Wie Sich Die Hurrikan-Prognosen Verbessert Haben

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Hurrikan-prognosen haben in den 20 jahren, seit hurrikan andrew südflorida verwüstete, viele fortschritte gemacht, aber es gibt immer noch viele herausforderungen bei der vorhersage dieser heftigen stürme.

Zwei Tage vor dem Hurrikan Andrew am 24. August 1992 in Südflorida landete Hurricane-Vorreiter Frank Marks mit einem Flugzeug um und über dem Hurrikan, um die Windgeschwindigkeit zu messen. Als er nach Miami zurückkehrte, war es klar, dass der Sturm nicht schwächer wurde.

"Es sah nicht gut aus. Ich ging nach Hause und sagte meiner Frau:" Wir müssen uns fertig machen. "" Er ritt den Sturm zu Hause aus ", sagte er mit sechs Familienmitgliedern und Freunden (und einem Hund), die sich darin drängten ein kleines Bad, das sicherste Zimmer im Haus.

Andrew verursachte eine der schlimmsten Naturkatastrophen in der Geschichte der USA, als er als Kategorie-5-Sturm landete und Südflorida verwüstete. Bei dem Sturm kamen 15 Menschen ums Leben, mehr als 100.000 Häuser wurden allein in Miami-Dade County eingeebnet und schätzungsweise 26 Milliarden Dollar an Schäden verursacht, wie die National Oceanographic and Atmospheric Administration (NOAA) berichtete, in der Marks zu dieser Zeit arbeitete. Bis Katrina war dies der teuerste US-Hurrikan in den Büchern.

Hurrikane sind zwar weiterhin schwer vorhersagbar, insbesondere weil sie sich plötzlich auf eine schwer verständliche Weise intensivieren können. Hurrikan-Prognosen sind jedoch seit 1992 weit fortgeschritten. [History of Destruction: 8 Great Hurricanes]

Prognosen bestehen im Wesentlichen aus zwei Komponenten: Wohin der Hurrikan geht (genannt Spur) und wie stark er ist (Intensität). 1992 wurden Hurrikanprognosen für nur drei Tage erstellt, jetzt aber für fünf - und in Kürze werden sie für eine Woche abgegeben, sagte Rick Knabb, Direktor des National Hurricane Center (NHC) der NOAA.

Die Prognosen für die Strecken haben sich zum Teil aufgrund der erhöhten Anzahl von Satelliten verbessert, die mit fortschrittlicheren Wetterüberwachungsgeräten ausgestattet sind. Gleichzeitig hat die Supercomputing-Leistung exponentiell zugenommen, und Computermodelle, mit denen die Richtung eines Zyklons vorhergesagt wird, verbessern sich ständig. NOAA hat auch mehr Flugzeuge mit besseren Instrumenten zur Verfügung.

Bessere Werkzeuge

Im Jahr 1992 gab es im Wesentlichen nur zwei Möglichkeiten, die Intensität des Hurrikans zu messen: Die Messung der Windgeschwindigkeit in der Nähe des Sturms mit Flugzeugen in einer Entfernung von 10.000 Fuß (3.000 Meter) und die Verwendung der Satellitentechnik von Dvorak (laut NOAA). Die letztere Technik vergleicht ein aktuelles Bild eines Hurrikans mit Bildern früherer Stürme und berechnet die wahrscheinliche Intensität des Sturms. Es wird immer noch verwendet, um die Intensität von Wirbelstürmen zu messen, die sich östlich der Karibik bilden. Dahinter können Flugzeuge nicht gelangen, weil ihnen der Treibstoff ausgeht.

Zu diesem Zeitpunkt benutzten die Forscher noch statistische Modelle in ihren Vorhersagen, obwohl sie gerade erst mit fortgeschritteneren dynamischen Modellen begonnen hatten, sagte Knabb. Dynamische Modelle können die Wahrscheinlichkeit zukünftiger Ereignisse basierend auf den aktuellen Bedingungen besser vorhersagen. Statistische Modelle finden Muster in vergangenen Ereignissen, die nicht unbedingt auf zukünftige Ereignisse zutreffen, da sich alle Zyklone unterscheiden. Seitdem haben fortschrittlichere dynamische Modelle und das exponentielle Wachstum von Supercomputern die Hurrikanprognosen erheblich verbessert und die eintägigen Hurrikanbahnfehler halbiert. Dies bedeutet, dass die Prognostiker ihre Fähigkeit, zu wissen, wohin ein Hurrikan zusteuert, verbessert haben.

Die zunehmende Anzahl von Satelliten, die für das Wetter zur Verfügung stehen, und die Entwicklung fortschrittlicher Überwachungsinstrumente für diese Raumfahrzeuge haben ebenfalls enorm geholfen. Diese Geräte messen Variablen wie saisonale Wettermuster, Meeresströmungen und -temperaturen, die sich auf die Hurrikanbildung auswirken und wo die Hurrikane betroffen sind, laut NOAA.

Satelliten erweitern zwar auch die Möglichkeiten von Hurrikanjägern erheblich, aber Flugzeuge führen immer noch viele Funktionen aus, die Satelliten nicht leisten können. In der Mitte der 1990er Jahre begann die NOAA, GPS-fähige Aufzeichnungsgeräte in Wirbelstürme zu stürzen. Diese Geräte, so genannte Dropsondes, können Windgeschwindigkeit und -richtung, Temperatur, Taupunkt und Druck von dem Punkt aus messen, an dem sie bis zur Meeresoberfläche fallen. Dies ermöglichte den Prognostikern viel mehr Informationen über die Intensität der Stürme und die zukünftige Richtung.

Diese Instrumente werden oft von NOAAs Gulfstream-IV-Flugzeugen abgeworfen, die in und um Stürme fast neun Stunden aus einer Höhe von 45.000 Fuß (etwa 14.000 m) fliegen können. Ihre Messungen haben die Prognosen für die 12- bis 48-Stunden-Strecke um 10 bis 15 Prozent verbessert, so die Vertreter der NOAA.

Um die Windgeschwindigkeit an der Oberfläche von herannahenden Stürmen zu messen, wurde 2007 ein Gerät mit der Bezeichnung SFMR (Stepped Frequency Microwave Radiometer) auf dem Hurricane-Hunter-Flugzeug der US-Luftwaffe C-130J installiert Geschwindigkeit durch Messung der Mikrowellenstrahlung, die natürlicherweise aus Schaumstoff emittiert wird, der von Winden an der Meeresoberfläche aufgewirbelt wird, gemäß NOAA. Bisher konnten Winde nur von Flugzeugen aus großer Höhe direkt gemessen werden. Dies fügt dem Wissen der Forscher über den Sturm eine wichtige Dimension hinzu - wie intensiv es ist und wohin es gehen wird.

Hurrikane in 3D

Den Weg eines Hurrikans vorherzusagen, ist keine leichte Aufgabe, aber die Prognostiker haben sich wesentlich verbessert. 1992 betrug der durchschnittliche Fehler nach drei Tagen etwa 480 Kilometer (300 Meilen) und bewegte sich entlang seiner aktuellen Richtung und Position das ist dreifach reduziert worden, sagt NOAA. Nach fünf Tagen beträgt der typische Streckenfehler jetzt etwa 250 Meilen (400 km), etwa so genau wie die 3-Tage-Vorhersage vor 12 Jahren.

Ein Großteil der Verbesserung kommt von schnelleren Computern und besseren Modellen, die eine genauere Vorhersage des Verhaltens eines Sturms ermöglichen. NOAA verfügt über zwei Supercomputer, um Sturmsimulationen durchzuführen.

Prognostiker bestimmen den Verlauf und die Intensität eines Sturms, indem er alle Daten zu Satelliten, Flugzeugen und Bodendaten in diese Supercomputermodelle integriert. Im National Hurricane Center können die neuesten Modelle einen sich entwickelnden Sturm in 3D visualisieren, aber die Prognostiker führen auch einfache statistische Modelle aus, die auf den Spuren vergangener Hurrikane basieren. Diese alten Vorhersagen und topaktuellen Vorhersagen werden auf einer Karte dargestellt und führen zu einem verwirrenden Gewirr von Sturmspuren, die wie gekochte Spaghetti aussehen können.

Die Aufgabe eines Hurrikan-Vorhersehers ist es, diese Modelle zu interpretieren und auf ihren eigenen Erfahrungen aufzubauen, um die wahrscheinlichste Vorhersage für einen tatsächlichen Sturm zu erzeugen, sagte David Zelinsky, ein Meteorologe im Zentrum.

Ein NHC-Prognostiker bestimmt den Verlauf und die Intensität eines Sturms für fünf bis sieben Tage. Hurrikanprognosen werden alle sechs bis zwölf Stunden aktualisiert.

Im Jahr 2002 führte der NHC auch den "Schienenkegel" ein, der den wahrscheinlichen Weg des Hurrikans darstellt, und zeigt die möglichen Routen, die der Sturm nehmen könnte, wobei der Weg in der Mitte des Kegels der wahrscheinlichste Weg ist, den der Sturm nehmen wird.

Während der relativ ruhigen Wintermonate arbeiten die NHC-Teams stundenlang an ihren numerischen Modellen, um die Prognosen für das nächste Jahr für das nächste Jahr zu verbessern und zu verbessern, sagte Zelinsky. "Wir versuchen immer einen Schritt voraus zu sein."

Neue Überflutungskarten

Die meisten Hurrikanschäden und Todesfälle stammen von Überschwemmungen, nicht von starken Winden. Bis 2014 wurden die Sturmwarnungen des NHC jedoch ausschließlich wegen der drohenden Windgeschwindigkeit ausgegeben.

Im Jahr 2014 führte das Hurricane Center experimentelle Warnungen vor Sturmfluten ein, dem Anstieg des Meeresspiegels, der die Hurrikane begleiten und vorausgehen kann. Die Überschwemmungen überschwemmen oft tief liegende Küstengebiete und können bis weit ins Landesinnere reichen. Sturmflut kann weit außerhalb des Warnbereichs für einen Hurrikan auftreten. Das System wird 2015 offiziell eingeführt.

Die experimentellen Warnkarten zeigen, wo Überschwemmungen bei Sturmfluten auftreten könnten und wie hoch das Wasser in diesen Gebieten sein könnte. [Watch: Storm Surge: Der tödlichste Teil eines Hurrikans]

"Sturmflut ist oft die größte Bedrohung für Leben und Eigentum eines Hurrikans ", sagte NHC-Sprecher Dennis Feltgen." Viele Menschen verstehen diesen Begriff oder die Bedrohung jedoch nicht. Die interaktiven Karten zeigen, wie viel Wasser im schlimmsten Fall zu erwarten ist. "

Herausforderungen bleiben bestehen

Es gibt immer noch viele Herausforderungen, um die Hurrikan-Prognosen weiter zu verbessern. Die Vorhersage der Intensität eines Hurrikans ist nach wie vor das größte Hindernis, und "hat sich seit dem Hurrikan Andrew im Wesentlichen nicht verbessert", sagte Knabb. Das liegt an einem mangelnden Verständnis der Physik, die diese massiven Systeme kontrolliert, sagte er. Hurrikane sind enorm komplex und sehr schwer zu studieren und von innen zu sehen, weil sie so groß und mächtig sind.

Forscher verstehen nicht, wann und warum die Augen der Wirbelstürme ersetzt werden, eine Phase der Zyklonentwicklung, in der das Auge breiter wird und der Sturm schwächer wird.

Die Vermittlung von Unsicherheit ist auch sehr schwierig, obwohl sich die Prognostiker durch die Zusammenarbeit mit Soziologen verbessert haben, sagte Max Mayfield, ein Hurrikan-Spezialist bei WPLG-TV Miami, der zur Zeit von Andrew im NHC war. Am wichtigsten ist jedoch, dass NHC-Alarme klarer geschrieben werden als zuvor, und die wichtigen Informationen stehen an der Spitze der Alarme, damit sie schnell gelesen und verstanden werden können, sagte Feltgen. [5 Hurrikan-Kategorien: Historische Beispiele]

Unabhängig davon, was die Prognostiker erwarten, müssen die Bürger ihren eigenen Plan machen, die Ankündigungen des NHC beachten und die Verantwortung für ihre eigene Sicherheit übernehmen, sagte Mayfield.

"Wir müssen die Denkweise überwinden, dass" es mir nicht passieren konnte ", sagte Knabb. "Stürme wie Andrew erinnern uns daran, wie schlimm [Wirbelstürme] sein können."

WordsSideKick.com-Schriftstellerin Becky Oskin hat zu diesem Bericht beigetragen.

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