В последние 25 лет или около того эксперты постепенно улучшали предсказания того, какой курс может принять шторм. Это благодаря огромным достижениям в компьютерных и спутниковых технологиях. Несмотря на то, что у нас все еще есть «конус неопределенности», с которым мы знакомы по телевизионным сводкам погоды, сегодняшние модели более точны, чем они были раньше.
Однако единственная область, в которой еще предстоит изучить и изучить гораздо больше, — это прогнозирование того, насколько сильной может быть шторм. Хотя самолет-охотник за ураганами может помочь определить скорость, скорость ветра, температуру воды и другие данные, на самом деле мы часто не знаем, почему и как шторм усиливается или ослабевает.
За последнюю четверть века в прогнозировании интенсивности ураганов практически не было прогресса.Но благодаря новым исследованиям все это скоро изменится.«Граница раздела воздух-вода — будь то значительные волны или сильные брызги — является важным фактором в интенсивности шторма», — сказал Алекс Соловьев, доктор философии, профессор Океанографического центра Нова Юго-Восточного университета. «Ураганы получают тепловую энергию через границу раздела и теряют механическую энергию на границе раздела».Соловьев также является адъюнкт-профессором Школы морских и атмосферных наук им.
Розенстила при Университете Майами (UM RSMAS) и научным сотрудником Совместного института морских и атмосферных исследований (CIMAS). Он и его коллеги-исследователи использовали вычислительную модель гидродинамики для моделировать микроструктуру границы раздела воздух-море при ветрах ураганной силы.
Чтобы проверить эти сгенерированные компьютером результаты, группа провела эксперименты в резервуаре с соленой водой (ASIST) школы Rosenstiel UM, где они смоделировали скорость ветра и состояние поверхности океана во время ураганов.Исследование «Граница раздела воздух-море и поверхностное напряжение в условиях тропических циклонов» было опубликовано в выпуске журнала Nature Scientific Reports от 16 июня 2014 года.
Соловьев был ведущим автором этого исследования, которое проводилось мульти-институциональной группой, в которую входили Роджер Лукас (Гавайский университет), Марк Донелан и Брайан Хаус (UM RSMAS) и Исаак Гинис (Университет Род-Айленда).Исследователи были удивлены тем, что они обнаружили. Под ураганным ветром поверхность раздела воздух-вода производила снаряды, дробящиеся на капли воды субмиллиметрового размера.
Этот процесс известен из некоторых инженерных приложений, включая ракетостроение, как нестабильность Кельвина-Гельмгольца (KH). Затем в этом новом исследовании было рассмотрено, как изменения в микрофизике границы раздела воздух-море могут вызвать усиление или ослабление шторма. При скорости ветра, превышающей порог категории 1, поверхность океана неожиданно стала более «скользкой».
Когда ветер превысил силу урагана Категории 3, «скользкий» эффект начал постепенно исчезать и полностью исчез в Категории 5. Был сделан вывод, что некоторые ураганы могли быстро усилиться до Категории 3, а затем остаться в «комфортной» зоне около статуса Категории 3. . Этот вывод согласуется с глобальной статистикой тропических циклонов по максимальной интенсивности за 1982–2009 годы. До сих пор эти первые результаты показали, что физические условия, в которых воздух и океан взаимодействуют, должны быть жизненно важной частью любой успешной модели прогнозирования ураганов и помогли бы объяснить и предсказать, как шторм может усилиться, когда он движется по воде, на основе физическое напряжение на поверхности океана.Эта работа была поддержана проектом NOPP «Усовершенствованное совместное моделирование атмосферы, волн и океана для улучшения моделей прогнозирования тропических циклонов» (ИП: Исаак Гинис, URI и Шуйи Чен, Вашингтон) и Консорциумом Исследовательской инициативы Мексиканского залива (GoMRI). для перспективных исследований по переносу углеводородов в окружающей среде — CARTHE (ИП: Тамай Озгокмен, УМ). GoMRI — это 10-летняя независимая исследовательская программа стоимостью 500 миллионов долларов, учрежденная соглашением между BP и Альянсом Мексиканского залива.
Планируется, что команда продолжит свои исследования и эксперименты на объекте SUSTAIN Альфреда С. Гласселла мл. UM, который недавно был спроектирован одним из соавторов статьи в Nature, Брайаном Хаусом (UM). Это уникальная лаборатория, где они могут воссоздать условия шторма 5-й категории.
«У нас есть над чем поработать, но это отличный первый шаг», — сказал Соловьев. «Но помните: независимо от того, насколько хорошо мы предсказываем интенсивность шторма, люди на пути должны соответствующим образом подготовиться, независимо от того, какой это Категория — это наиболее важно».