Прогнозирование траектории тропических циклонов - Tropical cyclone track forecasting

Ошибки отслеживания для Атлантического бассейна

Прогнозирование траектории тропических циклонов предполагает предсказание, где тропический циклон будет отслеживать в течение следующих пяти дней каждые 6–12 часов. История прогнозирования траекторий тропических циклонов эволюционировала от подхода с использованием одной станции к комплексному подходу, который использует различные метеорологические инструменты и методы для прогнозирования. Погода в определенном месте может показывать признаки приближающегося тропического циклона, такие как усиление волн, усиление облачности, падение атмосферного давления, усиление приливов и т. Д. шквалы, и проливные дожди.

Силы, которые влияют на управляемость тропических циклонов, - это западные ветры более высоких широт, субтропический хребет, а бета-эффект, вызванный изменениями сила Кориолиса внутри жидкостей, таких как атмосфера. Точные прогнозы пути зависят от определения положения и силы высоко - и области низкого давления и прогнозирование 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 Корпус королевских инженеров на Барбадосе в 1847 году. Рид в основном использовал барометрическое давление измерения как основу его прогнозов. Бенито Виньес, С.Дж., внедрила систему прогнозов и предупреждений об изменениях облачного покрова в Гавана в течение 1870-х гг. Прогнозирование движения урагана основывалось на движении приливов, а также на изменениях облаков и барометров с течением времени. В 1895 г. 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 через телеграф. Так было до появления радио в начале двадцатого века наблюдения с судов в море были доступны синоптикам. Несмотря на выпуск часов и предупреждений об ураганах для систем, угрожающих побережью, прогнозирование траектории тропических циклонов не производилось до 1920 года.[1] К 1922 году стало известно, что ветры на высоте от 3 км (9800 футов) до 4 км (13000 футов) над поверхностью моря в пределах правого переднего квадранта шторма были характерны для управления штормом, и что ураганы, как правило, следовали за ним. крайняя замкнутая изобара субтропический хребет.[2]

В 1937 году радиозонды использовались для прогнозирования тропических циклонов.[2] Следующее десятилетие ознаменовалось появлением военной разведки с помощью самолетов, начиная с первого специального полета против урагана в 1943 году, и создания Охотники за ураганами в 1944 г. В 1950-е гг. прибрежные метеорологические радары начали использоваться в Соединенных Штатах, а исследовательские разведывательные полеты предшественником Отдел исследования ураганов началось в 1954 году.[3] Запуск первого метеорологического спутника TIROS-I в 1960 году представил новые методы прогнозирования тропических циклонов, которые остаются актуальными и по сей день. В 1970-х годах были введены буи для повышения разрешающей способности поверхностных измерений, которые до этого момента были вообще недоступны на поверхности моря.[3]

Прогноз прохождения тропического циклона на одной станции

Изображение неба в глазах 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 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, поскольку тропический циклон прерывает поток окружающего ветра. В течение 36 часов после центрального прохода давление начинает падать, и пелена белых перистых облаков приближается с циклон направление. В течение 24 часов после максимального приближения к центру начинают приближаться низкие облака, также известные как бар тропического циклона, поскольку барометрическое давление начинает падать быстрее, а ветер усиливается. В течение 18 часов после подхода центра, шквалистый обычная погода, с внезапным усилением ветра, сопровождающимся ливнем или грозой. 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 штормовая волна начинает заходить вглубь страны. В часе 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 как 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. Штормовой нагон отступает, поскольку давление внезапно возрастает вслед за его центром. Через день после прохождения центра низкая облачность сменяется более высокой, и дождь становится прерывистым. К 36 часам после прохождения центра высокая облачность исчезает, и давление начинает выравниваться.[4]

Основы

Большой масштаб синоптическая шкала поток определяет от 70 до 90 процентов движения тропического циклона. Глубоко слоистый средний поток через тропосфера считается лучшим инструментом для определения направления и скорости пути. Если штормы имеют 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 как лучший предсказатель. 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.[5] 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, перемещаются быстрее и влево, а штормы, движущиеся на северо-восток, движутся медленнее и влево. Чем больше циклон, тем сильнее будет влияние бета-эффекта.[6]

Взаимодействие двух тайфунов

Эффект Фудзивары

Смотрите также: Эффект Фудзивары

Когда два или более тропических циклона находятся рядом друг с другом, 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, чтобы этот эффект имел место, тропические циклоны должны находиться в пределах 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, которые происходят в этом регионе.[7]

Трохоидальные движения

Небольшие колебания в следе тропического циклона могут возникать, когда конвекция неравномерно распределена в его циркуляции. Это может быть связано с изменениями вертикального сдвига ветра или внутренней структуры сердечника.[7] Из-за этого эффекта синоптики используют более длительное (от 6 до 24 часов) движение, чтобы помочь спрогнозировать тропические циклоны, которые сглаживают такие колебания.[6]

Модели прогнозов

Значительные ошибки в треке все еще случаются время от времени, как видно на одном из Эрнесто (2006) ранние прогнозы. В Национальный центр ураганов Официальный прогноз - голубой.
Смотрите также: Модель прогнозирования тропических циклонов

Высокоскоростные компьютеры и сложное программное обеспечение для моделирования позволяют метеорологи бежать компьютерные модели которые прогнозируют траектории тропических циклонов на основе будущего положения и прочности систем высокого и низкого давления. Комбинируя модели прогнозов с более глубоким пониманием сил, действующих на тропические циклоны, и огромным объемом данных со спутников на орбите Земли и других датчиков, ученые за последние десятилетия повысили точность прогнозов траектории.[8] Добавление dropwindsonde полеты вокруг тропических циклонов в рамках так называемых миссий по синоптическим потокам в Атлантическом бассейне уменьшили ошибку слежения на 15–20 процентов.[9] Использование консенсуса моделей прогноза, а также членов ансамбля различных моделей может помочь уменьшить ошибку прогноза.[7] Однако независимо от того, насколько малой становится средняя ошибка, большие ошибки в руководстве все же возможны.[10] Точный прогноз пути важен, потому что, если прогноз пути неверен, прогнозы интенсивности, дождя, штормового нагона и угрозы торнадо также будут неправильными.

Продолжительность периода прогноза

Смотрите также: История предупреждений об атлантических тропических циклонах
Трехдневный Национальный центр ураганов прогноз трассы для Катрины в 2005 г.

Прогнозы в рамках рекомендаций по ураганам были выпущены на один день в будущем в 1954 году, а затем были продлены до двух дней в 1961 году и трех дней в 1964 году.[11] Начиная с середины и до конца 1990-х годов, исследования тропических циклонов и того, как модели прогнозов обрабатывают системы, привели к значительному снижению ошибок отслеживания.[12] К 2001 году ошибка в достаточной степени уменьшилась, чтобы в будущем отслеживать общественные рекомендации до 5 дней. Кроме того, в 17:00 по всемирному координированному времени во время сезона ураганов происходит координационный вызов средней дальности между Центр гидрометеорологического прогнозирования и Национальный центр ураганов координировать размещение тропических циклонов в прогнозах среднего давления на 6 и 7 дней в будущем для северо-восточных бассейнов 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 траектории для графического представления неопределенности своих прогнозов будущего местоположения тропического циклона. Конус представляет собой вероятное положение тропического циклона. центр обращения, и создается путем рисования набора круги с центром в каждой точке прогноза - 12, 24, 36, 48 и 72 часа для трехдневного прогноза, а также 96 и 120 часов для пятидневного прогноза. Радиус каждого круга равен двум третям исторических ошибок официального прогноза за предшествующий пятилетний период. Затем конус строится путем рисования касательная линия который соединяет внешнюю границу всех кругов. Национальный центр ураганов заявляет, что весь трек тропического циклона «можно ожидать, что он будет оставаться в пределах конуса примерно 60–70% времени».[14]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Уильям Дж. Коч (1983). Погода для моряка. Издательство Военно-морского института. С. 18–19. ISBN  9780870217562. Получено 2012-04-29.
  2. ^ а б Персонал (июнь 1959 г.). «Служба прогнозирования ураганов ВБ» (PDF). Темы бюро погоды. Бюро погоды США: 102–104. Получено 2012-04-22.
  3. ^ а б Роберт С. Шитс (июнь 1990 г.). «Национальный центр ураганов - прошлое, настоящее и будущее». Погода и прогнозирование. 5 (2): 185–232. Bibcode:1990Вт для ... 5..185С. Дои:10.1175 / 1520-0434 (1990) 005 <0185: TNHCPA> 2.0.CO; 2.
  4. ^ Центр ураганов Центральной части Тихого океана. Наблюдения за тропическими циклонами. Проверено 5 мая 2008.
  5. ^ Глоссарий метеорологии. Бета-эффект. В архиве 2011-06-06 на Wayback Machine Проверено 5 мая 2008.
  6. ^ а б ВМС США. РАЗДЕЛ 1. ВЛИЯНИЕ НА ДВИЖЕНИЕ ТРОПИЧЕСКОГО ЦИКЛОНА. Проверено 10 апреля 2007.
  7. ^ а б c Тодд Кимберлен. Обсуждение движения и интенсивности тропических циклонов (июнь 2007 г.). Проверено 21 июля 2007.
  8. ^ Национальный центр ураганов (22 мая 2006 г.). «Среднегодовые ошибки слежения за моделями для тропических циклонов Атлантического бассейна за период 1994–2005 гг. Для однородного набора« ранних »моделей». Проверка прогнозов Национального центра ураганов. Национальное управление океанических и атмосферных исследований. Получено 2006-11-30.
  9. ^ Б. Гертс. Прогнозирование следов тропических циклонов. Проверено 10 апреля 2007.
  10. ^ Ричард Дж. Паш, Майк Фиорино и Крис Ландси (2006). Обзор TPC / NHC Production Suite NCEP за 2006 г. Центр экологического моделирования.
  11. ^ Джеймс Франклин (01.03.2012). «Проверка прогнозов Национального центра ураганов». Национальный центр ураганов. п. 2. Получено 2012-04-19.
  12. ^ Джеймс Франклин (01.03.2012). Тенденции проверки прогнозов за последние 35 лет. Национальный центр ураганов. стр. 6. Проверено 05 мая 2007.
  13. ^ Министерство торговли (2006 г.). Оценка службы урагана Катрина. В архиве 2007-07-11 на Wayback Machine Национальная служба погоды. Проверено 05 мая 2007.
  14. ^ Национальный центр ураганов (2008). "Определение конуса прогноза следа NHC". Национальное управление океанических и атмосферных исследований. Получено 2008-08-27.

внешняя ссылка