Einbeziehung der Auswirkungen von Meeresgischt in Modelle zur Verbesserung der Vorhersage der Hurrikanintensität

Hurrikane sind riesige, komplexe Systeme, die sich über Hunderte von Kilometern erstrecken können, wenn sie um den niedrigen Druck im Auge des Sturms herumwirbeln. In einer so komplizierten Situation ist es schwierig vorherzusagen, wie stark ein Hurrikan werden wird.

Eine neue Zusammenarbeit zwischen Forschern in Südkorea und der Florida State University verbessert die Hurrikanvorhersage, indem sie die Auswirkungen der Gischt in die Modelle zur Vorhersage des Hurrikanverhaltens einbezieht. Die Arbeit war veröffentlicht In Umweltforschungsbriefe.

„Wir wissen, dass Prognosen, die Hurrikanverläufe vorhersagen, die meiste Zeit ziemlich gut sind, aber die Intensitätsvorhersagen waren traditionell nicht so gut, und wir versuchen herauszufinden, warum“, sagte Mark Bourassa, Professor am Department of Earth der FSU. Co-Autor von Ocean and Atmospheric Science und Papier.

Wenn Hurrikane durch das Meer toben, verteilen Wind und Wellen an der Oberfläche Wassertröpfchen in der Luft, die als Gischt bekannt sind. Wenn diese warmen Wassertröpfchen verdunsten, kühlen sie ab und geben dabei Wärme und Feuchtigkeit an die Atmosphäre nahe der Meeresoberfläche ab. Die Hitze hebt mehr feuchtigkeitshaltige Luft an, ein Prozess, der Hurrikane antreibt.

Die Forscher untersuchten Daten von Sonden, die von Hurrikan-Jägerflugzeugen abgeworfen wurden, und stellten fest, dass viel mehr Wärmeenergie vom Ozean in die Luft übertragen wurde, als sie erwartet hatten. Dies deutete auf ein möglicherweise übersehenes Merkmal hin, das die Sturmintensität beeinflusste.

Frühere Studien zur Rolle der Gischt bei der Intensivierung von Hurrikanen stützten sich auf Proxy-Messungen wie die Windgeschwindigkeit, um abzuschätzen, wie Gischt den Luftwiderstand verringert, was auch die Intensität modellierter Stürme erhöht. Diese Vereinfachungen erfassten jedoch nicht, wie Sprühnebel die Energie steigerte, die Stürme antreibt, insbesondere bei Windgeschwindigkeiten von mehr als 20 Metern pro Sekunde.

Das von südkoreanischen und FSU-Forschern verwendete Wettermodell umfasste ein Wellenmodell, um eine höhere Genauigkeit für die Gischtproduktion zu gewährleisten, und berücksichtigte Änderungen der an die Atmosphäre übertragenen Wärme und Feuchtigkeit.

„Es ist eine erstaunliche Menge Energie, die uns in diesen Stürmen gefehlt hat“, sagte Bourassa. „Als wir Daten einbezog, die zeigen, wie Gischt den Wärme- und Feuchtigkeitsfluss bei einem Sturm verändert, stellten wir fest, dass die Intensitätsvorhersagen deutlich besser waren als wenn wir dasselbe Modell ohne diese einzige Änderung durchführten.“

Um ihre Ergebnisse zu validieren, analysierte das Forschungsteam vier große Hurrikane im Atlantik – Ida (2021), Harvey (2017), Michael (2018) und Ian (2022) – die in den Vereinigten Staaten erhebliche Schäden anrichteten. Mit Hilfe von Kollegen in Korea untersuchten sie außerdem vier Taifune im Pazifik.

Die bestehende Wissenschaft ist in der Regel zuverlässig bei der Vorhersage des Verlaufs eines Hurrikans, aber Meteorologen möchten ihre Modellierung verfeinern, um die Intensität von Stürmen besser zu verstehen und vorherzusagen. Diese Forschung legt nahe, dass Betriebsmodelle geändert werden könnten, um bessere Intensitätsprognosen zu liefern.

Zukünftige, durch dieses Papier motivierte Forschungen könnten sich auf die schnelle Intensivierung von Stürmen konzentrieren, sagte Bourassa und würden so dazu beitragen, dem komplizierten Puzzle der Hurrikanvorhersage ein weiteres Teil hinzuzufügen.

Mitglieder des Forschungsteams der FSU waren Chaehyeon Chelsea Nam, Assistenzprofessorin in der Abteilung für Erd-, Ozean- und Atmosphärenwissenschaften; DW Shin und Steven Cocke, Forschungswissenschaftler am FSU Center for Ocean-Atmospheric Prediction Studies; Sinil Yang vom APEC Climate Center, Republik Korea; Dong-Hyun Cha vom Ulsan National Institute of Science and Technology; und Baek-Min Kim von der Pukyong National University, Republik Korea.

Weitere Informationen:
Sinil Yang et al. enthüllen den entscheidenden Einfluss von Meeresspray-Wärmeflüssen auf die schnelle Intensivierung von Hurrikanen, Umweltforschungsbriefe (2024). DOI: 10.1088/1748-9326/ad7ee0

Zur Verfügung gestellt von der Florida State University

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