مهارات البرودة: كاسحات الجليد والخبرة الفنلندية في الثلوج أصبحت أكثر أهمية من أي وقت مضى

يُفتح الباب الثقيل، فتستقبلنا موجة من الهواء البارد.

يقول ميكا هوفيلاينن مبتسماً:
“هذا هو مكاني المفضل في مكاتبنا خلال فصل الصيف“. يشغل هوفيلاينن منصب الرئيس التنفيذي لشركة Railotech المعروفة سابقاً باسم Aker Arctic ، وهي شركة متخصصة في تصميم كاسحات الجليد.

تنتشر في القاعة الواسعة نماذج صغيرة حمراء اللون لقوارب مرتبة بعناية، تنساب هياكلها بانحناءات أنيقة إلى الداخل والخارج. وهذه النماذج، التي يبلغ طولها بضعة أمتار فقط، تمثل نسخاً مصغرة من كاسحات الجليد والسفن القادرة على الإبحار في المياه المتجمدة، سواء الموجودة حالياً أو التي ما زالت قيد التطوير، والتي تقوم Railotech بتصميمها.

تشتهر فنلندا عالمياً بخبرتها الواسعة في مجال كسح الجليد. وقد نشأت هذه الخبرة من ضرورة ملحّة، إذ تتجمد جميع الموانئ الفنلندية خلال فصل الشتاء. (وتُعد إستونيا الدولة الوحيدة الأخرى التي يمكنها الادعاء بالأمر نفسه.) ولذلك يجب إبقاء ممرات الشحن مفتوحة أمام حركة السفن. وقد أدى هذا التحدي إلى دفع عجلة الابتكار التكنولوجي وتعزيز فهم عميق لكيفية تشكّل الجليد وسلوكه.

يفتح هوفيلاينن باباً آخر، فتزداد برودة الهواء أكثر. وهنا يكمن مصدر فخر شركة Railotech واعتزازها: حوض اختبار جليدي يبلغ طوله 75 متراً، يتيح للموظفين والباحثين الزائرين مراقبة كيفية مناورة النماذج المصغرة للسفن في المياه المغطاة بالجليد.

ميكا هوفيلاينن هو الرئيس التنفيذي لشركة Railotech.

ويُعدّ الاختبار في ظروف تحاكي الواقع – وإن كان بمقياس 40:1 بالنسبة لأكبر السفن – أمراً بالغ الأهمية لفهم كيفية تفاعل الجليد مع السفن.

يقول هوفيلاينن:
“يعتقد الناس غالباً أن كاسحة الجليد تشق طريقها ببساطة عبر الجليد، دافعةً الكتل الجليدية بعيداً عن مسارها“. “لكن في الواقع، يحوّل شكل هيكل السفينة قوة الحركة الأمامية إلى قوة متجهة نحو الأسفل تكسر الجليد. ثم ينزلق الجليد تحت الهيكل، ويتفتت إلى قطع أصغر، ليُدفع بعد ذلك إلى الخلف وإلى الجانبين“.

الجليد أكثر تعقيداً مما يبدو عليه 

يدرس يوكا توهكوري ميكانيكا الجليد والتكنولوجيا البحرية في المناطق القطبية الشمالية.

يقول يوكا توهكوري، أستاذ في جامعة آلتو: “الجليد مادة صعبة“. وهو متخصص في ميكانيكا الجليد، وهو المجال الذي يدرس كيفية تشوه الجليد وانكساره.

ويشير توهكوري إلى وجود عدد من المفاهيم الخاطئة الشائعة حول الجليد. أول هذه المفاهيم وأكثرها انتشاراً هو الاعتقاد بأن الجليد بارد بطبيعته.

“كمادة، الجليد ليس بارداً، لأنه قريب جداً من درجة انصهاره“.

ولتوضيح ذلك، يقارن الجليد بالفولاذ الذي ينصهر عند درجة حرارة تقارب 1500 درجة مئوية. فعند درجة حرارة الغرفة، يكون الفولاذ بعيداً جداً عن نقطة انصهاره. أما الجليد، فعند درجة حرارة تبلغ 10 درجات مئوية تحت الصفر – وهي درجة شائعة في الشتاء – يكون قريباً جداً من الذوبان.

ومن المفاهيم الخاطئة الأخرى الاعتقاد بأن الجليد هش.

“نعم، قد يكون الجليد هشاً عندما يكون شديد البرودة أو عندما يتعرض لأحمال سريعة ومفاجئة، لكنه إذا تعرض لضغط بطيء ومستمر – على سبيل المثال عندما يُدفع باتجاه جسم ما – فإنه يتصرف كسائل ويتدفق“.

إن تشغيل السفن في البحار المغطاة بالجليد أكثر تعقيداً بكثير من الإبحار في المياه المفتوحة. ويزداد التحدي لأن الجليد البحري لا يكون دائماً عبارة عن سطح مستوٍ واحد، بل غالباً ما يتكون من متاهة من الكتل الجليدية العائمة التي تتحرك وتتراكم فوق بعضها بفعل التيارات البحرية والرياح، مما يفرض ضغوطاً هائلة على أي عائق يقف في طريقها.

“عندما تدفع الرياح الجليد ببطء نحو سفينة أو منشأة، مثل جسر أو توربين رياح بحري، فإن الجليد يكون أي شيء إلا هشاً“.

خبرة لا تُضاهى في التعامل مع الثلوج تُبقي المطارات مفتوحة 

إذا كان الجليد هو أساس خبرة شركة Railotech وأبحاث يوكا توهكوري، فإنه في مطار هلسنكي يُعد ضيفاً غير مرغوب فيه.

فالطائرات تحتاج إلى احتكاك كافٍ لكي تتمكن من الإقلاع والهبوط بأمان. وعندما تقترب درجات الحرارة من الصفر المئوي ويبدأ الجليد بالتشكل على المدارج، تنتقل عمليات الصيانة في أكثر مطارات فنلندا ازدحاماً إلى أعلى درجات الجاهزية.

يقول ياني إيلاسمآ، نائب الرئيس في شركة Finavia:
“هدفنا هو توفير ظروف صيفية على المدارج طوال العام“. تدير الشركة شبكة المطارات في فنلندا، وتشتهر عالمياً بخبرتها الفريدة في التعامل مع الثلوج ، أي قدرتها المتخصصة على الحفاظ على سلامة المطارات واستمرار تشغيلها حتى في أقسى الظروف الجوية وأكثرها تحدياً.

ويضيف: “الطقس الشتوي المثالي بالنسبة لنا هو فترات طويلة من درجات الحرارة التي تبقى تحت الصفر“. “أما الطقس المتقلب ودرجات الحرارة التي ترتفع وتنخفض حول نقطة التجمد – وهي الظروف التي نشهدها كثيراً هذه الأيام – فهي الأكثر تحدياً“.

خلال ذروة الشتاء، يعمل نحو 130 موظفاً في أعمال الصيانة الميدانية. فهم يزيلون الثلوج من المدارج ضمن مواكب مذهلة من المركبات والآليات المتخصصة، كما يفحصون أسطح المدارج بحثاً عن الأضرار الناتجة عن الصقيع، وهي مشكلة أخرى يسببها التجمّد والذوبان المتكرران.

وتجذب خبرة Finavia في الثلوج الزوار من مطارات مختلفة . ويولي الزوار اهتماماً خاصاً بالتنسيق الوثيق بين مراقبة الحركة الجوية وفرق العمليات الأرضية.

ويقول:”الأمر لا يتعلق بإبقاء الطائرات في الجو مهما كان الثمن“. “الأولوية هي ضمان عودة الركاب وأفراد الطواقم إلى منازلهم بأمان”.

ورغم أن قرار إيقاف الحركة الجوية لا يُتخذ بسهولة أبداً، فإن الظروف تفرض ذلك أحياناً. ففي إحدى السنوات، غطّت أمطار من المياه فائقة البرودة ساحات وقوف الطائرات والطائرات نفسها وجميع معدات الصيانة بطبقة جليدية بلغ سمكها أربعة سنتيمترات.

وعندها اضطرت السلطات إلى إيقاف جميع الرحلات الجوية.

ويقول إيلاسمآ بنبرة لا تخلو من الفخر:
“استأنفنا العمل مجدداً خلال ساعتين فقط“.

تخزين الثلوج ينقذ مواسم التزلج 

يقع مركز أويتّا للأنشطة الترفيهية الخارجية، أحد أكثر مراكز الترفيه شعبية في منطقة العاصمة الفنلندية، على بُعد 20 كيلومتراً فقط إلى الغرب من مطار هلسنكي وعلى امتداد الطريق الدائري الثالث. ويفتخر المركز بامتلاكه أحد أطول مواسم التزلج على الثلج في البلاد، حتى عند مقارنته بالمناطق الشمالية البعيدة.

قد تشهد منطقة العاصمة تساقطاً حقيقياً وكثيفاً للثلوج بضع مرات فقط في السنة، إلا أن الثلوج المخزنة من الموسم السابق تتيح لمركز أويتّا بدء موسم التزلج غالباً في أواخر شهر أكتوبر، أي قبل هطول أي ثلوج جديدة.

وليس تخزين الثلوج فكرة جديدة. فقبل اختراع الثلاجات، كان الناس يغطون الثلوج والجليد بنشارة الخشب أو رقائق الخشب للمساعدة في حفظ المواد الغذائية لفترات أطول. أما اليوم، فقد أصبح أيضاً مشروعاً تجارياً واعداً.

يشرح أنتي لاوسلاهتي، الرئيس التنفيذي لشركة Snow Secure المتخصصة في تطوير أنظمة تخزين الثلوج:
“يُعدّ تخزين الثلوج الموجودة بالفعل أكثر الطرق كفاءةً من حيث استهلاك الطاقة لضمان توفر الثلوج في بداية الموسم“.

ويحظى تخزين الثلوج باهتمام خاص لدى مراكز التزلج في أوروبا وأمريكا الشمالية. فإمكانية افتتاح المنحدرات مبكراً، عندما لا تكون هناك ثلوج طبيعية أو عندما لا تكون درجات الحرارة منخفضة بما يكفي لتشغيل مدافع الثلج التي تحول المياه إلى ثلوج، تُحدث فرقاً مالياً كبيراً.

ويوضح لاوسلاهتي أن تخزين الثلوج لا يُغني عن استخدام مدافع الثلج، بل يُكمل دورها.

“تنتج مدافع الثلج أفضل نوعية من الثلوج عندما تكون درجة الحرارة نحو عشر درجات مئوية تحت الصفر. وذلك هو الوقت المثالي لإنتاج ثلوج عالية الجودة وتخزينها للموسم القادم“.

تُجمع الثلوج في أكوام كبيرة ومضغوطة بإحكام، ثم تُغطى بمواد عازلة خاصة. كما تقوم أجهزة استشعار بمراقبة درجات الحرارة داخل الغطاء وخارجه بشكل مستمر. ويقول لاوسلاهتي أنه حتى عندما ترتفع درجة الحرارة الخارجية إلى أكثر من 40 درجة مئوية، فإن درجة الحرارة على عمق بضعة سنتيمترات فقط تحت سطح كومة الثلج تبقى بالكاد أعلى من الصفر.

“أعتقد أن هذا حل فنلندي بامتياز. فنحن نأخذ فكرة متخصصة جداً ومحدودة الاستخدام، ثم نحولها إلى ابتكار حاصل على براءة اختراع ويحظى بجاذبية عالمية“.

الجليد الدافئ يتصرف بطرق مختلفة

يتعين على الخبرة الفنلندية في مجال الجليد والثلوج اليوم أن تتكيف مع تحدٍ كبير يتمثل في تغير المناخ.

فمع ازدياد اعتدال فصول الشتاء وتكرار التقلبات الحادة في درجات الحرارة، تتغير خصائص الجليد أيضاً. ولهذا السبب يركز البروفيسور يوكا توهكوري في أبحاثه الأخيرة على ما يسميه “الجليد الدافئ“.

ويتمثل أحد أهم الأسئلة التي يسارع توهكوري وزملاؤه الباحثون للإجابة عنها في معرفة نوع الأحمال والضغوط التي يفرضها الجليد الدافئ على كاسحات الجليد. وتكتسب هذه المعرفة أهمية كبيرة ليس فقط لكاسحات الجليد، بل أيضاً للسفن الأخرى التي تعمل في مياه تشهد تراجعاً متزايداً في الغطاء الجليدي.

ويقول:
“لقد اكتشفنا بعض الأمور المفاجئة بشأن الجليد الدافئ“. “فعلى سبيل المثال، أظهرت قياساتنا أن الأحمال الجليدية التي تتعرض لها السفن في الجليد الدافئ واللين قد تكون مساوية للأحمال التي تتعرض لها في الجليد البارد والصلب“.

ويشير إلى أن حتى التغيرات الطفيفة في درجة حرارة الجليد يمكن أن تؤدي إلى اختلافات كبيرة في خصائصه المادية. ومع ذلك، فإن هذه التغيرات لم تنعكس بعد بشكل كافٍ في الحسابات الهندسية أو في الإرشادات والمعايير المستخدمة في بناء السفن.

ويضيف:
“عندما تبدو ظروف الجليد سهلة ظاهرياً – وأشدد هنا على كلمة ظاهرياً – فإن السفن غير المجهزة لتعزيزات جليدية ستواصل العمل لفترات أطول في الخريف وستبدأ الإبحار في وقت أبكر من الربيع. لكن الجليد الدافئ قد لا يكون بريئاً كما يبدو“.

مياه أكثر اضطراباً في الأفق

في حوض الاختبارات التابع لشركة Railotech، يقف نموذج مصغر لكاسحة جليد ساكناً في مياه مفتوحة. وتطفو بالقرب منه بعض الصفائح الجليدية الشفافة، وهي آخر ما تبقى من تجارب اليوم.

بالنسبة لصناعة كاسحات الجليد، يمثل تغير المناخ في الوقت نفسه فرصةً وتحدياً. فمن المتوقع أن تزداد حركة الملاحة بشكل كبير مع بقاء الممرات المائية مفتوحة لفترات أطول، مما يزيد الطلب على السفن المعززة للإبحار في الجليد.

لكن من ناحية أخرى، لم تُصمم كاسحات الجليد للقيام برحلات طويلة في المياه المفتوحة والمضطربة.

ويشرح ميكا هوفيلاينن قائلاً:
“السفينة المثالية لكسح الجليد ليست السفينة المثالية للمناورة في المياه المفتوحة والأمواج“. “وقد يتجاوز العمر التشغيلي لكاسحة الجليد خمسين عاماً، لذلك يتعين علينا أن نقيّم بعناية نوع الاحتياجات التي ستواجهها هذه السفن في المستقبل“.

ننزل عبر مجموعة من السلالم إلى منطقة مشاهدة تقع أسفل حوض الاختبار. وهناك نافذة تمتد على طول الحوض بأكمله . مما يتيح لنا النظر مباشرة إلى الجزء السفلي من هيكل السفينة النموذجية. ويقول هوفيلاينن إن هذا المكان تحديداً هو الذي شهد العديد من لحظات الاكتشاف الكبرى المتعلقة بفهم الجليد.

فالجليد، في نهاية المطاف، مادة معقدة وصعبة الفهم؛ وهي شيء لا تستطيع الحواسيب أو حتى نماذج التنبؤ بالطقس المدعومة بالذكاء الاصطناعي استيعابه بالكامل. وعندما تشق النسخة الحقيقية من هذه السفينة طريقها مستقبلاً عبر كتل جليدية متراكمة وعائمة، فإنها ستظل تعتمد على الخبرة البشرية في فهم الجليد وقراءة سلوكه.

ويختتم هوفيلاينن قائلاً:
“على الرغم من كل ما نملكه من تقنيات متقدمة، فإن الأمر في النهاية يعتمد على خبرة القبطان وقدرته على قراءة الجليد“.

إعداد: لوتا هيكّيري
الرسوم التوضيحية: تيلدا روز
الصور: فيسا لايتينن