Почему торнадо все еще трудно предсказать, хотя прогнозы штормов улучшаются

Метеорологи начал предупреждать о суровой погоде с возможностью торнадо за несколько дней до этого штормы разорвали юго-восток и Центральная часть США в конце марта 2023 г.В один момент, более 28 миллионов человек были под часы торнадо.Но точно определить, где приземлится торнадо – как те торнадо, которые обрушились Роллинг Форк, Миссисипи, 24 марта, и города в Арканзас, Иллинойс и несколько других штатов 31 марта – по-прежнему во многом зависит от наблюдения за развитием шторма на радаре. Крис Новотарски, ученый-атмосферник, объясняет, почему и как совершенствуются технологии прогнозирования.

Почему торнадо до сих пор так трудно предсказать?

Метеорологи стали намного лучше прогнозировать условия, которые делают торнадо более вероятными.Но предсказать, какие именно грозы вызовут торнадо и когда, сложнее, и именно на этом сегодня сосредоточено множество исследований суровой погоды.

Часто в среде, которая выглядит благоприятной для торнадо, возникает линия гроз, и один шторм может вызвать торнадо, а другие - нет.

Различия между ними могут быть связаны с небольшими различиями в метеорологических переменных, которые не разрешаются нашими текущими сетями наблюдений или компьютерными моделями.Даже изменения в состоянии поверхности земли (поля, лесные районы или городская среда) могут повлиять на формирование торнадо.Эти небольшие изменения в штормовой среде могут оказать большое влияние на процессы внутри штормов, которые могут создать или остановить торнадо.

Один из самых надежных предсказателей того, приведет ли гроза к торнадо, связан с вертикальный сдвиг ветра, то есть, как ветер меняет направление или скорость с высотой в атмосфере.

То, как сдвиг ветра взаимодействует с охлажденным дождем воздухом во время штормов, который мы называем «оттоком», и сколько осадков испаряется, может повлиять на формирование торнадо.Если вы когда-нибудь попадали в грозу, то знаете, что прямо перед тем, как начнется дождь, вы часто слышите порыв холодного воздуха, доносящийся из грозы.Характеристики этого оттока холодного воздуха важны для определения возможности формирования торнадо, поскольку торнадо обычно образуются в более прохладной части шторма.

Насколько заранее вы можете узнать, будет ли торнадо большим и мощным?

Подавляющее большинство сильных торнадо образуется из-за суперячейки, грозы с глубоким вращающимся восходящим потоком, называемые «мезоциклонами». Вертикальный сдвиг ветра может привести к вращению средних уровней шторма, а всасывание вверх из этого мезоциклона может усилить вращение внутри потока шторма в торнадо.

Если у вас есть суперячейка на радаре и она сильно вращается над землей, это часто является предвестником торнадо.Некоторые исследования показывают, что более широкий мезоциклон с большей вероятностью создаст более сильный, более продолжительный торнадо, чем другие штормы.

Синоптики также обращают внимание на условия окружающей среды, связанные с ураганом – температуру, влажность и сдвиг ветра.Это дает больше подсказок о том, что шторм может вызвать сильный торнадо.

Процент торнадо, которые вызвать предупреждение за последние десятилетия возросло из-за Доплеровский радар, улучшенное моделирование и лучшее понимание штормовой среды.О 87% смертоносных торнадо с 2003 по 2017 год было предварительное предупреждение.

Время ожидания предупреждений также сократилось.В общем, это около 10-15 минут сейчас.Этого времени достаточно, чтобы добраться до подвала или, если вы находитесь в трейлерном парке или на улице, найти безопасное место.Не у каждого шторма будет столько времени, поэтому важно быстро добраться до убежища.

Что исследователи сегодня узнают о торнадо, что может помочь защитить жизни людей в будущем?

Если вы вспомните фильм «Твистер«В начале 1990-х годов мы начали проводить больше полевых исследований торнадо.Мы вывозили радары на грузовиках и ездили на машинах с установленными на крыше приборами в шторм.Именно тогда мы по-настоящему начали понимать то, что мы называем процессами штормового масштаба – условия внутри самого шторма, как изменения температуры и влажности на выходе могут влиять на вероятность возникновения торнадо.

Однако учёные не могут запускать метеозонд или отправлять инструменты в каждый шторм.Итак, мы также используем компьютеры для моделирования штормов, чтобы понять, что происходит внутри.Часто мы запускаем несколько моделей, называемых ансамблями.Например, если девять из 10 моделей вызывают торнадо, мы знаем, что есть большая вероятность, что шторм вызовет торнадо.

Национальная лаборатория сильных штормов недавно экспериментировала с предупреждениями о торнадо на основе этих моделей, получивших название Предупреждение о прогнозе, чтобы увеличить время ожидания предупреждений о торнадо.

Есть много других направлений исследований.Например, чтобы лучше понять, как формируются штормы, Я много занимаюсь идеализированным компьютерным моделированием..Для этого я использую модель с упрощенной средой шторма и вношу в нее небольшие изменения, чтобы увидеть, как это меняет физику самого шторма.

Есть также новые инструменты в погоне за штормами.Произошел взрыв в использовании дронов: ученые устанавливают датчики в беспилотные летательные аппараты и подлетая к ним близко а иногда и в грозу.

Фокус исследований торнадо также сместился с Великих равнин – традиционной «аллеи торнадо» – на юго-восток.

Чем отличаются торнадо на юго-востоке?

На юго-востоке штормы оказывают несколько иное влияние по сравнению с Великими равнинами.На юго-востоке больше деревьев и более разнообразный ландшафт, а также больше влаги в атмосфере, поскольку он находится недалеко от Мексиканского залива.Как правило, есть больше смертей на юго-востоке тоже, потому что больше торнадо образуется ночью.

Мы склонны видеть больше торнадо на юго-востоке, которые расположены в виде грозовых линий, называемых «квазилинейными конвективными системами». Процессы, которые приводят к возникновению торнадо во время этих штормов, могут быть разными, и ученые узнают об этом больше.

Некоторые исследования также предполагают начало климатологический сдвиг в торнадо на юго-восток.Однако может быть трудно отличить увеличение количества штормов от улучшения технологий, позволяющих обнаружить больше торнадо.Итак, необходимы дополнительные исследования.

Эта статья была обновлена ​​31 марта 2023 г. в связи с торнадо в Арканзасе и центральной части США.