حلقه در اطراف طوفان ها: ماهواره ها می توانند شدت طوفان را پیش بینی کنند

2023 نویسنده: Sophia Otis | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2023-05-21 01:48

ساکنان ساحلی و کارگران سکوهای نفتی ممکن است به لطف مطالعه دانشگاه ایلینویز که نحوه استفاده از ماهواره های موجود برای نظارت بر دینامیک طوفان های استوایی و پیش بینی ناگهانی طوفان را نشان می دهد، به زودی هشدارهای طولانی تری دریافت کنند. افزایش قدرت.

استفان نسبیت، استاد علوم جوی، گفت: «این یک اطلاعات واقعاً حیاتی است که واقعاً به جامعه در مناطق ساحلی، نه تنها در ایالات متحده، بلکه در سطح جهانی کمک می کند. Nesbitt و دانشجوی فارغ التحصیل دانیل هارنوس یافته های خود را در مجله Geophysical Research Letters منتشر کردند.

هواشناسان پیشرفت های زیادی در فناوری پیش بینی برای ردیابی مسیر بالقوه طوفان های استوایی و طوفان ها دیده اند، اما در پیش بینی شدت طوفان موفقیت چندانی نداشته اند. یکی از بزرگترین مشکلات پیش‌بینی که جامعه هواشناسی استوایی با آن مواجه است، تعیین تشدید سریع است، زمانی که طوفان‌ها ناگهان به طوفان‌ها یا طوفان‌های بسیار قوی‌تر تبدیل می‌شوند.

"تشدید سریع به معنای یک طوفان استوایی با قدرت متوسط است، چیزی که ممکن است یک منطقه را تحت تاثیر قرار دهد اما تاثیر شدیدی نداشته باشد و در کمتر از 24 ساعت منفجر شود و به طوفان دسته 2 یا 3 برسد." "این طوفان بزرگ و قوی به نظر می رسد که پیش بینی نشده بود، و اثرات آن بسیار منفی خواهد بود. اگر شما تخلیه را در محل نداشته باشید، مردم نمی توانند برای چیزی به بزرگی که قرار است به ساحل بیاید آماده شوند."

برای مثال، طوفان چارلی که در سال 2004 جنوب فلوریدا را درنوردید، در ابتدا به عنوان طوفان دسته 1 پیش بینی می شد. با این حال، زمانی که کمتر از 24 ساعت بعد به خشکی رسید، به رده 4 تقویت شد و خسارت زیادی به بار آورد.

پیش‌بینی تشدید سریع تا حدی بسیار سخت است، زیرا به‌جای بادهای با مقیاس بزرگ که جهت طوفان‌ها را تعیین می‌کنند، توسط فرآیندهای داخلی در سیستم طوفان هدایت می‌شود. تصاویر ماهواره‌ای که معمولاً برای هواشناسی استفاده می‌شوند، تنها به ابرها در بالای طوفان‌ها نگاه می‌کنند و اطلاعات کمی در مورد آنچه در داخل سیستم می‌گذرد به دست می‌دهند.

Harnos و Nesbitt مطالعه خود را بر روی تصاویر ماهواره ای مایکروویو غیرفعال متمرکز کردند. چنین ماهواره‌هایی معمولاً برای تخمین بارش، دمای سطح و سایر داده‌ها استفاده می‌شوند. محققان ایلینوی اولین کسانی بودند که از آنها به طور سیستماتیک برای مشاهده ساختار و تغییرات شدت طوفان استفاده کردند.

"چیزی که آن را برای کاری که انجام می دهیم ایده آل می کند این است که برای ابرها شفاف است. میزان یخ درون ابرها را حس می کند، که قدرت همرفت یا واژگونی جو را در داخل طوفان به ما می گوید." نسبیت گفت. "تا حدودی مانند تلاش برای تشخیص شکستگی دست با گرفتن عکس از بازو، در مقابل توانایی گرفتن اشعه ایکس از آن است."

محققان داده های ماهواره های مایکروویو غیرفعال را از سال 1987 تا 2008 بررسی کردند تا ببینند طوفان ها در 24 ساعت قبل از تشدید سریع طوفان چگونه رفتار می کنند. چنین رویکرد تصویر بزرگ، برخلاف مطالعات موردی که دانشمندان جوی اغلب انجام می‌دهند، الگوهای واضحی را در دینامیک طوفان نشان داد. آنها دریافتند که به طور مداوم، سیستم های طوفانی کم برش، حدود شش ساعت قبل از شروع تشدید، حلقه ای متقارن از رعد و برق را در اطراف مرکز سیستم تشکیل می دهند. همانطور که سیستم تبدیل به یک طوفان شد، رعد و برق عمیق تر شد و حلقه به خوبی مشخص شد.

این مطالعه همچنین طوفان‌های برشی بالا را مورد بررسی قرار داد، پدیده‌ای که کمتر رایج است و شامل بادهای جوی وابسته به ارتفاع است.

چنین طوفان هایی هنگام تشدید ساختار متفاوتی از خود نشان دادند: آنها به جای حلقه ای در اطراف مرکز، یک طوفان تندری بزرگ و چشم گاو نر را در مرکز سیستم تشکیل می دهند.

"اکنون ما یک ابزار رصدی داریم که از داده های موجود استفاده می کند که می تواند یک پرچم قرمز را برای پیش بینی کنندگان ایجاد کند، به طوری که وقتی آنها این ویژگی حلقه همرفتی را می بینند، احتمال زیادی وجود دارد که یک طوفان ممکن است به سرعت تشدید شود." گفت.این واقعاً اولین راهی است که می‌توانیم به جای حدس زدن با مدل‌ها یا پیش‌بینی‌های آماری، این کار را در زمان واقعی انجام دهیم.»

از آنجایی که ماهواره‌های مایکروویو غیرفعال هر سه تا شش ساعت یک‌بار به دور زمین می‌چرخند، هواشناسان می‌توانند از آنها برای ردیابی طوفان‌های استوایی و تماشای حلقه‌های گویا استفاده کنند تا پیش از رسیدن طوفان به حداکثر قدرت خود، یک پنجره 30 ساعته به پیش‌بینی‌کنندگان ارائه دهند.

بعد، محققان امیدوارند حتی توانایی پیش‌بینی خود را با مدل‌سازی پویایی درونی سیستم‌های طوفان در حالی که تشدید می‌شوند برای مشخص کردن دلایل تغییرات ساختاری که مشاهده کرده‌اند و کشف عواملی که فرآیند تشدید را هدایت می‌کند، افزایش دهند.

هارنوس گفت: "ماهواره به عنوان یک عکس فوری از اتفاقات در حال وقوع است." "ما می دانیم چه اتفاقی در حال رخ دادن است، اما نه اینکه چگونه این تغییرات در حال رخ دادن هستند تا به الگویی که می بینیم ختم شود. بنابراین چیزی که اکنون روی آن کار می کنیم مدل سازی کامپیوتری طوفان ها، هم طوفان های واقعی و هم طوفان های ایده آل، برای دیدن است. به صورت پویا، ساختاری، چه اتفاقی در حال وقوع است و چه تغییراتی برای تولید این الگوهایی که در داده های ماهواره ای می بینیم رخ می دهد."

برنامه تحقیقات علمی طوفان ناسا از این کار پشتیبانی کرد.