科學家在工作中:預測大西洋颶風季

科羅拉多州立大學大氣科學家如何為今年6月1日開始的大西洋颶風季準備預測的幕後觀察

以下文章經The Conversation許可轉載,The Conversation是一個報道最新研究的線上出版物。

6月1日標誌著大西洋颶風季的正式開始,該季節將持續到11月底。對於我們在科羅拉多州立大學大氣科學系的熱帶氣象專案來說,這是一個繁忙的時期,我們正在釋出第34次年度大西洋盆地季節性颶風預測。


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4月初,我們預測2017年的颶風季將略低於正常水平,總共有11個命名風暴(平均為12個),4個颶風(平均為6個)和2個大型颶風(平均為2個)。要被命名,熱帶氣旋必須具有最大一分鐘持續風速39英里/小時。如果增強到74英里/小時,則稱為颶風;如果風速達到111英里/小時,則稱為大型颶風。

我們的下一次更新將於6月1日釋出,與大西洋颶風季的開始相吻合。以下是關於我們如何制定預測的介紹。

為颶風做準備

已故的William Gray 博士在科羅拉多州立大學從事大氣科學研究超過 50 年,於 1984 年開始釋出這些預測,當時他有了一項重要發現。他發現,在厄爾尼諾年,當熱帶太平洋東部和中部出現大片高於正常溫度的水域時,會導致大西洋颶風季活動減少。

發生這種情況是因為厄爾尼諾現象改變了大氣中低層和高層的風,導致垂直風切變增加——垂直風切變是一種風在不同高度以不同速度和方向吹動的狀況。垂直風切變使颶風更難形成和加強,因為它會傾斜颶風的旋轉中心。這促進了乾燥空氣與風暴的混合,並抑制了加強發展中風暴的風力所需的壓力下降。拉尼娜現象通常可以被認為是厄爾尼諾現象的相反情況,它促進了更有利於活躍大西洋颶風季的風模式。

除了厄爾尼諾現象外,我們的實驗室還使用各種其他預測因子來制定預測。我們尋找前兆訊號——過去幾年活躍或不活躍颶風季之前大氣和海洋中的狀況。

重要的預測因子包括熱帶大西洋海面溫度和海平面氣壓。當熱帶大西洋比正常溫度更溫暖時,大西洋颶風季往往會更加活躍,因為颶風的能量來自溫暖的海水。較低的氣壓與更不穩定的大氣有關,這為強雷暴的發展創造了更有利的條件。這些強雷暴是颶風的基石。

預測員的工具

我們的實驗室不斷監測大規模的海洋-大氣條件和預測,但工作在我們計劃釋出季節性預測前大約兩週開始加強。我們的主要指導工具是一個統計模型,該模型使用歷史海洋-大氣模式以及當前條件。我們還會尋找過去幾年中條件與我們目前觀察到的情況最相似的年份,以及我們預測在 8 月至 10 月大西洋颶風季高峰期將發生的情況。

當我們準備 6 月初的季節性預測時,我們正在尋找具有臨界弱厄爾尼諾現象條件以及相對溫暖的熱帶大西洋的季節。這些季節通常具有接近平均水平的大西洋颶風活動。

檢查我們的準確性

公眾總是對即將到來的大西洋颶風季的活躍程度非常感興趣。雖然我們的預測顯示出中等程度的準確性,但它們肯定不是完美的。此外,我們的預測無法告訴您風暴何時何地會襲擊。我們強調,這些預測是一種資訊工具,而不是一種準備工具。隸屬於國家海洋和大氣管理局的國家颶風中心釋出關於個別風暴的觀察、警告和報告。

我們的專案在我們的網站上存檔了 33 年的歷史預測。這些預測通常可以被描述為在 4 月初具有適度的準確性,在 6 月準確性有所提高,在 8 月準確性為中等到高度。隨著颶風季高峰期臨近,技能的提高在物理上是有道理的,因為您更接近您試圖預測的事件。從日常天氣預報中可以看出一個推論。明天的天氣預報通常會比未來七天的天氣預報更準確。

我們在颶風季開始兩個月後釋出 8 月初的預測,但超過 90% 的大型颶風活動發生在那個日期之後。8 月份預測的準確率相對較好,大約 80% 的時間能正確預測高於或低於平均水平的季節。

我們還會解釋和檢查我們的工作。我們的小組在我們的專案網站上釋出了一份全面的預測檔案,其中描述了我們預測中數字背後的思路。在颶風季結束時,我們釋出一份冗長的驗證報告,其中我們評估我們的預測並分析實際發生的大規模大氣/海洋條件。

許多其他團體也釋出大西洋季節性颶風預測,包括政府機構(如國家海洋和大氣管理局)、大學和私人氣象公司。我們的小組與巴塞羅那超級計算中心合作製作了一個網站,該網站顯示所有公開可用的大西洋季節性颶風預測。該網站還提供了對每個小組的預測技術的討論以及即時颶風監測連結。有多個小組釋出季節性預測是有益的,因為許多人研究同一個問題可能會提高準確性。

以客觀的視角看待預測

即使我們預測颶風季活動較少,重要的是要記住,對您而言,只需一場颶風就可能使其成為活躍的颶風季。

例如,1983 年,大西洋全年只有四個命名風暴。但其中之一,颶風艾麗西亞,在休斯頓都會區造成了近 20 億美元的損失

Gray 博士和科羅拉多州立大學團隊在 1992 年釋出了一個完美的預測,僅預測到一個大型颶風,但那場風暴是颶風安德魯,一場襲擊佛羅里達州南部五級颶風。相比之下,我們的小組成功預測了 2010 年非常活躍的大西洋颶風季,該颶風季出現了驚人的 12 個颶風(是正常平均水平的兩倍),但沒有一個在美國登陸。我們在科羅拉多州立大學的小組打算保持 Gray 博士的遺志,並在未來許多年繼續釋出大西洋季節性颶風預測。

本文最初發表於The Conversation。閱讀原文

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