| Часть серии по |
| Тропические циклоны |
|---|
Схема тропических циклонов Портал тропических циклонов |
Наблюдения за тропическими циклонами на протяжении последних нескольких столетий проводились различными способами. Прохождение тайфунов, ураганов, а также других тропических циклонов было обнаружено из уст в уста моряков, недавно прибывших в порт, или с помощью радиопередач с судов в море, от отложений наносов в прибрежных устьях до вымирания близлежащих городов. береговая линия. Со времен Второй мировой войны достижения в области технологий включали использование самолетов для обзора океанических бассейнов, спутников для наблюдения за мировым океаном из космоса с использованием различных методов, радаров для наблюдения за их продвижением вблизи береговой линии, а в последнее время - внедрение беспилотных летательных аппаратов.преодолевать штормы. Недавние исследования были сосредоточены на изучении ударов ураганов, лежащих в скалах или прибрежных озерных отложениях, которые являются ответвлениями новой области, известной как палеотемпестология . В этой статье подробно описаны различные методы, использованные при создании базы данных об ураганах, а также реконструкции, необходимые для повторного анализа прошлых штормов, используемых в таких проектах, как реанализ Атлантического урагана .
Геологические маркеры прошлой деятельности [ править ]
Сталагмиты в пещерах [ править ]
Недавние исследования изотопов 18 O и 13 C, обнаруженных в сталагмитах в Белизе, показывают, что явления тропических циклонов могут оставлять маркеры, которые можно отделить каждую неделю. Частота ошибок этого типа микроанализа составила 1 ошибку на 1200 точек отбора проб. [1]
Маркеры в кораллах [ править ]
Камни содержат определенные изотопы элементов, известные как природные индикаторы, которые описывают условия, в которых они образовались. Изучая карбонат кальция в коралловых породах, можно получить информацию о прошлой температуре поверхности моря и ураганах. Более легкие изотопы кислорода ( 16 O) остаются в кораллах в периоды очень сильных дождей. [2] Поскольку ураганы являются основным источником экстремальных осадков в тропических океанах, прошлые ураганы можно датировать днями их воздействия на кораллы, если посмотреть на повышенную концентрацию 18 O в кораллах. [3]
Отложения наносов в прибрежных озерах [ править ]
Кам Биу-Лю, профессор Университета штата Луизиана , изучал отложения, лежащие на дне прибрежных озер и болот, чтобы изучить частоту и интенсивность ураганов за последние 5000 лет. [4] Поскольку штормовые нагоны сносят с собой прибрежные пески по мере продвижения вглубь суши, слой песка остается в прибрежных озерах и болотах. Затем для датировки слоев используется радиоуглеродное датирование . [5]
Газеты [ править ]
До изобретения телеграфа в начале и середине 19 века новости были такими же быстрыми, как самая быстрая лошадь, сцена или корабль. Обычно предварительное предупреждение о ударе тропического циклона не поступало. Однако в XIX веке ситуация изменилась, когда мореплаватели и исследователи, работающие на суше, такие как отец Виньес на Кубе , разработали систематические методы определения внешнего вида неба или состояния моря, которые могли предсказать приближение тропического циклона вплоть до на пару дней вперед.
В Китае обилие исторических документальных записей в форме Fang Zhi (полуофициальные местные бюллетени) предлагает исключительную возможность предоставить набор исторических данных с высоким разрешением о частоте тайфунов. Кам-биу Лю и др.(2001) реконструировали 1000-летний ряд случаев выхода на сушу тайфунов в провинции Гуандун на юге Китая, начиная с 975 года нашей эры, и обнаружили, что в десятилетнем масштабе двадцатилетний интервал с 1660 по 1680 год является самым активным периодом за всю историю наблюдений. от двадцати восьми до тридцати семи тайфунов за десятилетие. Изменчивость в местах выхода тайфунов на сушу в провинции Гуандун имитирует наблюдаемую в других палеоклиматических примерах (например, годичные кольца, ледяные керны) из Китая и северного полушария. Примечательно, что два периода наиболее частых столкновений тайфунов в Гуандуне (1660–1680 гг., 1850–1880 гг.) Совпадают с двумя наиболее холодными и засушливыми периодами в северном и центральном Китае во время Малого ледникового периода . [6]
Наблюдения за поверхностью [ править ]
Судовые отчеты [ править ]
На протяжении веков люди плавали по океанам и морям мира, и так же долго они сталкивались со штормами. Худшие из циклонов над открытым морем, вероятно, увели тех, кто их наблюдал, в глубины океанов. Однако некоторые выжили и рассказали ужасные истории. До изобретения беспроводного телеграфа в 1905 году сообщения о штормах на море либо совпадали с их прибытием к берегу, когда корабли карабкались в порт, либо приходили через несколько недель и месяцев из отдаленных портов захода. Отчеты с судов и буев, доступные с 1970-х годов, используются в режиме реального времени не только для измерения температуры, давления и ветра, но и для измерения температуры поверхности моря и высоты волн.
Сообщения о ветре с судов в море все чаще основываются на анемометрах, и в меньшей степени на шкале Бофорта . Это важно отметить, поскольку шкала Бофорта недооценивает ветры при более высоких скоростях ветра, указывая на то, что наблюдения за ветром с судов, проведенные для более старых штормов, вероятно, недостаточно отражают их истинное значение. [7]
Как пишет Кристофер Ландси и др. Следует отметить, что многие тропические циклоны, которые сформировались в открытом море и не затронули какое-либо побережье, обычно оставались незамеченными до спутниковых наблюдений с 1970-х годов. По их оценкам, систематическая ошибка занижения составляет от нуля до шести тропических циклонов в год в период с 1851 по 1885 год и от нуля до четырех в год в период с 1886 по 1910 год. Эти занижения примерно учитывают типичный размер тропических циклонов, плотность судоходных путей над Атлантическим бассейном. , и количество населенных пунктов береговой линии. [8]
Наземные наблюдения [ править ]
В начале 20-го века прогнозирование траектории циклонов все еще ограничивалось районами с наибольшим падением приземного давления на основе наблюдений за приземной погодой и климатологии. Эти методы оказались передовыми в прогнозировании тропических циклонов до середины 20 века. Наземные наблюдения за поверхностью остаются бесценным источником информации в реальном времени в местах, расположенных вблизи побережья и внутри страны. В сочетании с корабельными наблюдениями и газетами, они сформировали общую информационную сеть для обнаружения ураганов до радиозондов были введены в 1941 году и самолет - разведчик начал в 1944 году [7] Наземные наблюдения за давлением и ветром могут показать, насколько быстро тропический циклон затухает по мере того, как он движется вглубь суши. Их отчеты об осадках показывают, где выпадают значительные осадки, и могут быть предупреждением о возможных наводнениях. С созданием сети ASOS в Соединенных Штатах в 1990-х годах больше мест отчитываются круглосуточно, чем когда-либо прежде. [9]
Мобильные платформы [ править ]
С 1990-х годов академические исследователи начали развертывать мобильные метеостанции, укрепленные, чтобы выдерживать ураганный ветер. Двумя крупнейшими программами являются Программа мониторинга прибрежных районов Флориды [10] и Эксперимент с передвижной приборной вышкой для ветроэнергетики. [11] Во время выхода на берег Отдел исследования ураганов NOAA сравнивает и проверяет данные, полученные с самолетов-разведчиков, включая данные о скорости ветра, полученные на эшелоне полета, а также с GPS-зондов и микроволновых радиометров с пошаговой частотой, с данными о скорости ветра, передаваемыми в реальном времени с установленных метеостанций. рядом или на берегу. Национальный центр ураганов использует эти данные для оценки условий на выходе на берег и для проверки прогнозов.
Аэрологические наблюдения [ править ]
Самолет-разведчик [ править ]
Идея авиационной разведки тропических циклонов впервые была выдвинута капитаном У. Л. Фарнсвортом из Коммерческой ассоциации Галвестона в начале 1930-х годов. При поддержке Бюро погоды США , она прошла как Сенат Соединенных Штатов и Палата представителей США в 1936 году [12] С 1944 года самолеты летали в море , чтобы найти тропические циклоны. До появления регулярного спутникового вещания это было случайностью. После этого полеты самолетов в тропические системы стали более целенаправленными и точными. В настоящее время C-130 используется ВВС в качестве истребителя ураганов, а P-3 Orion используетсяНациональное управление океанических и атмосферных исследований для исследовательских проектов, используемых для лучшего понимания тропических циклонов и улучшения прогнозов ураганов. [9] Выполнение миссий синоптических наблюдений с помощью реактивного самолета Gulfstream, в котором зондирование ветра используется для исследования окружающей среды тропического циклона, привело к снижению ошибок прогноза траектории на 15-20% там, где такие миссии выполнялись. [13]
Исторические самолеты, используемые для отслеживания погоды и ураганов, включают:
- РК-47 ВВС США
- WB-29 ВВС США
- WB-57F - НАСА
- B-50 ВВС США
- WB-50D ВВС США
- WC-135B ВВС США
- WC-130 USAF
В Канаде , то Convair 580 используется Национальным исследовательским советом отслеживать ураганы. [14]
Беспилотные летательные аппараты [ править ]
Эпоха аэрозондов началась в 1998 году, когда Австралийское метеорологическое бюро направило аэрозонд на тропический циклон Тиффани. [13] В 2005 году ураган Офелия стал первым атлантическим тропическим циклоном, в котором беспилотный летательный аппарат, известный как аэрозонд, использовался для лечения тропического циклона . Первый тайфун также был пронизан аэрозондом в 2005 году. В отличие от обычных разведывательных полетов, аэрозонд оставался у поверхности после 10-часового полета в пределах тропического циклона. [15]
Дистанционное зондирование [ править ]
Радар [ править ]
Во время Второй мировой войны , радиолокационная технология была разработана для обнаружения самолетов. Вскоре стало очевидно, что большие территории стали не видны из-за сильной погоды. В 1957 году Национальная метеорологическая служба создала первую в США радиолокационную сеть, которая покрывала береговую линию и служила первым предупреждением о надвигающемся тропическом циклоне. Модернизированный в 1990-х годах для использования доплеровской технологии, радар может предоставлять оценки количества осадков, оценки ветра, возможные местоположения торнадо в пределах спиральных полос системы, а также центральное местоположение тропического циклона. [9] Соединенные Штаты используют сеть из 158 доплеровских радаров по всей стране. [16]
Спутник [ править ]
Начиная с запуска TIROS-I в апреле 1960 года, спутники использовались для поиска тропических циклонов. Метод Дворжака был разработан на основе ранних спутниковых изображений тропических циклонов для определения силы тропического циклона в реальном времени по характеристикам, наблюдаемым на спутниковых изображениях. В большинстве бассейнов тропических циклонов использование спутниковой техники Дворжака является основным методом, используемым для определения максимально устойчивых ветров тропических циклонов. Степень полосатости и разница в температуре между глазом и глазной стенкой используются в методике для определения максимального устойчивого ветра и давления. [17] С середины 1990-х годов с помощью микроволновых изображений можно определить центр вращения, когда этот центр закрыт облачностью от среднего до высокого уровня. Температура верхней границы облаков используется в режиме реального времени для оценки интенсивности дождя внутри циклона. [9]
| Тропический шторм Вильма в T3.0 | Тропический шторм Деннис в T4.0 | Ураган "Жанна" на Т5.0 | Ураган Эмили в Т6.0 |
См. Также [ править ]
- Реанализ атлантического урагана
- Обнаружение конвективных штормов
- История предупреждений об атлантических тропических циклонах
- Охотники за ураганами
- Палеотемпестология
- Радиоуглеродное датирование
- спутник
- Анализ погоды на поверхности
- Тропический циклон
Ссылки [ править ]
- ^ Frappier, Ая Benoit; Сахагян, Дорк; Карпентер, Скотт Дж .; Гонсалес, Луис А .; Фраппиер Брайан Р. (2007). «Запись стабильных изотопов сталагмита недавних тропических циклонов». Геология . 35 (2): 111–114. Bibcode : 2007Geo .... 35..111B . DOI : 10.1130 / G23145A.1 .
- ^ Нобу Симидзу. If Rocks Could Talk ... Проверено 9 декабря 2006.
- ^ Энн Л. Коэн и Грэм Д. Лэйн. В поисках подписи урагана в коралловом скелете. Проверено 9 декабря 2006.
- ^ Лю, Кам-биу; Фирн, Мириам Л. (2000). «Реконструкция доисторических частот выхода на сушу катастрофических ураганов в северо-западной Флориде из записей озерных отложений». Четвертичное исследование . 54 (2): 238–245. Bibcode : 2000QuRes..54..238L . DOI : 10.1006 / qres.2000.2166 .
- ^ Университет штата Луизиана. Профессор LSU ищет связь между ураганами и прибрежными пожарами: данные свидетельствуют о том, что риск пожара может быть выше после катастрофических штормов. Архивировано 27 сентября2007 года на Wayback Machine. Проверено 9 декабря 2006 года.
- ^ Кам-биу Лю; Каймин Шен; Кин-шын Луи (2001). «1000-летняя история обрушений тайфунов на берег в провинции Гуандун, Южный Китай, воссозданная по китайским историческим документальным записям». Летопись Ассоциации американских географов . 91 (3): 453–464. DOI : 10.1111 / 0004-5608.00253 .
- ^ а б Брайан Р. Ярвинен, Чарльз Дж. Нойман и Мэри А.С. Дэвис. Лента данных о тропических циклонах для бассейна Северной Атлантики, 1886-1983 гг .: содержание, ограничения и использование. Проверено 9 декабря 2006.
- ^ Landsea, CW (2004). "Проект повторного анализа базы данных об ураганах в Атлантике: Документация по изменениям и дополнениям 1851–1910 гг. К базе данных HURDAT". В Фамилия, RJ; Лю, К.-Б. (ред.). Ураганы и тайфуны: прошлое, настоящее и будущее . Нью-Йорк: издательство Колумбийского университета. С. 177–221. ISBN 0-231-12388-4.
- ^ a b c d Центр ураганов Центральной части Тихого океана. Наблюдения. Проверено 9 декабря 2006.
- ^ Программа мониторинга прибрежных районов Флориды. «Обзор проекта» . Университет Флориды . Архивировано из оригинала на 17 января 2006 года . Проверено 30 марта 2006 .
- ^ Группа исследования ураганов. "История и информация проекта группы исследования ураганов Техасского технологического института" . Техасский технический университет . Архивировано из оригинала на 1 сентября 2006 года . Проверено 30 марта 2006 .
- ^ Ассошиэйтед Пресс . ПРЕЗИДЕНТУ ПЕРЕДАН ШТУРМОВЫЙ ЗАПИСЬ. [ постоянная мертвая ссылка ] Проверено 6 июня 2008 г.
- ^ а б Б. Гертс. Прогнозирование следов тропических циклонов. Проверено 10 апреля 2007.
- ^ "Convair 580 берет на себя роль отслеживания ураганов" . Национальный исследовательский совет . 2005-03-03. Архивировано из оригинала на 2005-12-19 . Проверено 3 сентября 2008 .
- ^ Аэрозонд. Аэрозонд - первый БПЛА, обнаруживший тропический циклон. Проверено 9 декабря 2006.
- ^ "Организация | Национальное управление океанических и атмосферных исследований" . Noaa.gov . 2016-03-30 . Проверено 3 апреля 2016 .
- ^ Атлантическая океанографическая и метеорологическая лаборатория. Тема: H1) Что такое техника Дворжака и как она используется? Проверено 8 декабря 2006.
