Prognozowanie opadów cyklonu tropikalnego - Tropical cyclone rainfall forecasting

Huragan QPF

Prognozowanie opadów w cyklonach tropikalnych obejmuje wykorzystanie modeli naukowych i innych narzędzi do przewidywania opadów spodziewanych w cyklonach tropikalnych, takich jak huragany i tajfuny. Znajomość klimatologii opadów cyklonów tropikalnych jest pomocna w określeniu prognozy opadów cyklonów tropikalnych. Więcej opadów spada przed środkiem cyklonu niż w jego ślady. Najcięższe opady występują w gęstym, gęstym zachmurzeniu i ścianie oka . Wolno poruszające się cyklony tropikalne, takie jak huragan Danny i huragan Wilma , mogą prowadzić do najwyższych ilości opadów z powodu przedłużających się ulewnych deszczy w określonym miejscu. Jednak pionowe uskoki wiatru prowadzą do zmniejszenia ilości opadów, ponieważ opady są preferowane w kierunku uskoku w dół i nieco na lewo od środka, a strona w górę jest pozbawiona opadów. Obecność wzgórz lub gór w pobliżu wybrzeża, jak ma to miejsce w większości Meksyku , Haiti , Republiki Dominikańskiej , znacznej części Ameryki Środkowej , Madagaskaru , Reunion , Chin i Japonii , powoduje zwiększenie ilości po stronie nawietrznej z powodu wymuszonego wznoszenia się. powodując ulewne deszcze w górach. Silny system poruszający się w średnich szerokościach geograficznych, taki jak zimny front , może prowadzić do dużych ilości z systemów tropikalnych, występujących na długo przed jego środkiem. Przemieszczanie się cyklonu tropikalnego nad chłodną wodą również ograniczy jego potencjał opadów. Kombinacja czynników może prowadzić do wyjątkowo dużych ilości opadów, jak zaobserwowano podczas huraganu Mitch w Ameryce Środkowej .

Wykorzystanie modeli prognostycznych może pomóc w określeniu wielkości i struktury przewidywanych opadów. Modele klimatologiczne i trwałości, takie jak r-CLIPER, mogą stworzyć podstawę dla umiejętności prognozowania opadów w cyklonach tropikalnych . Uproszczone modele prognostyczne, takie jak technika Krafta i reguły ośmiu i szesnastu cali, mogą tworzyć szybkie i proste prognozy opadów, ale zawierają różne założenia, które mogą nie być prawdziwe, takie jak zakładanie średniego ruchu do przodu, średniej wielkości burzy, oraz znajomość sieci obserwacji opadów deszczu, do której zmierza cyklon tropikalny. Prognozowana metoda TRAP zakłada, że ​​struktura opadów cyklonu tropikalnego zmienia się niewiele w ciągu najbliższych 24 godzin. Globalnym modelem prognostycznym, który pokazuje największe umiejętności w prognozowaniu opadów związanych z cyklonami tropikalnymi w Stanach Zjednoczonych, jest ECMWF IFS (Zintegrowany System Prognozowania).

Rozkład opadów wokół cyklonu tropikalnego

Względne rozmiary Typhoon Tip , Cyclone Tracy i Stany Zjednoczone.

Większa część opadów przypada przed centrum (lub oko ) niż po przejściu centrum, przy czym najwyższy procent przypada na prawy przedni kwadrant . Najwyższe wskaźniki opadów cyklonu tropikalnego mogą leżeć w prawym tylnym kwadrancie w ćwiczącym (nieruchomym) paśmie napływu. Stwierdzono, że opady deszczu są najsilniejsze w ich wewnętrznym jądrze, w obrębie jednego stopnia szerokości geograficznej od centrum, z mniejszymi ilościami dalej od centrum. Większość opadów w huraganach koncentruje się w promieniu wichury . Większe cyklony tropikalne mają większe osłony przeciwdeszczowe, co może prowadzić do większych ilości opadów dalej od centrum cyklonu. Burze, które poruszają się powoli lub zapętlają, prowadzą do największych ilości opadów. Riehl obliczył, że 33,97 cala (863 mm) opadów dziennie można spodziewać się w odległości pół stopnia lub 35 mil (56 km) od centrum dojrzałego cyklonu tropikalnego. Wiele cyklonów tropikalnych porusza się do przodu z prędkością 10 węzłów, co ograniczyłoby czas trwania tych nadmiernych opadów do około jednej czwartej dnia, co dałoby około 8,50 cala (216 mm) opadów. Byłoby to prawdziwe nad wodą, w promieniu 160 km od linii brzegowej i poza elementami topograficznymi. W miarę jak cyklon przemieszcza się dalej w głąb lądu i zostaje odcięty od źródła ciepła i wilgoci (oceanu), ilość opadów z cyklonów tropikalnych i ich pozostałości szybko się zmniejszają.

Pionowy uskok wiatru

Cyrkulacja po wschodniej stronie Floyd, wymuszająca opady deszczu w pobliżu i za frontem na północnym wschodzie

Pionowe uskoki wiatru wymuszają, aby wzór opadów wokół cyklonu tropikalnego stał się wysoce asymetryczny, przy czym większość opadów spada w lewo i z wiatrem wektora uskoku lub w lewo. Innymi słowy, ścinanie południowo-zachodnie wymusza większość opadów na północny-wschód od centrum. Jeśli uskok wiatru jest wystarczająco silny, większość opadów odsunie się od środka, prowadząc do tak zwanego odsłoniętego środka cyrkulacji. Kiedy to nastąpi, potencjalna wielkość opadów z cyklonem tropikalnym zostanie znacznie zmniejszona.

Interakcja z przednimi granicami i dołkami górnego poziomu

Ponieważ cyklon tropikalny oddziałuje z rynną górnego poziomu i powiązanym frontem powierzchni , widoczny jest wyraźny północny obszar opadów wzdłuż frontu przed osią rynny górnego poziomu. Fronty powierzchniowe z wytrącającymi się ilościami wody 1,46 cala (37 mm) lub więcej oraz rozbieżność górnego poziomu nad głową na wschód od rynny górnego poziomu mogą prowadzić do znacznych opadów deszczu. Ten rodzaj interakcji może prowadzić do pojawienia się najcięższych opadów deszczu spadających wzdłuż i na lewo od toru cyklonu tropikalnego, z opadami opadającymi setki mil lub kilometrów z wiatrem od cyklonu tropikalnego.

Góry

Wilgotne powietrze wypychane na zbocza przybrzeżnych wzgórz i łańcuchów górskich może prowadzić do znacznie większych opadów niż na równinie przybrzeżnej. Te obfite opady deszczu mogą prowadzić do osunięć ziemi, które nadal powodują znaczną utratę życia, tak jak podczas huraganu Mitch w Ameryce Środkowej , gdzie zginęło kilka tysięcy osób.

Narzędzia wykorzystywane do przygotowania prognozy

r-CLIPER dla Isabel (2003)

Klimatologia i trwałość

Wydział Badań nad Huraganami Laboratorium Oceanograficznego i Meteorologicznego Atlantyku stworzył model r-CLIPER ( klimatologia i trwałość opadów ), który ma służyć jako punkt odniesienia dla wszelkich weryfikacji dotyczących opadów cyklonu tropikalnego . Teoria jest taka, że ​​jeśli globalne modele prognostyczne nie są w stanie pokonać prognoz opartych na klimatologii, to nie ma umiejętności w ich stosowaniu. Korzystanie z prognozowanej trasy z r-CLIPER ma wyraźną przewagę, ponieważ może ona w krótkim czasie zabraknąć 120 godzin/5 dni z prognozą trasy dowolnego cyklonu tropikalnego na całym świecie. Odmiana krótki zasięg, który wykorzystuje utrzymywanie jest T ropical Ra infall P technika otential ( TRAP ), techniki, która wykorzystuje ilości opadów satelitarnych pochodzące z promieniowania mikrofalowego satelitów obrazowania i ekstrapoluje bieżącą konfigurację opadów przodu przez 24 godzin z prądem prognozy toru. Główną wadą tej techniki jest to, że zakłada ona cyklon tropikalny w stanie ustalonym, który z czasem ulega niewielkim zmianom strukturalnym, dlatego jest uruchamiany tylko przez 24 godziny w przyszłość.

GFS dla Isabel (2003)

Numeryczna prognoza pogody

Modele komputerowe mogą być wykorzystywane do diagnozowania wielkości opadów cyklonu tropikalnego. Ponieważ modele prognostyczne wyświetlają swoje informacje w siatce, dają jedynie ogólne wyobrażenie na temat pokrycia obszaru opadów umiarkowanych do obfitych. Żadne aktualne modele prognostyczne nie działają w wystarczająco małej skali siatki (1 km lub mniejszej), aby móc wykryć bezwzględne maksima mierzone w cyklonach tropikalnych. Spośród amerykańskich modeli prognostycznych, najlepiej wykonując model tropikalny cyklon opadów prognozowania jest znany jako GFS lub G skroniowe F orecasting S ystem. Wykazano, że model GFDL ma wysokie odchylenie dotyczące wielkości cięższych deszczów rdzeniowych w cyklonach tropikalnych. Począwszy od 2007 r., NCEP Hurricane-WRF stał się dostępny, aby pomóc w przewidywaniu opadów deszczu z cyklonów tropikalnych. Niedawna weryfikacja pokazuje, że zarówno europejski model prognozy ECMWF, jak i północnoamerykański model mezoskalowy (NAM) wykazują niskie odchylenie przy większych ilościach opadów w cyklonach tropikalnych.

Zasada Krafta

Pod koniec lat pięćdziesiątych powstała ta praktyczna zasada , opracowana przez RH Krafta. Na podstawie wielkości opadów (w jednostkach imperialnych) zgłoszonych przez sieć opadów pierwszego rzędu w Stanach Zjednoczonych odnotowano, że suma opadów burzy pasuje do prostego równania: 100 podzielone przez prędkość ruchu w węzłach. Ta zasada działa, nawet w innych krajach, dopóki porusza się cyklon tropikalny i tylko sieć stacji synoptycznych pierwszego rzędu (z obserwacjami oddalonymi od siebie o około 97 km) jest używana do obliczania sumy burz. Kanada stosuje zmodyfikowaną wersję reguły Krafta, która dzieli wyniki przez czynnik dwa, który uwzględnia niższe temperatury powierzchni morza obserwowane wokół Atlantyku w Kanadzie oraz przewaga systemów podlegających pionowemu uskokowi wiatru na ich północnych szerokościach geograficznych. Głównym problemem związanym z tą zasadą jest to, że sieć obserwacji opadów jest gęstsza niż sieć meldunkowa synoptyczna lub sieci stacji pierwszego rzędu, co oznacza, że ​​absolutne maksimum jest prawdopodobnie niedoszacowane. Innym problemem jest to, że nie uwzględnia wielkości cyklonu tropikalnego ani topografii.

Zobacz też

Bibliografia

Zewnętrzne linki