Операционные модели для прогнозирования суровой погоды предсказали, что ураган Харви станет ураганом категории 1 в 2017 году, по данным Университетской корпорации атмосферных исследований. Вместо этого он стал массивным ураганом категории 4 незадолго до того, как обрушился на сушу, связав ураган Катрина с самым дорогостоящим ураганом за всю историю наблюдений.
Теперь новый подход, разработанный в Центре передовых методов усвоения данных и прогнозирования штата Пенсильвания, позволяет прогнозировать интенсивность и траекторию урагана Харви, по словам исследователей из штата Пенсильвания и Национального управления океанографии и атмосферы.
В этом подходе использовались данные со спутника GOES-16 в сочетании с методом излучения всего неба Penn State, который более точно моделировал ураган Харви. Данные называются «все небо», потому что они собирают данные при любых погодных условиях, включая облачность и дождь.
Работа под руководством Фуцина Чжана, выдающегося профессора метеорологии и атмосферных наук в Университете штата Пенсильвания, ныне покойного, является первым случаем использования спутниковых данных GOES-16 для прогнозирования ураганов. Ураган Харви был первым крупным ураганом, заснятым GOES-16, который полностью заработал в 2017 году. Чжан умер в июле вскоре после того, как у него диагностировали рак.
Обсуждая июньское исследование, Чжан сказал: «Это все еще эксперимент. Мы продемонстрировали, что можем улучшить траекторию, положение, интенсивность и структуру этого конкретного явления. Нам все еще нужно изучить все другие ураганы». события с новыми спутниковыми данными, но это дает нам много надежд на будущее прогнозирования ураганов."
Чжан добавил, что это исследование, опубликованное в Бюллетене Американского метеорологического общества, предполагает, что данные о солнечной радиации всего неба могут значительно помочь в прогнозировании ураганов в целом.
В этом исследовании, подтверждающем концепцию, исследователи использовали ретроспективные прогнозы, используя данные, собранные во время мероприятия, и анализируя их впоследствии. Это позволило исследователям отточить наиболее показательные данные и дополнительно уточнить модель.
Процесс создания готовых к эксплуатации моделей часто занимает несколько лет. Он начинается с ретроспективных моделей, прежде чем эти модели будут протестированы вместе с существующими моделями, чтобы увидеть, произошли ли какие-либо улучшения. Поскольку прогнозирование погоды спасает жизни, перед внедрением модели проходят строгие процедуры и испытания.
Подход, основанный на излучении всего неба, был объединен с моделью, разработанной в Национальном центре атмосферных исследований с помощью сотрудников Департамента метеорологии и атмосферных наук штата Пенсильвания. При запуске модели в течение 24 часов исследователи обнаружили, что ассимилированные данные об освещенности всего неба лучше воспроизводят интенсивность и узоры облаков по сравнению с текущей моделью. Это привело к более точному прогнозированию как в эпицентре событий, так и в периферийных устройствах.
Исследования показывают, что распространенные неточности в прогнозировании интенсивности и структуры ураганов на несколько дней вперед в первую очередь связаны с плохой генерацией ураганных вихрей. Чжан сказал, что более точное прогнозирование глаз и вторичных циркуляций шторма может привести к более точному прогнозированию ураганов.
«Мы продолжим тестировать нашу систему усвоения спутниковых данных с помощью большего количества ураганов, чтобы увидеть, хорошо ли этот метод работает с другими суровыми погодными явлениями», - сказал Синчао Чен, доцент-исследователь из Университета штата Пенсильвания, который участвовал в этом исследовании.. «В дополнение к инфракрасному излучению всего неба мы начинаем рассматривать микроволновое излучение, которое эффективно проникает в облачные области."
Когда исследователи сравнили изображения, созданные с использованием моделей с включенными данными о солнечной радиации всего неба и без них, они не только показали резкое улучшение по сравнению с рабочими моделями, но и создали изображения, почти идентичные реальным спутниковым изображениям во время шторма. Операционные модели, которые не смогли предсказать быструю интенсификацию Харви, включали региональную модель исследования и прогнозирования погоды для ураганов Национального управления океанических и атмосферных исследований (NOAA), глобальную систему прогнозирования NOAA и интегрированную систему прогнозирования Европейского центра среднесрочной погоды. Прогнозы.
«В этом вся прелесть освоения спутника GOES-16», - сказал Чжан. «Это выглядит почти идентично реальному наблюдению. Использование излучения всего неба не просто улучшает существующие модели. Это имеет огромное значение».
Масаси Минамиде, Роберт Г. Нистром и Синчао Чен, все из Penn State, а также Шиан-Джианн Лин и Лукас М. Харрис из NOAA внесли свой вклад в это исследование. Это исследование финансировалось НАСА, Национальным научным фондом и NOAA.