Przewidywanie Rita

Dyrektor laboratorium prognostycznego National Oceanic and Atmospheric Administration mówi, że rząd federalny nadal częściowo opiera się na modelach komputerowych zaprojektowanych dla znacznie większych systemów pogodowych, aby przewidzieć, co zrobią huragany.

Alexander E. (Sandy) MacDonald, dyrektor laboratorium systemów prognostycznych NOAA w Boulder w stanie Kolorado, mówi, że trwają prace nad bardziej precyzyjnym modelem, który umożliwiłby dokładniejsze prognozy.

Jednak przygotowanie go do wdrożenia będzie wymagało większej ilości obliczeń i nakładów na badania. Mamy drogę do zrobienia, mówi głównemu korespondentowi Technology Review, Davidowi Talbotowi, który przeprowadził z nim w tym tygodniu wywiad.

TR: Prognoza Katriny była niezwykle dokładna, ale Rita znalazła się dalej na północ, niż początkowo przewidywano. Oznaczało to, że ewakuacja Houston być może nie była tak konieczna jak ewakuacja Nowego Orleanu. Czy do obu prognoz nie zastosowano tych samych modeli komputerowych?

RANO: Prognostycy używają aż dziesięciu różnych modeli – to jest tzw. zespół modeli – aby spróbować określić trasę i intensywność huraganu. To tak, jakbyś dzwonił do dziesięciu maklerów giełdowych i pytał „Jaka jest najlepsza akcja?” Wykorzystujesz wszystkie te informacje, aby opracować najlepszą prognozę. Huragan Katrina był bardzo dokładną prognozą, częściowo dlatego, że modele były bardzo dokładne. W przypadku huraganu Rita modele były dość zróżnicowane w swoich przewidywaniach, więc była to trudniejsza prognoza. To pokazało nam, że wciąż mamy ulepszenia do modeli.

TR: Co tłumaczy fakt, że modelki bardziej zgadzały się ze sobą z Katriną niż z Ritą?

RANO: Różne poziomy stabilności atmosfery. Huragan może zostać uwięziony między dwoma systemami wysokiego ciśnienia, co tworzy stabilny zsyp. Niestabilna sytuacja polega na tym, że nie ma spadochronu – jest po prostu otwarta przestrzeń bez systemów wysokiego ciśnienia, a huragan może iść w dowolnym kierunku. Katrina była bardziej w pułapce – musiała iść w tym kierunku, w którym jechała. Rita zależała od dość małych różnic w presji wokół niej, co do tego, w którą stronę pójdzie.

TR: Ulepszanie modeli zaczyna się od zebrania większej ilości danych dotyczących huraganów. Jak można to poprawić?

RANO: W tej chwili co sześć godzin wykonujemy pomiary huraganu z załogowym samolotem przewożącym krople – podobnie jak balony pogodowe, z tym wyjątkiem, że mierzą one wiatr, temperaturę i ciśnienie, gdy spadają z samolotu na powierzchnię. Ale w rzeczywistości można mieć bezzałogowy system powietrzny, UAS, lecący nad okiem huraganu na wysokości 65 000 stóp, który mógłby wypuszczać kroplę co godzinę, zapewniając niemal ciągłe pomiary w centrum burzy. To jest coś, czego nie możemy teraz zrobić. UAS mógłby mieć instrumenty, mikrofalowe lub radarowe, które mogłyby stale informować nas o wiatrach powierzchniowych w oparciu o fale i inne sygnatury oceanów. To jest przykład czegoś, co byłoby możliwe.

Bezzałogowe statki powietrzne to jedno narzędzie, ale istnieje wiele innych: więcej boi z czujnikami pogody i oceanu na powierzchni wody, więcej załogowych samolotów, lepsze wykorzystanie satelitów. Moglibyśmy również użyć radaru dopplerowskiego w załogowych samolotach do pomiaru struktury wiatru oka huraganu, który można wprowadzić do modelu w celu poprawy przewidywania.

TR: Wspominasz dynamikę oka i ściany oka. Jak dobrze rozumie się tę dynamikę?

RANO: Huragany mogą zmieniać się dość szybko, skręcać w innym kierunku lub przechodzić z kategorii 4 do 1. Huragany będą przechodzić przez cykle ściany oka. Gdy nowe ściany oczu rosną i zajmują miejsce starych, widzimy tego rodzaju zmiany intensywności. Oko to miejsce, w którym wieje wiatr o prędkości 150-200 mil na godzinę. Ktoś opisał huragan Andrew jako tornado o szerokości 30 mil. Dlatego chcemy, aby nasze modele prawidłowo uwzględniały dynamikę oka. Nie rozumiemy wszystkiego, co powoduje cykle gałek ocznych; jeśli mamy je przewidzieć, chcemy widzieć zmiany krótkoterminowe. Jeśli chcemy dowiedzieć się, co je powoduje, musimy wykonać więcej pomiarów. Mamy sporo do zrobienia. Jest wiele rzeczy, które możemy zrobić, aby poprawić celność – na przykład lepsze modele nie tylko tego, dokąd zmierza huragan, ale także tego, gdzie uderzy fala sztormowa.

TR: Więcej danych i wyższa rozdzielczość oznacza większą moc obliczeniową, prawda?

RANO: Do ostatnich kilku lat modele prognozowania pogody były budowane dla geograficznie dużych burz, takich jak standardowe systemy niskiego ciśnienia, które widzimy na mapach pogodowych. Nie rozwiązali najważniejszych warunków pogodowych, takich jak burze tropikalne i burze. W tej chwili testujemy nowe modele huraganów, jeszcze nie używane, które działają w rozdzielczościach sięgających od 1 do 4 km (w porównaniu z obecnymi modelami globalnymi, które działają z 40-kilometrową siatką) i mają znacznie bardziej realistyczną dynamikę huraganu. Ale żeby je uruchomić, potrzebujemy większych, szybszych komputerów. Powinny pomóc poprawić prognozy dotyczące huraganów.

TR: Staramy się przewidywać huragany za pomocą narzędzi do modelowania przeznaczonych do przewidywania większych systemów pogodowych?

RANO: Posiadamy model opracowany specjalnie dla huraganów, który jest używany jako jeden z modeli zespołu operacyjnego. Został opracowany na początku lat 90. przez Laboratorium Geofizycznej Dynamiki Płynów NOAA, ale ma niższą rozdzielczość i nie obsługuje niektórych kluczowych procesów fizycznych. Ponieważ techniki modelowania i szybkości komputerów uległy zaawansowaniu, opracowujemy nowy model o nazwie model badania i prognozy pogody dla huraganów.

TR: Ile masz obliczeń i czego dokładnie potrzebujesz?

RANO: Operacyjny system prognozowania pogody to masowo równoległy superkomputer IBM w rejonie Waszyngtonu, w National Weather Service's National Center for Environmental Prediction. Model pogodowy zazwyczaj wykorzystuje równolegle od 500 do 1000 procesorów. Szybszy komputer jest kluczowy, ponieważ wtedy można przedstawić rzeczywistą dynamikę huraganu. Aby zobrazować to, co dzieje się w ścianie oka, potrzebujesz modelu o bardzo wysokiej rozdzielczości i bardzo szybkiego komputera.

TR: Korzyści wydają się oczywiste – dokładniejsze prognozy mogą uratować życie i uniknąć niepotrzebnych ewakuacji.

RANO: Zawsze mówili, że sama ewakuacja kosztuje milion dolarów za milę. Jeśli ostrzeżesz 50 mil linii brzegowej, będzie to kosztować 50 milionów dolarów. Myślę, że to było przed Katriną. Przyjrzymy się Ricie i Katrinie i powiemy, że kosztują około 10 milionów dolarów za milę i będziemy potrzebować znacznie większej dokładności. Ostrzeżenie o 100 milach linii brzegowej kosztowałoby 1 miliard dolarów. Jest wiele rzeczy, które możemy zrobić, aby poprawić nasze prognozy i poprawić dokładność ewakuacji.

TR: Co rząd federalny wydaje teraz na prognozowanie huraganów i co jest potrzebne?

RANO: Na wszystko, od centrum huraganów po modele, przeznaczyliśmy łącznie około 50 milionów dolarów. Myślę, że gdybyś naprawdę powiedział Wiesz, że to niezwykły problem, który będzie kosztował, tak jak Katrina, 100 miliardów dolarów, chciałbyś wydać dodatkowe kilkaset milionów rocznie, aby naprawdę poprawić się tak szybko, jak to możliwe.

ukryć