية. ترسل العوامة السطحية البيانات لاسلكيًا إلى أقمار صناعية مثل نظام إيريديوم . ومن الأقمار الصناعية، تنتقل البيانات لاسلكيًا إلى الأرض، ثم إلى مكتب النظام عبر الاتصالات السلكية واللاسلكية التقليدية. ^{[ 8 ]}

تحتوي العوامة السطحية على قرص من الألياف الزجاجية بقطر مترين ونصف مغطى بالرغوة، ويبلغ إزاحتها الإجمالية 4000  كجم. ^{[ 9 ]} أما حبل الإرساء الذي يربط العوامة السطحية بجهاز تسجيل الضغط فهو حبل نايلون قطره 19 مليمترًا، وقوة شدّه 7100  كجم. ^{[ 9 ]}

تتضمن البيانات المرسلة من مسجل ضغط القاع المثبت إلى العوامة السطحية درجة حرارة وضغط مياه البحر المحيطة. ويقوم الجهاز باسترجاع البيانات وإرسالها كل 15 ثانية للحصول على متوسط ​​قراءة لأحوال الطقس الحالية. ^{[ 10 ]}

يُعدّ مستشعر الضغط عالي الدقة، طويل الأمد، والمستقر للغاية، تقنيةً أساسيةً لجهاز تسجيل الضغط القاعي التابع لمشروع DART. ^{[ 11 ]} وهو عبارة عن مقياس إجهاد بلوري كوارتزي رنان مزود بمجمع قوة أنبوب بوردون . عند تعويض تأثير درجة الحرارة، تصل دقة قياس الضغط لهذا المستشعر إلى حوالي 1 مم من الماء عند قياس الضغط على عمق عدة كيلومترات. ^{[ 12 ]}

بمجرد وصول البيانات إلى العوامة السطحية، تُحوّل بيانات الضغط إلى متوسط ​​ارتفاع الأمواج المحيطة بها. تُعدّ درجة حرارة مياه البحر المحيطة مهمةً للحسابات، لأنها تؤثر على كثافة الماء، وبالتالي على الضغط، ولذا فإنّ درجة حرارة البحر ضرورية لقياس ارتفاع أمواج المحيط بدقة. ولأنّ أحجام أمواج المحيط تتغير باستمرار، يحتوي النظام على نمطين للإبلاغ عن البيانات: النمط القياسي ونمط الأحداث. ^{[ 13 ]} النمط القياسي هو الأكثر شيوعًا، حيث يُرسل كل 15 دقيقة الارتفاع المُقدّر لسطح البحر ووقت القياس. ^{[ 8 ]}

إذا استقبل البرنامج بيانات لا تقع ضمن متوسطات البيانات الحديثة، ينتقل النظام تلقائيًا إلى وضع الحدث. ينقل وضع الحدث البيانات كل 15 ثانية، ويحسب متوسط ​​ارتفاع سطح البحر ووقت تسجيل البيانات كل دقيقة. إذا لم يتم استقبال أي بيانات أخرى لا تقع خارج المتوسطات المحسوبة في ذلك الوقت، يعود النظام إلى الوضع القياسي بعد أربع ساعات. ^{[ 13 ]} عندما أطلقت الإدارة الوطنية للمحيطات والغلاف الجوي (NOAA) أول ست عوامات DART، كان نظامها مزودًا بنظام اتصال أحادي الاتجاه فقط. لم يتم تحديث الجيل الأول من عوامات DART إلى الجيل الثاني إلا في عام 2005. بعد عام 2005، بدأت عوامات DART باستخدام أقمار إيريديوم للاتصالات، مما مكّن الإدارة الوطنية للمحيطات والغلاف الجوي من استرجاع المعلومات وإرسالها إلى عوامات DART. ^{[ 14 ]} أتاح الاتصال ثنائي الاتجاه بين مراكز الإنذار المبكر من التسونامي ومسجل الضغط إمكانية ضبط عوامات DART يدويًا على وضع الحدث في حال وجود أي اشتباه في احتمال حدوث تسونامي قادم. لضمان استمرار الاتصالات وتأمينها، زُودت عوامات نظام DART بنظامي اتصال؛ نظامان مستقلان ونظام احتياطي. ^{[ 14 ]} وبفضل هذه الأنظمة الحديثة والموثوقة، أصبح بالإمكان إرسال البيانات إلى أي مكان في العالم.

• النظام العالمي لرصد مستوى سطح البحر
• نظام الإنذار المبكر من التسونامي
• تسونامي
• مركز أبحاث التسونامي التابع للإدارة الوطنية للمحيطات والغلاف الجوي
• كابلات ذكية

• تقييم المحيطات العميقة والإبلاغ عن التسونامي (DART) التابع للإدارة الوطنية للمحيطات والغلاف الجوي (NOAA NDBC)
• مركز أبحاث التسونامي التابع للإدارة الوطنية للمحيطات والغلاف الجوي (NOAA) - تقييم التسونامي في أعماق المحيط والإبلاغ عنه (DART)
• بيانات عوامات نظام DART في الوقت الفعلي، مؤرشفة بتاريخ 3 يونيو 2010 على موقع Wayback Machine من المركز الوطني لبيانات العوامات.
• بيانات مؤرشفة عالية الدقة من المراكز الوطنية للمعلومات البيئية
• الفوائد الاجتماعية والاقتصادية لنظام النقل السريع في دارت (DART) من مبادرة موقع "NOAA Socioeconomics" الإلكتروني
• موقع NOAA الإلكتروني الخاص بتسونامي
• البرنامج الوطني للحد من مخاطر التسونامي