การคาดการณ์พายุเฮอริเคนดีขึ้นอย่างไร

สองวันก่อนพายุเฮอริเคนแอนดรูว์สร้างแผ่นดินในเซาท์ฟลอริดาเมื่อวันที่ 24 สิงหาคม 2535 พายุเฮอริเคนนักพยากรณ์ Frank Marks ขับเครื่องบินรอบ ๆ และเหนือพายุเฮอริเคนสุ่มตัวอย่างความเร็วลม เมื่อถึงเวลาที่เขากลับมาที่ไมอามีมันชัดเจนว่าพายุไม่ได้อ่อนแอลง

"มันดูไม่ดีฉันกลับบ้านและบอกภรรยาของฉันว่า: 'เราต้องเตรียมพร้อม'" เขาขี่พายุที่บ้านเขาพูดพร้อมกับสมาชิกในครอบครัวและเพื่อนหกคน (และสุนัข) แออัดเข้าไปในห้องน้ำเล็ก ๆ ห้องที่ปลอดภัยที่สุดในบ้าน

แอนดรูว์ทำให้หนึ่งในภัยธรรมชาติที่เลวร้ายที่สุดในประวัติศาสตร์ของสหรัฐอเมริกาเมื่อมันทำให้แผ่นดินเป็นพายุหมวดหมู่ 5, ทำลายล้างเซาท์ฟลอริดา พายุดังกล่าวเสียชีวิต 15 คนมีบ้านมากกว่า 100,000 หลังในเขตไมอามี-เดดเพียงอย่างเดียว มันคือพายุเฮอริเคนที่มีค่าใช้จ่ายมากที่สุดในหนังสือจนกระทั่งแคทรีนา

ในขณะที่พายุเฮอริเคนยังคงทำนายได้ยากโดยเฉพาะอย่างยิ่งเพราะพวกเขาสามารถทวีความรุนแรงขึ้นในรูปแบบที่เข้าใจได้ไม่ดีการพยากรณ์พายุเฮอริเคนได้มาไกลตั้งแต่ปี 1992 [ประวัติความเป็นมาของการทำลายล้าง: 8 พายุเฮอริเคนที่ยิ่งใหญ่-

การพยากรณ์มีสององค์ประกอบเป็นหลัก: ที่พายุเฮอริเคนกำลังดำเนินไป (เรียกว่าแทร็กของมัน) และมันแข็งแกร่งแค่ไหน (ความเข้มของมัน) ในปี 1992 มีการคาดการณ์พายุเฮอริเคนเพียงสามวัน แต่ตอนนี้พวกเขาออกไปห้า - และในไม่ช้าพวกเขาก็จะได้รับนานถึงหนึ่งสัปดาห์ Rick Knabb ผู้อำนวยการศูนย์เฮอร์ริเคนแห่งชาติของ NOAA (NHC) กล่าว

การคาดการณ์ติดตามได้รับการปรับปรุงเนื่องจากส่วนที่เพิ่มขึ้นของดาวเทียมที่เพิ่มขึ้นติดตั้งอุปกรณ์ตรวจสอบสภาพอากาศที่ซับซ้อนมากขึ้น ในเวลาเดียวกันพลังการใช้คอมพิวเตอร์ซูเปอร์คอมพิวเตอร์เพิ่มขึ้นแบบทวีคูณและรุ่นคอมพิวเตอร์ที่ใช้ในการคาดการณ์ทิศทางของพายุไซโคลนที่ดีขึ้นเรื่อย ๆ NOAA ยังมีเครื่องบินมากขึ้นพร้อมด้วยเครื่องมือที่ดีกว่า

ในปี 1992 โดยทั่วไปมีเพียงสองวิธีในการวัดความเข้มของพายุเฮอริเคน: การวัดความเร็วลมใกล้กับพายุด้วยเครื่องบินที่ 10,000 ฟุต (3,000 เมตร) และใช้เทคนิคดาวเทียม Dvorak ตาม NOAA เทคนิคหลังเปรียบเทียบภาพปัจจุบันของพายุเฮอริเคนกับรูปภาพของพายุก่อนหน้านี้และคำนวณความเข้มที่น่าจะเป็นไปได้ของพายุ มันยังคงใช้ในการวัดความเข้มของพายุเฮอริเคนที่ก่อตัวไปทางตะวันออกของทะเลแคริบเบียนซึ่งเกินกว่าที่เครื่องบินไม่สามารถเข้าถึงได้เพราะพวกมันหมดเชื้อเพลิง

ในเวลานี้นักวิจัยยังคงใช้แบบจำลองทางสถิติในการคาดการณ์ของพวกเขาแม้ว่าพวกเขาจะเริ่มใช้แบบจำลองพลวัตขั้นสูงมากขึ้น Knabb กล่าว แบบจำลองพลวัตนั้นดีกว่าในการทำนายความน่าจะเป็นของเหตุการณ์ในอนาคตตามเงื่อนไขปัจจุบัน แบบจำลองทางสถิติค้นหารูปแบบในเหตุการณ์ที่ผ่านมาซึ่งไม่จำเป็นต้องใช้กับอนาคตเนื่องจากพายุไซโคลนทั้งหมดแตกต่างกัน ตั้งแต่นั้นมาโมเดลพลวัตขั้นสูงและการเติบโตแบบทวีคูณของซูเปอร์คอมพิวเตอร์ได้ช่วยอย่างมากปรับปรุงการพยากรณ์พายุเฮอริเคนการตัดข้อผิดพลาดของพายุเฮอริเคนในครึ่งวันครึ่งเขากล่าวซึ่งหมายความว่านักพยากรณ์ได้ปรับปรุงความสามารถในการรู้ว่าพายุเฮอริเคนกำลังมุ่งหน้าไปที่ใด

การเพิ่มขึ้นของจำนวนดาวเทียมที่มีอยู่เพื่อมุ่งเน้นสภาพอากาศและการพัฒนาเครื่องมือตรวจสอบขั้นสูงบนยานอวกาศเหล่านี้ก็ช่วยได้อย่างมากเช่นกัน อุปกรณ์เหล่านี้วัดตัวแปรเช่นรูปแบบสภาพอากาศตามฤดูกาลกระแสมหาสมุทรและอุณหภูมิซึ่งทั้งหมดนี้มีผลต่อการก่อตัวของพายุเฮอริเคนและที่พายุเฮอริเคนจะตีตามที่ NOAA

ดาวเทียมยังขยายขอบเขตของนักล่าเฮอร์ริเคนแต่เครื่องบินยังคงทำหน้าที่หลายฟังก์ชั่นดาวเทียมไม่สามารถทำได้ ในช่วงกลางทศวรรษที่ 1990 NOAA เริ่มวางเครื่องมือบันทึกที่เปิดใช้งาน GPS ลงในพายุเฮอริเคน อุปกรณ์เหล่านี้เรียกว่า Dropsondes สามารถวัดความเร็วและทิศทางลมอุณหภูมิจุดน้ำค้างและความดันจากจุดที่พวกมันหล่นไปจนถึงพื้นผิวมหาสมุทร ที่ช่วยให้นักพยากรณ์สามารถรวบรวมข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับความเข้มของพายุและทิศทางในอนาคต

เครื่องมือเหล่านี้มักจะถูกทิ้งโดยเครื่องบิน Gulfstream-IV ของ NOAA ซึ่งสามารถบินได้เกือบเก้าชั่วโมงในและรอบ ๆ พายุจากความสูง 45,000 ฟุต (ประมาณ 14,000 เมตร) การวัดของพวกเขาได้ปรับปรุงการคาดการณ์ติดตาม 12 ถึง 48 ชั่วโมงโดย 10 ถึง 15 เปอร์เซ็นต์เจ้าหน้าที่ NOAA กล่าว

ในการวัดความเร็วลมที่พื้นผิวของพายุที่กำลังเข้าใกล้อุปกรณ์ที่เรียกว่า SFMR (คลื่นไมโครเวฟความถี่ก้าว) ได้รับการติดตั้งบนกองทัพอากาศสหรัฐฯ C-130J เครื่องบินพายุเฮอริเคน-ล่าสัตว์ในปี 2550 ที่รู้จักกันในชื่อ "Smurf" ก่อนหน้านี้ลมสามารถวัดได้โดยตรงโดยเครื่องบินที่ระดับความสูงสูง สิ่งนี้จะเพิ่มมิติที่สำคัญให้กับความเข้าใจของนักวิจัยเกี่ยวกับพายุ - มันรุนแรงแค่ไหนและจะไปที่ไหน

พายุเฮอริเคนใน 3D

การทำนายเส้นทางที่พายุเฮอริเคนจะต้องใช้ไม่ใช่เรื่องง่าย แต่นักพยากรณ์ดีขึ้นมาก ในปี 1992 ข้อผิดพลาดเฉลี่ยที่สามวันอยู่ที่ประมาณ 300 ไมล์ (480 กิโลเมตร) เคลื่อนไปข้างหน้าไปตามทิศทางและตำแหน่งปัจจุบันทั้งสองด้านและตำแหน่ง-นั่นลดลงสามเท่า Noaa กล่าว เมื่อห้าวันที่ผ่านมาข้อผิดพลาดแทร็กทั่วไปในขณะนี้อยู่ที่ประมาณ 250 ไมล์ (400 กม.) ซึ่งมีความแม่นยำเท่ากับการคาดการณ์ 3 วันเมื่อ 12 ปีก่อน

การปรับปรุงส่วนใหญ่มาจากคอมพิวเตอร์ที่เร็วขึ้นและแบบจำลองที่ดีกว่าซึ่งช่วยให้การคาดการณ์ที่แม่นยำยิ่งขึ้นเกี่ยวกับพฤติกรรมของพายุ NOAA มีซูเปอร์คอมพิวเตอร์สองตัวเพื่อทำการจำลองพายุ

นักพยากรณ์กำหนดเส้นทางและความเข้มของพายุโดยการรวมข้อมูลดาวเทียมเครื่องบินและข้อมูลสภาพอากาศบนพื้นดินทั้งหมดเข้ากับรุ่นซูเปอร์คอมพิวเตอร์เหล่านี้ ที่ National Hurricane Center รุ่นล่าสุดสามารถมองเห็นพายุที่กำลังพัฒนาใน 3D แต่นักพยากรณ์ยังใช้แบบจำลองทางสถิติอย่างง่ายตามเส้นทางของพายุเฮอริเคนที่ผ่านมา พล็อตโดยสิ้นเชิงบนแผนที่การคาดการณ์มรดกเหล่านี้และการคาดการณ์ที่ทันสมัยส่งผลให้เกิดความสับสนของแทร็คพายุที่ทำให้ดูเหมือนสปาเก็ตตี้ปรุงสุก

งานของพยากรณ์พายุเฮอริเคนคือการตีความโมเดลเหล่านี้David Zelinsky นักอุตุนิยมวิทยาที่ศูนย์กล่าวและสร้างประสบการณ์ของตนเองเพื่อสร้างพายุที่เกิดขึ้นจริงมากที่สุด

นักพยากรณ์ NHC จะกำหนดเส้นทางและความรุนแรงของพายุเป็นเวลาห้าถึงเจ็ดวัน การคาดการณ์พายุเฮอริเคนได้รับการปรับปรุงทุกหกถึง 12 ชั่วโมง

ในปี 2545 NHC ยังแนะนำ "กรวยแทร็ก" ซึ่งแสดงถึงเส้นทางที่เป็นไปได้ของพายุเฮอริเคนและแสดงช่วงของเส้นทางที่เป็นไปได้ที่พายุจะต้องใช้โดยมีเส้นทางลงไปที่จุดศูนย์กลางของกรวยเป็นเส้นทางที่น่าจะเป็นไปได้มากที่สุด

ในช่วงฤดูหนาวที่ค่อนข้างเงียบสงบทีม NHC ใช้เวลาหลายชั่วโมงในการปรับแต่งโมเดลตัวเลขเพื่ออัพเกรดและปรับปรุงการคาดการณ์ในปีหน้าสำหรับปีหน้า Zelinsky กล่าว "เราพยายามที่จะก้าวไปข้างหน้าเสมอ"

แผนที่น้ำท่วมใหม่

ความเสียหายและการเสียชีวิตของพายุเฮอริเคนส่วนใหญ่มาจากน้ำท่วมไม่ใช่จากลมแรง แต่จนถึงปี 2014 พายุคำเตือนจาก NHC ได้ออกมาเพื่อการคุกคามของความเร็วลมเท่านั้น

ในปี 2014 ศูนย์เฮอร์ริเคนได้แนะนำคำเตือนการทดลองสำหรับพายุเพิ่มขึ้นในระดับน้ำทะเลที่สามารถมาพร้อมกับพายุเฮอริเคนและมาถึงข้างหน้าพวกเขา น้ำท่วมมักจะทำให้พื้นที่ชายฝั่งทะเลต่ำและสามารถเข้าถึงได้ไกล พายุไฟกระชากสามารถเกิดขึ้นได้ดีนอกพื้นที่เตือนสำหรับพายุเฮอริเคน ระบบจะได้รับการเปิดตัวอย่างเป็นทางการในปี 2558

แผนที่เตือนการทดลองแสดงให้เห็นว่าพายุเกิดน้ำท่วมเกิดขึ้นได้อย่างไร -Watch: Storm Surge: ส่วนที่อันตรายที่สุดของพายุเฮอริเคน-

-Storm Surge มักเป็นภัยคุกคามที่ยิ่งใหญ่ที่สุดต่อชีวิตและทรัพย์สินจากพายุเฮอริเคน "โฆษกของ NHC Dennis Feltgen กล่าว" อย่างไรก็ตามหลายคนไม่เข้าใจคำนี้หรือภัยคุกคามที่แสดงถึง แผนที่แบบอินเทอร์แอคทีฟแสดงให้เห็นว่าสามารถคาดหวังน้ำได้เท่าไหร่ในสถานการณ์ที่เลวร้ายยิ่งขึ้น "

ความท้าทายยังคงอยู่

ยังมีความท้าทายมากมายในการปรับปรุงการคาดการณ์พายุเฮอริเคนต่อไป การทำนายความรุนแรงของพายุเฮอริเคนยังคงเป็นอุปสรรคที่ใหญ่ที่สุดและ "โดยทั่วไปยังไม่ดีขึ้นตั้งแต่พายุเฮอริเคนแอนดรูว์" Knabb กล่าว นั่นเป็นเพราะการขาดความเข้าใจในฟิสิกส์ที่ควบคุมระบบขนาดใหญ่เหล่านี้เขากล่าว พายุเฮอริเคนมีความซับซ้อนและยากมากที่จะศึกษาและดูภายในเพราะพวกเขามีขนาดใหญ่และทรงพลัง

สิ่งหนึ่งที่นักวิจัยไม่เข้าใจคือเมื่อใดและทำไมดวงตาของพายุเฮอริเคนถูกแทนที่ระยะของการพัฒนาพายุไซโคลนที่ดวงตาเบิกกว้างและพายุอ่อนแอลง

การสื่อสารความไม่แน่นอนก็ยากมากแม้ว่านักพยากรณ์จะได้รับการปรับปรุงโดยการร่วมมือกับนักสังคมวิทยา Max Mayfield ผู้เชี่ยวชาญด้านพายุเฮอริเคนของ WPLG-TV Miami กล่าวซึ่งอยู่ที่ NHC ในช่วงเวลาของ Andrew สิ่งสำคัญที่สุดคือการแจ้งเตือนของเอ็นเอชซีได้รับการเขียนอย่างชัดเจนกว่าเดิมและข้อมูลสำคัญอยู่ที่ด้านบนของการแจ้งเตือนเพื่อให้สามารถอ่านและเข้าใจได้อย่างรวดเร็ว Feltgen กล่าว -5 พายุเฮอริเคนหมวดหมู่: ตัวอย่างประวัติศาสตร์-

ไม่ว่านักพยากรณ์จะเกิดอะไรขึ้นประชาชนจำเป็นต้องวางแผนของตัวเองให้ความสนใจกับการประกาศจาก NHC และรับผิดชอบต่อความปลอดภัยของตนเอง Mayfield กล่าว

“ เราต้องผ่านความคิดที่ว่า 'มันไม่สามารถเกิดขึ้นกับฉันได้'” Knabb กล่าว "พายุอย่างแอนดรูว์เตือนเราว่า [พายุเฮอริเคน] แย่แค่ไหน"

นักเขียนอาวุโสวิทยาศาสตร์สด Becky Oskin สนับสนุนรายงานนี้

อีเมลดักลาสเมนหรือติดตามพระองค์TwitterหรือGoogle+- ติดตามเรา@livescience-FacebookหรือGoogle+-