אורי דיין

אורי דיין הוא פרופסור אמריטוס למטאורולוגיה סינופטית ולקלימטולוגיה באוניברסיטה העברית בירושלים.

עיקר מחקרו נוגע לסירקולציה באטמוספירה בסקלה סינופטית (תופעות מסדר גודל של כ-1000 ק"מ). חקר תופעות מזג אוויר קיצוניות, פיזור והסעת מזהמים באטמוספירה, וחקר שכבת הגבול האטמוספירית.

ביוגרפיה 
נולד בקהיר, מצרים ב-10 בפברואר 1947. עלה לישראל בשנת 1957. בשנת 1970 קיבל תואר ראשון בגאוגרפיה, גאולוגיה וקלימטולוגיה, עם דגש בלימודי הקלימטולוגיה והמטאורולוגיה. ב-1974 קיבל תואר מוסמך במחלקה למדעי האטמוספירה. עבודת התזה התרכזה בפיזור פחמן חד-חמצני בירושלים. ב-1983 קיבל תואר דוקטור. תזת המחקר עסקה ב"פיזור מזהמים באזור אורבני בעל טופוגרפיה מורכבת". את שלושת תאריו השלים באוניברסיטה העברית בירושלים. לאחר מכן שהה כשנתיים במסגרת פוסט דוקטורט במעבדה לחקר משאבי אוויר של המנהל הלאומי לחקר האטמוספירה והאוקיינוסים (NOAA) בארצות הברית. במסגרת זו חקר את התנאים האטמוספיריים המעודדים הסעת מזהמים לטווחים ארוכים, ולקח חלק פעיל במספר ניסויים מוטסים לחקר פיזור והסעת מזהמים מעל ארצות הברית.

בשנת 1993 שהה דיין בשבתון בסוכנות להגנת הסביבה של ארצות הברית (EPA), במעבדה לחקר האטמוספירה והערכת החשיפה למזהמים, ב-Research Triangle Park בצפון קרולינה. שם התמחה בתחום האופטימיזציה של רשתות לניטור איכות אוויר. ב-2002 חקר את המנגנונים המטאורולוגיים המווסתים את כימיית המשקעים בעולם, במסגרת שבתון במחלקה למטאורולוגיה של אוניברסיטת המדינה של פנסילבניה.

בשנים 1985–1997 הצטרף כחוקר בכיר בתחום הפיזיקה של האטמוספירה ושימש ראש קבוצת המחקר בתחום הערכת סיכונים סביבתיים, בוועדה לאנרגיה אטומית במרכז למחקר גרעיני שורק. בשנת 1997 הוזמן להצטרף לסגל האוניברסיטה העברית. בשנים 1997-2006 היה פרופסור חבר במטאורולוגיה וסביבה במחלקה לגאוגרפיה פיזית, האוניברסיטה העברית בירושלים, וב-2006 היה לפרופסור מן המניין. בשנים 2007-2010 שימש כמנהל המחלקה לגאוגרפיה.

קריירה מדעית ומקצועית ונושאי מחקר עיקריים 
דיין פרסם קרוב ל-120 מאמרים בעיתונים מדעיים מקצועיים וכ-30 פרקים בספרים מקצועיים.

פיתוח כלים ליישום הקלימטולוגיה הסינופטית במחקרים סביבתיים 
מראשית מחקרו עסק דיין בהתנהגות האטמוספירה התחתונה והשפעתה על אופן הפיזור וההסעה של המזהמים הנפלטים בה. הוא פיתח שיטות לאבחון וקטלוג המצבים הסינופטיים היוצרים מתארי זיהום ייחודיים. מערך תחנות הניטור בארץ איפשר לראשונה ניתוח סימולטני של מתארי הזיהום השונים, והתאמתם למצבים הסינופטיים אשר שררו בזמן התרחשותם. במסגרת תקופת הפוסט-דוקטורט במעבדות של המנהל האמריקאי לאטמוספירה ואוקיינוסים (NOAA) פיתח שיטת חישוב למסלולי הסעה ארוכי טווח של מזהמים. המודל מאפשר למזג בין מאפייני זרימת הרוח לבין הקטגוריות הסינופטיות הגורמות לאירועי זיהום אויר קיצוניים. במחקר נוסף, בשיתוף עם קבוצת המחקר שלו, הראה כי אין שיטת מיון עדיפה לסירקולציות האטמוספיריות, וממגוון השיטות הקיימות בספרות יש לבחור את זו המסבירה את התופעה הסביבתית אותה חוקרים. כמו כן, נמצא כי טיב הקשר שבין הסירקולציה לאירוע הסביבתי תלוי בממדי האירוע.

אפיון שכבת הגבול האטמוספירית 
המבנה התרמלי של שכבת הגבול, המשתרעת מפני הקרקע ועד לגובה של כקילומטר, חשוב להבנת תהליכי הפיזור של מקורות פליטה גדולים. דיין השתתף בפיתוח אלגוריתם ייעודי לחישוב המבנה התרמלי של האטמוספירה מעל ישראל וכלל אגן הים התיכון. כמו כן עסק בפיתוח שיטות חישה מרחוק באמצעות לייזר רדאר (לידר) ורדאר אקוסטי שאפשרו לראשונה להעריך באופן כמותי את התהליכים היממתיים החלים בשכבת הגבול. יחד עם קבוצת מחקר של הטכניון ניתח נתוני רום של האטמוספירה בישראל להבנת התלות בין מאפייני שכבת הגבול ובין אופן פיזור מזהמים בה.

חקר תנאי הסעת מזהמים לטווחים ארוכים 
כחלק מתקופת הפוסט דוקטורט ב-NOAA השתלב בקבוצות מחקר בארצות הברית בפיתוח מודלים להסעת מזהמים לטווחים ארוכים (Long Range Transport - LRT Modelling). פיתוח מודלים מסוג זה מאפשר לחשב את מסלולי ההסעה של גושי אוויר מזוהמים באטמוספירה. מיון רב שנתי של מסלולים אלה תרם להבנת הקלימטולוגיה של מקורות גושי האוויר ותדירות הגעתם לנקודה מסוימת, וכן לאבחנה בין סוגי המשקעים מבחינת חומציותם בהתאם למקורות האוויר. מקור המזהמים אינו ידוע מראש בכל המקרים. שימוש באיזוטופים יציבים של עופרת, ומודל LRT הוכיח שעופרת המתגלה בירושלים אינה רק ממקור מקומי אלא גם מזו הנפלטת במדינות אחרות. במחקר נוסף הראה שהמערכת הסינופטית המאפיינת את הקיץ (הרמה הסובטרופית והאפיק הפרסי) גורמת בארץ לזיהום המגיע מרחוק וחלקו עשיר במתכות רעילות.

בשיתוף עם קבוצת חוקרים מאוניברסיטת שיקגו ומאוניברסיטת בן-גוריון הראה דיין, בעזרת מודל LRT, שמקורם של המים האגורים באקוויפר בנגב, נמצא במדבר מרוחק. מחקר זה פורסם בכתב העת PNAS.

השפעת הסירקולציה האטמוספירית על הרמה, הסעה ושקיעה של אבק מדברי 
דיין עוסק רבות בתנאים המטאורולוגיים לאירועים סביבתיים טבעיים ולאירועים אנתרופוגניים. היות שישראל שוכנת בספר המדבר, התעניין במקורות סופות האבק הפוקדות את האזור. ממצאי מחקר שביצע מצביעים על פוטנציאל האבק המדברי בוויסות חומציות המשקעים. כדי להבדיל בין הסופות מהמדבר הערבי ובין סופות שמקורן בצפון אפריקה, שיתף פעולה עם שלוש קבוצות מחקר - המעבדה למשאבי אוויר של NOAA, לחישוב מסלולי הסופות באמצעות מודל LRT, המעבדה לעיבוד נתוני לוויינים של NOAA והמרכז למחקר גרעיני שורק. ממצאי המחקר הראו כי סופות האבק החודרות למרכז הים התיכון שונות מהותית מהסופות החודרות למזרחו, בזהות מקורות האבק, בשכבה האטמוספירית המסיעה ובמשכי הסופות.

יחד עם קבוצת מדענים מהוועדה הצרפתית לאנרגיה אטומית, ניתח בסיס נתוני ניטור אבק שנאסף במשך 12 שנים על ידי הלוויין METEOSAT מעל אגן הים התיכון והאוקיינוס האטלנטי. הניתוח סייע באפיון קלימטולוגיית סופות האבק בים התיכון ובסביבתו. נמצא כי השונות הבין שנתית בעומסי האבק הנישאים באטמוספירה היא תופעה בקנה מידה גדול ותואמת את השונות הנצפית באוקיינוס האטלנטי. מחקר זה פורסם בכתב העת Nature.

ניתוח התנאים המטאורולוגיים הגורמים לגשמי זעף ושיטפונות בזק בארץ 
אחד האירועים הסביבתיים הטבעיים שפוקד את ישראל, בשל מיקומה בגבול המדבר הוא שיטפון בזק. תופעה זו משלבת אספקטים סביבתיים ומטאורולוגיים, וטמונה בה סכנה באזורים מדבריים ובאזורים מיושבים. מחקרו של דיין היה פורץ דרך בכך שאפיין כמותית את הפרמטרים המטאורולוגים שמסייעים באבחנה מבדלת בין גשם תאי ובין גשם בעל פריסה רחבה כגורם משמעותי בהתפתחות שיטפונות בזק מעל המדבר. מאוחר יותר הראה כי גשם זה נגרם על ידי פעילות בסקלות שונות באטמוספירה. לכל אחת מסקלות אלה תרומה ייחודית לחומרת השיטפון. ניתוח השוואתי של התנאים האטמוספיריים לשיטפונות בזק במזרח התיכון לעומת המערב, מצביע על תנאי התפתחות שונים בשני חלקי אגן הים התיכון.

התנאים האטמוספיריים לאפיון משקעים חומציים 
המשקעים החומציים מוכרים בעיקר בשל הקשר בינם ובין זיהום אוויר. אספקט סביבתי נוסף בחקר הגשם החומצי הוא ניתוח הרכבו הכימי, כדי ללמוד בעזרתו על שינויים בהרכב הכימי של האטמוספירה. בעת עבודתו במעבדות NOAA ערך דיין מחקר לאומדן החומציות הטבעית של המשקעים. חומציות זו נגרמת בעיקר בשל נוכחות פחמן דו-חמצני באוויר, ובשל תרכובות אורגניות שמקורן טבעי במספר אתרים בעולם המרוחקים מריכוזי אוכלוסייה - באלסקה, מיין, וסמואה שבאוקיינוס השקט. תוצאות מחקר נוסף הצביעו על כך שנתונים מדגימה יומית עדיפים ומדויקים יותר על פני אלו שהתקבלו מדגימה שבועית. על מנת להבטיח סדרת זמן ארוכה ואחידה, פיתח דיין במסגרת שבתון ב-Penn State University שיטה סטטיסטית למיזוג בסיסי הנתונים לגשם חומצי בארצות הברית ובכך ללמוד על השינויים בחומציות באמצעות סדרת זמן ארוכה.

פיזור מזהמים אנתרופוגניים (גזים וחלקיקים) 
חלק גדול ממחקרו עוסק באספקטים המטאורולוגיים של זיהום האוויר, במיוחד באינטראקציה שבין תנועות האוויר בחלקה התחתון של האטמוספירה ובין ריכוזי המזהמים הנפלטים בה - ומכאן לתפרוסתם בזמן ובמרחב. במסגרת שנת שבתון בסוכנות לאיכות הסביבה האמריקאית (EPA) פיתח, בשיתוף עם מדעניה, שיטה סטטיסטית עבור ארגון הבריאות העולמי לבחינת חלופות למערכי הניטור של מזהמי האוויר השונים. מטרת השיטה היא ייצוג אופטימלי של חשיפת האוכלוסייה למזהמים אלה. מחקר נוסף הקושר בין אקלים וסביבה מנתח את הדמיון הרב באקלים הים-תיכוני של ישראל בהשוואה לזה של אגן לוס אנג'לס כמפתח להבנת היווצרות ריכוזי האוזון הקרקעי בשני אזורים אלה. בנוסף למנגנונים המוכרים בספרות, האחראיים לבנית ריכוזי אוזון גבוהים באזור ההר, זיהו מנגנון נוסף חשוב (Convective Debris) הנגרם בשל תפיחת שכבת הגבול בשעות הקיץ החמות, המביאה לצניחה פתאומית של גושי אויר העשירים באוזון. תופעה דומה זוהתה בבחינת ריכוזי הגופרית הדו-חמצנית הנפלטת מארובות תחנת הכוח "אורות רבין" בחדרה

קיימים אזורים שבהם ממוקמים מספר מוקדי פליטה (תחנות כוח, בתי זיקוק ועוד) ומכאן הקושי בזיהוי הגורם המזהם העיקרי. על מנת לפתור סוגיה זו היה דיין שותף לפיתוח שיטה סטטיסטית שנעזרת ביחס גופרית דו-חמצנית לתחמוצות חנקן לזיהוי המקור. מלבד מחקרים שיזם בחקר מקורות זיהום מקומיים בישראל כתלות בתנאים המטאורולוגיים האופייניים לאזור, ניתח גם אירועים בצפון מזרח ארצות הברית ובמרכז אירופה להבנת הגורמים המשפיעים על תפרוסתם בזמן ובמרחב.

הערכת סיכונים סביבתיים בתעשייה הכימית והפטרוכימית 
דיין כיהן כראש הקבוצה הסביבתית במרכז הגרעיני שורק, והיה מעורב בקביעת מיקום מתקנים עתירי אנרגיה ובהערכת סיכונים ממתקנים תעשייתיים. עסק בניתוח התוצאות הסביבתיות של שחרור חומרים מסוכנים לסביבה, תוך כדי הערכת המקור, חישוב שדה הריכוזים והערכת מנות החשיפה והאפקטים הבריאותיים. ביפנילים עתירי כלור (PCB) הן תרכובות אורגניות רעילות שמציות כחומר מבודד בשנאים. במהלך שריפה בתחנת כוח משוחרר לאטמוספירה חומר זה בשל פריצת שנאי. על מנת להעריך את הזיהום הסביבתי מתאונה זו ואת הצורך באמצעי שיקום, פותחה מתודולוגיה להערכת ריכוזי PCB שנספחו בצמחייה שנחשפה לאוויר שהיה עשיר במזהם. שיטה זו אפשרה שחזור מהימן של עוצמת המקור של ה-PCB לאטמוספירה בעת השריפה.

עתודות הגז הטבעי שנתגלו לחופי ישראל (תמר ולווייתן) העלו צורך ללימוד ולניתוח התוצאות הנלוות של פעילות זו. מיקום אסדת הטיפול "לווייתן" בקרבה לחוף הצריכה בחינה של שעורי הפליטה הצפויה. מחקרו של דיין חשף ליקויים תכנוניים רבים ותחזיות הלוקות בהערכת חסר של המתכננים לפליטות מזהמי אוויר, שחלקם מחוללי סרטן, כגון בנזן. תחזיות אלה נמצאו כבלתי מציאותיות בהשוואה לפליטות מדודות מאסדות גז בתפוקות דומות בעולם, וזאת בשל התבססותה על מתודולוגיה שגויה והתעלמות מתנאים מטאורולוגיים המאפיינים סביבה ימית זו.

חקר ההשפעות הבריאותיות של הסביבה 
המזרח התיכון הוא אחד האזורים שבהם התגלו לעיתים קרובות ריכוזים גבוהים של חלקיקי אבק בעלי השפעה שלילית על הבריאות. מחקריו של דיין בנושא מצביעים על התרומה של הסעת חלקיקים אלה מטווח רחוק, יחד זיהוי מקורם, ומראים כיצד התנאים סינופטיים משפיעים על הרכבם הכימי ועל רעילותם. אחד המכשולים באיתור הקשר בין החשיפה לריכוזי האבק לאירועים לבביים חריפים הוא העדר עדויות אודות החשיפה ברמה תת-יומית לריכוז האבק. שימוש בנתוני רפואה טלפונית (Telemedicine) אפשרו לראשונה להוסיף מידע חשוב על אודות העיתוי המדויק של הופעת התסמינים הראשונים להערכה מהירה ומדויקת יותר של הסיכון המוגבר.

הערות שוליים 

מטאורולוגים
חוקרים ישראלים
סגל האוניברסיטה העברית בירושלים: מדעי כדור הארץ
ישראלים ילידי מצרים
עולים בשנות ה-1950
בעלי תואר דוקטור מהאוניברסיטה העברית בירושלים
ישראלים שנולדו ב-1947