Jump to content

Прогнозирование тропических циклонов

Это хорошая статья. Нажмите здесь для получения дополнительной информации.

Прогнозирование тропических циклонов — это наука о прогнозировании того, где ожидается, что центр тропического циклона и его последствия будут находиться в какой-то момент в будущем. Прогнозирование тропических циклонов состоит из нескольких элементов: прогнозирование траекторий, прогноз интенсивности, прогноз осадков, штормовых нагонов, торнадо и сезонное прогнозирование. В то время как навыки прогнозирования трассы растут, 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.

Короткий срок

[ редактировать ]

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 Вайнс представил систему прогнозов и предупреждений, основанную на 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 прогностические центры по телеграфу . Только с появлением радио в начале двадцатого века синоптикам стали доступны наблюдения с кораблей в море. использовались В 1930-е годы радиозонды для прогнозирования тропических циклонов. 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. метеорологические радары начали использоваться в Соединенных Штатах, а исследовательские разведывательные полеты предшественника Отдела исследования ураганов начались в 1954 году. [1]

Запуск первого метеорологического спутника TIROS-I в 1960 году представил новые методы прогнозирования, которые до сих пор остаются важными для прогнозирования тропических циклонов. В 1970-х годах для повышения разрешения приземных измерений были введены буи, которые до этого момента были недоступны на всех морских поверхностях. [1]

Долгосрочная перспектива

[ редактировать ]

В конце 1970-х годов Уильям Грей заметил тенденцию снижения активности ураганов в бассейне Северной Атлантики 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 крупных ураганов, обрушивающихся на берег вдоль восточного побережья Соединенных Штатов . Однако его выводы также показали противоречия, 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, указав выше особенности трасс и потенциальных выходов на берег из-за вышеупомянутых несоответствий. [2] Грей опубликовал свой первый сезонный прогноз перед сезоном 1984 года, в котором использовались статистические взаимосвязи между активностью тропических циклонов, Эль-Ниньо-Южным колебанием (ENSO), квазидвухгодичными колебаниями (QBO) и давлением на уровне моря в Карибском бассейне. [3] Эта попытка оказалась весьма успешной. [2] Впоследствии он опубликовал прогнозы перед началом сезона ураганов в Атлантике в мае и перед пиком сезона в августе. [4] В последующие годы к его команде прогнозистов присоединились студенты и коллеги, в том числе Кристофер Ландси , Пол В. Мильке-младший и Кеннет Дж. Берри. [5]

Отслеживать

[ редактировать ]
Ошибки отслеживания для Атлантического бассейна с 1970 г.

Крупномасштабный синоптический поток определяет от 70 до 90 процентов движения тропического циклона. Средний поток в глубоких слоях является лучшим инструментом для определения направления и скорости пути. Если штормы значительно ослабевают, лучшим предсказателем будет использование ветра на более низких высотах. Знание бета-эффекта можно использовать для управления тропическим циклоном, поскольку оно приводит к более северо-западному направлению тропических циклонов в Северном полушарии. Также лучше всего сгладить кратковременные колебания центра шторма, чтобы определить более точную траекторию. [6]

Из-за сил, которые влияют на траектории тропических циклонов, точные прогнозы траекторий зависят от определения положения и силы областей высокого и низкого давления, а также от прогнозирования того, как эти области будут меняться в течение жизни тропической системы. 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. [7] Точный прогноз пути важен, потому что, если прогноз пути неверен, прогнозы интенсивности, количества осадков, штормовых нагонов и угрозы торнадо также будут неверными.

правило 1-2-3

[ редактировать ]
Ураганы Рита и Филипп показаны с прогнозами по правилу 1-2-3.

Правило 1-2-3 ( правило моряка 1-2-3 или опасная зона ) — это руководство, которое обычно преподают морякам для отслеживания и прогнозирования сильных штормов (особенно ураганов и тропических штормов ). Правило 1-2-3 состоит из двух частей: правила 34 узлов, которое представляет собой опасную зону, которую следует избегать. [8] Само правило 1-2-3 относится к округленным ошибкам долгосрочного прогноза NHC/TPC в размере 100-200-300 морских миль за 24-48-72 часа соответственно. Эти цифры были близки к среднему показателю за 10 лет за период 1982–1991 годов. [9] Однако эти ошибки уменьшились примерно до 50-100-150, поскольку синоптики NHC стали более точными. «Опасная зона», которую следует избегать, создается путем расширения прогнозируемой траектории на радиус, равный соответствующим сотням миль плюс прогнозируемый радиус поля ветра со скоростью 34 узла. [10]

Интенсивность

[ редактировать ]

Синоптики говорят, что они менее искусны в прогнозировании интенсивности тропических циклонов, чем траектории циклонов. [11] Доступная вычислительная мощность ограничивает способность прогнозистов точно моделировать большое количество сложных факторов, таких как точная топология и атмосферные условия, хотя с ростом опыта и понимания даже модели с тем же разрешением можно настроить так, чтобы более точно отражать поведение реального мира. [12] Еще одним недостатком является отсутствие частых измерений скорости ветра в эпицентре урагана. , Ожидается, что глобальная навигационная спутниковая система «Циклон» запущенная НАСА в 2016 году, предоставит гораздо больше данных по сравнению со спорадическими измерениями с помощью метеорологических буев и самолетов, преодолевающих ураганы . [13]

Точный прогноз траектории имеет важное значение для создания точных прогнозов интенсивности, особенно в районе с крупными островами, таких 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 стенка глаза (обычно около 80–160 километров (50–99 миль) от центра шторма), перекрывающая конвекцию внутри внутренней стенки глаза. Такое ослабление называется циклом замены стенки глаза и обычно носит временный характер. [14]

Максимальная потенциальная интенсивность

[ редактировать ]

Примерно в 1988 году доктор Керри Эмануэль создал математическую модель , названную максимальной потенциальной интенсивностью или MPI, для расчета верхнего предела интенсивности тропических циклонов на основе температуры поверхности моря и профилей атмосферы на основе последних глобальных моделей . Карты, созданные на основе этого уравнения, показывают значения максимально достижимой интенсивности, обусловленной термодинамикой атмосферы во время последнего запуска модели (либо 00:00, либо 12:00 UTC ). Однако MPI не учитывает вертикальный ветра . сдвиг [15] MPI рассчитывается по следующей формуле:

Где – максимальная потенциальная скорость в метрах в секунду; — температура поверхности моря под центром тропического циклона, — эталонная температура (30 °C) и , и являются константами аппроксимации кривой. Когда , , и , график, созданный этой функцией, соответствует 99-му процентилю эмпирических данных об интенсивности тропических циклонов. [16]

r-CLIPER для Изабель (2003)

Прогнозирование осадков тропических циклонов важно, поскольку в период с 1970 по 2004 год внутренние наводнения в результате тропических циклонов стали причиной большинства 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 в результате тропических циклонов. Медленное движение, как это наблюдалось во время урагана Дэнни и урагана Вильма , может привести к большим количествам. Наличие топографии вблизи побережья, как это имеет место на большей части Мексики , Гаити , Доминиканской Республики , большей части Центральной Америки , Мадагаскара , Реюньона , Китая и Японии , приводит к увеличению количества стоков в горы из-за подъема по склону. Сильное воздействие на верхнем уровне со стороны впадины, движущейся через Западные вихри, как это было во время урагана «Флойд» , может привести к чрезмерным воздействиям даже от систем, движущихся со средним движением вперед. Сочетание двух из этих факторов может оказаться особенно разрушительным, как это было во время урагана «Митч» в Центральной Америке . [19] Таким образом, точный прогноз траектории необходим для получения точного прогноза количества осадков в результате тропических циклонов. [20] Однако в результате глобального потепления тепло, накопившееся на поверхности океана, позволило штормам и ураганам захватывать больше водяного пара и, учитывая повышение температуры в атмосфере, удерживать влагу в течение более длительного времени. [21] Это приводит к выпадению невероятного количества осадков на землю, что часто может быть самым разрушительным аспектом урагана.

Оперативные методы

[ редактировать ]
Модель прогноза отслеживается в ATCF. Официальный прогноз NHC Эрнесто для (2006 г.) обозначен светло-голубым цветом, в то время как фактический путь урагана представляет собой белую линию над Флоридой .

Исторически сложилось так, что карты отслеживания тропических циклонов использовались для включения прошлого пути и подготовки будущих прогнозов в региональных специализированных метеорологических центрах и центрах предупреждения о тропических циклонах. Потребность в более модернизированном методе прогнозирования тропических циклонов стала очевидна для оперативных синоптиков к середине 1980-х годов. В то время Министерство обороны США использовало бумажные карты, ацетат, жирные карандаши и различные компьютерные программы для прогнозирования тропических циклонов. [22] Программное обеспечение Автоматизированной системы прогнозирования тропических циклонов (ATCF) было разработано Военно-морской исследовательской лабораторией Объединенного центра предупреждения о тайфунах (JTWC) начиная с 1986 года. [23] и используется с 1988 года. В 1990 году 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 прогноза, на 25%, или на 1 час. [24] ATCF изначально был разработан для использования в DOS , а затем был адаптирован для Unix и Linux. [23]

Штормовой нагон

[ редактировать ]

Основной моделью прогноза штормовых нагонов в Атлантическом бассейне является SLOSH , что расшифровывается как Sea , Lake , Overland , Surge from Hurricanes . [25] Он использует размер шторма, его интенсивность, его 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 точная система прогнозов. Однако, если точка выхода на берег не определена, можно построить карту максимальной зоны водного покрова (MEOW) на основе направления подхода. Если сама траектория прогноза также неопределенна, можно создать карту максимумов максимумов (MoM), которая покажет наихудший возможный сценарий для урагана определенной силы. [26]

Местоположение большинства торнадо, связанных с тропическими циклонами, - это их северо-восточный квадрант в северном полушарии и юго-восточный квадрант в южном полушарии. [27] Как и большинство других прогнозов воздействия тропических циклонов, для получения точного прогноза угрозы торнадо требуется точный прогноз пути.

Сезонный прогноз

[ редактировать ]

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

См. также

[ редактировать ]
  1. ^ Jump up to: а б Шитс, Роберт К. (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 .
  2. ^ Jump up to: а б с Боб Шитс и Джек Уильямс (2001). Hurricane Watch: прогноз самых смертоносных штормов на Земле . Издательство Кнопф Даблдей. ISBN  978-0-375-70390-4 .
  3. ^ Уильям М. Грей (24 мая 1984 г.). «Прогноз сезонного урагана в Атлантике на 1984 год» (PDF) . Государственный университет Колорадо . Проверено 17 апреля 2016 г.
  4. ^ «Проект тропической метеорологии» . Государственный университет Колорадо. нд . Проверено 16 апреля 2016 г.
  5. ^ Муни, Крис (2007). «Глава 4: Положите эту матрицу». Штормовой мир . Харкорт . п. 70 . ISBN  978-0-15-101287-9 . ...1984...Грей также запустил проект, который принес ему наибольшую известность: схему сезонного прогнозирования для Атлантического бассейна, которая предсказывала количество ураганов и тропических штормов за несколько месяцев до их фактического прихода. ... Трудно переоценить прорыв, которого добился Грей с помощью своей схемы прогнозирования.
  6. ^ ВМС США. РАЗДЕЛ 1. ВЛИЯНИЕ НА ДВИЖЕНИЕ ТРОПИЧЕСКИХ ЦИКЛОНОВ. Архивировано 5 февраля 2012 года в Wayback Machine . Проверено 10 апреля 2007 г.
  7. ^ Национальный центр ураганов (3 апреля 2013 г.). Среднегодовые ошибки отслеживания моделей тропических циклонов Атлантического бассейна за период 1994–2005 гг. Для однородного отбора «ранних» моделей. Проверено 30 ноября 2006 г.
  8. ^ Путеводитель моряка nhc.noaa.gov
  9. ^ LT Уильям Шульц и Патрик Диксон (осень 1994 г.). «Ураган Эмили угрожает Атлантическому флоту: рассказ о двух вылетах». Журнал погоды Моряков . 38 (4): 4.
  10. ^ «Каково правило Моряка 1-2-3?» .
  11. ^ Национальный центр ураганов . Среднегодовые официальные ошибки отслеживания тропических циклонов Атлантического бассейна за период 1989–2005 годов с наложением линий тренда наименьших квадратов. Проверено 30 ноября 2006 г.
  12. ^ Почему трудно предсказать интенсивность урагана?
  13. ^ Прогнозировать интенсивность урагана, возможно, стало проще
  14. ^ Атлантическая океанографическая и метеорологическая лаборатория (2006). Часто задаваемые вопросы: Что такое «концентрические циклы глазной стенки» (или «циклы замены глазной стенки») и почему они вызывают ослабление максимального ветра урагана? Отдел исследования ураганов. Проверено 14 декабря 2006 г.
  15. ^ Керри А. Эмануэль (7 августа 1997 г.). Оценка максимальной интенсивности. Проверено 20 октября 2006 г.
  16. ^ ДеМария, Марк; Джон Каплан (сентябрь 1994 г.). «Температура поверхности моря и максимальная интенсивность атлантических тропических циклонов» . Журнал климата . 7 (9): 1324–1334. Бибкод : 1994JCli....7.1324D . doi : 10.1175/1520-0442(1994)007<1324:SSTATM>2.0.CO;2 . ISSN   1520-0442 .
  17. ^ ФЕМА. Ураганы. Архивировано 2 мая 2007 г. на Wayback Machine . Проверено 3 мая 2013 г.
  18. ^ Эд Раппапорт. Внутреннее наводнение. Проверено 24 июня 2006 г.
  19. ^ "Вы готовы?" . Федеральное агентство по чрезвычайным ситуациям . 5 апреля 2006 г. Архивировано из оригинала 29 июня 2006 г. Проверено 24 июня 2006 г.
  20. ^ Уильям М. Франк. Пятый международный семинар по тропическим циклонам: Тема 2: Процессы выхода тропических циклонов на берег. Проверено 17 апреля 2007 г.
  21. ^ Уэлч, К. (2017). Как изменение климата, вероятно, усилило недавние ураганы. National Geographic [онлайн]. 20 сентября 2017 г. Доступно по адресу: [1] (по состоянию на 11.09.2017).
  22. ^ Рональд Дж. Миллер; Энн Дж. Шрейдер; Чарльз Р. Сэмпсон и Тед Л. Цуй (декабрь 1990 г.). «Автоматизированная система прогнозирования тропических циклонов (ATCF)». Погода и прогнозирование . 5 (4): 653–600. Бибкод : 1990WtFor...5..653M . doi : 10.1175/1520-0434(1990)005<0653:TATCFS>2.0.CO;2 .
  23. ^ Jump up to: а б с Сэмпсон, Чарльз Р.; Шрейдер, Энн Дж (июнь 2000 г.). «Автоматизированная система прогнозирования тропических циклонов (Версия 3.2)» . Бюллетень Американского метеорологического общества . 81 (6): 1231–1240. Бибкод : 2000BAMS...81.1231S . doi : 10.1175/1520-0477(2000)081<1231:tatcfs>2.3.co;2 .
  24. ^ Jump up to: а б Раппапорт, Эдвард Н; Франклин, Джеймс Л.; Авила, Ликсион А; Бэйг, Стивен Р.; Бевен II, Джон Л; Блейк, Эрик С; Берр, Кристофер А; Цзиинг, Цзянн-Гво; Джакинс, Кристофер А; Кнабб, Ричард Д.; Ландси, Кристофер В.; Майнелли, Мишель; Мэйфилд, Макс; МакЭди, Колин Дж; Паш, Ричард Дж; Сиско, Кристофер; Стюарт, Стейси Р.; Триббл, Аша Н. (апрель 2009 г.). «Достижения и проблемы Национального центра ураганов». Погода и прогнозирование . 24 (2): 409. Бибкод : 2009WtFor..24..395R . CiteSeerX   10.1.1.207.4667 . дои : 10.1175/2008WAF2222128.1 . S2CID   14845745 .
  25. ^ Национальный центр ураганов (3 октября 2011 г.). «Море, озера и наземные волны от ураганов (SLOSH)» . Национальное управление океанических и атмосферных исследований . Проверено 3 мая 2013 г.
  26. ^ Погодные продукты для ПК. Слэш Дейт... что это такое. Проверено 15 апреля 2007 г.
  27. ^ Роджер Эдвардс (11 января 1998 г. - 18). Поддержка прогнозов Центра прогнозирования штормов для тропических циклонов, обрушивающихся на берег. Проверено 3 мая 2013 г.
  28. ^ Ира Флатов, Science Friday (21 августа 2009 г.). Что ждет нас в сезоне ураганов? Национальное общественное радио. Проверено 3 мая 2013 г.

Arc.Ask3.Ru: конец переведенного документа.
Arc.Ask3.Ru
Номер скриншота №: 3ea2819ceec914a8496a0a4d3cbb1a45__1717582380
URL1:https://arc.ask3.ru/arc/aa/3e/45/3ea2819ceec914a8496a0a4d3cbb1a45.html
Заголовок, (Title) документа по адресу, URL1:
Tropical cyclone forecasting - Wikipedia
Данный printscreen веб страницы (снимок веб страницы, скриншот веб страницы), визуально-программная копия документа расположенного по адресу URL1 и сохраненная в файл, имеет: квалифицированную, усовершенствованную (подтверждены: метки времени, валидность сертификата), открепленную ЭЦП (приложена к данному файлу), что может быть использовано для подтверждения содержания и факта существования документа в этот момент времени. Права на данный скриншот принадлежат администрации Ask3.ru, использование в качестве доказательства только с письменного разрешения правообладателя скриншота. Администрация Ask3.ru не несет ответственности за информацию размещенную на данном скриншоте. Права на прочие зарегистрированные элементы любого права, изображенные на снимках принадлежат их владельцам. Качество перевода предоставляется как есть. Любые претензии, иски не могут быть предъявлены. Если вы не согласны с любым пунктом перечисленным выше, вы не можете использовать данный сайт и информация размещенную на нем (сайте/странице), немедленно покиньте данный сайт. В случае нарушения любого пункта перечисленного выше, штраф 55! (Пятьдесят пять факториал, Денежную единицу (имеющую самостоятельную стоимость) можете выбрать самостоятельно, выплаичвается товарами в течение 7 дней с момента нарушения.)