Охотники за ураганами летают сквозь сильные штормы, чтобы спрогнозировать интенсивность — вот что происходит, когда самолет врезается в стену глаза

Когда ураган усиливается, охотники за ураганами в небе делаю что-то почти невообразимое:пролетая через центр шторма.При каждом пролете ученые на борту этих самолетов проводят измерения, которые не могут сделать спутники, и отправляют их синоптикам в Национальный центр ураганов.

Джейсон Данион, Метеоролог Университета Майами, возглавлял полевые программы по ураганам для Национального управления океанических и атмосферных исследований.Он описал технологию, которую команда использует для оценки поведения ураганов в режиме реального времени, а также опыт на борту П-3 Орион как он ныряет сквозь стену урагана.

Что происходит на борту «Охотника за ураганами», когда вы летите в шторм?

По сути, мы переносим летающую лабораторию в самое сердце урагана, вплоть до 5-й категории.Пока мы летим, мы обрабатываем данные и отправляем их синоптикам и разработчикам климатических моделей.

В С-3, мы обычно прорезаем середину шторма прямо в глаз.Картина X-образный узор – мы продолжаем пробиваться через шторм несколько раз во время миссии.Это могут быть развивающиеся штормы или категории 5.

Обычно мы летим на высоте около 10 000 футов, примерно на четверти пути между поверхностью океана и вершиной шторма.Мы хотим преодолеть самую жестокую часть шторма, потому что пытаемся измерить самые сильные ветры для Центра ураганов.

Это должно быть интенсивно.Можете ли вы описать, что испытывают ученые во время этих полетов?

Мой самый насыщенный полет был на Дориане в 2019 году.Шторм был недалеко от Багамских островов и быстро усиливается до очень сильной Категории 5 Шторм, скорость ветра около 185 миль в час.Это было похоже на перышко на ветру.

Когда мы проходили сквозь стену «Дориана», все было пристегнуто ремнями безопасности.Вы можете потерять несколько сотен футов за пару секунд, если у вас нисходящий поток, или вы можете попасть в восходящий поток и набрать несколько сотен футов за считанные секунды.Это очень похоже на поездку на американских горках, только вы не знаете точно, когда наступит следующий подъем или спад.

В какой-то момент у нас была перегрузка от 3 до 4 G.Вот что опыт космонавтов во время запуска ракеты.Мы также можем получить нулевая гравитация на несколько секунд, и все, что не пристегнуто, уплывет.

Даже в самые суровые периоды урагана ученые, подобные мне, заняты на компьютерах обработкой данных.Техник сзади, возможно, запустил сбрасываемый зонд из брюха самолета, а мы проверяем качество данных и отправляем их в центры моделирования и Национальный центр ураганов.

Что вы узнали об ураганах благодаря этим полетам?

Одна из наших целей — лучше понять, почему штормы быстро усиливаться.

Быстрое усиление — это когда скорость шторма увеличивается на 35 миль в час всего за день.Это соответствует переходу от категории 1 к крупному шторму категории 3 за короткий период времени. Ида (2021), Дориан (2019) и Майкл (2018) — это лишь несколько недавних ураганов, которые быстро усилились.Когда это происходит вблизи суши, люди могут оказаться неподготовленными, и это быстро становится опасным.

Поскольку быстрое усиление может произойти за очень короткий промежуток времени, мы должны быть рядом с охотниками за ураганами, проводящими измерения, пока шторм приближается.

Пока что наблюдается быстрая интенсификация трудно предсказать.Мы можем начать видеть, как ингредиенты быстро собираются вместе:Океан теплый на большую глубину?Атмосфера приятная и сочная, вокруг шторма много влаги?Ветер попутный?Также смотрим на внутреннее ядро:Как выглядит структура шторма и начинает ли он консолидироваться?

Спутники могут предоставить синоптикам базовую картину, но нам нужно отправить наших охотников за ураганами в сам шторм, чтобы действительно различить ураган.

Как выглядит буря, когда она быстро усиливается?

Ураганы любят стоять прямо – представьте себе волчок.Итак, одна вещь, которую мы ищем, — это выравнивание.

Шторм, который еще не полностью сформировался, может иметь циркуляцию на нижнем уровне в нескольких километрах над океаном, которая не совпадает с циркуляцией среднего уровня на высоте 6 или 7 километров.Это не очень здоровый шторм.Но через несколько часов мы можем снова полететь в шторм и заметить, что два центра выстроились в линию.Это признак того, что ситуация может быстро усилиться.

Мы также смотрим на пограничный слой, территория чуть выше океана.Ураганы дышат:Они втягивают воздух на низких уровнях, воздух устремляется вверх к стенке глаза, а затем выходит наружу на вершине шторма и вдали от центра.Вот почему мы получаем такие огромные восходящие потоки в стенке глаза.

Таким образом, мы могли бы наблюдать за данными наших сбрасываемых зондов или хвостового доплеровского радара, чтобы определить, как ветер дует в пограничном слое.Действительно ли влажный воздух устремляется к центру шторма?Если пограничный слой глубокий, шторм также может затянуться сильнее.

Мы также смотрим на структуру.Часто на спутнике шторм выглядит вполне нормальным, но мы попадаем в него с помощью радара, и видим, что структура неряшливая, или глаз может быть забит облаками, что говорит нам о том, что шторм еще не совсем готов к быстрому усилению.Но во время этого полета мы можем довольно быстро увидеть, как структура меняется.

Вдох, подъем и выдох воздуха (дыхание) — отличный способ диагностировать шторм.Если это дыхание выглядит здоровым, это может быть хорошим признаком усиливающегося шторма.

Какие инструменты вы используете для измерения и прогнозирования поведения ураганов?

Нам нужны инструменты, которые измеряют не только атмосферу, но и океан.Ветры могут управлять штормом или разорвать его на части, но тепло и влага океана являются его топливом.

Мы используем сбрасываемые зонды для измерения температуры, влажности, давления и скорости ветра и отправки данных каждые 15 футов или около того на всем пути к поверхности океана.Все эти данные поступают в Национальный центр ураганов и центры моделирования, чтобы они могли получить лучшее представление об атмосфере.

Один Р-3 имеет лазер – CRL, или компактный ротационный рамановский LiDAR – который может измерять температуру, влажность и аэрозоли от самолета до поверхности океана.Это может дать нам представление о том, насколько сочная атмосфера и насколько она благоприятна для разжигания бури.CRL работает непрерывно по всей траектории полета, поэтому под самолетом вы видите красивую завесу, показывающую температуру и влажность.

У самолетов тоже есть хвостовые доплеровские радары, которые измеряют, как капли влаги в воздухе дуют, чтобы определить, как ведет себя ветер.Это дает нам трехмерное представление поля ветра, подобное рентгеновскому снимку шторма.Вы не можете получить это со спутника.

Мы также запускаем океанские зонды под названием AXBT. одноразовый батитермограф для самолета – впереди грозы.Эти зонды измеряют температуру воды на глубине нескольких сотен футов.Обычно температура поверхности 26,5 градусов по Цельсию (80 по Фаренгейту) и выше благоприятствует урагану, но глубина этого тепла также важна.

Если у вас есть теплая океанская вода, температура которой на поверхности может быть 85 F, но всего в 50 футах ниже вода немного холоднее, ураган довольно быстро смешается с этой холодной водой и ослабит шторм.Но глубокая теплая вода, как мы находим в водоворотах в Мексиканском заливе обеспечивает дополнительную энергию, которая может спровоцировать шторм.

Мы также тестируем новую технологию — небольшие дроны, которые можно запускать из чрева P-3.У них размах крыльев от 7 до 9 футов, и они по сути представляют собой метеостанцию ​​с крыльями.

Один из этих дронов, попавший в глаз, сможет измерять изменения давления, которые указывают на то, усиливается ли шторм.Если бы мы могли посадить дрон в стену глаза и вывести его на орбиту там, он смог бы определить, где дует самый сильный ветер – это еще одна важная деталь для синоптиков.У нас также не так много измерений в пограничном слое, потому что это небезопасное место для полета самолета.

Недавно вы также нацелились на острова Кабо-Верде у побережья Африки.Что ты там ищешь?

Острова Кабо-Верде находятся в рассаднике ураганов в Атлантике.Ростки ураганов приходят из Африки, и мы пытаемся определить переломные моменты, когда эти возмущения перерастут в штормы.

Более половины названных штормов, которые случаются в Атлантике, происходят из этого питомника, в том числе около 80% крупных ураганов, поэтому это важно, даже несмотря на то, что беспорядки могут произойти за семь-десять дней до формирования урагана.

В Африке вдоль южной границы пустыни Сахара с более прохладным климатом развивается множество гроз. влажный регион Сахеля летом.Разница температур может вызвать появление в атмосфере ряби, которую мы называем тропическими волнами.Некоторые из этих тропических волн являются предшественниками ураганов.Однако Воздушный слой Сахары – огромные пылевые бури, которые обрушиваются на Африку каждые три-пять дней или около того – может подавить ураган.Пик этих штормов приходится на период с июня по середину августа.После этого тропические возмущения имеют больше шансов достичь Карибского бассейна.

В какой-то момент, не так уж далеко в будущем, Национальному центру ураганов придется делать прогноз на семь дней, а не только на пять дней.Мы думаем, как улучшить это раннее прогнозирование.