دانشمندان دو راه را کشف کردند که طوفان ها به سرعت تشدید می شوند

اکنون دانشمندان تا حدودی روشن کرده اند که چرا غلبه بر این چالش پیش بینی بسیار دشوار است: بیش از یک مکانیسم وجود دارد که باعث تقویت سریع می شود. یک مطالعه جدید توسط دانشمندان مرکز ملی تحقیقات جوی بنیاد ملی علوم ایالات متحده (NSF) از جدیدترین تکنیک‌های مدل‌سازی کامپیوتری برای شناسایی دو رژیم کاملاً متفاوت تشدید سریع استفاده می‌کند. یافته ها ممکن است به درک و پیش بینی بهتر این رویدادهای خطرناک منجر شود.

فالکو جود، دانشمند NCAR، نویسنده اصلی مطالعه جدید، گفت: «تلاش برای یافتن جام مقدس در پشت تشدید سریع رویکرد اشتباهی است، زیرا تنها یک جام مقدس وجود ندارد. “حداقل دو حالت یا طعم مختلف تشدید سریع وجود دارد، و هر کدام مجموعه ای از شرایط متفاوتی دارند که برای تشدید سریع طوفان باید رعایت شوند.”

یکی از رژیم‌هایی که توسط جودت و همکارانش مورد بحث قرار می‌گیرد، زمانی اتفاق می‌افتد که یک طوفان به طور متقارن شدت می‌یابد که ناشی از شرایط محیطی مطلوب مانند آب‌های سطحی گرم و برش ضعیف باد است. این نوع تقویت شدید با برخی از مخرب ترین طوفان های تاریخ مانند طوفان های اندرو، کاترینا و ماریا همراه بوده است. هواشناسان در این هفته زمانی که بادهای طوفان اوتیس پیش بینی ها را نادیده گرفت و تنها در 24 ساعت به سرعت 110 مایل در ساعت منفجر شد، حیرت زده شدند و سواحل غربی مکزیک را در رده 5 قرار داد.

جود و همکارانش همچنین حالت دوم تقویت سریع را شناسایی کردند که قبلاً نادیده گرفته شده بود زیرا منجر به رسیدن بادهای اوج به چنین سطوح مخربی نمی شد. در مورد این حالت، تقویت ممکن است با طوفان های بزرگ طوفان دور از مرکز طوفان همراه باشد. این انفجارها باعث پیکربندی مجدد گردش سیکلون می شود و به آن اجازه می دهد تا به سرعت تشدید شود و در عرض چند ساعت به شدت رده 1 یا 2 برسد.

این حالت دوم غیرمنتظره‌تر است زیرا معمولاً در شرایط نامطلوب رخ می‌دهد، مانند بادهای مخالف سطح بالایی که طوفان را با دمیدن قسمت بالا در جهتی متفاوت از پایین، برش می‌دهند.

جاد گفت: «این طوفان‌ها آنقدرها به یاد ماندنی و قابل توجه نیستند. اما پیش‌بینی‌کنندگان باید بدانند که حتی طوفانی که به شدت بریده‌شده و نامتقارن است، می‌تواند تحت یک رژیم تشدید سریع قرار گیرد.»

مطالعه جدید در ماهنامه هواشناسی، مجله انجمن هواشناسی آمریکا منتشر شده است. این توسط دفتر تحقیقات دریایی نیروی دریایی ایالات متحده و بنیاد ملی علوم ایالات متحده، که حامی NCAR است، تامین شد. این توسط دانشمندان NCAR Rosimar Rios-Berrios و George Bryan تالیف شده است.

پیدا کردن تصادفی

تشدید سریع زمانی اتفاق می افتد که بادهای یک طوفان استوایی در یک دوره 24 ساعته 30 گره (حدود 35 مایل در ساعت) افزایش می یابد. جود هنگام کار بر روی یک پروژه نامرتبط با هر دو حالت تشدید سریع مواجه شد.

این کشف پس از آن صورت گرفت که جادت با استفاده از مدل پیش‌بینی چند مقیاسی مبتنی بر NCAR، یک شبیه‌سازی رایانه‌ای ۴۰ روزه با وضوح بالا از جو جهانی ایجاد کرد. این شبیه‌سازی که در مرکز ابررایانه‌ای NCAR-Wyoming انجام شد، برای پروژه‌ای بین‌المللی است که خروجی مدل‌های جوی پیشرو را که به دلیل ابررایانه‌های قدرتمندتر به جزئیات بی‌سابقه‌ای دست یافته‌اند، مقایسه می‌کند.

پس از اینکه جاد مدل را ساخت، کنجکاو شد تا طوفان های موجود در شبیه سازی را بررسی کند که به سرعت تشدید شد. او با نگاهی به تعدادی از موارد در حوضه های اقیانوسی جهان، مشاهده کرد که تشدید سریع به دو روش متفاوت رخ می دهد. این امر در مدل‌ها آشکار نبوده است، تا حدی به این دلیل که شبیه‌سازی‌های قبلی به جای اینکه به دانشمندان اجازه دهند طیفی از طوفان‌ها و طوفان‌ها را در سراسر اقیانوس‌های جهان ردیابی کنند، تنها مناطق جداگانه را ثبت کرده‌اند.

جاد و همکارانش سپس مشاهدات واقعی طوفان های استوایی را جستجو کردند و تعدادی نمونه واقعی از هر دو رژیم تشدید سریع را پیدا کردند.

جاد گفت: «این یک نوع تصادف بود. «فقط با نگاه کردن به طوفان‌های موجود در شبیه‌سازی و ایجاد نمودارها، متوجه شدم که طوفان‌هایی که به سرعت در حال شدت گرفتن هستند در دو اردوگاه مختلف قرار می‌گیرند. یکی حالت متعارف است که وقتی به رختخواب می روید طوفان استوایی است و وقتی از خواب بیدار می شوید رده 4 است. اما حالت دیگری وجود دارد که از طوفان استوایی به دسته 1 یا 2 می رسد و با تعریف تشدید سریع مطابقت دارد. از آنجا که هیچ کس این طوفان ها را در رادار خود ندارد، این حالت تشدید سریع بدون توجه بود تا زمانی که شبیه سازی را اجرا کردم.”

هواشناسان مدت‌هاست می‌دانستند که شرایط محیطی مطلوب، از جمله آب‌های سطحی بسیار گرم و حداقل برش باد، می‌تواند تشدید سریعی ایجاد کند و با بادهای پایدار با سرعت 130 مایل در ساعت یا بالاتر، یک طوفان را به رده 4 یا 5 برساند. جود و همکارانش در مقاله جدید خود از این رژیم تشدید سریع به عنوان یک ماراتن یاد می کنند، زیرا طوفان به طور متقارن با سرعتی متوسط ​​تشدید می شود در حالی که گرداب اولیه به طور پیوسته تشدید می شود.

جاد طوفان اوتیس را به عنوان یک ماراتن سریع توصیف کرد که به طور متقارن اما با سرعت غیرمعمولی سریع شدت گرفت و با افزایش سرعت باد 80 مایل در ساعت در یک دوره 12 ساعته مشخص شد.

تیم تحقیقاتی حالت دیگر تشدید سریع را یک دوی سرعت نامید، زیرا تشدید بسیار سریع است، اما معمولاً طولانی نیست، طوفان‌ها با قدرت رده 1 یا 2 و بادهای پایدار با سرعت 110 مایل در ساعت یا کمتر. در چنین مواردی، انفجارهای انفجاری رعد و برق منجر به تنظیم مجدد طوفان و ظهور یک مرکز جدید می شود که به طوفان اجازه می دهد تا قدرتمندتر شود – حتی در شرایط محیطی نامطلوب.

این مقاله نتیجه می گیرد که این دو رژیم ممکن است نمایانگر انتهای مخالف طیف باشند، با بسیاری از موارد تقویت سریع در جایی در میانه. به عنوان مثال، یک تقویت سریع ممکن است با زنجیره ای از رویدادهای گسسته، مانند طوفان های رعد و برق، که مشخصه حالت اسپرینت است، شروع شود، اما سپس به حالت متقارن تقویت تقویت شود که مشخصه حالت ماراتن است.

جاد گفت: یک سوال برای تحقیقات آینده این است که چرا طوفان های رعد و برق می توانند باعث شوند که حدود 10 درصد از طوفان ها در محیط های نامساعد به سرعت تشدید شوند، حتی اگر 90 درصد دیگر چنین نیستند.

او گفت: «ممکن است مکانیزمی وجود داشته باشد که ما هنوز آن را کشف نکرده‌ایم که به ما امکان می‌دهد 10 را از دهه 90 شناسایی کنیم. “فرضیه کاری من این است که این اتفاقی است، اما برای پیش بینی کنندگان مهم است که بدانند که تقویت سریع یک فرآیند معمولی حتی در محیط های نامطلوب است.”