Наблюдение за тропическими циклонами

Наблюдения за тропическими циклонами велись на протяжении последних нескольких столетий различными способами. Прохождение тайфунов, ураганов, а также других тропических циклонов было обнаружено из уст моряков, недавно пришедших в порт, или по радиопередачам с кораблей в море, от отложений отложений в прибрежных устьях рек до разрушения городов вблизи береговая линия. После Второй мировой войны достижения в области технологий включали использование самолетов для исследования океанских бассейнов, спутников для наблюдения за мировыми океанами из космоса с использованием различных методов, радаров для наблюдения за их продвижением вблизи береговой линии, а также недавнее внедрение беспилотных летательных аппаратов. проникать сквозь бури. Недавние исследования были сосредоточены на изучении последствий ураганов, лежащих в скалах или прибрежных отложениях озер, которые являются ветвями новой области, известной как палеотемпестология . В этой статье подробно описаны различные методы, использованные при создании базы данных ураганов, а также реконструкции, необходимые для повторного анализа прошлых штормов, используемых в таких проектах, как Повторный анализ ураганов в Атлантике .

Геологические маркеры прошлой деятельности

Сталагмиты в пещерах

Недавние исследования ¹⁸О и ¹³Изотопы углерода , обнаруженные в сталагмитах в Белизе, показывают, что тропические циклоны могут оставлять маркеры, которые можно выделять еженедельно. Частота ошибок данного типа микроанализа составила 1 ошибка на 1200 точек отбора проб. ^[1]

Маркеры в кораллах

Породы содержат определенные изотопы элементов, известные как природные индикаторы, которые описывают условия, в которых они образовались. Изучая карбонат кальция в коралловых камнях, о температуре поверхности моря можно получить информацию и ураганах в прошлом. Легкие изотопы кислорода ( ¹⁶O) 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 увеличившееся количество осадков. ¹⁸Концентрация O внутри коралла. ^[3]

Отложение отложений в прибрежных озерах

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 сметают с собой прибрежные пески по мере продвижения вглубь суши, в прибрежных озерах и болотах остается слой песка. радиоуглеродное датирование . Затем для датировки слоев используется ^[5]

Газеты

До изобретения телеграфа в начале-середине XIX века новости передавались так же быстро, как самая быстрая лошадь, сцена или корабль. Обычно о воздействии тропического циклона не было никакого предварительного предупреждения. Однако ситуация изменилась в 19 веке, когда мореплаватели и наземные исследователи, такие как отец Виньес на Кубе , придумали систематические методы определения внешнего вида неба или состояния моря, которые могли предсказать приближение тропического циклона вплоть до за пару дней вперед.

В Китае обилие исторических документальных записей в форме «Фан Чжи» (полуофициальные местные газеты) дает исключительную возможность предоставить набор исторических данных с высоким разрешением о частоте ударов тайфунов. Кам-биу Лю и др. (2001) реконструировали 1000-летний временной ряд выходов тайфунов на сушу в провинции Гуандун на юге Китая с 975 года нашей эры и обнаружили, что в десятилетнем масштабе двадцатилетний интервал с 1660 по 1680 год нашей эры является наиболее активным периодом за всю историю наблюдений. от двадцати восьми до тридцати семи выходов тайфунов на берег за десятилетие. Изменчивость выхода тайфунов на сушу в Гуандуне имитирует наблюдаемую в других палеоклиматических объектах (например, кольцах деревьев, кернах льда) в Китае и северном полушарии. Примечательно, что два периода наиболее частых ударов тайфунов в Гуандуне (1660-1680 гг. н.э., 1850-1880 гг.) совпадают с двумя самыми холодными и засушливыми периодами в северном и центральном Китае во время Малого ледникового периода . ^[6]

Наземные наблюдения

Карты сезона ураганов в Атлантике 1933 и 2005 годов, двух самых активных сезонов за всю историю наблюдений. В 2005 году образовалось 28 штормов, из которых 17 обрушились на берег, а 19 из 21 шторма, обнаруженного в 1933 году, обрушились на побережье. Обратите внимание, что в 1933 году в Средней Атлантике не было обнаружено ни одного урагана.

Судовые отчеты

На протяжении веков люди плавали по океанам и морям мира и столько же времени сталкивались с штормами. Сильнейшие из циклонов над открытым морем, вероятно, унесли тех, кто их наблюдал, в глубины океанов. Однако некоторые выжили и рассказали душераздирающие истории. До изобретения беспроводного телеграфа в 1905 году сообщения о штормах на море либо совпадали с их приходом к побережью, когда корабли забирались 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 также для измерения температуры поверхности моря и высоты волн.

Сводки о ветре с кораблей в море все чаще основываются на анемометрах, а не на шкале Бофорта . Это важно отметить, поскольку шкала Бофорта недооценивает ветры при более высоких скоростях ветра, указывая на то, что судовые наблюдения за ветром, проведенные для более старых штормов, вероятно, не отражают их истинную ценность. ^[7]

Как отметил Кристофер Ландси и др. Следует отметить, что многие тропические циклоны, которые формировались в открытом море и не затрагивали какое-либо побережье, обычно оставались незамеченными до спутниковых наблюдений с 1970-х годов. По их оценкам, погрешность 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 населенной береговой линии. ^[8]

Наземные наблюдения

В начале 20-го века прогнозирование траектории циклонов все еще ограничивалось областями с наибольшим падением приземного давления на основе приземных метеорологических наблюдений и климатологии. Эти методы оказались передовыми в прогнозировании тропических циклонов в середине 20 века. Наземные наблюдения за поверхностью остаются неоценимыми как источник информации в реальном времени в местах вблизи береговой линии и внутри страны. В сочетании с наблюдениями с кораблей и газетами они образовывали полную информационную сеть для обнаружения ураганов до тех пор, пока в 1941 году не были внедрены радиозонды и в 1944 году не появились самолеты-разведчики. ^[7] Наземные наблюдения за давлением и ветром могут показать, насколько быстро затухает тропический циклон по мере продвижения вглубь суши. Их отчеты об осадках показывают, где выпадает значительное количество осадков, и могут служить предупреждением о возможном наводнении. С созданием сети ASOS в США в 1990-х годах круглосуточно отправляют отчеты больше мест, чем когда-либо прежде. ^[9]

Мобильные платформы

С 1990-х годов академические исследователи начали развертывать мобильные метеостанции, способные противостоять ураганным ветрам. Двумя крупнейшими программами являются Программа мониторинга побережья Флориды. ^[10] и эксперимент по передвижной башне с приборами для ветротехники. ^[11] Во время выхода на берег Отдел исследования ураганов НОАА сравнивает и проверяет данные самолетов-разведчиков, включая данные о скорости ветра, полученные на эшелоне полета, а также данные с помощью GPS-зондов и микроволновых радиометров со ступенчатой частотой, с данными о скорости ветра, передаваемыми в реальном времени с метеостанций, установленных вблизи или на побережье. Национальный центр ураганов использует эти данные для оценки условий выхода на берег и проверки прогнозов.

Аэрологические наблюдения

Самолет-разведчик

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 он был принят Сенатом и Палатой представителей США в 1936 году. ^[12] С 1944 года в море на поиски тропических циклонов вылетают самолеты. До появления регулярного спутникового покрытия это было случайным событием. После этого полеты самолетов в тропические системы стали более целенаправленными и точными. В настоящее время C-130 используется ВВС в качестве охотника за ураганами, а P-3 Orion используется Национальным управлением океанических и атмосферных исследований для исследовательских проектов, направленных на лучшее понимание тропических циклонов и улучшение прогнозов ураганов. ^[9]Реализация миссий синоптического наблюдения с помощью самолета Gulfstream, где для исследования окружающей среды тропического циклона используются падающие ветрозонды, привела к сокращению на 15-20 процентов ошибок прогнозирования пути там, где такие миссии присутствовали. ^[13]

Исторические самолеты, используемые для отслеживания погоды и ураганов, включают:

В Канаде Convair 580 используется Национальным исследовательским советом для отслеживания ураганов. ^[14]

Беспилотные летательные аппараты

Эра аэрозондов началась в 1998 году, когда Австралийское метеорологическое бюро направило аэрозонд на тропический циклон Тиффани. ^[13] В 2005 году ураган Офелия стал первым тропическим циклоном использовался беспилотный летательный аппарат, известный как аэрозонд в Атлантике, где для борьбы с тропическим циклоном . Первый тайфун был преодолен аэрозондом также в 2005 году. В отличие от обычных разведывательных полетов, аэрозонд оставался у поверхности после 10-часового полета внутри тропического циклона. ^[15]

Дистанционное зондирование

Радар

Во время мировой войны Второй была разработана радиолокационная технология для обнаружения самолетов. Вскоре стало очевидно, что большие территории становятся затемненными, когда в этом районе стоит сильная погода. В 1957 году Национальная метеорологическая служба создала первую в США радиолокационную сеть, которая охватывала 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 внутри спиральных полос системы, а также центральное расположение тропического циклона. ^[9] Соединенные Штаты имеют сеть из 158 доплеровских радаров по всей стране. ^[16]

Спутник

Начиная с запуска TIROS-I в апреле 1960 года, спутники использовались для поиска тропических циклонов. Метод Дворжака был разработан на основе первых спутниковых изображений тропических циклонов для определения силы тропического циклона в реальном времени на основе характеристик, наблюдаемых на спутниковых снимках. В большинстве бассейнов тропических циклонов использование спутникового метода Дворжака является основным методом определения максимально продолжительных ветров тропического циклона. Степень полосатости и разница температур между глазом и стенкой глаза используются в методике для определения максимально устойчивого ветра и давления. ^[17] С середины 1990-х годов микроволновые изображения позволяют определять центр вращения, когда этот центр скрыт из-за облачности среднего и высокого уровня. Температура верхней границы облаков используется в режиме реального времени для оценки интенсивности осадков внутри циклона. ^[9]

Спутниковые изображения избранных тропических штормов и связанных с ними T-номеров с использованием техники Дворжака

Тропический шторм Вильма на T3.0	Тропический шторм Деннис на T4.0	Ураган Жанна на Т5.0	Ураган Эмили на Т6.0

См. также

Ссылки

^ Фраппье, Эми Бенуа; Саагян, Дорк; Карпентер, Скотт Дж.; Гонсалес, Луис А.; Фраппье Брайан Р. (2007). «Запись стабильных изотопов сталагмитов недавних тропических циклонов». Геология . 35 (2): 111–114. Бибкод : 2007Geo....35..111B . дои : 10.1130/G23145A.1 .
^ Нобу Симидзу. Если бы камни могли говорить... Архивировано 4 января 2007 г. на Wayback Machine, Проверено 9 декабря 2006 г.
^ Энн Л. Коэн и Грэм Д. Лейн. Ищем следы урагана в коралловом скелете. Архивировано 26 мая 2005 г. на Wayback Machine . Проверено 9 декабря 2006 г.
^ Лю, Кам-биу; Ферн, Мириам Л. (2000). «Реконструкция доисторических частот выхода на берег катастрофических ураганов на северо-западе Флориды по данным Lake Sediment Records». Четвертичные исследования . 54 (2): 238–245. Бибкод : 2000QuRes..54..238L . дои : 10.1006/qres.2000.2166 . S2CID 140723229 .
^ Университет штата Луизиана. Профессор ЛГУ ищет связь между ураганами и прибрежными пожарами: данные свидетельствуют о том, что риск пожара может быть выше после катастрофических штормов. Архивировано 27 сентября 2007 г. на Wayback Machine . Проверено 9 декабря 2006 г.
^ Кам-биу Лю; Цаймин Шен; Кин-шеун Луи (2001). «1000-летняя история выхода тайфунов на берег в Гуандуне, Южный Китай, реконструированная на основе китайских исторических документальных записей». Анналы Ассоциации американских географов . 91 (3): 453–464. дои : 10.1111/0004-5608.00253 . S2CID 53066209 .
^ Jump up to: ^а ^б Брайан Р. Джарвинен, Чарльз Дж. Нейман и Мэри А.С. Дэвис. Лента данных о тропических циклонах в Североатлантическом бассейне, 1886–1983 гг.: Содержание, ограничения и использование. Архивировано 29 ноября 2007 г. на Wayback Machine . Проверено 9 декабря 2006 г.
^ Ландси, CW (2004). «Проект повторного анализа базы данных ураганов в Атлантике: документация по изменениям и дополнениям 1851–1910 годов к базе данных HURDAT». В Мурнаме, Р.Дж.; Лю, К.-Б. (ред.). Ураганы и тайфуны: прошлое, настоящее и будущее . Нью-Йорк: Издательство Колумбийского университета. стр. 177–221. ISBN 0-231-12388-4 .
^ Jump up to: ^а ^б ^с ^д Центрально-Тихоокеанский центр ураганов. Наблюдения. Архивировано 12 февраля 2012 г. на Wayback Machine . Проверено 9 декабря 2006 г.
^ Программа мониторинга побережья Флориды. «Обзор проекта» . Университет Флориды . Архивировано из оригинала 17 января 2006 года . Проверено 30 марта 2006 г.
^ Группа по исследованию ураганов. «История и информация проекта Техасской технической группы по исследованию ураганов» . Техасский технологический университет . Архивировано из оригинала 1 сентября 2006 года . Проверено 30 марта 2006 г.
^ Ассошиэйтед Пресс . ЗАКОН О ШТОРМОВОМ ПАТРУЛЕ ПЕРЕДАН ПРЕЗИДЕНТУ. ^{[ постоянная мертвая ссылка ]} Проверено 6 июня 2008 г.
^ Jump up to: ^а ^б Б. Гертс. Прогнозирование траектории тропических циклонов. Архивировано 30 декабря 2006 г. на Wayback Machine . Проверено 10 апреля 2007 г.
^ «Convair 580 берет на себя функцию отслеживания ураганов» . Национальный исследовательский совет . 3 марта 2005 г. Архивировано из оригинала 19 декабря 2005 г. Проверено 3 сентября 2008 г.
^ Аэрозонд. Первый БПЛА Aerosonde, обнаруживший тропический циклон. Архивировано 7 декабря 2006 г. на Wayback Machine . Проверено 9 декабря 2006 г.
^ «Организация | Национальное управление океанических и атмосферных исследований» . Noaa.gov . 30 марта 2016 г. Архивировано из оригинала 16 февраля 2016 г. Проверено 3 апреля 2016 г.
^ Атлантическая океанографическая и метеорологическая лаборатория. Тема: H1) Что такое техника Дворжака и как она используется? Архивировано 25 января 2014 г. на Wayback Machine . Проверено 8 декабря 2006 г.

[Frappier2007-1] Фраппье, Эми Бенуа; Саагян, Дорк; Карпентер, Скотт Дж.; Гонсалес, Луис А.; Фраппье Брайан Р. (2007). «Запись стабильных изотопов сталагмитов недавних тропических циклонов». Геология . 35 (2): 111–114. Бибкод : 2007Geo....35..111B . дои : 10.1130/G23145A.1 .

[2] Нобу Симидзу. Если бы камни могли говорить... Архивировано 4 января 2007 г. на Wayback Machine, Проверено 9 декабря 2006 г.

[3] Энн Л. Коэн и Грэм Д. Лейн. Ищем следы урагана в коралловом скелете. Архивировано 26 мая 2005 г. на Wayback Machine . Проверено 9 декабря 2006 г.

[4] Лю, Кам-биу; Ферн, Мириам Л. (2000). «Реконструкция доисторических частот выхода на берег катастрофических ураганов на северо-западе Флориды по данным Lake Sediment Records». Четвертичные исследования . 54 (2): 238–245. Бибкод : 2000QuRes..54..238L . дои : 10.1006/qres.2000.2166 . S2CID 140723229 .

[5] Университет штата Луизиана. Профессор ЛГУ ищет связь между ураганами и прибрежными пожарами: данные свидетельствуют о том, что риск пожара может быть выше после катастрофических штормов. Архивировано 27 сентября 2007 г. на Wayback Machine . Проверено 9 декабря 2006 г.

[Liu2001-6] Кам-биу Лю; Цаймин Шен; Кин-шеун Луи (2001). «1000-летняя история выхода тайфунов на берег в Гуандуне, Южный Китай, реконструированная на основе китайских исторических документальных записей». Анналы Ассоциации американских географов . 91 (3): 453–464. дои : 10.1111/0004-5608.00253 . S2CID 53066209 .

[TM22-7] Jump up to: ^а ^б Брайан Р. Джарвинен, Чарльз Дж. Нейман и Мэри А.С. Дэвис. Лента данных о тропических циклонах в Североатлантическом бассейне, 1886–1983 гг.: Содержание, ограничения и использование. Архивировано 29 ноября 2007 г. на Wayback Machine . Проверено 9 декабря 2006 г.

[8] Ландси, CW (2004). «Проект повторного анализа базы данных ураганов в Атлантике: документация по изменениям и дополнениям 1851–1910 годов к базе данных HURDAT». В Мурнаме, Р.Дж.; Лю, К.-Б. (ред.). Ураганы и тайфуны: прошлое, настоящее и будущее . Нью-Йорк: Издательство Колумбийского университета. стр. 177–221. ISBN 0-231-12388-4 .

[CPHC-9] Jump up to: ^а ^б ^с ^д Центрально-Тихоокеанский центр ураганов. Наблюдения. Архивировано 12 февраля 2012 г. на Wayback Machine . Проверено 9 декабря 2006 г.

[FCMP-10] Программа мониторинга побережья Флориды. «Обзор проекта» . Университет Флориды . Архивировано из оригинала 17 января 2006 года . Проверено 30 марта 2006 г.

[WEMITE-11] Группа по исследованию ураганов. «История и информация проекта Техасской технической группы по исследованию ураганов» . Техасский технологический университет . Архивировано из оригинала 1 сентября 2006 года . Проверено 30 марта 2006 г.

[12] Ассошиэйтед Пресс . ЗАКОН О ШТОРМОВОМ ПАТРУЛЕ ПЕРЕДАН ПРЕЗИДЕНТУ. ^{[ постоянная мертвая ссылка ]} Проверено 6 июня 2008 г.

[GEE-13] Jump up to: ^а ^б Б. Гертс. Прогнозирование траектории тропических циклонов. Архивировано 30 декабря 2006 г. на Wayback Machine . Проверено 10 апреля 2007 г.

[NRC_Canada-14] «Convair 580 берет на себя функцию отслеживания ураганов» . Национальный исследовательский совет . 3 марта 2005 г. Архивировано из оригинала 19 декабря 2005 г. Проверено 3 сентября 2008 г.

[15] Аэрозонд. Первый БПЛА Aerosonde, обнаруживший тропический циклон. Архивировано 7 декабря 2006 г. на Wayback Machine . Проверено 9 декабря 2006 г.

[NOAA-16] «Организация | Национальное управление океанических и атмосферных исследований» . Noaa.gov . 30 марта 2016 г. Архивировано из оригинала 16 февраля 2016 г. Проверено 3 апреля 2016 г.

[17] Атлантическая океанографическая и метеорологическая лаборатория. Тема: H1) Что такое техника Дворжака и как она используется? Архивировано 25 января 2014 г. на Wayback Machine . Проверено 8 декабря 2006 г.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]

[12]

[13]

[14]

[15]

[16]

[17]