جریان‌های اقیانوسی به صورت چرخشی، مواج و متغیر در پهنه‌های وسیع آبی حرکت می‌کنند. این جریان‌ها که زمانی پاک و آزاد بودند، اکنون زباله‌های انسانی را با خود حمل می‌کنند – زباله‌هایی که در نهایت به جایی برای استقرار می‌رسند.
یکی از این مقاصد «لکه زباله بزرگ اقیانوس آرام» است، منطقه‌ای عظیم از زباله‌های پلاستیکی شناور که بین هاوایی و کالیفرنیا قرار دارد. این ناحیه که بزرگ‌تر از ایالت تگزاس است، به نمادی از بحران آلودگی اقیانوس‌ها تبدیل شده است.
اما این مشکل به این نقطه محدود نمی‌شود. لکه‌های زباله مشابهی در سراسر جهان وجود دارند. جریان‌های آبی نامرئی، سواحل دورافتاده را به هم متصل کرده و بطری‌ها، تورهای ماهیگیری و میکروپلاستیک‌ها را به خود جذب می‌کنند. پاکسازی این آب‌های چرخشی تاکنون دشوار و پرهزینه بوده است.
هزینه‌های سوخت، خطرات زیست‌محیطی و مقیاس وسیع این معضل، بسیاری از تلاش‌ها را در مراحل آزمایشی متوقف کرده‌اند. اما اکنون گروهی از دانشمندان ممکن است راهی هوشمندانه‌تر یافته باشند – آن هم با مشاهده اقیانوس‌ها از فضا.
جریان‌های اقیانوسی که برای ما پاکسازی می‌کنند
مطالعه‌ای که اخیراً در مجله Ocean Science منتشر شده، ایده جدیدی را مطرح می‌کند: به جای تعقیب زباله‌ها، اجازه دهید اقیانوس خودش آنها را برای شما بیاورد.
با استفاده از داده‌های ماهواره‌ای و سال‌ها ردیابی جریان‌های اقیانوسی، دانشمندان مناطقی را شناسایی کرده‌اند که زباله‌ها به طور طبیعی در آنها جمع می‌شوند. این نقاط به دلیل الگوهای خاص جریان‌های آبی شکل می‌گیرند و بهره‌گیری از آنها می‌تواند به پاکسازی دریاها به شیوه‌ای کارآمدتر کمک کند.
رودریگو دوران، محقق موسسه علوم سیاره‌ای، توضیح می‌دهد:
“با این اطلاعات، می‌توانیم اجازه دهیم جریان‌ها کار را انجام دهند. به جای آنکه قایق‌ها با مصرف زیاد سوخت و به آرامی سطح آب را جستجو کنند، می‌توانند در موقعیتی ثابت بمانند و تورهای خود را در مکان‌هایی که جریان‌ها زباله‌ها را جمع می‌کنند، مستقر سازند. این کار به‌طور نظری باعث صرفه‌جویی در زمان، هزینه و سوخت می‌شود.”
به جای اعزام ناوگان قایق‌ها در مسیرهای طولانی، گروه‌های پاکسازی می‌توانند تورهای خود را در نقاطی مشخص مستقر کنند. در این روش، جریان‌های طبیعی اقیانوسی، نه موتورهای پرمصرف، زباله‌ها را جمع‌آوری خواهند کرد. این روش می‌تواند مصرف سوخت را کاهش دهد، انتشار گازهای گلخانه‌ای را کم کند و هزینه‌های عملیاتی را پایین بیاورد.
پروژه “پاکسازی اقیانوس”
نویسنده اصلی این مطالعه لوکا کونز، دانشجوی تحصیلات تکمیلی دانشگاه هامبورگ است.
این پروژه با حمایت موسسه غیرانتفاعی The Ocean Cleanup در هلند اجرا شده که فناوری‌های حذف پلاستیک را توسعه می‌دهد. رودریگو دوران، از نویسندگان آمریکایی این پژوهش، توضیح می‌دهد که چگونه اصول فیزیکی کهن، اکنون برای درک رفتار اقیانوس‌ها به کار گرفته شده‌اند.
وی می‌گوید:
“آیزاک نیوتن اولین کسی بود که مسائل مربوط به مسیرهای حرکتی را هنگام بررسی مدارهای اجرام آسمانی در میدان جاذبه حل کرد. اما او به حرکت زمین به دور خورشید فکر می‌کرد.”“در طول قرن‌ها، ابزارها و ایده‌های جدیدی برای حل این مسائل پیچیده به کار گرفته شدند. اما تا دو دهه اخیر این ابزارها برای بررسی جریان‌های سطحی اقیانوس‌ها و بادها، که پیچیدگی بیشتری دارند، سازگار نشده بودند. برخلاف معادلات جاذبه که برای مدت طولانی قابل پیش‌بینی هستند، اقیانوس همواره در حال تغییر است.”
TRAPs و اهمیت آنها
برای مطالعه این جریان‌های غیرقابل پیش‌بینی، پژوهشگران بیش از ۲۰ سال داده‌های ماهواره‌ای را تحلیل کردند. آنها همچنین از اطلاعات دستگاه‌های شناوری موسوم به “دریفتر” که مسیر حرکت خود را ثبت می‌کنند، استفاده کردند.
از این مجموعه داده‌ها، محققان 3.5 میلیون الگوی جاذب گذرا، معروف به TRAPs را شناسایی کردند.
TRAPs لکه‌های زباله ثابت نیستند، بلکه مناطقی موقتی هستند که در آنها جریان‌ها به شکلی خاص همگرا شده و اشیای شناور را به خود جذب می‌کنند. این مناطق زمانی شکل می‌گیرند که دو یا چند گردابه (چرخش‌های آبی دایره‌ای) به شیوه‌ای خاص با یکدیگر تعامل داشته باشند.
هر گردابه می‌تواند بین ۹۶ تا ۲۹۰ کیلومتر عرض داشته باشد. هنگامی که این گردابه‌ها با هم ترکیب شوند، ناحیه‌ای بزرگ‌تر، تا ۹۶ کیلومتر عرض، شکل می‌گیرد که می‌تواند برای چند روز زباله‌ها را در خود نگه دارد.
این مناطق دائمی نیستند. به‌طور متوسط، یک TRAP فقط حدود شش روز فعال باقی می‌ماند قبل از آنکه از بین برود یا جابجا شود. با این حال، این فرصت زمانی ارزشمندی را برای پاکسازی هدفمند فراهم می‌کند.
هندسه‌ی پایداری
در میان TRAPهای شناسایی‌شده، برخی از آنها کارآمدتر از بقیه هستند. تیم تحقیقاتی دریافت که پایدارترین و رایج‌ترین الگو، شامل چهار گردابه در یک چیدمان خاص است.
اگر این الگو را روی یک شبکه فرض کنیم، گردابه‌های پادساعتگرد در بالا سمت راست و پایین سمت چپ قرار دارند. در حالی که گردابه‌های ساعتگرد در بالا سمت چپ و پایین سمت راست قرار گرفته‌اند.
دوران توضیح می‌دهد:
“این الگو تقریباً در ۶۰ درصد موارد مشاهده شده است. زیرا پایدارترین حالت را دارد.”
این تعادل، باعث می‌شود TRAP شکل خود را حفظ کرده و عملکردی قابل پیش‌بینی داشته باشد. این امر به دانشمندان اجازه می‌دهد تا به‌جای واکنش نشان دادن به آشفتگی‌های اقیانوس، از الگوهای طبیعی استفاده کرده و تله‌های زباله را از قبل تنظیم کنند.
فراتر از زباله: کاربردهای گسترده‌تر
اگرچه هدف اصلی این مطالعه، پاکسازی زباله‌های اقیانوسی بود، اما این روش‌ها کاربردهای دیگری نیز دارند. دانستن مسیر حرکت مواد در اقیانوس می‌تواند در شرایط اضطراری یا پیش‌بینی‌های علمی کمک کند.
این روش می‌تواند برای عملیات جست‌وجو و نجات، ردیابی نشت نفت یا حتی نظارت بر آلاینده‌های جوی مفید باشد.
دوران می‌گوید:
“یک نمونه واضح، جست‌وجوی افراد مفقودشده در دریا است. یا اگر یک کشتی باری، محموله‌ای را از دست بدهد، می‌توان مسیر احتمالی حرکت آن را پیش‌بینی کرد. همچنین، این روش برای پیش‌بینی وضعیت جوی بسیار مفید است. هنگام فوران آتشفشان‌ها یا وقوع آتش‌سوزی‌های گسترده، فرودگاه‌ها نیاز دارند بدانند که آیا باید مسیر پروازها را تغییر دهند یا خیر. این دوران بسیار هیجان‌انگیزی برای این علم است.”
همکاری با طبیعت برای پاکسازی اقیانوس‌ها
این تحقیق، همکاری میان مؤسسات علمی از آلمان، ایالات متحده و هلند را نشان می‌دهد. دانشگاه هامبورگ رهبری تحقیقات داده‌محور را بر عهده داشته و The Ocean Cleanup به ارائه راه‌حل‌های عملی پرداخته است.
به‌جای تکیه بر تجهیزات گران‌قیمت، این رویکرد از حرکت‌های طبیعی اقیانوس بهره می‌برد. اگر بتوانیم آنها را پیش‌بینی و هدایت کنیم، شاید سرانجام بتوانیم آنچه را که در دریا رها کرده‌ایم، مدیریت کنیم.
