Pronóstico de ciclones tropicales

Ciencia de la predicción de cómo se mueve un ciclón tropical y sus efectos

Parte de una serie sobre
Ciclones tropicales
Estructura Nublado denso central Desarrollo Ojo
Efectos Advertencias y vigilancias Marejada ciclónica Preparación Respuesta Tormentas notables
Climatología y seguimiento Cuencas CMRE Escamas Observación Previsión Previsión de precipitaciones Climatología de precipitaciones
Denominación de ciclones tropicales Historia Lista de nombres históricos Las listas de los nombres retirados: Atlántico , el huracán del Pacífico , tifones del Pacífico , Filipinas , de Australia , Pacífico Sur
Esquema de los ciclones tropicales Portal de ciclones tropicales
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El pronóstico de ciclones tropicales es la ciencia de pronosticar dónde se espera que el centro de un ciclón tropical y sus efectos estén en algún momento en el futuro. Hay varios elementos para el pronóstico de ciclones tropicales: pronóstico de seguimiento, pronóstico de intensidad, pronóstico de lluvia, marejada ciclónica, tornado y pronóstico estacional. Si bien la habilidad está aumentando con respecto al pronóstico de seguimiento, la habilidad de pronóstico de intensidad permanece sin cambios durante los últimos años. El pronóstico estacional comenzó en la década de 1980 en la cuenca del Atlántico y se ha extendido a otras cuencas en los años posteriores.

Historia

Corto plazo

Los métodos mediante los cuales se pronostican los ciclones tropicales han cambiado con el paso del tiempo. Los primeros pronósticos conocidos en el hemisferio occidental fueron hechos por el teniente coronel William Reed del Cuerpo de Ingenieros Reales en Barbados en 1847. Reed utilizó principalmente mediciones de presión barométrica como base de sus pronósticos. Benito Vines introdujo un sistema de pronóstico y alerta basado en cambios en la cobertura de nubes en La Habana durante la década de 1870. Sin embargo, antes de principios de la década de 1900, la mayoría de los pronósticos se realizaban mediante observaciones directas en estaciones meteorológicas, que luego se transmitían a los centros de pronóstico a través del telégrafo . No fue hasta la llegada de la radio.a principios del siglo XX, las observaciones de los barcos en el mar estaban disponibles para los meteorólogos. La década de 1930 vio el uso de radiosondas en la predicción de ciclones tropicales. La siguiente década vio el advenimiento del reconocimiento basado en aviones por parte de los militares, comenzando con el primer vuelo dedicado a un huracán en 1943, y el establecimiento de Hurricane Hunters en 1944. En la década de 1950, los radares meteorológicos costeros comenzaron a usarse en el Estados Unidos, y los vuelos de reconocimiento de investigación del precursor de la División de Investigación de Huracanes comenzaron en 1954. ^[1]

El lanzamiento del primer satélite meteorológico, TIROS-I, en 1960, introdujo nuevas técnicas de predicción que siguen siendo importantes para la predicción de ciclones tropicales hasta el presente. En la década de 1970, se introdujeron boyas para mejorar la resolución de las mediciones de superficie, que hasta ese momento, no estaban disponibles en todas las superficies de ultramar. ^[1]

Largo plazo

A fines de la década de 1970, William Gray notó una tendencia de baja actividad de huracanes en la cuenca del Atlántico Norte durante los años de El Niño . Fue el primer investigador en hacer una conexión entre tales eventos y los resultados positivos lo llevaron a seguir investigando. Encontró numerosos factores en todo el mundo que influyen en la actividad de los ciclones tropicales, como la conexión de los períodos húmedos en el Sahel africano con un aumento en la llegada de huracanes importantes a la costa este de los Estados Unidos . Sin embargo, sus hallazgos también mostraron inconsistencias cuando solo se considera un factor como una influencia principal. ^[2]

Utilizando sus hallazgos, Gray desarrolló un pronóstico estadístico objetivo para la actividad estacional de huracanes; solo predijo el número de tormentas tropicales, huracanes y huracanes importantes, y dio detalles sobre las pistas y posibles recaladas debido a las inconsistencias antes mencionadas. ^[2] Gray emitió su primer pronóstico estacional antes de la temporada de 1984, que utilizó las relaciones estadísticas entre la actividad de ciclones tropicales, El Niño-Oscilación del Sur (ENSO), la oscilación cuasi-bienal (QBO) y las presiones del nivel del mar en la cuenca del Caribe. . ^{[3] [4]} El esfuerzo resultó modestamente exitoso. ^[2]Posteriormente emitió pronósticos antes del inicio de la temporada de huracanes en el Atlántico en mayo y antes del pico de la temporada en agosto. ^[5] Estudiantes y colegas se unieron a su equipo de pronóstico en los años siguientes, incluidos Christopher Landsea , Paul W. Mielke Jr. y Kenneth J. Berry. ^[6]

Seguimiento

Seguimiento de errores para la cuenca atlántica, 1970–2014

El flujo sinóptico a gran escala determina del 70 al 90 por ciento del movimiento de un ciclón tropical. El flujo medio de capa profunda es la mejor herramienta para determinar la dirección y velocidad de la pista. Si las tormentas se cortan significativamente, el uso de un viento de nivel más bajo es un mejor predictor. El conocimiento del efecto beta se puede utilizar para dirigir un ciclón tropical, ya que conduce a un rumbo más al noroeste de los ciclones tropicales en el hemisferio norte. También es mejor suavizar las oscilaciones a corto plazo del centro de la tormenta para determinar una trayectoria más precisa. ^[7]

Debido a las fuerzas que afectan las trayectorias de los ciclones tropicales, las predicciones precisas de las trayectorias dependen de determinar la posición y la fuerza de las áreas de alta y baja presión y de predecir cómo esas áreas cambiarán durante la vida de un sistema tropical. Combinando modelos de pronóstico con una mayor comprensión de las fuerzas que actúan sobre los ciclones tropicales y una gran cantidad de datos de satélites en órbita terrestre y otros sensores, los científicos han aumentado la precisión de los pronósticos de seguimiento en las últimas décadas. ^[8] Un pronóstico de trayectoria preciso es importante, porque si el pronóstico de trayectoria es incorrecto, los pronósticos de intensidad, lluvia, marejada ciclónica y amenaza de tornado también serán incorrectos.

Regla 1-2-3

Los huracanes Rita y Philippe se muestran con predicciones de reglas 1-2-3.

La regla 1-2-3 ( regla 1-2-3 de los navegantes o área de peligro ) es una pauta comúnmente enseñada a los navegantes para el seguimiento y la predicción de tormentas severas (específicamente huracanes y tormentas tropicales ). Se refiere a los errores de pronóstico NHC / TPC redondeados a largo plazo de 100-200-300 millas náuticas a las 24-48-72 horas, respectivamente. Estos números se acercaron al promedio de 10 años para el período de 1982-1991. ^[9] Sin embargo, estos errores han disminuido a cerca de 50-100-150 a medida que los pronosticadores del NHC se vuelven más precisos. El "área de peligro" que se debe evitar se construye expandiendo la trayectoria pronosticada en un radio igual a los respectivos cientos de millas más los radios de viento pronosticados (tamaño de la tormenta a esas horas). ^[10]

Intensidad

Los meteorólogos dicen que son menos hábiles para predecir la intensidad de los ciclones tropicales que la trayectoria de los ciclones. ^[11] La potencia informática disponible limita la capacidad de los pronosticadores para modelar con precisión una gran cantidad de factores complejos, como la topología exacta y las condiciones atmosféricas, aunque con una mayor experiencia y comprensión, incluso los modelos con la misma resolución se pueden ajustar para reflejar con mayor precisión la realidad. comportamiento mundial. ^[12] Otra debilidad es la falta de mediciones frecuentes de la velocidad del viento en el ojo de la tormenta. Se espera que el Cyclone Global Navigation Satellite System , lanzado por la NASA en 2016, proporcione muchos más datos en comparación con las mediciones esporádicas de boyas meteorológicas y aviones que penetran huracanes .^[13]

Un pronóstico de trayectoria preciso es esencial para crear pronósticos de intensidad precisos, particularmente en un área con islas grandes como el Pacífico norte occidental y el Mar Caribe, ya que la proximidad a la tierra es un factor inhibidor para el desarrollo de ciclones tropicales. Un huracán / tifón / ciclón fuerte puede debilitarse si se forma una pared externa del ojo (típicamente alrededor de 80 a 160 kilómetros (50 a 100 millas) desde el centro de la tormenta), ahogando la convección dentro de la pared interna del ojo. Este debilitamiento se denomina ciclo de reemplazo de la pared del ojo y suele ser temporal. ^[14]

Intensidad potencial máxima

El Dr. Kerry Emanuel creó un modelo matemático alrededor de 1988, llamado intensidad potencial máxima o MPI, para calcular el límite superior de la intensidad de los ciclones tropicales en función de la temperatura de la superficie del mar y los perfiles atmosféricos de las últimas ejecuciones del modelo global . Los mapas creados a partir de esta ecuación muestran valores de la máxima intensidad alcanzable debido a la termodinámica de la atmósfera en el momento de la última ejecución del modelo (0000 o 1200 UTC ). Sin embargo, MPI no tiene en cuenta la cizalladura vertical del viento . ^{[15] El} MPI se calcula mediante la siguiente fórmula:

${\displaystyle V=A+B\cdot e^{C(T-T_{0})}}$

Donde ${\displaystyle V}$ es la velocidad potencial máxima en metros por segundo; ${\displaystyle T}$ es la temperatura de la superficie del mar debajo del centro del ciclón tropical, ${\displaystyle T_{0}}$ es una temperatura de referencia (30 ° C) y ${\displaystyle A}$, ${\displaystyle B}$ y ${\displaystyle C}$son constantes de ajuste de curva. Cuándo${\displaystyle A=28.2}$, ${\displaystyle B=55.8}$, y ${\displaystyle C=0.1813}$, el gráfico generado por esta función corresponde al percentil 99 de los datos empíricos de intensidad de ciclones tropicales. ^[dieciséis]

Lluvia

r-CLIPER para Isabel (2003)

El pronóstico de las precipitaciones de ciclones tropicales es importante, ya que entre 1970 y 2004, las inundaciones tierra adentro causadas por ciclones tropicales causaron la mayoría de las muertes por ciclones tropicales en los Estados Unidos . ^{[17] [18]} Si bien las inundaciones son comunes a los ciclones tropicales cerca de una masa terrestre, hay algunos factores que conducen a lluvias excesivas de ciclones tropicales. La cámara lenta, como se vio durante el huracán Danny y el huracán Wilma , puede generar grandes cantidades. La presencia de topografía cerca de la costa, como es el caso en gran parte de México , Haití , República Dominicana , gran parte de Centroamérica ,Madagascar , Reunión , China y Japón actúan para magnificar las cantidades debido al flujo ascendente hacia las montañas. Una fuerte fuerza en el nivel superior desde un canal que se mueve a través de los vientos del oeste, como fue el caso durante el huracán Floyd , puede conducir a cantidades excesivas incluso en sistemas que se mueven con un movimiento promedio hacia adelante. Una combinación de dos de estos factores podría ser especialmente agobiante, como se vio durante el huracán Mitch en Centroamérica . ^[19] Por lo tanto, un pronóstico de trayectoria preciso es esencial para producir un pronóstico exacto de precipitación de ciclones tropicales. ^[20]Sin embargo, como resultado del calentamiento global, el calor que se ha acumulado en la superficie del océano ha permitido que las tormentas y los huracanes capturen más vapor de agua y, dado el aumento de las temperaturas en la atmósfera, también retengan la humedad durante más tiempo. ^[21] Esto da como resultado cantidades increíbles de lluvia sobre la tierra que golpea, lo que a menudo puede ser el aspecto más dañino de un huracán.

Métodos operativos

Pronóstico de pistas de modelos dentro de ATCF. El pronóstico oficial del NHC para Ernesto (2006) es azul claro, mientras que la trayectoria real de la tormenta es la línea blanca sobre Florida .

Históricamente, las cartas de seguimiento de ciclones tropicales se utilizaron para incluir el seguimiento pasado y preparar pronósticos futuros en los centros meteorológicos regionales especializados y los centros de alerta de ciclones tropicales. La necesidad de un método más moderno para pronosticar ciclones tropicales se hizo evidente para los meteorólogos operacionales a mediados de los años ochenta. En ese momento, el Departamento de Defensa de los Estados Unidos usaba mapas de papel, acetato, lápices de grasa y programas informáticos dispares para pronosticar ciclones tropicales. ^[22] El software del Sistema Automatizado de Pronóstico de Ciclones Tropicales (ATCF) fue desarrollado por el Laboratorio de Investigación Naval para el Centro Conjunto de Alerta de Tifones (JTWC) a partir de 1986, ^[23]y se utiliza desde 1988. Durante 1990 el sistema fue adaptado por el Centro Nacional de Huracanes (NHC) para su uso en el NHC, los Centros Nacionales de Predicción Ambiental y el Centro de Huracanes del Pacífico Central . ^{[23] [24]} Esto proporcionó al NHC un entorno de software multitarea que les permitió mejorar la eficiencia y reducir el tiempo necesario para hacer un pronóstico en un 25% o 1 hora. ^[24] ATCF fue desarrollado originalmente para su uso dentro de DOS , antes de ser adaptado posteriormente a Unix y Linux. ^[23]

Marejada ciclónica

El principal modelo de pronóstico de marejadas ciclónicas en la cuenca del Atlántico es SLOSH , que significa S ea, L ake, O verland, S urge from H urricanes. ^[25] Utiliza el tamaño de una tormenta, su intensidad, su movimiento hacia adelante y la topografía de la llanura costera para estimar la profundidad de una marejada ciclónica en cualquier punto de la cuadrícula individual en los Estados Unidos.. Se requiere una pista de pronóstico precisa para producir pronósticos precisos de marejadas ciclónicas. Sin embargo, si el punto de llegada a tierra es incierto, se puede generar un mapa de envolvente máxima de agua (MEOW) en función de la dirección de aproximación. Si la trayectoria pronosticada en sí misma también es incierta, se puede generar un mapa de máximo de máximos (MoM) que mostrará el peor escenario posible para un huracán de una fuerza específica. ^[26]

Tornado

La ubicación de la mayoría de los tornados relacionados con ciclones tropicales es su cuadrante noreste en el hemisferio norte y el cuadrante sureste en el hemisferio sur. ^[27] Como la mayoría de los otros pronósticos de efectos de ciclones tropicales, se requiere un pronóstico de trayectoria preciso para producir un pronóstico preciso de amenaza de tornado.

Previsión estacional

Al observar las variaciones anuales en varios parámetros climáticos, los pronosticadores pueden hacer predicciones sobre el número total y la intensidad de los ciclones tropicales que ocurrirán en una temporada determinada. Por ejemplo, al construir sus perspectivas estacionales, el Centro de Predicción Climática de los Estados Unidos considera los efectos de El Niño-Oscilación del Sur , el ciclo tropical de 25 a 40 años, la cizalladura del viento sobre los océanos y la temperatura de la superficie del océano. ^[28]

Ver también

• Caja de Hebert

Referencias

1. Sheets, Robert C. (junio de 1990). "El Centro Nacional de Huracanes: pasado, presente y futuro". Clima y pronóstico . 5 (2): 185–232. Código Bibliográfico : 1990WtFor ... 5..185S . doi : 10.1175 / 1520-0434 (1990) 005 <0185: TNHCPA> 2.0.CO; 2 .
2. Bob Sheets y Jack Williams (2001). Alerta de huracán: Pronóstico de las tormentas más mortales de la Tierra . ISBN 978-0-375-70390-4.
3. William M Gray (24 de mayo de 1984). "Pronóstico del huracán estacional del Atlántico para 1984" (PDF) . Universidad Estatal de Colorado . Consultado el 17 de abril de 2016 .
4. http://tropical.atmos.colostate.edu/Includes/Documents/Publications/camargoetal2007.pdf
5. "El proyecto de meteorología tropical" . Universidad Estatal de Colorado. nd . Consultado el 16 de abril de 2016 .
6. Mooney, Chris (2007). "Capítulo 4: Pon esa matriz". Storm World . Harcourt . pag. 70 . ISBN 978-0-15-101287-9. ... 1984 ... Gray también lanzó el esfuerzo que lo haría más famoso: un esquema de pronóstico estacional para la cuenca del Atlántico, que predeciría el número de huracanes y tormentas tropicales meses antes de su llegada real. ... Es difícil exagerar el avance que Gray había logrado con su esquema de pronóstico.
7. Marina de los EE. UU. SECCIÓN 1. INFLUENCIAS SOBRE EL MOVIMIENTO DE CICLONES TROPICALES. Consultado el 10 de abril de 2007.
8. Centro Nacional de Huracanes (3 de abril de 2013). Errores de seguimiento de modelo promedio anual para ciclones tropicales de la cuenca del Atlántico para el período 1994-2005, para una selección homogénea de modelos "tempranos". Consultado el 30 de noviembre de 2006.
9. LT William Schulz y Patrick Dixon (otoño de 1994). "El huracán Emily amenaza la flota del Atlántico: historia de dos salidas". Registro meteorológico de los marineros . 38 (4): 4.
10. Centro de huracanes del Pacífico central . Semana de Concientización sobre Huracanes 2005. Consultado el 24 de diciembre de 2007.
11. Centro Nacional de Huracanes . Errores de trayectoria oficiales promedio anuales para ciclones tropicales de la cuenca del Atlántico para el período 1989-2005, con líneas de tendencia de mínimos cuadrados superpuestas. Consultado el 30 de noviembre de 2006.
12. ¿Por qué es difícil predecir la intensidad de un huracán?
13. Predecir la intensidad de un huracán puede haber sido más fácil
14. Laboratorio Oceanográfico y Meteorológico Atlántico (2006). Preguntas frecuentes: ¿Qué son los "ciclos concéntricos de la pared del ojo" (o "ciclos de reemplazo de la pared del ojo") y por qué hacen que los vientos máximos de un huracán se debiliten? División de Investigación de Huracanes. Consultado el 14 de diciembre de 2006.
15. Kerry A. Emanuel (7 de agosto de 1997). Estimación de intensidad máxima. Consultado el 20 de octubre de 2006.
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20. William M. Frank. Quinto Taller Internacional sobre Ciclones Tropicales: Tema 2 Procesos de recalada de ciclones tropicales. Consultado el 17 de abril de 2007.
21. Welch, C. (2017). Cómo el cambio climático probablemente fortaleció a los huracanes recientes. National Geographic [en línea]. 20 de septiembre de 2017. Disponible en: https://news.nationalgeographic.com/2017/08/hurricane-harvey-climate-change-global-warming-weather/ (consultado el 9-11-2017).
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28. Ira Flatow, Science Friday (21 de agosto de 2009). ¿Qué hay en el horizonte para la temporada de huracanes? Radio Pública Nacional. Consultado el 3 de mayo de 2013.