Следуйте за экспертом по ураганам в самое сердце зверя

Примечание редактора (28 августа 23 г.): Эта статья переиздается, поскольку Тропический шторм Идалия По прогнозам, он быстро перерастет в сильный ураган, а затем обрушится на берег Флориды где-то в среду.

Андреа Томпсон: Это Наука, быстро. Я Андреа Томпсон, редактор новостей журнала Scientific American по вопросам Земли и окружающей среды.

Лето означает солнце, жару, песок и начало сезона ураганов в Атлантическом океане с 1 июня по 30 ноября. Тропические штормы и ураганы могут подниматься над теплыми водами, принося с собой суровые ветры, проливные дожди и грохот прибоя, когда они достигают земля.

Наша способность прогнозировать эти мощные штормы значительно улучшилась за последние несколько десятилетий, но они все еще могут доставить нам немало неприятных сюрпризов. Чтобы помочь нам понять секреты этих метеорологических загадок, мы поговорим с Ким Вуд, доцентом кафедры метеорологии в Университете штата Миссисипи.

Томпсон: Привет, Ким, спасибо, что присоединились к нам.

Древесина: Спасибо, я рад быть здесь.

Томпсон: Итак, для начала, что же превратило мешанину гроз в этот чудовищный циклон? Знаешь, действительно перенесешь нас в самое сердце зверя.

Древесина: Поэтому, когда у шторма есть потенциал стать тропическим циклоном (общим термином для тропического шторма или урагана), для этого необходимы определенные ингредиенты. Поэтому нам нужно, чтобы эти грозы были своего рода семенем возмущения.

Но для того, чтобы это превратилось в организованный шторм, океан должен быть достаточно теплым, чтобы обеспечить энергию для поддержания этих гроз, должен подниматься воздух, должна быть влага, потому что это облака, им нужен водяной пар. существовать.

И есть так называемый вертикальный сдвиг ветра, который представляет собой изменение скорости или направления ветра с высотой. А если этого не так уж и много, грозы могут усилиться вверх. И это делает их более эффективными в превращении энергии океана в тропический циклон.

Итак, как только это начинает организовываться, вы получаете это вращение, а затем эту постоянную циркуляцию, когда она на месте, которая помогает продолжать концентрировать энергию, чтобы она могла еще больше интенсифицироваться.

Томпсон: Большой. Теперь, можете ли вы немного описать компоненты урагана? Знаете, люди могут услышать о глазе или о стене глаза? Знаешь, что это такое? И как они способствуют сохранению силы шторма?

Древесина: Ага. Итак, когда вы смотрите на зрелый ураган, мы используем слово «зрелый», потому что в нем есть эти компоненты. Поэтому, когда она организуется в фазе тропического шторма, у нее будет центр, вокруг которого ветры движутся по кругу, но это может выглядеть несколько однобоко, как будто грозы смещаются больше в одну сторону, чем в другую.

Но по мере того, как шторм продолжает организовываться, эта асимметрия уменьшается, а это означает, что грозы начинают больше охватывать центр, поэтому они становятся менее однобокими. И эта растущая структура, эта организация помогает как бы использовать имеющуюся энергию для ее дальнейшего усиления.

Таким образом, глаз становится центром бури, когда он достаточно силен, чтобы образовалась стенка глаза, а это означает, что вокруг этого центра образуется круг сильных гроз. Итак, глаз начинает появляться, когда он приближается к порогу силы урагана в 74 мили в час, потому что его организованность увеличивается. Итак, у вас есть ясный глаз, это зависит от того, насколько силен шторм. А потом стена глаза или сильные грозы, которые окутывают ее.

А затем, когда вы уходите от этого места, вы видите то, что мы называем полосами дождя, которые представляют собой внешние части шторма, которые также могут создавать такие опасности, как проливные дожди и связанные с ними ветры. Но оно не такое сильное, как то, что мы видим прямо в центре.

Томпсон: Будет ли изменение климата продолжать усиливать эти штормы и чего мы можем ожидать от ураганов в более теплом мире?

Древесина: Мне бы хотелось, чтобы у нас был простой ответ на этот вопрос. Да, изменение климата сделает это. Но у нас есть эти конкурирующие факторы. Таким образом, более теплые условия означают более теплую воду, которая дает больше энергии.

Но эти более теплые условия также влияют на такие вещи, как сдвиг ветра и насколько он силен? Где влажность? И как это меняется в пространстве и времени?

Например, мы наблюдали интересное поведение в Атлантике в августе 2022 года, где ничего не происходит. Мы думали, что увидим что-нибудь, но нет. И одним из факторов, вероятно, был сухой воздух в Атлантике, который не позволял тем семенным возмущениям, о которых я упоминал ранее, превратиться в тропические циклоны. Итак, у нас есть эти конкурирующие факторы того, что может произойти при изменении климата.

Теперь одна из вещей, за которыми мы наблюдаем, — это возможность штормов достичь более высокой интенсивности, потому что будет больше энергии. Итак, один из выводов, который на данный момент кажется одинаковым во всех исследованиях, заключается в том, что мы ожидаем более сильных штормов, но то, что мы ожидаем более сильных штормов, не означает, что мы ожидаем большего количества штормов в целом.

И одна из вещей, о которых следует подумать в отношении последствий, — это то, что шторм не обязательно должен быть сильным, чтобы иметь сильные последствия. Потому что они могут двигаться медленнее и, таким образом, сбрасывать дождь в течение более длительного времени, что приведет к затоплению пресной водой.

У нас есть проблемы с изменением высоты уровня моря и, следовательно, меньше того, насколько далеко вода может быть вытолкнута из океана, когда шторм действительно обрушивается на берег. И это не связано напрямую с силой шторма. Сила действительно влияет на это, но это не соотношение один к одному: сильный шторм равен сильному штормовому нагону или сильному дождю.

Томпсон: Верно. И да, если немного поговорить о последствиях шторма, поскольку мы оцениваем ураганы по скорости ветра, это не всегда создает правильное впечатление о том, что вы знаете, каких последствий ожидать от шторма, потому что скорость ветра – это не единственное, что наносит вред, да?

Древесина: Верно, именно. Неудачным примером этого является ураган Флоренция в 2018 году, когда по мере приближения Флоренции к атлантическому побережью США он ослабевал в том смысле, что его максимально продолжительные ветры уменьшались, но шторм становился сильнее. Оно росло в размерах и масштабах. А если у вас есть большая территория, на которую воздействует ветер над водой, больше воды будет выталкиваться к берегу и, следовательно, будет сильнее штормовой нагон.

Томпсон: Верно.

Древесина: Другое дело, что оно замедлилось. Таким образом, замедлившись, дождь шел сильнее в том же месте, или дождь шел сильнее, потому что он был там дольше. И это привело к увеличению количества воздействий, связанных с дождем: местами выпало более трех футов дождя.

Томпсон: Ух ты, какой сильный дождь.

Древесина: Да, это трудно представить, когда вы говорите о дожде в футах.

Томпсон: Благодаря спутникам, суперкомпьютерам и другим технологическим достижениям мы можем сейчас прогнозировать ураганы довольно точно, даже лучше, чем в прошлом.

Можете ли вы рассказать нам, как мы улучшили прогнозирование ураганов, особенно когда речь идет о некоторых из самых опасных ураганов, которые набирают силу всего за несколько часов?

Древесина: Итак, я начну со стороны наблюдения, с возможностей наших спутников. Итак, со спутниками GOES 16 и GOES 18, которые теперь называются GOES East и GOES West соответственно, у нас есть инструмент под названием Advanced Baseline Imager.

Он, так сказать, очень часто фотографирует с действительно хорошим разрешением. И гораздо легче увидеть, как грозы развиваются с течением времени для шторма, когда он, так сказать, собирает свои действия, организуется, начинает развивать эту стену-глаз, а затем, когда у нее действительно есть око и стена-глаз, как это меняется? через некоторое время.

Таким образом, мы получаем больше информации в более короткие сроки о том, как меняются эти грозы, что важно, потому что грозы происходят, вы знаете, в довольно коротких временных масштабах, в течение нескольких минут или около того. И вы хотите увидеть, что происходит в эти минуты, чтобы иметь возможность понять, как эти процессы могут затем привести к изменениям во время шторма в более широком смысле.

Томпсон: Верно. Смогут ли такие инструменты, как ИИ, помочь нам улучшить прогнозы и понять, что происходит во время этих штормов?

Древесина: Да, в последнее время появилось довольно много статей, научных анализов, в которых инструменты ИИ используются для выявления сигналов, которые слишком сложны для человеческого глаза, чтобы их можно было уловить за короткий промежуток времени.

И когда я говорю «сигналы», я имею в виду что-то вроде того, что делают эти грозы? И дело не только в том, становятся ли они сильнее или слабее? Но где они? Мол, как они движутся вокруг центра шторма? И видим ли мы увеличение цикличности процессов? Насколько симметричен шторм? Видим ли мы снижение?

Таким образом, инструменты искусственного интеллекта помогают выявить эти сигналы, чтобы синоптику не приходилось снова и снова просматривать цикл спутниковых изображений, чтобы увидеть их самостоятельно.

Томпсон: Так что же на самом деле поражает вас в урагане?

Древесина: Уф, это замечательный вопрос. Тот факт, что физика, лежащая в основе урагана, одинакова во всех океанских бассейнах — Атлантике, восточной части Тихого океана, западной части Тихого океана, южной части Индийского океана — и тем не менее мы наблюдаем эти невероятно разнообразные диапазоны поведения.

Мы видим эти невероятно мощные штормы, такие как «Мавар», который недавно случился в западной части северной части Тихого океана, как «Патриция» в 2015 году в восточной части северной части Тихого океана, но затем вы также получаете такие штормы, как тропический шторм «Арлин», произошедший буквально на прошлой неделе в Мексиканском заливе, где вроде да, это был тропический циклон. Это было довольно асимметрично.

Но, вы знаете, он по-прежнему считается тропическим циклоном, и он образовался в результате другого подхода, другого исходного возмущения, чем что-то вроде тайфуна Мавар или урагана Патриция, и тем не менее, это все еще тропические циклоны. И мы можем так много узнать о них, исследуя слабые и сильные штормы, а также все, что между ними.

Томпсон: Что ж, спасибо, что присоединились к нам и помогли нам немного лучше понять, как действуют ураганы.

Древесина: Еще раз спасибо, что вы у меня есть. Было приятно пообщаться.

Томпсон: Наука, быстро продюсеры Джефф ДельВишио, Тулика Бозе, Келсо Харпер и Кэрин Леонг. Наше шоу редактировали Эла Федер и Алекса Лимб. Нашу музыкальную тему написал Доминик Смит.

Не забудьте быстро подписаться на Science, где бы вы ни получали подкасты. А чтобы получать ежедневную дозу научной информации, подпишитесь на нашу новую рассылку «Сегодня в науке». Наш коллега Андреа Гаврилевски каждый день после обеда доставляет на ваш почтовый ящик одни из самых интересных и впечатляющих научных новостей, мнений и всего, что вам нравится. Мы думаем, вам понравится. Проверьте это на sciam.com/newsletters.

Для Наука, Быстро, Я Андреа Томпсон.