颶風可能在其預測路徑之外造成重大破壞

颶風季節已經開始,儘管預測今年相對平靜,但預報員仍敦促人們警惕,不要自滿

以下文章經許可轉載自對話,這是一個報道最新研究的線上出版物。

本文是“對話”本月關於颶風系列文章的一部分。您可以在這裡閱讀該系列的其餘文章。

“不要只關注那條細細的黑線”是前國家颶風中心(NHC)主任馬克斯·梅菲爾德早在20世紀90年代就提出的標誌性警告。當2004年8月颶風查利穿過古巴時,媒體和佛羅里達州西南部居民最好聽取這個建議。人們過於關注預測在坦帕附近登陸的路徑,而很少有人意識到南部僅70英里的夏洛特港也在颶風警報之下。儘管多年來熱帶氣旋預報有了顯著改進,但它們仍然遠非完美,夏洛特港的居民很快就會發現這一點。


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風暴會襲擊我嗎?
2003年颶風伊莎貝爾的精準路徑預測等引人注目的成功,可能助長了查利登陸前人們的自滿情緒。而事實上,熱帶氣旋的運動是一個被充分理解且相對簡單的物理過程:風暴受到周圍大規模大氣環流的引導。

在過去的四分之一世紀裡,計算機模型在很大程度上已經能夠有效地預測颶風的路徑。它們使用來自各種感測器的全球測量資料,估計當前的大氣狀態,並使用某些物理定律向前推算,以獲得颶風的未來位置。隨著大氣觀測的數量和準確性的不斷提高,使我們能夠輸入更準確的初始條件,並且更快的計算機允許我們的數值模型複製這些觀測提供的越來越精細的細節,路徑預測穩步提高。

這種進步可以在NHC的“不確定性錐”的演變中清楚地看到,該錐體由預期在三分之二的時間內包含風暴實際位置的圓圈形成。透過這種衡量標準,自致命的颶風卡特里娜以來的十年中,颶風路徑的不確定性已減少了近40%。隨著我們的預測準確性提高,不確定性錐已經變小。

當然,我們在NHC很高興看到這種改進,但我們仍然擔心,最近風暴(如艾琳、桑迪甚至2015年的安娜)的非常成功的路徑預測可能會導致使用者產生不切實際的期望。

但是情況會有多糟?
另一方面,事實證明,預測颶風強度(與風暴相關的最高一分鐘平均風速)更加困難。讀者可能已經看到並記住了許多預測失敗的例子。其物理原理要複雜得多,涉及到幾英里或幾十英里的小規模特徵和過程,而不是控制路徑的數百或數千英里寬的特徵。

在20世紀90年代初期,成功預測路徑的數值模型對於強度預測來說仍然過於粗糙。並且,即使它們具有足夠的解析度,颶風眼牆內部和周圍的觀測也遠遠不夠,無法使這些模型有一個良好的開端。在客觀指導很少的情況下,預報員依靠直覺和經驗的結合,直到開發出統計模型來研究過去類似情況下的風暴是如何表現的。但即使是統計模型也沒有經驗豐富的預報員好。因此,毫不奇怪,在整個90年代和00年代,NHC的官方強度誤差基本上沒有變化,在平均兩天誤差中,鎖定在實際風速之上或之下約15節。

然而,在過去的幾個季度中,強度預測誤差大幅下降,尤其是在兩天及更長時間的預測中。在某種程度上,這僅僅是運氣好——強烈的風切變和乾燥的下沉空氣在最近幾個季度主導了大西洋盆地,限制了強烈和快速增強的風暴的數量——當風暴保持較弱時,預測誤差往往會很低。

但美國國家海洋和大氣管理局(NOAA)的颶風預報改進專案(HFIP)是一個為期10年、目前已完成一半的專案,也應獲得一部分功勞。HFIP支援對研究、建模和預報員工具開發的大量投資,所有這些都緊密圍繞著改進國家颶風中心可用的客觀指導。

2011年,颶風艾琳從巴哈馬群島向北卡羅來納州移動。

美國國家氣象局的區域颶風模型(稱為HWRF)一直是HFIP支援改進的重點。透過提高解析度(能夠“看到”越來越小的大氣特徵)、更準確地估計與海洋的能量交換和處理雲的演算法,以及更精細地攝取來自颶風核心的資料,HWRF模型變得足夠熟練,甚至在一些回顧性測試中擊敗了NHC的人工預報員。雖然可能需要一個活躍的大西洋颶風季節來真正評估我們取得了多少進展,但我們已經開始看到真正的進步。不幸的是,HFIP的資金今年被削減了一半以上,使未來的進步面臨風險。

近20年後,即使科學取得了進步,馬克斯·梅菲爾德的建議仍然是明智的——不要只關注那條細細的黑線!預測是不確定的,當颶風威脅時,理解這種不確定性對於明智的決策至關重要。為了幫助教育使用者,NHC建立了一個專門用於預測準確性的網頁。請順便瀏覽一下,看看我們的預測表現如何。最後,即使NOAA和其他機構預計2015年大西洋颶風季節相對平靜,也要記住:在您家附近只需要一場糟糕的風暴就會讓您度過糟糕的一年。

本文最初發表在對話上。閱讀原文

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