Tropisk cyklonobservation

Ytväderkarta över orkanen Labor Day 1935 som rörde sig uppför Floridas västkust

Tropisk cyklonobservation har utförts under de senaste århundradena på olika sätt. Passagen av tyfoner, orkaner och andra tropiska cykloner har upptäckts från mun till mun från sjömän som nyligen kommit till hamn eller genom radiosändningar från fartyg till sjöss, från sedimentavlagringar i flodmynningar nära stranden, till utplåning av städer nära kustlinjen. Sedan andra världskriget har tekniska framsteg inkluderat användning av flygplan för att övervaka havsbassängerna, satelliter för att övervaka världshaven från yttre rymden med en mängd olika metoder, radar för att övervaka deras framsteg nära kustlinjen, och nyligen introduktionen av obemannade flygfarkoster. att tränga igenom stormar. Nyligen genomförda studier har koncentrerat sig på att studera orkaneffekter som ligger inom klippor eller nära strandsjösediment, som är grenar av ett nytt fält som kallas paleotempestology . Den här artikeln beskriver de olika metoderna som används vid skapandet av orkandatabasen, såväl som rekonstruktioner som är nödvändiga för omanalys av tidigare stormar som används i projekt som den atlantiska orkanreanalysen .

Geologiska markörer för tidigare aktivitet

Stalagmiter i grottor

Nyligen genomförda studier av ¹⁸ O- och ^13C - isotoperna som hittats i stalagmiter i Belize visar att tropiska cyklonhändelser kan lämna markörer som kan separeras från vecka till vecka. Felfrekvensen för denna typ av mikroanalys var 1 fel i 1 200 provtagningspunkter.

Markörer i korall

Bergarter innehåller vissa isotoper av grundämnen, kända som naturliga spårämnen, som beskriver de förhållanden under vilka de bildades. Genom att studera kalciumkarbonatet i korallberg kan tidigare havstemperatur och orkaninformation avslöjas. Lättare syreisotoper ( ¹⁶ O) lämnas kvar i koraller under perioder med mycket kraftiga regn. Eftersom orkaner är den huvudsakliga källan till extrem nederbörd i de tropiska haven, kan tidigare orkanhändelser dateras till dagarna för deras inverkan på korallen genom att titta på den ökade 18 O- ^{koncentrationen} i korallen.

Sedimentavlagring i kustsjöar

Kam Biu-Liu, professor vid Louisiana State University , har studerat sediment som ligger på botten av kustsjöar och myrar för att studera frekvensen och intensiteten av orkaner under de senaste 5 000 åren. Eftersom stormfloder sveper med sig kustsanden när de fortskrider inåt landet, lämnas ett lager av sand kvar i kustnära sjöar och kärr. Radiokoldatering används sedan för att datera lagren.

Tidningar

Före uppfinningen av telegrafen i början till mitten av 1800-talet var nyheterna lika snabba som den snabbaste hästen, scenen eller skeppet. Normalt fanns det ingen förvarning för en tropisk cyklonnedverkan. Situationen förändrades dock under 1800-talet då sjöfarande och landbaserade forskare, som fader Viñes på Kuba , kom på systematiska metoder för att läsa av himlens utseende eller havsstaten, vilket kunde förutsäga en tropisk cyklons närmande upp till en ett par dagar i förväg.

I Kina erbjuder överflöd av historiska dokumentärer i form av Fang Zhi (halvofficiella lokala tidningar) en enastående möjlighet att tillhandahålla en högupplöst historisk datauppsättning för frekvensen av tyfonangrepp. Kam-biu Liu et al. (2001) rekonstruerade en 1 000-årig tidsserie av tyfonlandfall i provinsen Guangdong i södra Kina sedan 975 e.Kr. och fann att på en decadal tidsskala är tjugoårsintervallet från 1660 till 1680 den mest aktiva perioden som har registrerats, med tjugoåtta till trettiosju tyfonlandfall per decennium. Variabiliteten i tyfonens landfall i Guangdong efterliknar den som observerats i andra paleoklimatiska proxies (t.ex. trädringar, iskärnor) från Kina och norra halvklotet. Anmärkningsvärt nog sammanfaller de två perioderna av de vanligaste tyfonanslagen i Guangdong (1660-1680 e.Kr., 1850-1880) med två av de kallaste och torraste perioderna i norra och centrala Kina under den lilla istiden .

Ytobservationer

Kartor över den atlantiska orkansäsongen 1933 och 2005, två av de mest aktiva säsongerna någonsin. 28 stormar bildades 2005, varav 17 landföll, medan 19 av 21 upptäckta stormar bildade 1933 träffade kusten. Observera att ingen orkan upptäcktes på Mid-Atlantic 1933.

Fartyget rapporterar

I århundraden har människor seglat på världens hav och hav, och lika länge har de mött stormar. De värsta cyklonerna över det öppna havet tog troligen de som observerade dem ner i havens djup. Men några överlevde för att rapportera upprörande berättelser. Innan den trådlösa telegrafen uppfanns 1905 sammanföll rapporter om stormar till havs antingen med deras ankomst till kusten när fartyg tog sig in i hamn, eller kom veckor och månader efteråt från avlägsna hamnar. Fartygs- och bojrapporter, tillgängliga sedan 1970-talet, används i realtid inte bara för deras temperatur-, tryck- och vindmätningar, utan också för deras yttemperatur och våghöjdsmätningar.

Vindrapporter från fartyg till havs har blivit allt mer baserade på vindmätare, och mindre på Beaufort-skalan . Detta är viktigt att notera eftersom Beaufort-skalan underskattar vindar vid högre vindhastigheter, vilket indikerar att fartygsvindobservationer som tagits för äldre stormar sannolikt underrepresenterar deras verkliga värde.

Som Christopher Landsea et al. påpeka att många tropiska cykloner som bildades på öppet hav och inte påverkade någon kust vanligtvis gick oupptäckt innan satellitobservation sedan 1970-talet. De uppskattade en underräkning av noll till sex tropiska cykloner per år mellan 1851 och 1885 och noll till fyra per år mellan 1886 och 1910. Dessa underräkningar tar grovt hänsyn till den typiska storleken på tropiska cykloner, tätheten av sjöfartsspår över Atlanten , och mängden befolkad kustlinje.

Landbaserade observationer

I början av 1900-talet var prognoser för spåret av cykloner fortfarande begränsade till områden med de största yttrycksfallen, baserat på ytväderobservationer och klimatologi. Dessa metoder visade sig vara framkanten av tropiska cyklonprognoser genom mitten av 1900-talet. Landbaserade ytobservationer förblir ovärderliga som en källa till realtidsinformation på platser nära kusten och inlandet. I kombination med fartygsobservationer och tidningar utgjorde de det totala informationsnätverket för orkandetektering tills radiosonder introducerades 1941 och spaningsflygplan startade 1944. Landbaserade observationer av tryck och vind kan visa hur snabbt en tropisk cyklon förfaller när den rör sig inåt land. . Deras nederbördsrapporter visar var betydande nederbörd förekommer och kan vara en varning för eventuella översvämningar. Med etableringen av ASOS-nätverket i USA under 1990-talet rapporterar fler platser dygnet runt än någonsin tidigare.

Mobila plattformar

Sedan 1990-talet har akademiska forskare börjat sätta in mobila väderstationer förstärkta för att motstå vindar från orkanstyrka. De två största programmen är Florida Coastal Monitoring Program och Wind Engineering Mobile Instrumented Tower Experiment. Under landfall jämför och verifierar NOAA Hurricane Research Division data från spaningsflygplan, inklusive vindhastighetsdata tagna på flygnivå och från GPS dropwindsondes och mikrovågsradiometrar med stegfrekvens, till vindhastighetsdata som sänds i realtid från väderstationer som är uppförda nära eller kl. kusten. National Hurricane Center använder data för att utvärdera förhållanden vid landföring och för att verifiera prognoser.

Överluftsobservationer

Spaningsflygplan

Idén om flygplansspaning av tropiska cykloner lades först fram av kapten WL Farnsworth från Galveston Commercial Association i början av 1930-talet. Med stöd av United States Weather Bureau passerade den både USA:s senat och USA:s representanthus 1936. Sedan 1944 har flygplan flugit ut till havet för att hitta tropiska cykloner. Innan vanlig satellitbevakning var detta en hit-or-miss-affär. Därefter blev flygplansflygningar in i tropiska system mer målinriktade och exakta. Numera används en C-130 som orkanjägare av flygvapnet, medan P-3 Orion används av National Oceanic and Atmospheric Administration för forskningsprojekt som används för att bättre förstå tropiska cykloner och förbättra orkanprognoser. Genomförandet av synoptiska observationsuppdrag av en Gulfstream-jet, där dropwindsondes används för att undersöka en tropisk cyklons miljö, har lett till en 15-20 procents minskning av spårprognosfel där sådana uppdrag förekom.

Historiska flygplan som används för väder- och orkanspårning inkluderar:

I Kanada används Convair 580 av National Research Council för att spåra orkaner.

Obemannade luftfordon

Aerosondens era började 1998, när Australian Bureau of Meteorology flög en aerosonde in i den tropiska cyklonen Tiffany. 2005 orkanen Ophelia den första tropiska cyklonen i Atlanten där ett obemannat flygfarkost, känt som en aerosonde, användes för en tropisk cyklon . Den första tyfonen penetrerades också av en aeroson 2005. Till skillnad från normala spaningsflygningar stannade aerosonen nära ytan efter en 10-timmars flygning inom den tropiska cyklonen.

Fjärranalys

Radar

Radarbild av orkanen Erika som landar över nordöstra Mexiko

Under andra världskriget utvecklades radarteknik för att upptäcka flygplan . Det visade sig snart att stora områden blev skymmade när det var kraftigt väder i området. 1957 etablerade National Weather Service USA: s första radarnätverk för att täcka kusten och fungera som första varning för en förestående tropisk cyklon. Uppgraderad på 1990-talet för att använda dopplerteknik, radar kan ge uppskattningar av nederbörd, vinduppskattningar, möjliga platser för tornados inom ett systems spiralband, såväl som mittläget för en tropisk cyklon. USA arbetar med ett nätverk av 158 dopplerradarer över hela landet.

Satellit

Från och med lanseringen av TIROS-I i april 1960 har satelliter använts för att leta efter tropiska cykloner. Dvorak-tekniken utvecklades från tidiga satellitbilder av tropiska cykloner för att i realtid fastställa styrkan av en tropisk cyklon utifrån egenskaper som ses på satellitbilder. I de flesta tropiska cyklonbassänger är användningen av den satellitbaserade Dvorak-tekniken den primära metoden som används för att bestämma en tropisk cyklons maximala ihållande vindar. Omfattningen av banding och skillnad i temperatur mellan ögat och ögonväggen används inom tekniken för att tilldela en maximal ihållande vind och tryck. Sedan mitten av 1990-talet har mikrovågsbilder kunnat bestämma rotationscentrum när detta centrum är skymt av medelhög till hög molnighet. Molntemperaturer används i realtid för att uppskatta nederbördshastigheter inom cyklonen.

**Satellitbilder av utvalda tropiska stormar och tillhörande T-nummer med hjälp av Dvorak-teknik**

Tropisk storm Wilma på T3.0	Den tropiska stormen Dennis på T4.0	Orkanen Jeanne vid T5.0	Orkanen Emily vid T6.0

Se även