Прогнозирование тропических циклонов

Часть серии по
Тропические циклоны
Структура Центральная густая облачность Разработка Глаз
Последствия Предупреждения и часы Штормовая волна Готовность Ответ Известные штормы
Климатология и трекинг Бассейны РСМЦ Напольные весы Наблюдение Прогнозирование Прогноз осадков Климатология осадков
Именование тропических циклонов История Список исторических имен Списки устаревших имен: Атлантика , Тихоокеанский ураган , Тихоокеанский тайфун , Филиппины , Австралия , Южно-Тихоокеанский регион
Схема тропических циклонов Портал тропических циклонов
v т е

Прогнозирование тропических циклонов - это наука о прогнозировании центра тропического циклона и его последствий, как ожидается, в какой-то момент в будущем. Прогнозирование тропических циклонов включает несколько элементов: прогнозирование путей, прогноз интенсивности, прогнозирование осадков, штормовых нагонов, торнадо и сезонное прогнозирование. В то время как навыки прогнозирования слежения возрастают, навыки прогнозирования интенсивности остаются неизменными за последние несколько лет. Сезонное прогнозирование началось в 1980-х годах в Атлантическом бассейне и с тех пор распространилось на другие бассейны.

История [ править ]

Краткосрочная [ править ]

Способы прогнозирования тропических циклонов со временем изменились. Первые известные прогнозы в Западном полушарии были сделаны подполковником Уильямом Ридом из Корпуса королевских инженеров на Барбадосе в 1847 году. Рид в основном использовал измерения атмосферного давления в качестве основы для своих прогнозов. Бенито Вайнс представил систему прогнозов и предупреждений об изменениях облачного покрова в Гаване в 1870-х годах. Однако до начала 1900-х годов большинство прогнозов делалось путем прямых наблюдений на метеостанциях, которые затем передавались в центры прогнозов по телеграфу . Так было до появления радиов начале двадцатого века наблюдения с судов в море были доступны синоптикам. В 1930-е годы радиозонды стали использоваться для прогнозирования тропических циклонов. Следующее десятилетие ознаменовалось появлением военной разведки с самолетов, начиная с первого специального полета в ураган в 1943 году и создания Hurricane Hunters в 1944 году. В 1950-х годах прибрежные метеорологические радары начали использоваться в Соединенные Штаты, а исследовательские полеты предшественника Отдела исследования ураганов начались в 1954 году ^[1].

Запуск первого метеорологического спутника TIROS-I в 1960 году представил новые методы прогнозирования, которые остаются важными для прогнозирования тропических циклонов и по сей день. В 1970-х годах были введены буи для улучшения разрешения приземных измерений, которые до этого момента были недоступны на всех зарубежных поверхностях. ^[1]

Долгосрочная [ править ]

В конце 1970-х Уильям Грей заметил тенденцию к снижению активности ураганов в Североатлантическом бассейне в годы Эль-Ниньо . Он был первым исследователем, который установил связь между такими событиями, и положительные результаты побудили его продолжить исследования. Он обнаружил, что на активность тропических циклонов влияют многочисленные факторы по всему миру, такие как связь влажных периодов над африканским Сахелем с увеличением количества обрушившихся на берег крупных ураганов вдоль восточного побережья США . Однако его результаты также показали несоответствия, если рассматривать только один фактор как основное влияние. ^[2]

Используя свои выводы, Грей разработал объективный статистический прогноз сезонной активности ураганов; он предсказал только количество тропических штормов, ураганов и крупных ураганов, отказавшись от конкретных данных о путях и потенциальных выходах на сушу из-за вышеупомянутых несоответствий. ^[2] Грей выпустил свой первый сезонный прогноз в преддверии сезона 1984, который использовал статистические связи между тропических циклонов деятельности, Эль-Ниньо Южное колебание (ЭНСО), квазидвухлетней колебаний (КДЦ) и Карибские давления на уровне моря бассейна . ^{[3] [4]} Эта попытка оказалась весьма успешной. ^[2]Впоследствии он опубликовал прогнозы перед началом сезона ураганов в Атлантике в мае и до пика сезона в августе. ^{[5] В} последующие годы к его команде по прогнозированию присоединились студенты и коллеги, в том числе Кристофер Ландси , Пол В. Мильке-младший и Кеннет Дж. Берри. ^[6]

Трек [ редактировать ]

Крупномасштабный синоптический поток определяет , от 70 до 90 процентов движения тропического циклона. Среднее значение потока в глубоких слоях - лучший инструмент для определения направления и скорости пути. Если штормы значительно ослабляются, использование ветра более низкого уровня является лучшим предсказателем. Знание о бета-эффекте может быть использовано для управления тропическим циклоном, поскольку он ведет к более северо-западному направлению к тропическим циклонам в Северном полушарии. Также лучше всего сгладить краткосрочные колебания центра шторма, чтобы определить более точную траекторию. ^[7]

Из-за сил, которые влияют на траектории тропических циклонов, точные прогнозы траекторий зависят от определения положения и силы зон высокого и низкого давления и прогнозирования того, как эти зоны будут меняться в течение жизни тропической системы. Сочетая модели прогнозов с более глубоким пониманием сил, действующих на тропические циклоны, и огромным объемом данных со спутников, находящихся на околоземной орбите, и других датчиков, ученые за последние десятилетия повысили точность прогнозов траектории. ^[8] Точный прогноз пути важен, потому что, если прогноз пути неверен, прогнозы интенсивности, осадков, штормовых нагонов и угрозы торнадо также будут неправильными.

Правило 1-2-3 [ править ]

1-2-3 правила ( 1-2-3 правила Моряка или опасная зона ) является ориентировочным обычно учат моряк для тяжелого шторма ( в частности , ураганов и тропические шторма ) отслеживании и прогнозирования. Это относится к округленным ошибкам долгосрочных прогнозов NHC / TPC в 100-200-300 морских миль в 24-48-72 часа соответственно. Эти цифры были близки к 10-летнему среднему значению для периода 1982–1991 гг. ^[9] Однако эти ошибки уменьшились примерно до 50–100–150 по мере того, как прогнозисты NHC стали более точными. «Опасная зона», которую следует избегать, строится путем расширения прогнозируемой траектории на радиус, равный соответствующим сотням миль плюс прогнозируемые радиусы ветра (размер шторма в эти часы). ^[10]

Интенсивность [ править ]

Синоптики говорят, что они менее искусны в прогнозировании интенсивности тропических циклонов, чем траектория циклонов. ^[11] Доступная вычислительная мощность ограничивает способность прогнозистов точно моделировать большое количество сложных факторов, таких как точная топология и атмосферные условия, хотя с повышенным опытом и пониманием даже модели с таким же разрешением могут быть настроены для более точного отражения реальных условий. мировое поведение. ^[12] Другой недостаток - отсутствие частых измерений скорости ветра в эпицентре шторма. Ожидается, что глобальная навигационная спутниковая система Cyclone , запущенная НАСА в 2016 году, предоставит гораздо больше данных по сравнению со спорадическими измерениями с помощью метеорологических буев и самолетов, проникающих через ураганы .^[13]

Точный прогноз траектории крайне важен для создания точных прогнозов интенсивности, особенно в районе с большими островами, такими как западная часть северной части Тихого океана и Карибское море, поскольку близость к суше является сдерживающим фактором для развития тропических циклонов. Сильный ураган / тайфун / циклон может ослабнуть, если образуется внешняя глазная стена (обычно около 80–160 километров (50–100 миль) от центра шторма), подавляющая конвекцию внутри внутренней глазной стенки. Такое ослабление называется циклом замены глазных стенок и обычно носит временный характер. ^[14]

Максимальная потенциальная интенсивность [ править ]

Доктор Керри Эмануэль создал математическую модель около 1988 года, названную максимальной потенциальной интенсивностью или MPI, для вычисления верхнего предела интенсивности тропических циклонов на основе температуры поверхности моря и атмосферных профилей из последних прогонов глобальной модели . Карты, созданные на основе этого уравнения, показывают значения максимально достижимой интенсивности из-за термодинамики атмосферы во время последнего прогона модели (0000 или 1200 UTC ). Однако MPI не учитывает вертикальный сдвиг ветра . ^[15] MPI вычисляется по следующей формуле:

${\ Displaystyle В = А + В \ cdot е ^ {С (Т-Т_ {0})}}$

Где максимальная потенциальная скорость в метрах в секунду; - температура поверхности моря под центром тропического циклона, - эталонная температура (30 ° C) , и - константы аппроксимации кривой. Когда , и , график, созданный этой функцией, соответствует 99-му процентилю эмпирических данных интенсивности тропических циклонов. ^[16]${\ displaystyle V}$${\ displaystyle T}$${\ displaystyle T_ {0}}$${\ displaystyle A}$${\ displaystyle B}$${\ displaystyle C}$${\ displaystyle A = 28,2}$${\ displaystyle B = 55,8}$${\ displaystyle C = 0,1813}$

Осадки [ править ]

Прогнозирование количества осадков в тропических циклонах имеет важное значение, поскольку в период 1970–2004 годов наводнения во внутренних районах, вызванные тропическими циклонами, вызвали большую часть смертей от тропических циклонов в Соединенных Штатах . ^{[17] [18]} Хотя наводнения являются обычным явлением для тропических циклонов вблизи суши, существует несколько факторов, которые приводят к чрезмерному выпадению осадков от тропических циклонов. Замедленное движение, как было замечено во время урагана Дэнни и урагана Вильма , может привести к большим выбросам. Наличие топографии у побережья, как в случае большей части Мексики , Гаити , Доминиканской Республики , большей части Центральной Америки ,Мадагаскар , Реюньон , Китай и Япония действуют, чтобы увеличить суммы из-за восходящего потока в горы. Сильное воздействие на верхний уровень из желоба, движущегося через Вестерлис, как это было во время урагана Флойд , может привести к чрезмерным нагрузкам даже от систем, движущихся со средним поступательным движением. Сочетание двух из этих факторов может быть особенно опасным, как это было во время урагана «Митч» в Центральной Америке . ^[19] Следовательно, точный прогноз траектории очень важен для составления точного прогноза осадков тропических циклонов. ^[20]Однако в результате глобального потепления тепло, накопившееся на поверхности океана, позволило штормам и ураганам улавливать больше водяного пара и, учитывая повышенные температуры в атмосфере, также удерживать влагу для более длительного хранения. ^[21] Это приводит к невероятному количеству осадков, выпадающих на ударяющую землю, что часто может быть самым разрушительным аспектом урагана.

Операционные методы [ править ]

Исторически карты слежения за тропическими циклонами использовались для включения прошлых треков и подготовки будущих прогнозов в региональных специализированных метеорологических центрах и центрах предупреждения о тропических циклонах. Необходимость в более модернизированном методе прогнозирования тропических циклонов стала очевидной для оперативных синоптиков к середине 1980-х годов. В то время министерство обороны США использовало бумажные карты, ацетат, карандаши для смазки и разные компьютерные программы для прогнозирования тропических циклонов. ^[22] Программное обеспечение Автоматизированной системы прогнозирования тропических циклонов (ATCF) было разработано Военно-морской исследовательской лабораторией для Объединенного центра предупреждения о тайфунах (JTWC), начиная с 1986 г. ^[23]и используется с 1988 года. В течение 1990 года система была адаптирована Национальным центром ураганов (NHC) для использования в NHC, Национальных центрах экологического прогнозирования и Центрально-тихоокеанском центре ураганов . ^{[23] [24]} Это предоставило NHC многозадачную программную среду, которая позволила им повысить эффективность и сократить время, необходимое для составления прогнозов, на 25% или 1 час. ^[24] ATCF изначально разрабатывался для использования в DOS , а затем был адаптирован для Unix и Linux. ^[23]

Штормовая волна [ править ]

Основная модель прогноза штормовых нагонов в Атлантическом бассейне - SLOSH , что означает S ea, L ake, O verland, S urge from H urricanes. ^[25] Он использует размер шторма, его интенсивность, поступательное движение и топографию прибрежной равнины для оценки глубины штормового нагона в любой отдельной точке сетки на территории Соединенных Штатов.. Для составления точных прогнозов штормовых нагонов требуется точный прогноз. Однако, если точка выхода на берег не определена, карта максимальной огибающей воды (MEOW) может быть создана на основе направления подхода. Если сама траектория прогноза также является неопределенной, может быть сгенерирована карта максимумов (MoM), которая покажет наихудший возможный сценарий для урагана определенной силы. ^[26]

Торнадо [ править ]

Местонахождение большинства смерчей, связанных с тропическими циклонами, - это их северо-восточный квадрант в Северном полушарии и юго-восточный квадрант в Южном полушарии. ^[27] Как и для большинства других прогнозов воздействия тропических циклонов, для составления точного прогноза угрозы торнадо требуется точный прогноз траектории.

Сезонный прогноз [ править ]

Изучая годовые вариации различных климатических параметров, синоптики могут делать прогнозы об общем количестве и интенсивности тропических циклонов, которые произойдут в данный сезон. Например, при построении сезонных прогнозов Центр прогнозирования климата в США учитывает эффекты Эль-Ниньо-Южного колебания , 25–40-летнего тропического цикла, сдвига ветра над океанами и температуры поверхности океана. ^[28]

См. Также [ править ]

• Hebert Box

Ссылки [ править ]