Прогнозирование траектории тропических циклонов - Tropical cyclone track forecasting
Прогнозирование траектории тропических циклонов включает в себя предсказание, где тропический циклон будет следовать в течение следующих пяти дней, каждые 6–12 часов. История прогнозирования траекторий тропических циклонов эволюционировала от подхода, основанного на использовании одной станции, до комплексного подхода, в котором для прогнозирования используются различные метеорологические инструменты и методы. Погода в определенном месте может показывать признаки приближающегося тропического циклона, такие как усиление волн, усиление облачности, падение атмосферного давления, усиление приливов, шквалов и проливных дождей.
Силы, которые влияют на управление тропическими циклонами, - это западные ветры более высоких широт, субтропический хребет и бета-эффект, вызванный изменениями силы Кориолиса в жидкостях, таких как атмосфера . Точные прогнозы траектории зависят от определения положения и силы областей с высоким и низким давлением , а также от прогнозирования того, как эти области будут мигрировать в течение жизни тропической системы. Компьютерные модели прогнозов используются для определения этого движения на пять-семь дней в будущем.
История
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 Виньес, SJ , представил систему прогнозов и предупреждений, основанную на изменениях облачного покрова в Гаване в 1870-х годах. Прогнозирование движения урагана основывалось на движении приливов, а также на изменениях облаков и барометров с течением времени. В 1895 году было отмечено, что прохладные условия с необычно высоким давлением предшествовали тропическим циклонам в Вест-Индии на несколько дней. До начала 1900-х годов большинство прогнозов делалось путем прямых наблюдений на метеостанциях, которые затем передавались в центры прогнозов по телеграфу . Только с появлением радио в начале двадцатого века наблюдения с судов в море стали доступны синоптикам. Несмотря на выпуск ураганов и предупреждений для систем, угрожающих побережью, прогнозирование траектории тропических циклонов происходило только в 1920 году. К 1922 году было известно, что ветры дуют на расстоянии от 3 км (9800 футов) до 4 км (13000 футов) в Высота над поверхностью моря в пределах правого переднего квадранта шторма была репрезентативной для управления штормом, и ураганы имели тенденцию следовать за самой внешней замкнутой изобарой субтропического хребта .
В 1937 году радиозонды использовались 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, и исследовательские полеты предшественника Отдела исследования ураганов начались в 1954 году. Запуск первого метеорологического спутника TIROS-I в 1960 году позволил ввести новые методы прогнозирования тропических циклонов, которые остаются важными и по сей день. В 1970-х годах были введены буи для повышения разрешающей способности поверхностных измерений, которые до этого момента вообще не были доступны на поверхности моря.
Прогноз прохождения тропического циклона на одной станции
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 местоположения тропического циклона. Волна океана будет медленно увеличиваться в высоту и частоту по мере приближения тропического циклона к суше. За два дня до прохода центра ветер стихает, так как тропический циклон прерывает поток окружающего ветра. В течение 36 часов после центрального прохода давление начинает падать, и со стороны циклона приближается пелена белых перистых облаков . В течение 24 часов после максимального приближения к центру начинают приближаться низкие облака, также известные как полоса тропического циклона, поскольку атмосферное давление начинает падать быстрее, а ветер усиливается. В течение 18 часов после приближения к центру обычно бывает шквалистая погода с внезапным усилением ветра, сопровождающимся ливневыми дождями или грозами. Ветер усиливается в течение 12 часов после приближения к центру, иногда достигая силы урагана. Поверхность океана покрывается пеной. Мелкие предметы начинают лететь на ветру. В течение 6 часов после прибытия центра дождь становится непрерывным, и штормовой нагон начинает приходить вглубь страны. В течение часа езды от центра дождь становится очень сильным, и возникают самые сильные ветры в пределах тропического циклона. Когда в центр прибывает сильный тропический циклон, погодные условия улучшаются, и солнце становится видимым, когда глаз движется над головой. В этот момент давление перестает падать, поскольку достигается самое низкое давление в центре шторма. Это также время максимальной глубины штормового нагона. Как только система уходит, ветер меняется на противоположный и, вместе с дождем, внезапно усиливается. Штормовая волна отступает, поскольку давление внезапно возрастает вслед за ее центром. Через день после прохождения центра низкая облачность сменяется более высокой, и дождь становится кратковременным. К 36 часам после прохождения центра высокая облачность исчезает, и давление начинает выравниваться.
Основы
Крупномасштабный синоптический масштаб поток определяет , от 70 до 90 процентов движения тропического циклона. Средний поток через тропосферу с глубокими слоями считается лучшим инструментом для определения направления и скорости пути. Если шторм испытывает значительный вертикальный сдвиг ветра , использование ветра более низкого уровня, такого как уровень давления 700 гПа (на высоте 3000 метров (9800 футов) над уровнем моря), будет работать в качестве лучшего предсказателя. Знание о бета-эффекте может быть использовано для управления тропическим циклоном, поскольку он ведет к более северо-западному направлению для тропических циклонов в Северном полушарии из-за различий в силе Кориолиса вокруг циклона. Например, бета-эффект позволит тропическому циклону отслеживать направление потока в направлении полюса и немного правее от рулевого потока глубокого слоя, в то время как система находится к югу от субтропического хребта. Штормы, движущиеся на северо-запад, движутся быстрее и влево, а штормы, движущиеся на северо-восток, движутся медленнее и влево. Чем больше циклон, тем сильнее будет влияние бета-эффекта.
Эффект Фудзивары
Когда два или более тропических циклона находятся в непосредственной близости друг от друга, они начинают циклонически вращаться вокруг средней точки между их центрами циркуляции. В северном полушарии это направление против часовой стрелки, а в южном полушарии - по часовой стрелке. Обычно тропические циклоны должны находиться в пределах 1450 километров (900 миль) друг от друга, чтобы этот эффект имел место. Это более распространенное явление в северной части Тихого океана, чем где-либо еще, из-за более высокой частоты активности тропических циклонов, которые происходят в этом регионе.
Трохоидальные движения
Небольшие колебания в следе тропического циклона могут возникать, когда конвекция неравномерно распределяется в его циркуляции. Это может быть связано с изменениями вертикального сдвига ветра или внутренней структуры сердечника. Из-за этого эффекта синоптики используют более долгосрочное (от 6 до 24 часов) движение, чтобы помочь прогнозировать тропические циклоны, которые сглаживают такие колебания.
Модели прогнозов
Высокоскоростные компьютеры и сложное программное обеспечение для моделирования позволяют метеорологам запускать компьютерные модели, которые прогнозируют следы тропических циклонов на основе будущего положения и мощности систем высокого и низкого давления. Сочетая модели прогнозов с более глубоким пониманием сил, действующих на тропические циклоны, и огромным количеством данных со спутников, находящихся на околоземной орбите, и других датчиков, ученые за последние десятилетия повысили точность прогнозов траектории. Добавление миссий dropwindsonde вокруг тропических циклонов в так называемые миссии по синоптическим потокам в Атлантическом бассейне уменьшило ошибку слежения на 15–20 процентов. Использование консенсуса моделей прогноза, а также членов ансамбля различных моделей может помочь уменьшить ошибку прогноза. Однако, независимо от того, насколько малой становится средняя ошибка, большие ошибки в руководстве по-прежнему возможны. Точный прогноз пути важен, потому что, если прогноз пути неверен, прогнозы интенсивности, осадков, штормовых нагонов и угрозы торнадо также будут неправильными.
Продолжительность периода прогноза
Прогнозы в рамках рекомендаций по ураганам были выпущены на один день в будущем в 1954 году, а затем были продлены до двух дней в будущем в 1961 году и трех дней в будущем в 1964 году. Начиная с середины до конца 1990-х годов, исследования тропических циклонов и моделей прогнозов Обработка систем привела к существенным улучшениям в отслеживании ошибок. К 2001 году ошибка в достаточной степени уменьшилась, чтобы в будущем отследить общественные рекомендации до 5 дней. Кроме того, в 17:00 по Гринвичу во время сезона ураганов между Центром гидрометеорологических прогнозов и Национальным центром ураганов происходит координационный вызов средней дальности для координации размещения тропических циклонов в прогнозах среднего давления на 6 и 7 дней в будущем для северо-восточная часть Тихоокеанского и Атлантического бассейнов. Время от времени, даже в этом диапазоне времени, можно делать успешные прогнозы.
В прогнозах Национальный центр ураганов использует конус прогноза траектории для графического представления неопределенности своих прогнозов будущего местоположения тропического циклона. Конус представляет собой вероятное положение центра циркуляции тропического циклона и создается путем рисования 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 предшествующий пятилетний период. Затем конус строится путем проведения касательной линии , соединяющей внешнюю границу всех окружностей. Национальный центр ураганов заявляет, что весь путь тропического циклона «можно ожидать, что он будет оставаться в пределах конуса примерно 60–70% времени».
Смотрите также
Рекомендации
Внешние ссылки