Neticama Tehnoloģija: Kā Izsekot Viesuļvētras

{h1}

Pateicoties neticamajai viesuļvētras izsekošanas tehnoloģijai, miljoniem cilvēku var evakuēties dienas pirms plūdiem un vējiem.

Redaktora piezīme: Šajā nedēļas sērijā WordsSideKick.com pēta to, kā tehnoloģija virza zinātnisko izpēti un atklājumus.

Viesuļvētras izsekošana un prognozēšana glābj dzīvības. 1920. un 30. gados reti apdzīvotajā Floridā viesuļvētras nogalināja tūkstošiem cilvēku. Vētras ieradās gandrīz bez brīdinājuma. Tagad, pateicoties prognozētājiem, kuri uzrauga ienākošās vētras, miljoniem floridiešu var evakuēties dienas pirms vētras uzplūdiem un vējiem.

Viesuļvētras novērošanas tehnoloģija var izklausīties vecmodīgi - laika pavadoņi un speciāli aprīkotas lidmašīnas. Bet NASA ir pievienojusi bezpilota lidaparātus jeb dronus valsts viesuļvētras medību lidmašīnu arsenālam, un plānotais laika pavadoņu satelīts drīz vien rādīsies caur mākoņiem, lai skenētu nokrišņu daudzumu viesuļvētras iekšienē, nodrošinot 3D skatus. Dati tiek izmantoti laikapstākļu modeļos, kas darbojas ar superdatoriem, un zinātnieki vienmēr meklē jaunus pielāgojumus, kas uzlabos vētru prognozes.

Viesuļvētras mednieki: izsekošana pa gaisu

Pirmo reizi lidmašīna ar nolūku ielidoja viesuļvētrā 1943. gadā netālu no Galvestonas, Teksasā. Tagad pilotu un zinātnieku grupa, kas saucas viesuļvētras mednieki, regulāri planē vētras, kas apdraud Amerikas Savienotās Valstis. Gaisa kuģi no ASV Gaisa spēkiem un Nacionālās okeāna un atmosfēras pārvaldes (NOAA) mēra vēja ātrumu, barometrisko spiedienu, nokrišņus un sniegu. Viņi arī atbrīvo sensorus, kurus sauc par dropsondes, kuri pārdzīvo vētru un reālā laikā sūta datus atpakaļ, lai uzlabotu prognozēšanas modeļus. Dropsondes nolaižas ar izpletni, ar radio starpniecību veicot divus līdz četrus mērījumus sekundē ar tuvumā esošām lidmašīnām.

Globālais Hawk drons ir aprīkots ar mikroviļņu un radara instrumentiem apaļā deguna iekšpusē un gar lidmašīnas apakšējo daļu.

Globālais Hawk drons ir aprīkots ar mikroviļņu un radara instrumentiem apaļā deguna iekšpusē un gar lidmašīnas apakšējo daļu.

Kredīts: Denise Chow / WordsSideKick.com

NASA arī nosūta divus Global Hawk dronus, kas lido virs orkāniem piecu gadu zinātnes misijas ietvaros, lai izpētītu laika apstākļu ietekmi pāri Atlantijas okeānam uz tropiskajām vētrām un to, kā viesuļvētras aug un mazinās.

Starp viesuļvētras medniekiem un NASA vienlaikus vienā orkānā (2010. gada viesuļvētra Kārlis) ir lidojusi sešu trīs valdības aģentūru lidmašīnas, katra no tām ir vētrā.

Pat ja dati no attālināti pilotētā Global Hawks laika apstākļu prognozēšanai netiek izmantoti, zinātne var palīdzēt uzlabot viesuļvētras prognozēšanas modeļus, sacīja NASA misijas galvenais zinātnieks Skots Brauns.

"Mēs esam ieinteresēti procesos, kas kontrolē vētru veidošanos un pastiprināšanos," sacīja Brauns. Kad droni 2012. gadā vēroja viesuļvētru Nadine, viņi redzēja, kā vētra zaudē spēku, pēc tam pēc dažām nedēļām klejojot Azoru salās, atkal pastiprinās viesuļvētrā. "Mēs ceram uzzināt kaut ko par to, kā vētra spēja atjaunoties, kad vides apstākļi bija diezgan nelabvēlīgi," sacīja Brauns. "Varētu paredzēt, ka vētra ātri izkliedēsies."

Satelīti: laika vērotāji kosmosā

Laika pavadoņi vēro viesuļvētras no orbītas, uzņemot redzamus virpuļojošu mākoņu attēlus un mērot laika apstākļus ar radaru un infrasarkanajiem sensoriem. Mūsdienu satelīti var izsekot temperatūrai negaisa laikā, mākoņu augstumam, lietum, sniegam un vēja ātrumam.

NOAA izseko vētru attīstību un veic ilgtermiņa prognozes, izmantojot divus satelītu komplektus: ģeostacionāros operatīvos vides satelītus (GOES) un operatīvos vides satelītus, kas riņķo ap polāro riņķošanu (POES). GOES pavadoņi savu dzīves ilgumu virza virs vienas un tās pašas vietas, un POES pavadoņi 14 reizes dienā riņķo pa planētu virs poliem. [Video ar laika ritējumu: 10 gadu GOES laika apstākļu monitorings]

Bet viens no visnoderīgākajiem viesuļvētras novērošanas satelītiem nemaz nebija paredzēts vētru vērošanai.

TRMM satelīts jeb Tropisko lietusgāžu mērīšanas misija, kas tika palaista 1997. gadā. Paredzēts tropiku nokrišņu daudzuma mērīšanai, satelīts ātri izrādījās nenovērtējams, lai nodrošinātu "CT skenēšanu" viesuļvētras iekšienē. TRMM satelīta radars redz vētru iekšpusē, ieskaitot nesen atpazītu parādību, ko sauc par karstajiem torņiem. Pateicoties TRMM, prognozētāji tagad zina, ka vētras ar karstajiem torņiem - lietus mākoņi, kas sasniedz troposfēras virsotni - nākamajās 24 stundās, visticamāk, pastiprināsies. Troposfēra ir zemākais atmosfēras slānis, un karstie torņi rada siltumu šajos lielajos augstumos.

"TRMM bija pirmais un vienīgais nokrišņu radars kosmosā," sacīja Brauns, kurš ir pētījumu meteorologs. "Galu galā tas, ko nodrošina, ir CT skenēšana zem mākoņiem. Tas ir kā trīsdimensiju skats."

Satelīta radara skats uz viesuļvētras “Isaac” karstajiem torņiem, ko TRMM iegādājās 2012. gada 28. augustā.

Satelīta radara skats uz viesuļvētras “Isaac” karstajiem torņiem, ko TRMM iegādājās 2012. gada 28. augustā.

Kredīts: NASA Zemes observatorija

NASA un Japānas kosmosa izpētes aģentūra 2014. gada februārī plāno sākt jaunu satelītu, kas uzlabo TRMM. Dublēts par Globālo nokrišņu mērīšanas (GPM) satelītu, un tas ik pēc trim stundām uzņems lietu un sniega momentuzņēmumu starp 65 grādiem no ziemeļiem un dienvidiem.

Superdatori: kur tas viss sanāk

Brīdinājumi par Klusā okeāna viesuļvētrām tika izdoti jau 1800. gadu beigās, taču viesuļvētras prognozes tika iesniegtas tikai līdz 1954. gadam, iepriekš brīdinot par negaisa trasi. Līdz 1964. gadam meteorologi varēja veikt viesuļvētras trasi līdz trim dienām. Tas bija standarts gandrīz četras desmitgades. 2002. gadā, pateicoties labākiem vētru modeļiem un jaudīgākiem datoriem, NOAA sāka publiskot tropisko vētru un viesuļvētru piecu dienu prognozes. [Infografika: negaisa sezona! Kā, kad un kur notiek viesuļvētras]

Laika apstākļu modeļi uzlabojās, iegūstot jaunu izpratni par globālajiem okeāna un atmosfēras modeļiem, kas ietekmē vētras. Bet, kad pētnieki piedāvā kniebienu, piemēram, datoru algoritmus, kas analizē satelītattēlus karstajiem torņiem viesuļvētras, NOAA vēlas uzticamību. Tātad jauni algoritmi tiek reālā laikā pārbaudīti datorkompleksā Boulderā, Kolosā. Pārbaudes notiek blakus ar pašreizējiem prognožu modeļiem, ņemot ienākošās plūsmas no laika pavadoņiem, okeāna sensoriem un viesuļvētras medniekiem, sacīja Frenks Markss, direktors NOAA Hurricane Research Division. Arī datormodeļa iesācējiem ir jāpierāda viņu veiklība pret 1000 iepriekšējām vētrām.

"Pētnieki vienmēr meklē nākamo jauninājumu, bet operācijās jūs esat tikpat labs kā vakar izdarītais," sacīja Markss.

Errols Korns, sēžot pa kreisi, NASA DC-8 lidmašīnas izpētes lidojuma laikā demonstrē dropsonde eksperimentu virs Meksikas līča.

Errols Korns, sēžot pa kreisi, NASA DC-8 lidmašīnas izpētes lidojuma laikā demonstrē dropsonde eksperimentu virs Meksikas līča.

Kredīts: NASA / Pols E. Ālers

Vēl viens sasniegums: NOAA nesen atklāja divus jaunus superdatorus 2013. gadā, vienu Restonā, Vašingtonā, un rezerves kopiju Orlando, Fla. Abi darbojas ar maksimālo ātrumu 213 teraflops (213 triljoni operāciju sekundē), kas ir vairāk nekā divas reizes lielāka par apstrādes jaudu. no pēdējā laika superdatoru komplekta.

"Aptuveni ik pēc pieciem gadiem mēs saņemam labākus datorus, un tas ir viens no veidiem, kā viesuļvētras prognozēšana pēdējos 20 gados ir pastāvīgi uzlabojusies," sacīja Deivids Nolans, Meteoroloģijas universitātes profesors Maiami Universitātes Rosenstiel jūras un atmosfēras skolā. Zinātne. "Cits ir tikai mūsu izpratnes uzlabošana par viesuļvētru fiziku."

Pat palielinot skaitļošanas jaudu, zinātnieki joprojām saskaras ar ierobežojumiem. Lai uzlabotu intensitātes prognozes - no 1. līdz 5. kategorijai - meteorologiem nepieciešami precīzāki vēja ātruma mērījumi. Bet viesuļvētras ir tik milzīgas, salīdzinot ar lidmašīnām un pilieniņām, ka precizitātes uzlabošana ir šķērslis gandrīz divas desmitgades.

"Diennakts intensitātes prognozei ir bijusi kļūda no 10 līdz 12 mezgliem [18 km / h līdz 22 km / h] pēdējo 20 gadu laikā," sacīja Nolans. "Mēs varam izmērīt viesuļvētras tikai ar precizitāti plus vai mīnus 10 mezgli, un jūs nevarat paredzēt kaut ko labāku, nekā varat to izmērīt."

Nosūtiet e-pastu Becky Oskin vai sekojiet viņai @beckyoskin. Sekojiet mums @wordssidekick, Facebook un Google+. Oriģināls raksts par WordsSideKick.com.


Video Papildinājums: .




LV.WordsSideKick.com
Visas Tiesības Aizsargātas!
Pavairošana Materiālu Atļauts Tikai Prostanovkoy Aktīvu Saiti Uz Vietni LV.WordsSideKick.com

© 2005–2020 LV.WordsSideKick.com