Наблюдение за тропическими циклонами - Tropical cyclone observation
Часть серии по |
Тропические циклоны |
---|
Контур тропических циклонов Портал тропических циклонов |
Наблюдения за тропическими циклонами на протяжении последних нескольких столетий проводились различными способами. Прохождение тайфунов, ураганов, а также других тропических циклонов было обнаружено из уст в уста моряков, недавно прибывших в порт, или с помощью радиопередач с судов в море, от отложений наносов в прибрежных устьях до вымирания близлежащих городов. береговая линия. Со времен Второй мировой войны достижения в области технологий включали использование самолетов для обзора океанических бассейнов, спутников для наблюдения за мировым океаном из космоса с использованием различных методов, радаров для наблюдения за их продвижением вблизи береговой линии, а недавно и внедрение беспилотных летательных аппаратов. преодолевать штормы. Недавние исследования были сосредоточены на изучении ударов ураганов, лежащих в скалах или прибрежных озерных отложениях, которые являются ответвлениями новой области, известной как палеотемпестология . В этой статье подробно описываются различные методы, использованные при создании базы данных об ураганах, а также реконструкции, необходимые для повторного анализа прошлых штормов, используемых в таких проектах, как реанализ Атлантического урагана .
Геологические маркеры прошлой деятельности
Сталагмиты в пещерах
Недавние исследования изотопов 18 O и 13 C, обнаруженных в сталагмитах в Белизе, показывают, что явления тропических циклонов могут оставлять маркеры, которые можно отделить каждую неделю. Частота ошибок данного типа микроанализа составила 1 ошибку на 1200 точек отбора проб.
Маркеры в кораллах
Камни содержат определенные изотопы элементов, известные как природные индикаторы, которые описывают условия, в которых они образовались. Изучая карбонат кальция в коралловых породах, можно получить информацию о прошлой температуре поверхности моря и ураганах. Более легкие изотопы кислорода ( 16 O) остаются в кораллах в периоды очень сильных дождей. Так как ураганы являются основным источником экстремальных осадков в тропических океанов, прошедших ураганов события могут быть датированы дни их воздействия на коралл, смотря на увеличение 18 концентрации O в кораллах.
Отложения наносов в прибрежных озерах
Кам Биу-Лю, профессор Университета штата Луизиана , изучал отложения, лежащие на дне прибрежных озер и болот, чтобы изучить частоту и интенсивность ураганов за последние 5000 лет. Поскольку штормовые нагоны сметают с собой прибрежные пески по мере продвижения вглубь суши, слой песка остается в прибрежных озерах и болотах. Затем для датировки слоев используется радиоуглеродное датирование .
Газеты
До изобретения телеграфа в начале и середине 19 века новости были такими же быстрыми, как самая быстрая лошадь, сцена или корабль. Обычно предварительное предупреждение о ударе тропического циклона не поступало. Однако ситуация изменилась в 19 веке, когда мореплаватели и исследователи, работающие на суше, такие как отец Виньес на Кубе , разработали систематические методы определения внешнего вида неба или состояния моря, которые могли предсказать приближение тропического циклона вплоть до на пару дней вперед.
В Китае обилие исторических документальных записей в форме Fang Zhi (полуофициальные местные бюллетени) предлагает исключительную возможность для предоставления набора исторических данных с высоким разрешением о частоте тайфунов. Кам-биу Лю и др. (2001) реконструировали 1000-летний ряд случаев выхода тайфунов на сушу в провинции Гуандун на юге Китая, начиная с 975 года нашей эры, и обнаружили, что в десятилетнем масштабе двадцатилетний интервал с 1660 по 1680 год является самым активным периодом в истории наблюдений, с от двадцати восьми до тридцати семи тайфунов за десятилетие. Изменчивость в местах выхода тайфунов на сушу в провинции Гуандун имитирует то, что наблюдается в других палеоклиматических примерах (например, годичных кольцах, ледяных кернах) из Китая и северного полушария. Примечательно, что два периода наиболее частых тайфунов в Гуандуне (1660–1680 гг., 1850–1880 гг.) Совпадают с двумя наиболее холодными и засушливыми периодами в северном и центральном Китае во время Малого ледникового периода .
Приземные наблюдения
Судовые отчеты
На протяжении веков люди плавали по океанам и морям мира, и так же долго они сталкивались со штормами. Худшие из циклонов над открытыми морями, вероятно, уносили тех, кто их наблюдал, в глубины океанов. Однако некоторые выжили и рассказали страшные истории. До изобретения беспроводного телеграфа в 1905 году сообщения о штормах на море либо совпадали с их прибытием к берегу, когда корабли карабкались в порт, либо приходили спустя недели и месяцы из отдаленных портов захода. Отчеты с судов и буев, доступные с 1970-х годов, используются в режиме реального времени не только для измерения температуры, давления и ветра, но и для измерения температуры поверхности моря и высоты волн.
Сообщения о ветре с судов в море все чаще основываются на анемометрах, и в меньшей степени на шкале Бофорта . Это важно отметить, поскольку шкала Бофорта недооценивает ветры при более высоких скоростях ветра, что указывает на то, что наблюдения за ветром с судов, проведенные для более старых штормов, вероятно, недостаточно отражают их истинное значение.
Как пишет Кристофер Ландси и др. Следует отметить, что многие тропические циклоны, которые сформировались в открытом море и не затронули какое-либо побережье, обычно оставались незамеченными до спутниковых наблюдений с 1970-х годов. По их оценкам, систематическая ошибка занижения составляет от нуля до шести тропических циклонов в год в период с 1851 по 1885 год и от нуля до четырех в год в период с 1886 по 1910 год. Эти занижения примерно учитывают типичный размер тропических циклонов, плотность судоходных путей над Атлантическим бассейном. , и количество населенных пунктов береговой линии.
Наземные наблюдения
В начале 20-го века прогнозирование траектории циклонов все еще ограничивалось районами с наибольшим падением приземного давления на основе наблюдений за приземной погодой и климатологии. Эти методы оказались передовыми в прогнозировании тропических циклонов до середины 20 века. Наземные наблюдения за поверхностью остаются бесценным источником информации в режиме реального времени в местах, расположенных вблизи береговой линии и внутри страны. В сочетании с данными наблюдений с судов и газетами они составляли единую информационную сеть для обнаружения ураганов до тех пор, пока в 1941 году не были введены радиозонды, а в 1944 году не начали работать разведывательные самолеты. Наблюдения за давлением и ветром с суши могут показать, насколько быстро тропический циклон затухает по мере того, как он движется вглубь суши. . Их отчеты об осадках показывают, где выпадают значительные осадки, и могут быть предупреждением о возможных наводнениях. С созданием сети ASOS в Соединенных Штатах в 1990-х годах больше мест отчитываются круглосуточно, чем когда-либо прежде.
Мобильные платформы
С 1990-х годов академические исследователи начали развертывать мобильные метеостанции, укрепленные, чтобы противостоять ураганным ветрам. Двумя крупнейшими программами являются Программа мониторинга прибрежных районов Флориды и Эксперимент с мобильной измерительной башней для ветроэнергетики. Во время выхода на сушу Отдел исследования ураганов NOAA сравнивает и проверяет данные с самолетов-разведчиков, в том числе данные о скорости ветра, полученные на эшелоне полета, а также от GPS-зондов и микроволновых радиометров ступенчатой частоты, с данными о скорости ветра, передаваемыми в режиме реального времени с метеостанций, установленных рядом или на местности. берег. Национальный центр ураганов использует эти данные для оценки условий на берегу и для проверки прогнозов.
Аэрологические наблюдения
Самолет-разведчик
Идея авиационной разведки тропических циклонов впервые была выдвинута капитаном У. Л. Фарнсвортом из Коммерческой ассоциации Галвестона в начале 1930-х годов. При поддержке Бюро погоды США , она прошла как Сенат Соединенных Штатов и Палата представителей США в 1936 году С 1944 года самолеты летали в море , чтобы найти тропические циклоны. До появления регулярного спутникового вещания это было случайностью. После этого полеты самолетов в тропические системы стали более целенаправленными и точными. В настоящее время C-130 используется в качестве истребителя ураганов в ВВС, а P-3 Orion используется Национальным управлением океанических и атмосферных исследований для исследовательских проектов, направленных на лучшее понимание тропических циклонов и улучшение прогнозов ураганов. Выполнение миссий синоптических наблюдений с помощью реактивного самолета Gulfstream, когда зонды падения ветра используются для исследования окружающей среды тропического циклона, привело к сокращению ошибок прогнозов траектории на 15-20% там, где такие миссии присутствовали.
Исторические самолеты, используемые для отслеживания погоды и ураганов, включают:
- РК-47 ВВС США
- WB-29 ВВС США
- WB-57F - НАСА
- B-50 ВВС США
- WB-50D ВВС США
- WC-135B ВВС США
- WC-130 ВВС США
В Канаде , то Convair 580 используется Национальным исследовательским советом отслеживать ураганы.
Беспилотные летательные аппараты
Эпоха аэрозондов началась в 1998 году, когда Австралийское метеорологическое бюро направило аэрозонд на тропический циклон Тиффани. В 2005 году ураган Офелия стал первым атлантическим тропическим циклоном, в котором беспилотный летательный аппарат, известный как аэрозонд, использовался для лечения тропического циклона . Первый тайфун также был пронизан аэрозондом в 2005 году. В отличие от обычных разведывательных полетов, аэрозонд оставался у поверхности после 10-часового полета внутри тропического циклона.
Дистанционное зондирование
Радар
Во время Второй мировой войны , радиолокационная технология была разработана для обнаружения самолетов. Вскоре стало очевидно, что большие территории стали не видны из-за сильной погоды. В 1957 году Национальная метеорологическая служба создала первую в США радиолокационную сеть, которая покрывала береговую линию и служила первым предупреждением о надвигающемся тропическом циклоне. Модернизированный в 1990-х годах для использования доплеровской технологии, радар может предоставлять оценки количества осадков, оценки ветра, возможные местоположения торнадо в пределах спиральных полос системы, а также местоположение центра тропического циклона. Соединенные Штаты используют сеть из 158 доплеровских радаров по всей стране.
спутниковое
Начиная с запуска TIROS-I в апреле 1960 года, спутники использовались для поиска тропических циклонов. Метод Дворжака был разработан на основе ранних спутниковых изображений тропических циклонов для определения силы тропического циклона в реальном времени по характеристикам, наблюдаемым на спутниковых изображениях. В большинстве бассейнов тропических циклонов использование спутниковой техники Дворжака является основным методом, используемым для определения максимально устойчивых ветров тропических циклонов. Степень полосатости и разница в температуре между глазом и глазной стенкой используется в методике для определения максимального устойчивого ветра и давления. С середины 1990-х годов с помощью микроволновых изображений можно определить центр вращения, когда этот центр скрыт из-за облачности от среднего до высокого уровня. Температура верхней границы облаков используется в режиме реального времени для оценки интенсивности дождя внутри циклона.
Тропический шторм Вильма в T3.0 | Тропический шторм Деннис в T4.0 | Ураган "Жанна" на Т5.0 | Ураган Эмили на Т6.0 |
Смотрите также
- Реанализ атлантического урагана
- Обнаружение конвективных штормов
- История предупреждений об атлантических тропических циклонах
- Охотники за ураганами
- Палеотемпестология
- Радиоуглеродное датирование
- спутниковое
- Анализ погоды на поверхности
- Тропический циклон
использованная литература