In einer neuen meteorologischen Studie verbessert ein internationales Forscherteam der Rosenstiel School of Marine, Atmospheric, and Earth Science der University of Miami, des Europäischen Zentrums für mittelfristige Wettervorhersage (ECMWF; Reading, Großbritannien) und des National Center for Atmospheric Research (NCAR; Boulder, Colorado) das wissenschaftliche Verständnis der atmosphärischen Wellen in den Tropen, einschließlich ihrer Auswirkungen auf extreme Wetterereignisse wie Hurrikane und starke Regenfälle.
Das gemeinsame Forschungsteam konzentrierte sich auf einen bestimmten Typ atmosphärischer Wellen, die als konvektiv gekoppelte Kelvinwellen (CCKWs) bekannt sind. Dabei handelt es sich um gewaltige Wellen mit einer Länge von über 1.600 Kilometern, die sich in der Erdatmosphäre entlang des Äquators bewegen und die globalen Niederschlagsmuster erheblich beeinflussen.
Die Studie, veröffentlicht im Zeitschrift für Fortschritte in der Modellierung von Erdsystemenbietet Forschern eine neue Möglichkeit, das Verhalten und die Eigenschaften dieser Kelvinwellen in Wettervorhersagemodellen zu untersuchen.
„Unsere Ergebnisse legen nahe, dass eine verbesserte Simulation dieser Kelvinwellen in Wettermodellen die Genauigkeit von Vorhersagen für andere Wetterereignisse mit großer Auswirkung verbessern könnte“, sagte Quinton Lawton, ein Absolvent der Abteilung für Atmosphärenwissenschaften der Rosenstiel School und einer der Hauptautoren der Studie. „Dies hat das Potenzial, Gemeinden, insbesondere in tropischen Regionen, mehr Vorlaufzeit und Vorbereitung auf zerstörerisches Wetter zu geben.“
Mithilfe des Hochleistungscomputersystems des NCAR und modernster Wettermodelle, darunter das Model for Prediction Across Scales—Atmosphere (MPAS-A) und das Integrated Forecast System (IFS) des ECMWF, simulierte das Team mehrere Kelvinwellen aus dem Jahr 2021. Eine bemerkenswerte Kelvinwelle über dem Atlantik stand im Zusammenhang mit der Entstehung des tropischen Sturms Victor.
Die Studie ergab, dass die aktuellen Wettervorhersagemodelle einen CCKW-Angriff im Atlantik nur unzureichend simulieren. Dies macht deutlich, dass Wettervorhersagesysteme künftig verbessert werden müssen, um diese Wellen und infolgedessen auch andere extreme Wetterereignisse besser vorhersagen zu können.
Die Forscher stellten eine neuartige Methode zur Veränderung der Stärke von Kelvinwellen in Wettervorhersagemodellen vor. Mit diesem neuen Tool können Forscher die Eigenschaften und Auswirkungen von Kelvinwellen besser quantifizieren und so besser verstehen, wie diese Wellen in Wettervorhersagemodellen dargestellt werden.
Kelvinwellen werden heute für ihre Rolle bei der Erhöhung der Wahrscheinlichkeit der Entstehung von Hurrikanen und der Auslösung extremer Regenfälle anerkannt. vorherige Studie In einer 2023 veröffentlichten Studie der Wissenschaftler Lawton und Sharan Majumdar von der Rosenstiel School wird erklärt, wie diese Wellen die Bildung tropischer Wirbelstürme im Atlantik fördern können.
Diese Studie stellt den Höhepunkt zweijähriger gemeinsamer Forschungsarbeit dar, die auf der Doktorarbeit des leitenden Studenten an der University of Miami basiert. Die Arbeit vereint Fachwissen und Ressourcen von UM, NCAR und ECMWF, um die Grenzen der meteorologischen Wissenschaft zu erweitern.
„Die Forschung ist ein Schritt hin zu einem besseren Verständnis und einer besseren Vorhersage der tropischen Atmosphäre“, sagte Studien-Co-Autorin Sharan Majumdar, Professorin für Atmosphärenwissenschaften an der Rosenstiel School. „Die Studie unterstreicht auch die Notwendigkeit weiterer Forschungen darüber, warum aktuelle Modelle Schwierigkeiten haben, diese Wellen genau zu simulieren.“
Mehr Informationen:
QA Lawton et al, Die Darstellung konvektiv gekoppelter Kelvinwellen in Simulationen mit modifizierten Wellenamplituden, Zeitschrift für Fortschritte in der Modellierung von Erdsystemen (2024). DOI: 10.1029/2023MS004187