Hurricane Florence tager fat på den amerikanske kyst lige på højden af orkansæsonen. Hvordan ved eksperter hvornår og hvor den næste store orkan kommer til at ramme? Det er kompliceret.
Et high definition-kamera uden for den internationale rumstation (ISS) fangede en skarp og nøgtern udsigt over orkanen Firenze kl. 07:50 EDT onsdag (12. september 2018).
Af Mark Bourassa, Florida State University og Vasu Misra, Florida State University
Orkanen Firenze er på vej mod den amerikanske kyst, lige i højden af orkansæsonen.
Orkaner kan forårsage enorme skader på grund af vind, bølger og regn, for ikke at nævne kaoset, da befolkningen generelt forbereder sig på hårdt vejr.
Sidstnævnte bliver mere relevant, da den monetære skade fra katastrofer er i stigning. Den voksende kystbestand og infrastruktur samt stigende havniveau bidrager sandsynligvis til denne stigning i skadeomkostninger.
Dette gør det desto mere nødvendigt at få tidlige og præcise prognoser ud til offentligheden, noget forskere som os bidrager aktivt til.
Lav forudsigelser
Orkanprognoser har traditionelt fokuseret på at forudsige en storms spor og intensitet. Stormens spor og størrelse bestemmer, hvilke områder der kan blive ramt. For at gøre dette bruger prognosemodeller modeller - hovedsagelig softwareprogrammer, der ofte køres på store computere.
Desværre er ingen enkelt prognosemodel konsekvent bedre end andre modeller til at foretage disse forudsigelser. Nogle gange viser disse prognoser dramatisk forskellige stier, der adskiller sig hundreder af miles. Andre gange er modellerne i tæt overensstemmelse. I nogle tilfælde, selv når modeller er i tæt overensstemmelse, har de små forskelle i sporet meget store forskelle i stormflod, vinde og andre faktorer, der påvirker skader og evakueringer.
Derudover bestemmes adskillige empiriske faktorer i de forventede modeller enten under laboratoriebetingelser eller i isolerede felteksperimenter. Det betyder, at de muligvis ikke nødvendigvis fuldt ud repræsenterer den aktuelle vejrbegivenhed.
Orkanen Firenze fra International Space Station (ISS) om morgenen den 12. september 2018. Alexander Gerst, en EU-videnskabsmand ombord på ISS, skrev: ”Pas på, Amerika! #HurricaneFlorence er så enorm, vi kunne kun fange hende med en super vidvinkelobjektiv fra @ Space_Station, 400 km direkte over øjet. ”Billedet via NASA.
Så bruger prognosemænd en samling modeller til at bestemme en sandsynlig række spor og intensiteter. Sådanne modeller inkluderer NOAAs globale prognosesystem og europæiske center for mellemklasse vejrprognoser globale modeller.
FSU Superensemble blev udviklet af en gruppe på vores universitet, ledet af meteorolog T.N. Krishnamurti, i de tidlige 2000'ere. Superensemblet kombinerer output fra en samling modeller, hvilket giver mere vægt på de modeller, der viste bedre forudsagte tidligere vejrbegivenheder, såsom atlantiske tropiske cyklonbegivenheder.
En prognosemandssamling af modeller kan gøres større ved at finjustere modellerne og ændre startbetingelserne lidt. Disse forstyrrelser forsøger at redegøre for usikkerhed. Meteorologer kan ikke vide den nøjagtige tilstand af atmosfæren og havet på tidspunktet for starten af modellen. For eksempel observeres tropiske cykloner ikke godt nok til at have tilstrækkelig detaljer om vind og regn. For et andet eksempel afkøles havets overfladetemperatur ved passage af en storm, og hvis området forbliver sky-dækket, er det meget mindre sandsynligt, at køligere farvande observeres af satellit.
Begrænset forbedring
I løbet af det sidste årti er sporprognoserne løbende forbedret. En overflod af observationer - fra satellitter, bøjer og fly, der fløj ind i den udviklende storm - gør det muligt for forskere at forstå miljøet omkring en storm bedre og til gengæld forbedre deres modeller. Nogle modeller er forbedret med så meget som 40 procent for nogle storme.
En bøje, der samler vejrdata. Billede via NOAA / Wikimedia Commons.
Prognoser for intensitet er imidlertid lidt forbedret i løbet af de sidste årtier.
Det skyldes delvis metrikken, der er valgt til at beskrive intensiteten af en tropisk cyklon. Intensitet beskrives ofte med hensyn til spidsvindhastighed i en højde af 10 meter over overfladen. For at måle det ser operationelle prognosemænd ved National Hurricane Center i Miami på den maksimale gennemsnitlige vindhastighed på et minut, der er observeret på et givet tidspunkt i den tropiske cyklon.
Det er dog ekstremt vanskeligt for en model at estimere den maksimale vindhastighed for en tropisk cyklon på et givet fremtidig tidspunkt. Modeller er upræcise i deres beskrivelser af hele atmosfærens og havets tilstand ved starttidspunktet for modellen. Små skalaer ved tropiske cykloner - ligesom skarpe gradienter i regn, overfladevind og bølgehøjder inden for og uden for de tropiske cykloner - er ikke så pålideligt fanget i de prognosemodeller.
Både atmosfæriske og havets egenskaber kan påvirke stormintensiteten. Forskere mener nu, at bedre information om havet kunne tilbyde de største gevinster i forventet nøjagtighed. Af særlig interesse er energien, der er lagret i det øvre hav, og hvordan dette varierer med havfunktioner såsom hvirvel. Aktuelle observationer er ikke tilstrækkeligt effektive til at placere hav-hvirvler på det rigtige sted, og er heller ikke effektive til at fange størrelsen af disse hvirvler. For forhold, hvor atmosfæren ikke begrænser orkanvæksten alvorligt, bør disse oceaniske oplysninger være meget værdifulde.
I mellemtiden forfølger prognosemænd alternative og komplementære målinger, ligesom størrelsen på de tropiske cykloner.
Mark Bourassa, professor i meteorologi, Florida State University og Vasu Misra, lektor i meteorologi, Florida State University
Denne artikel er genudgivet fra Samtalen under en Creative Commons-licens. Læs den originale artikel.
Nederste linje: Hvordan meteorologer forudsiger store orkaner.
