Huragany, które z tajemniczych powodów gwałtownie się nasilają, stanowią szczególnie przerażające zagrożenie dla osób poszkodowanych. Synoptycy przez wiele lat usiłowali zrozumieć, dlaczego pozornie zwyczajna depresja tropikalna lub burza tropikalna czasami zamieniają się w poważny huragan, powodujący katastrofalne wiatry i kierujący potencjalnie śmiercionośny przypływ wody w stronę brzegu.
Teraz naukowcy rzucili trochę światła na to, dlaczego to wyzwanie związane z prognozowaniem było tak trudne do pokonania: istnieje więcej niż jeden mechanizm powodujący szybką intensyfikację. Nowe badania przeprowadzone przez naukowców z Narodowego Centrum Badań Atmosfery (NCAR) amerykańskiej Narodowej Fundacji Nauki (NSF) wykorzystują najnowsze techniki modelowania komputerowego w celu zidentyfikowania dwóch całkowicie różnych trybów szybkiej intensyfikacji. Odkrycia mogą pomóc w lepszym zrozumieniu i przewidywaniu tych niebezpiecznych zdarzeń.
„Próby znalezienia świętego Graala odpowiedzialnego za szybką intensyfikację są błędnym podejściem, ponieważ nie ma tylko jednego świętego Graala” – powiedział Falko Judt, główny autor nowego badania, naukowiec z NCAR. „Istnieją co najmniej dwa różne tryby lub odmiany szybkiego nasilenia, a każdy z nich ma inny zestaw warunków, które muszą zostać spełnione, aby burza tak szybko się nasiliła”.
Jeden z trybów omawianych przez Judta i jego współautorów ma miejsce, gdy huragan nasila się symetrycznie, napędzany sprzyjającymi warunkami środowiskowymi, takimi jak ciepłe wody powierzchniowe i niewielki uskok wiatru. Ten rodzaj nagłego wzmocnienia jest powiązany z niektórymi z najbardziej niszczycielskich burz w historii, takimi jak huragany Andrew, Katrina i Maria. Meteorolodzy byli oszołomieni w tym tygodniu, gdy wiatry huraganu Otis przekroczyły przewidywania i eksplodowały z prędkością 180 km na godzinę w ciągu zaledwie 24 godzin, uderzając w zachodnie wybrzeże Meksyku z siłą 5. kategorii.
Judt i jego współautorzy zidentyfikowali także drugi sposób szybkiego nasilenia, który został wcześniej przeoczony, ponieważ nie prowadzi do szczytowych wiatrów osiągających tak niszczycielski poziom. W przypadku tego trybu wzmocnienie można powiązać z dużymi wybuchami burz z piorunami daleko od centrum burzy. Wybuchy te powodują rekonfigurację cyrkulacji cyklonu, umożliwiając jego szybką intensyfikację, osiągając intensywność kategorii 1 lub 2 w ciągu kilku godzin.
Ten drugi tryb jest bardziej nieoczekiwany, ponieważ zwykle pojawia się w obliczu niesprzyjających warunków, takich jak równoważące wiatry górnego poziomu, które ścinają burzę, wiejąc górę w innym kierunku niż dół.
„Te burze nie są tak niezapomniane i nie są tak znaczące” – powiedziała Judt. „Ale prognostycy muszą mieć świadomość, że nawet burza o silnym ścinaniu i asymetryczności może szybko się nasilić”.
Nowe badanie ukazało się w Monthly Weather Review, czasopiśmie Amerykańskiego Towarzystwa Meteorologicznego. Został sfinansowany przez Biuro Badań Marynarki Wojennej Stanów Zjednoczonych oraz przez amerykańską Narodową Fundację Nauki, która jest sponsorem NCAR. Jego współautorami są naukowcy z NCAR Rosimar Rios-Berrios i George Bryan.
Nieoczekiwane znalezisko
Gwałtowne nasilenie występuje, gdy wiatr cyklonu tropikalnego wzrasta o 30 węzłów (około 35 mil na godzinę) w ciągu 24 godzin. Pracując nad niepowiązanym projektem, Judt natknął się na dwa tryby szybkiej intensyfikacji.
Odkrycie nastąpiło po tym, jak Judt przeprowadził 40-dniową symulację komputerową globalnej atmosfery w bardzo wysokiej rozdzielczości, wykorzystując model przewidywania w różnych skalach (MPAS) oparty na NCAR. Symulacja ta, przeprowadzona w Centrum Superkomputerowym NCAR-Wyoming, została zaprojektowana na potrzeby międzynarodowego projektu porównującego wyniki wiodących modeli atmosfery, które osiągnęły niespotykaną dotąd szczegółowość dzięki coraz potężniejszym superkomputerom.
Kiedy Judt stworzył model, z ciekawością zbadał w symulacji burze, które szybko się nasilały. Przyglądając się licznym przypadkom w basenach oceanicznych na całym świecie, zauważył, że szybka intensyfikacja nastąpiła na dwa różne sposoby. Nie było to wcześniej widoczne w modelach, częściowo dlatego, że poprzednie symulacje obejmowały tylko pojedyncze regiony, zamiast umożliwiać naukowcom śledzenie spektrum huraganów i tajfunów w oceanach świata.
Następnie Judt i jego współautorzy przeczesali rzeczywiste obserwacje cyklonów tropikalnych i znaleźli szereg rzeczywistych przypadków obu trybów szybkiej intensyfikacji.
„To było dość nieoczekiwane odkrycie” – powiedział Judt. „Przyglądając się burzom w symulacji i tworząc wykresy, zdałem sobie sprawę, że burze, które szybko się nasilają, dzielą się na dwa różne obozy. Jednym z nich jest tryb kanoniczny, w którym burza tropikalna pojawia się, gdy idziesz spać, a gdy się budzisz, jest to burza tropikalna. kategoria 4. Ale jest też inny tryb, który przechodzi od burzy tropikalnej do kategorii 1 lub 2 i pasuje do definicji szybkiego nasilenia. Ponieważ nikt nie ma tych burz na swoim radarze, ten tryb szybkiego nasilenia pozostał niewykryty, dopóki nie przeszedłem symulacja.”
Meteorolodzy od dawna wiedzą, że sprzyjające warunki środowiskowe, w tym bardzo ciepłe wody powierzchniowe i minimalne uskoki wiatru, mogą spowodować szybką intensyfikację i doprowadzić cyklon do kategorii 4 lub 5 przy utrzymującym się wietrze o prędkości 300 km/h lub większej. W swojej nowej pracy Judt i jego współautorzy nazwali ten sposób szybkiego nasilania się maratonem, ponieważ burza nasila się symetrycznie w umiarkowanym tempie, podczas gdy główny wir stale się wzmacnia.
Judt opisał huragan Otis jako szybki maraton, ponieważ nasilał się symetrycznie, ale w niezwykle szybkim tempie, charakteryzującym się wzrostem prędkości wiatru o 80 mil na godzinę w ciągu 12 godzin.
Zespół badawczy nazwał drugi sposób szybkiego nasilenia się sprintem, ponieważ intensyfikacja jest niezwykle szybka, ale generalnie nie trwa tak długo, a burze osiągają szczyt kategorii 1 lub 2 i utrzymują się wiatry o prędkości do 180 km/h. W takich przypadkach wybuchowe wybuchy burz prowadzą do zmiany układu cyklonu i pojawienia się nowego centrum, dzięki czemu burza może stać się potężniejsza – nawet w obliczu niesprzyjających warunków środowiskowych.
W artykule stwierdzono, że te dwa mody mogą reprezentować przeciwne krańce widma, a wiele przypadków szybkiego nasilenia mieści się gdzieś pośrodku. Na przykład szybka intensyfikacja może rozpocząć się od łańcucha dyskretnych zdarzeń, takich jak seria burz, charakterystycznych dla trybu sprintu, ale następnie przejść w bardziej symetryczny tryb intensyfikacji, charakterystyczny dla trybu maratonu.
Pytanie do przyszłych badań brzmi: dlaczego wybuchy burz mogą spowodować gwałtowne nasilenie się około 10% burz w niesprzyjającym środowisku, mimo że w pozostałych 90% tak się nie dzieje – stwierdził Judt.
„Może istnieć mechanizm, którego jeszcze nie odkryliśmy, który umożliwiłby nam zidentyfikowanie 10 z 90” – powiedział. „Moja robocza hipoteza jest taka, że jest to zjawisko losowe, ale prognostycy powinni mieć świadomość, że szybka intensyfikacja jest typowym procesem nawet w niesprzyjającym środowisku”.