Прогнозирование траектории тропических циклонов

Прогнозирование траектории тропических циклонов включает в себя предсказание того, где тропический циклон будет следовать в течение следующих пяти дней, каждые 6–12 часов. История прогнозирования траекторий тропических циклонов превратилась из подхода с использованием одной станции в комплексный подход, в котором для составления прогнозов используются разнообразные метеорологические инструменты и методы. Погода в конкретном месте может указывать на признаки приближающегося тропического циклона, такие как усиление волн, увеличение облачности, падение атмосферного давления, усиление приливов, шквалов и проливных дождей.

Силами, которые влияют на управление тропическими циклонами, являются западные ветры более высоких широт, субтропический хребет и бета-эффект, вызванный изменениями силы Кориолиса в жидкостях, таких как атмосфера . Точные прогнозы треков зависят от определения положения и силы областей высокого и низкого давления , а также от прогнозирования того, как эти области будут мигрировать в течение существования тропической системы. Компьютерные модели прогнозирования используются, чтобы помочь определить это движение на пять-семь дней в будущем.

История

Методы прогнозирования тропических циклонов с течением времени изменились. Первые известные прогнозы в Западном полушарии были сделаны подполковником Уильямом Ридом из Королевского инженерного корпуса на Барбадосе в 1847 году. Рид в основном использовал измерения барометрического давления в качестве основы своих прогнозов. Бенито Виньес, SJ , представил систему прогнозов и предупреждений, основанную на изменениях облачного покрова в Гаване в 1870-х годах. Прогноз движения ураганов основывался на приливных движениях, а также на изменениях облаков и барометра с течением времени. В 1895 году было отмечено, что прохладные условия с необычно высоким давлением на несколько дней предшествовали тропическим циклонам в Вест-Индии . До начала 1900-х годов большинство прогнозов делалось путем прямых наблюдений на метеостанциях, которые затем передавались в прогностические центры по телеграфу . Только с появлением радио в начале двадцатого века синоптикам стали доступны наблюдения с кораблей в море. Несмотря на выпуск предупреждений об ураганах и предупреждений для систем, угрожающих побережью, прогнозировать путь тропических циклонов не удалось до 1920 года. ^[1] К 1922 году было известно, что ветры на высоте от 3 километров (9 800 футов) до 4 километров (13 000 футов) над поверхностью моря в правом переднем квадранте шторма отражают направление шторма, и что ураганы имеют тенденцию следовать за направлением шторма. Крайняя замкнутая изобара субтропического хребта . ^[2]

В 1937 году радиозонды использовались для прогнозирования тропических циклонов. ^[2] В следующем десятилетии военные начали использовать авиационную разведку, начиная с первого специального полета во время урагана в 1943 году и создания организации « Охотники за ураганами» в 1944 году. В 1950-х годах прибрежные метеорадиолокаторы начали использоваться в США, а исследовательские разведывательные полеты предшественника Отдела исследования ураганов начались в 1954 году. ^[3] Запуск первого метеорологического спутника TIROS-I в 1960 году представил новые методы прогнозирования тропических циклонов, которые остаются важными и по сей день. В 1970-х годах для повышения разрешения приземных измерений были введены буи, которые до этого момента были недоступны на всей морской поверхности. ^[3]

Одностанционный прогноз прохождения тропического циклона

Примерно за четыре дня до типичного тропического циклона океан высотой 1 метр (3,3 фута) будет катиться примерно каждые 10 секунд, двигаясь к побережью со стороны места расположения тропического циклона. Океанское волнение будет медленно увеличиваться в высоте и частоте по мере приближения тропического циклона к суше. За два дня до прохождения центра ветер стихает, поскольку тропический циклон прерывает поток окружающего ветра. приближается завеса белых перистых облаков В течение 36 часов после центрального прохода давление начинает падать, и со стороны циклона . В течение 24 часов после наибольшего приближения к центру начинают приближаться низкие облака, также известные как бар тропического циклона, поскольку атмосферное давление начинает падать быстрее, а ветер усиливается. В течение 18 часов после приближения центра обычным явлением является шквалистая погода с внезапным усилением ветра, сопровождаемым ливнями или грозами. Ветер усиливается в течение 12 часов после приближения центра, иногда достигая ураганной силы. Поверхность океана покрывается пеной. Мелкие предметы начинают летать на ветру. В течение 6 часов после прибытия центра дождь становится непрерывным и Штормовой нагон начинает приближаться вглубь страны. В течение часа после центра дождь становится очень сильным, и дуют самые сильные ветры тропического циклона. Когда в центр приходит сильный тропический циклон, погодные условия улучшаются, и солнце становится видимым, когда взгляд движется над головой. В этот момент давление перестает падать, поскольку достигается самое низкое давление в центре шторма. В это же время происходит пиковая глубина штормового нагона. Как только система уходит, ветер меняется на противоположный и вместе с дождем внезапно усиливается. Штормовой нагон отступает, поскольку давление в его центре внезапно возрастает. Через сутки после прохождения центра низкая облачность сменяется более высокой, и дождь становится прерывистым. Через 36 часов после прохождения центра высокая облачность прекращается и давление начинает выравниваться. ^[4]

Основы

Крупномасштабный поток синоптического масштаба определяет от 70 до 90 процентов движения тропического циклона. Средний поток в глубоких слоях тропосферы считается лучшим инструментом для определения направления и скорости пути. Если штормы испытывают значительный вертикальный сдвиг ветра , лучшим предсказателем будет использование ветра на более низком уровне, например, с уровнем давления 700 гПа (на высоте 3000 метров (9800 футов) над уровнем моря). Знание бета-эффекта можно использовать для управления тропическим циклоном, поскольку оно приводит к более северо-западному направлению тропических циклонов в северном полушарии из-за различий в силе Кориолиса вокруг циклона. ^[5] Например, бета-эффект позволит тропическому циклону двигаться в направлении полюса и немного правее управляющего потока глубокого слоя, в то время как система находится к югу от субтропического хребта. Северо-западные штормы движутся быстрее и влево, а северо-восточные штормы движутся медленнее и влево. Чем больше циклон, тем сильнее, вероятно, будет воздействие бета-эффекта. ^[6]

Эффект Фудзивары

Когда два или более тропических циклонов находятся рядом друг с другом, они начинают циклонически вращаться вокруг средней точки между центрами их циркуляции. В северном полушарии это происходит против часовой стрелки, а в южном — по часовой стрелке. Обычно, чтобы этот эффект имел место, тропические циклоны должны находиться на расстоянии не более 1450 километров (900 миль) друг от друга. Это более распространенное явление в северной части Тихого океана, чем где-либо еще, из-за более высокой частоты активности тропических циклонов, происходящих в этом регионе. ^[7]

Трохоидальные движения

Небольшие колебания на траектории тропического циклона могут возникать, когда конвекция распределяется в пределах его циркуляции неравномерно. Это может быть связано с изменениями вертикального сдвига ветра или внутренней структуры ядра. ^[7] Из-за этого эффекта синоптики используют более долгосрочное (от 6 до 24 часов) движение, чтобы прогнозировать тропические циклоны, что сглаживает такие колебания. ^[6]

Модели прогноза

, значительные ошибки в отслеживании все еще происходят время от времени Эрнесто (2006) Как видно из одного из ранних прогнозов . Официальный прогноз Национального центра ураганов выделен голубым цветом.

Высокоскоростные компьютеры и сложное программное обеспечение для моделирования позволяют метеорологам запускать компьютерные модели , которые прогнозируют траектории тропических циклонов на основе будущего положения и силы систем высокого и низкого давления. Объединив модели прогнозирования с более глубоким пониманием сил, которые действуют на тропические циклоны, а также огромным количеством данных со спутников на околоземной орбите и других датчиков, ученые за последние десятилетия повысили точность прогнозов. ^[8] Добавление миссий сбрасываемых ветрозондов вокруг тропических циклонов в так называемые миссии по синоптическим потокам в Атлантическом бассейне уменьшило ошибку отслеживания на 15–20 процентов. ^[9] Использование консенсуса моделей прогнозирования, а также членов ансамбля различных моделей может помочь уменьшить ошибку прогноза. ^[7] Однако независимо от того, насколько мала средняя ошибка, все равно возможны большие ошибки в руководстве. ^[10] Точный прогноз пути важен, потому что, если прогноз пути неверен, прогнозы интенсивности, количества осадков, штормовых нагонов и угрозы торнадо также будут неверными.

Продолжительность прогнозируемого периода

Трехдневный Национального центра ураганов прогноз движения Катрины в 2005 году.

Прогнозы в рамках предупреждений об ураганах выпускались на один день вперед в 1954 году, а затем были продлены до двух дней в будущее в 1961 году и до трех дней в 1964 году. ^[11] Начиная с середины-конца 1990-х годов исследования тропических циклонов и того, как модели прогнозирования управляют системами, привели к существенному уменьшению ошибок отслеживания. ^[12] К 2001 году ошибка уменьшилась настолько, что в будущем срок рассмотрения общественных рекомендаций увеличился до 5 дней. Кроме того, в 17:00 UTC во время сезона ураганов происходит координационный звонок средней дальности между Центром гидрометеорологических прогнозов и Национальным центром ураганов для координации размещения тропических циклонов в среднесрочных прогнозах давления на 6 и 7 дней вперед для северо-восточные бассейны Тихого океана и Атлантического океана. Время от времени, даже в этом временном диапазоне, можно делать успешные прогнозы. ^[13]

В прогнозах Национальный центр ураганов использует конус прогноза для графического представления неопределенности в своих прогнозах будущего местоположения тропического циклона. тропического циклона Конус представляет собой вероятное положение центра циркуляции и состоит из набора кругов с центром в каждой точке прогноза — 12, 24, 36, 48 и 72 часа для трехдневного прогноза, а также 96 часов. и 120 часов для пятидневного прогноза. Радиус каждого круга равен двум третям исторических ошибок официального прогноза за предыдущую пятилетку. Затем конус строится путем рисования касательной линии , соединяющей внешнюю границу всех кругов. Национальный центр ураганов заявляет, что вся траектория тропического циклона «можно ожидать, что она останется внутри конуса примерно 60–70% времени». ^[14]

См. также

Ссылки

^ Уильям Дж. Котч (1983). Погода для моряка . Издательство Военно-морского института. стр. 18–19. ISBN 9780870217562 . Проверено 29 апреля 2012 г.
^ Jump up to: ^а ^б Персонал (июнь 1959 г.). «Служба прогнозирования ураганов ВБ» (PDF) . Темы бюро погоды . Бюро погоды США : 102–104 . Проверено 22 апреля 2012 г.
^ Jump up to: ^а ^б Роберт С. Шитс (июнь 1990 г.). «Национальный центр ураганов — прошлое, настоящее и будущее» . Погода и прогнозирование . 5 (2): 185–232. Бибкод : 1990WtFor...5..185S . doi : 10.1175/1520-0434(1990)005<0185:TNHCPA>2.0.CO;2 .
^ Центрально-Тихоокеанский центр ураганов . Наблюдения за тропическими циклонами. Проверено 5 мая 2008 г.
^ Словарь метеорологии. Бета-эффект. Архивировано 6 июня 2011 г. на Wayback Machine . Проверено 5 мая 2008 г.
^ Jump up to: ^а ^б ВМС США. РАЗДЕЛ 1. ВЛИЯНИЕ НА ДВИЖЕНИЕ ТРОПИЧЕСКИХ ЦИКЛОНОВ. Архивировано 5 февраля 2012 г. на Wayback Machine . Проверено 10 апреля 2007 г.
^ Jump up to: ^а ^б ^с Тодд Кимберлейн. Разговор о движении и интенсивности тропических циклонов (июнь 2007 г.). Проверено 21 июля 2007 г.
^ Национальный центр ураганов (22 мая 2006 г.). «Среднегодовые ошибки отслеживания моделей тропических циклонов Атлантического бассейна за период 1994–2005 годов для однородного отбора «ранних» моделей» . Проверка прогноза Национального центра ураганов . Национальное управление океанических и атмосферных исследований . Проверено 30 ноября 2006 г.
^ Б. Гертс. Прогнозирование траектории тропических циклонов. Проверено 10 апреля 2007 г.
^ Ричард Дж. Паш, Майк Фиорино и Крис Ландси (2006). Обзор TPC/NHC производственного пакета NCEP за 2006 год. Центр экологического моделирования .
^ Джеймс Франклин (01 марта 2012 г.). «Проверка прогнозов Национального центра ураганов» . Национальный центр ураганов. п. 2 . Проверено 19 апреля 2012 г.
^ Джеймс Франклин (01 марта 2012 г.). Тенденции проверки прогнозов за последние 35 лет. Национальный центр ураганов. стр. 6. Проверено 5 мая 2007 г.
^ Министерство торговли (2006). Оценка обслуживания урагана Катрина. Архивировано 11 июля 2007 г. в Wayback Machine Национальной метеорологической службе . Проверено 5 мая 2007 г.
^ Национальный центр ураганов (2008 г.). «Определение конуса прогноза пути NHC» . Национальное управление океанических и атмосферных исследований . Проверено 27 августа 2008 г.

Внешние ссылки

Техническое резюме моделей отслеживания и интенсивности Национального центра ураганов

[WJ-1] Уильям Дж. Котч (1983). Погода для моряка . Издательство Военно-морского института. стр. 18–19. ISBN 9780870217562 . Проверено 29 апреля 2012 г.

[wb59-2] Jump up to: ^а ^б Персонал (июнь 1959 г.). «Служба прогнозирования ураганов ВБ» (PDF) . Темы бюро погоды . Бюро погоды США : 102–104 . Проверено 22 апреля 2012 г.

[MWR_NHC_history-3] Jump up to: ^а ^б Роберт С. Шитс (июнь 1990 г.). «Национальный центр ураганов — прошлое, настоящее и будущее» . Погода и прогнозирование . 5 (2): 185–232. Бибкод : 1990WtFor...5..185S . doi : 10.1175/1520-0434(1990)005<0185:TNHCPA>2.0.CO;2 .

[4] Центрально-Тихоокеанский центр ураганов . Наблюдения за тропическими циклонами. Проверено 5 мая 2008 г.

[5] Словарь метеорологии. Бета-эффект. Архивировано 6 июня 2011 г. на Wayback Machine . Проверено 5 мая 2008 г.

[NAVY-6] Jump up to: ^а ^б ВМС США. РАЗДЕЛ 1. ВЛИЯНИЕ НА ДВИЖЕНИЕ ТРОПИЧЕСКИХ ЦИКЛОНОВ. Архивировано 5 февраля 2012 г. на Wayback Machine . Проверено 10 апреля 2007 г.

[TBK-7] Jump up to: ^а ^б ^с Тодд Кимберлейн. Разговор о движении и интенсивности тропических циклонов (июнь 2007 г.). Проверено 21 июля 2007 г.

[NHC_forecast_verifications_models-8] Национальный центр ураганов (22 мая 2006 г.). «Среднегодовые ошибки отслеживания моделей тропических циклонов Атлантического бассейна за период 1994–2005 годов для однородного отбора «ранних» моделей» . Проверка прогноза Национального центра ураганов . Национальное управление океанических и атмосферных исследований . Проверено 30 ноября 2006 г.

[9] Б. Гертс. Прогнозирование траектории тропических циклонов. Проверено 10 апреля 2007 г.

[10] Ричард Дж. Паш, Майк Фиорино и Крис Ландси (2006). Обзор TPC/NHC производственного пакета NCEP за 2006 год. Центр экологического моделирования .

[verify-11] Джеймс Франклин (01 марта 2012 г.). «Проверка прогнозов Национального центра ураганов» . Национальный центр ураганов. п. 2 . Проверено 19 апреля 2012 г.

[12] Джеймс Франклин (01 марта 2012 г.). Тенденции проверки прогнозов за последние 35 лет. Национальный центр ураганов. стр. 6. Проверено 5 мая 2007 г.

[13] Министерство торговли (2006). Оценка обслуживания урагана Катрина. Архивировано 11 июля 2007 г. в Wayback Machine Национальной метеорологической службе . Проверено 5 мая 2007 г.

[NHC_cone-14] Национальный центр ураганов (2008 г.). «Определение конуса прогноза пути NHC» . Национальное управление океанических и атмосферных исследований . Проверено 27 августа 2008 г.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]

[12]

[13]

[14]