นักวิทยาศาสตร์หวังว่าจะเลียนแบบสภาพพายุเฮอริเคน
ความพยายามจำเป็นต้องสร้างความหายนะที่เกิดจากทั้งลมและน้ำ
ลมหอนด้วยความเร็วมากกว่า 300 กิโลเมตรต่อชั่วโมง ทุบบ้านไม้สองชั้นและฉีกหลังคาออกจากผนัง แล้วก็มาถึงน้ำ คลื่นสูง 6 เมตรเข้าครอบงำโครงสร้าง กระแทกบ้านออกจากฐานรากแล้วล้างออก
นั่นเป็นวิสัยทัศน์ที่น่าสะพรึงกลัวของนักวิจัยที่วางแผนสร้างสถานที่อันล้ำสมัยแห่งใหม่เพื่อสร้างความเสียหายจากพายุเฮอริเคนที่ทรงพลังที่สุดในโลก ในเดือนมกราคม มูลนิธิวิทยาศาสตร์แห่งชาติได้มอบเงินช่วยเหลือจำนวน 12.8 ล้านดอลลาร์แก่นักวิจัยในการออกแบบอาคารที่สามารถจำลองความเร็วลมได้อย่างน้อย 290 กม./ชม. และในขณะเดียวกันก็สามารถสร้างคลื่นพายุที่รุนแรงถึงตายได้
ไม่มีสิ่งอำนวยความสะดวกใดที่สามารถทำให้เกิดลมและน้ำที่รุนแรงได้เพียงหนึ่งในสอง แต่มันเป็นความคิดที่ถึงเวลา — และไม่ใช่ครู่หนึ่งที่เร็วเกินไป
Richard Olson นักวิจัยด้านภัยพิบัติ ผู้อำนวยการฝ่ายวิจัยเหตุการณ์สุดวิสัยที่ Florida International University หรือ FIU ในไมอามีกล่าวว่า “เป็นการแข่งขันกับเวลา”
พายุเฮอริเคนกำลังเลวร้ายลงจากการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศที่เกิดจากมนุษย์: พวกมันมีขนาดใหญ่ขึ้น เปียกขึ้น แรงขึ้น และช้าลงนักวิทยาศาสตร์คาดการณ์ว่าฤดูเฮอริเคนในมหาสมุทรแอตแลนติก 2022 ซึ่งกินเวลาตั้งแต่ 1 มิถุนายน ถึง 30 พฤศจิกายน จะเป็นฤดูที่เจ็ดติดต่อกันโดยมีพายุมากกว่าปกติ ฤดูกาลล่าสุดมีการเพิ่มขึ้นของพายุเฮอริเคนที่ทวีความรุนแรงขึ้นอย่างรวดเร็วซึ่งเชื่อมโยงกับน้ำทะเลที่ร้อนขึ้น
นักวิจัยคาดการณ์ว่าแนวโน้มดังกล่าวจะดำเนินต่อไปในขณะที่โลกร้อนขึ้นอีก และชุมชนชายฝั่งทั่วโลกจำเป็นต้องรู้วิธีเตรียมตัว: วิธีสร้างโครงสร้าง — อาคาร, สะพาน, ถนน, ระบบน้ำและพลังงาน — ที่ยืดหยุ่นต่อลมและคลื่นที่ลงทัณฑ์ได้
เพื่อช่วยในการเตรียมการเหล่านี้ นักวิจัยของ FIU ได้นำทีมวิศวกรลมและโครงสร้าง วิศวกรชายฝั่งและมหาสมุทร นักสร้างแบบจำลองทางคอมพิวเตอร์ และผู้เชี่ยวชาญด้านความยืดหยุ่นจากทั่วสหรัฐอเมริกา เพื่อหาวิธีที่ดีที่สุดในการจำลองพฤติกรรมเหล่านี้ Ioannis Zisis วิศวกรลมของ FIU กล่าวว่าการรวมลมแรงและคลื่นน้ำเข้าไว้ในโรงงานแห่งเดียวถือเป็นอาณาเขตที่ไม่คุ้นเคย “มีความจำเป็นต้องผลักดันซองจดหมาย” Zisis กล่าว แต่สำหรับวิธีการทำอย่างแน่นอน “คำตอบนั้นง่าย: เราไม่รู้ นั่นคือสิ่งที่เราต้องการค้นหา”
เตรียมความพร้อมสำหรับ “หมวด 6”
ไม่ใช่ว่าไม่เคยเห็นพายุรุนแรงเช่นนี้บนโลก ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา Hurricanes Dorian (2019) และ Irma (2017) ในมหาสมุทรแอตแลนติกและซูเปอร์ไต้ฝุ่น Haiyan (2013) ในมหาสมุทรแปซิฟิกได้นำพายุที่มีความเร็วลมสูงกว่า 290 กม./ชม. พายุรุนแรงดังกล่าวบางครั้งเรียกว่าพายุเฮอริเคน “หมวดหมู่ 6” แม้ว่าจะไม่ใช่การกำหนดอย่างเป็นทางการก็ตาม
National Oceanic and Atmospheric Administration หรือ NOAA ให้คะแนนพายุเฮอริเคนในมหาสมุทรแอตแลนติกและมหาสมุทรแปซิฟิกตะวันออกในระดับ 1 ถึง 5 โดยพิจารณาจากความเร็วลมและความเสียหายจากลมเหล่านั้น แต่ละประเภทขยายได้ประมาณ 30 กม./ชม.
พายุเฮอริเคนระดับ 1 ซึ่งมีความเร็วลม 119 ถึง 153 กม./ชม. สร้าง “ความเสียหายบางส่วน” ทำให้สายไฟบางส่วน โค่นล้ม ต้นไม้ และบางทีอาจกระแทกหลังคามุงด้วยไม้หรือผนังไวนิลจากบ้าน พายุระดับ 5 ซึ่งมีความเร็วลมเริ่มต้นที่ 252 กม./ชม. ก่อให้เกิด “ความเสียหายร้ายแรง” รื้อถอนอาคารและอาจทำให้พื้นที่ใกล้เคียงไม่สามารถอยู่อาศัยได้เป็นเวลาหลายสัปดาห์หรือหลายเดือน
แต่ 5 สูงเท่าที่จะได้รับในระดับที่เป็นทางการ ท้ายที่สุด อะไรจะเลวร้ายไปกว่าความเสียหายร้ายแรง? นั่นหมายความว่า แม้แต่พายุปีศาจอย่างเฮอริเคนโดเรียนในปี 2019 ซึ่งพัดถล่มบาฮามาสด้วยความเร็วลมสูงถึงเกือบ 300 กม./ชม. ยังจัดอยู่ในประเภทที่ 5
“พูดอย่างเคร่งครัด ฉันเข้าใจว่า [NOAA ไม่เห็น] เห็นว่าจำเป็นต้องมีหมวดหมู่ 6” โอลสันกล่าว แต่การรับรู้ของสาธารณชนมีความแตกต่างกัน เขากล่าว “ผมมองว่ามันเป็นพายุอีกประเภทหนึ่ง เป็นพายุที่น่ากลัวยิ่งกว่า”
นอกจากนี้ Olson กล่าวว่าความจำเป็นในการเตรียมพร้อมสำหรับพายุที่รุนแรงเหล่านี้ “ผมไม่คิดว่าจะมีใครต้องการอธิบายอีก 20 ปีข้างหน้าว่าทำไมเราไม่ทำอย่างนี้” เขากล่าว “เราได้ท้าทายธรรมชาติ ยินดีรับคืน”
การจำลอง Superstorm
FIU เป็นเจ้าภาพ Wall of Wind ซึ่งเป็นเครื่องจำลองพายุเฮอริเคนขนาดใหญ่ที่ตั้งอยู่ในโรงเก็บเครื่องบินขนาดใหญ่ที่ปลายด้านหนึ่งมีพัดลมสีเหลืองขนาดใหญ่ 12 ตัว แม้ในความเร็วลมต่ำ เช่น ประมาณ 50 กม./ชม. พัดลมส่งเสียงฮัมที่ดังจนทำให้ไม่สงบ ที่การระเบิดเต็มที่ พัดลมเหล่านี้สามารถสร้างความเร็วลมได้สูงถึง 252 กม./ชม. ซึ่งเทียบเท่ากับพายุเฮอริเคนระดับ 5 ระดับต่ำ
ภายในโรงเก็บเครื่องบิน นักวิจัยสร้างโรงเก็บเครื่องบินด้วยโครงสร้างที่เลียนแบบตึกระฟ้า บ้านและต้นไม้ หรือรูปทรงที่แสดงถึงการกระแทกและการตกของพื้นผิวดิน วิศวกรจากทั่วโลกมาเยี่ยมชมโรงงานแห่งนี้เพื่อทดสอบแรงต้านลมจากการสร้างสรรค์ของพวกเขาเอง เฝ้าดูลมปะทะกับการออกแบบโครงสร้างของพวกเขา
เป็นหนึ่งในแปดสิ่งอำนวยความสะดวกในเครือข่ายห้องปฏิบัติการระดับประเทศที่ศึกษาผลกระทบที่อาจเกิดขึ้นจากอันตรายจากลม น้ำ และแผ่นดินไหว ซึ่งเรียกรวมกันว่า U.S. Natural Hazards Engineering Research Infrastructure หรือ NHERI
Wall of Wind ออกแบบมาสำหรับการทดสอบลมเต็มรูปแบบของโครงสร้างทั้งหมด เครื่องเป่าลมอีกเครื่องหนึ่งซึ่งจัดขึ้นที่มหาวิทยาลัยฟลอริดาในเกนส์วิลล์ สามารถซูมดูพฤติกรรมปั่นป่วนของลมได้ตรงแนวกั้นระหว่างชั้นบรรยากาศและพื้นดิน จากนั้นมีถังคลื่นน้ำจำลองคลื่นยักษ์สึนามิและพายุยักษ์ที่ Oregon State University ใน Corvallis
โรงงานแห่งใหม่นี้มีจุดมุ่งหมายเพื่อสร้างบนไหล่ของยักษ์ใหญ่เหล่านี้ เช่นเดียวกับในห้องปฏิบัติการทดลองอื่นๆ ทั่วประเทศ ขั้นตอนการออกแบบคาดว่าจะใช้เวลาสี่ปี ในขณะที่ทีมกำลังไตร่ตรองถึงวิธีเพิ่มความเร็วลม — อาจมีพัดลมมากกว่าหรือทรงพลังกว่าของ Wall of Wind — และวิธีรวมลมพายุและถังเก็บน้ำขนาดใหญ่เข้าด้วยกัน พื้นที่ทดลอง
ห้องแล็บที่มีอยู่ซึ่งศึกษาลมและคลื่นร่วมกัน แม้ว่าจะมีขนาดเล็กกว่ามาก แต่ก็สามารถให้ข้อมูลเชิงลึกเกี่ยวกับแง่มุมของการออกแบบนั้นได้ Forrest Masters วิศวกรลมแห่งมหาวิทยาลัยฟลอริดาและหัวหน้าสถาบัน NHERI ของสถาบันกล่าว
ขั้นตอนการออกแบบนี้จะรวมถึงการสร้างห้องปฏิบัติการในอนาคตเวอร์ชันย่อขนาดลงเพื่อเป็นหลักฐานของแนวคิด การสร้างสิ่งอำนวยความสะดวกเต็มรูปแบบจะต้องใช้เงินทุนรอบใหม่และอีกหลายปี
แนวทางที่ผ่านมาในการศึกษาผลกระทบของพายุลมแรงมักจะใช้วิธีใดวิธีหนึ่งจากสามวิธี ได้แก่ การสังเกตการณ์ภาคสนามของผลที่ตามมาของพายุที่กำหนด การสร้างสิ่งอำนวยความสะดวกในการทดลองเพื่อสร้างพายุขึ้นใหม่ และใช้การจำลองด้วยคอมพิวเตอร์เพื่อให้เห็นภาพว่าผลกระทบเหล่านั้นอาจเกิดขึ้นในพื้นที่ทางภูมิศาสตร์ขนาดใหญ่ได้อย่างไร วิธีการเหล่านี้แต่ละวิธีมีจุดแข็งและข้อจำกัด Tracy Kijewski-Correa วิศวกรความเสี่ยงจากภัยพิบัติที่มหาวิทยาลัย Notre Dame ในรัฐอินเดียนากล่าว
Kijewski-Correa กล่าวว่า “ในโรงงานแห่งนี้ เราต้องการรวบรวมวิธีการเหล่านี้ทั้งหมด” เพื่อให้ใกล้เคียงที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้เพื่อสร้างสิ่งที่ธรรมชาติสามารถทำได้ใหม่
เป็นปัญหาด้านวิศวกรรมที่ท้าทาย แต่เป็นปัญหาที่น่าตื่นเต้น “มีความกระตือรือร้นอย่างมากสำหรับสิ่งนี้ในชุมชนวิทยาศาสตร์ในวงกว้าง” มาสเตอร์สกล่าว “ถ้ามันถูกสร้างขึ้น มันจะไม่มีอะไรเหมือนมันเกิดขึ้น”
สามารถอัพเดตข่าวสารเรื่องราวต่างๆได้ที่ otoku-info.com