Όταν ένας τυφώνας δυναμώνει, οι κυνηγοί τυφώνων βρίσκονται στον ουρανό και κάνουν κάτι σχεδόν αδιανόητο: Πετάνε μέσα από το κέντρο της καταιγίδας. Κατά τη διάρκεια κάθε πτήσης, οι επιστήμονες σε αυτά τα αεροσκάφη λαμβάνουν μετρήσεις που οι δορυφόροι δεν μπορούν και τις στέλνουν στους μετεωρολόγους στο Εθνικό Κέντρο Τυφώνων.
Ο Jason Dunion, μετεωρολόγος στο Πανεπιστήμιο του Μαϊάμι, ηγήθηκε προγραμμάτων πεδίου τυφώνων για την Εθνική Υπηρεσία Ωκεανών και Ατμόσφαιρας. Περιέγραψε την τεχνολογία που χρησιμοποιεί η ομάδα για να μετρήσει τη συμπεριφορά του τυφώνα σε πραγματικό χρόνο και την εμπειρία πάνω σε ένα P-3 Orion καθώς συντρίβεται μέσα από το οφθαλμικό τοίχωμα ενός τυφώνα.
Τι συμβαίνει σε έναν κυνηγό τυφώνων όταν πετάτε σε μια καταιγίδα;
Ουσιαστικά, πετάμε ένα ιπτάμενο εργαστήριο στην καρδιά του τυφώνα, μέχρι την κατηγορία 5. Καθώς πετάμε, επεξεργαζόμαστε δεδομένα και τα στέλνουμε σε μετεωρολόγους και σχεδιαστές κλιματικών μοντέλων.
Με τα P-3 κόβουμε συνήθως τη μέση της καταιγίδας, ακριβώς στο μάτι της. Φανταστείτε ένα μοτίβο Χ – περνάμε μέσα από την καταιγίδα πολλές φορές κατά τη διάρκεια μιας αποστολής. Αυτές οι καταιγίδες μπορεί να είναι αναπτυσσόμενες καταιγίδες ή καταιγίδες κατηγορίας 5.
Συνήθως πετάμε σε υψόμετρο περίπου 10.000 ποδιών, περίπου το ένα τέταρτο της απόστασης μεταξύ της επιφάνειας του ωκεανού και της κορυφής της καταιγίδας. Θέλουμε να πετάξουμε μέσα από το ισχυρότερο μέρος της καταιγίδας γιατί προσπαθούμε να μετρήσουμε τους ισχυρότερους ανέμους για το Hurricane Center.
Αυτό πρέπει να είναι έντονο. Μπορείτε να περιγράψετε τι βιώνουν οι επιστήμονες σε αυτές τις πτήσεις;
Η πιο έντονη πτήση μου ήταν η Dorian το 2019. Η καταιγίδα ήταν κοντά στις Μπαχάμες και γρήγορα εντάθηκε σε μια πολύ ισχυρή καταιγίδα κατηγορίας 5 με ανέμους περίπου 300 km/h. Ένιωθε σαν φτερό στον άνεμο.
Όταν περάσαμε από το οφθαλμικό τοίχωμα του Ντόριαν, όλες οι ζώνες ασφαλείας ήταν δεμένες. Εάν έχετε ένα downdraft, μπορείτε να χάσετε αρκετές εκατοντάδες πόδια σε λίγα δευτερόλεπτα ή μπορείτε να πάρετε ένα ανοδικό ρεύμα και να κερδίσετε αρκετές εκατοντάδες πόδια σε λίγα δευτερόλεπτα. Είναι σαν μια βόλτα με τρενάκι του λούνα παρκ, μόνο που δεν ξέρεις ακριβώς πότε θα έρθει ο επόμενος άνεμος πάνω ή κάτω.
Κάποια στιγμή είχαμε δυνάμεις G 3 έως 4 G. Αυτό βιώνουν οι αστροναύτες κατά τη διάρκεια μιας εκτόξευσης πυραύλου. Μπορούμε επίσης Αβαρία για λίγα δευτερόλεπτακαι οτιδήποτε δεν είναι δεμένο πετάει μακριά.
Ακόμη και στις πιο έντονες φάσεις της καταιγίδας, επιστήμονες σαν εμένα είναι απασχολημένοι στον υπολογιστή με την επεξεργασία των δεδομένων. Ένας τεχνικός στο παρασκήνιο μπορεί να έχει εκτοξεύσει ένα dropsonde από την κοιλιά του αεροσκάφους και ελέγχουμε την ποιότητα των δεδομένων και τα στέλνουμε στα κέντρα μοντελοποίησης και στο Εθνικό Κέντρο Τυφώνων.
Τι σας λένε αυτές οι πτήσεις για τους τυφώνες;
Ένας από τους στόχους μας είναι να κατανοήσουμε καλύτερα γιατί οι καταιγίδες εντείνονται γρήγορα.
Η ταχεία εντατικοποίηση συμβαίνει όταν η ταχύτητα μιας καταιγίδας αυξάνεται κατά 35 μίλια την ώρα μέσα σε μια ημέρα. Αυτό είναι το ισοδύναμο μιας καταιγίδας κατηγορίας 1 να γίνει ισχυρή καταιγίδα κατηγορίας 3 σε σύντομο χρονικό διάστημα. Οι Ida (2021), Dorian (2019) και Michael (2018) είναι μόνο μερικοί από τους πρόσφατους τυφώνες που έχουν ενταθεί γρήγορα. Εάν αυτό συμβεί κοντά στη στεριά, μπορεί να πιάσει ανθρώπους απροετοίμαστους και αυτό γρήγορα γίνεται επικίνδυνο.
Δεδομένου ότι η ταχεία εντατικοποίηση μπορεί να συμβεί σε πολύ σύντομο χρονικό διάστημα, πρέπει να βρισκόμαστε στο χώρο με κυνηγούς τυφώνων και να κάνουμε μετρήσεις όσο συγκεντρώνεται η καταιγίδα.
Μέχρι στιγμής, η ταχεία εντατικοποίηση είναι δύσκολο να προβλεφθεί. Θα μπορούσαμε να δούμε τα συστατικά να ενώνονται γρήγορα: Είναι ο ωκεανός ζεστός σε μεγάλα βάθη; Είναι η ατμόσφαιρα ωραία και πλούσια, με πολλή υγρασία γύρω από την καταιγίδα; Είναι ευνοϊκοί οι άνεμοι; Εξετάζουμε επίσης τον εσωτερικό πυρήνα: ποια είναι η δομή της καταιγίδας και αρχίζει να στερεοποιείται;
Οι δορυφόροι μπορούν να παρέχουν στους μετεωρολόγους μια βασική επισκόπηση, αλλά πρέπει να στείλουμε τους κυνηγούς τυφώνων μας στην ίδια την καταιγίδα για να ξεχωρίσουν πραγματικά τον τυφώνα.
Πώς μοιάζει μια καταιγίδα όταν εντείνεται γρήγορα;
Στους τυφώνες αρέσει να στέκονται όρθιοι – σκεφτείτε μια σβούρα. Επομένως, ένα από τα πράγματα που προσέχουμε είναι η ευθυγράμμιση.
Μια καταιγίδα που δεν έχει ακόμη σχηματιστεί πλήρως θα μπορούσε να έχει μια κυκλοφορία σε χαμηλό υψόμετρο, λίγα χιλιόμετρα πάνω από τον ωκεανό, που δεν συνάδει με τη μέση κυκλοφορία στα έξι ή επτά χιλιόμετρα υψόμετρο. Αυτή δεν είναι μια πολύ υγιής καταιγίδα. Αλλά λίγες ώρες αργότερα, μπορεί να πετάξουμε πίσω στην καταιγίδα και να βρούμε τα δύο κέντρα πιο ευθυγραμμισμένα. Αυτό είναι ένα σημάδι ότι θα μπορούσε να ενταθεί γρήγορα.
Μελετάμε επίσης το οριακό στρώμα, την περιοχή ακριβώς πάνω από τον ωκεανό. Οι τυφώνες αναπνέουν: Απομυζούν αέρα σε χαμηλά υψόμετρα, ο αέρας ρέει επάνω στο τοίχωμα του ματιού και στη συνέχεια διαφεύγει στην κορυφή της καταιγίδας και μακριά από το κέντρο. Γι’ αυτό υπάρχουν αυτά τα τεράστια ανοδικά ρεύματα στο τοίχωμα των ματιών.
Έτσι θα μπορούσαμε να παρακολουθήσουμε τα δεδομένα ραντάρ dropsonde ή tail Doppler για να δούμε πώς ρέουν οι άνεμοι στο οριακό στρώμα. Είναι αυτός ο πραγματικά υγρός αέρας που ρέει στο κέντρο της καταιγίδας; Όταν το οριακό στρώμα είναι βαθύ, η καταιγίδα μπορεί επίσης να εισπνεύσει πιο έντονα.
Εξετάζουμε επίσης τη δομή. Συχνά η καταιγίδα φαίνεται φυσιολογική στη δορυφορική εικόνα, αλλά όταν μπαίνουμε με ραντάρ, η δομή είναι εκτός εστίασης ή το μάτι είναι γεμάτο με σύννεφα, λέγοντάς μας ότι η καταιγίδα δεν είναι ακόμη έτοιμη να ενταθεί γρήγορα. Αλλά κατά τη διάρκεια της πτήσης μπορούμε να δούμε τη δομή να αλλάζει αρκετά γρήγορα.
Ο αέρας που ρέει μέσα, πάνω και έξω – η αναπνοή – είναι ένας καλός τρόπος για να διαγνώσετε μια καταιγίδα. Εάν αυτή η αναπνοή φαίνεται υγιής, μπορεί να είναι ένα καλό σημάδι μιας ισχυρής καταιγίδας.
Ποια εργαλεία χρησιμοποιείτε για να μετρήσετε και να προβλέψετε τη συμπεριφορά των τυφώνων;
Χρειαζόμαστε όργανα που μετρούν όχι μόνο την ατμόσφαιρα, αλλά και τον ωκεανό. Οι άνεμοι μπορούν να ελέγξουν ή να διαλύσουν μια καταιγίδα, αλλά η ζεστασιά και η υγρασία του ωκεανού είναι το καύσιμο.
Χρησιμοποιούμε dropsondes για να μετρήσουμε τη θερμοκρασία, την υγρασία, την πίεση και την ταχύτητα του ανέμου, στέλνοντας δεδομένα πίσω στην επιφάνεια του ωκεανού περίπου κάθε 4,5 μέτρα. Όλα αυτά τα δεδομένα πηγαίνουν στο Εθνικό Κέντρο Τυφώνων και στα κέντρα μοντελοποίησης για να παρέχουν καλύτερη αναπαράσταση της ατμόσφαιρας.
Ένα P-3 είναι εξοπλισμένο με ένα λέιζερ – ένα CRL (Compact Rotational Raman LiDAR) που μπορεί να μετρήσει τη θερμοκρασία, την υγρασία και τα αερολύματα από το αεροσκάφος μέχρι την επιφάνεια του ωκεανού. Μπορεί να μας δώσει μια αίσθηση του πόσο υγρή είναι η ατμόσφαιρα και πόσο κατάλληλη είναι για σχηματισμό καταιγίδων. Το CRL λειτουργεί συνεχώς σε όλη τη διαδρομή πτήσης, δημιουργώντας μια ωραία κουρτίνα κάτω από το αεροσκάφος που εμφανίζει τη θερμοκρασία και την υγρασία.
Τα αεροπλάνα είναι επίσης εξοπλισμένα με ραντάρ Doppler, τα οποία μετρούν τον τρόπο με τον οποίο πνέουν σταγονίδια υγρασίας στον αέρα για να καθορίσουν τη συμπεριφορά του ανέμου. Αυτό μας δίνει μια τρισδιάστατη άποψη του πεδίου του ανέμου, σαν μια ακτινογραφία της καταιγίδας. Αυτό δεν είναι δυνατό με δορυφόρο.
Στέλνουμε επίσης ωκεανικούς ανιχνευτές που ονομάζονται AXBT (Αεροσκάφη Αναλώσιμοι Βαθυθερμογράφοι) στο διάστημα ενόψει της καταιγίδας. Αυτοί οι ανιχνευτές μετρούν τη θερμοκρασία του νερού σε βάθη αρκετών εκατοντάδων ποδιών. Συνήθως, μια θερμοκρασία επιφάνειας 26,5 βαθμών Κελσίου (80 Φαρενάιτ) και άνω είναι ευνοϊκή για έναν τυφώνα, αλλά το βάθος αυτής της θερμότητας είναι επίσης σημαντικό.
Εάν το θαλασσινό νερό στην επιφάνεια είναι ίσως 30°C, αλλά είναι πολύ πιο κρύο μόλις 15 μέτρα κάτω, ο τυφώνας θα αναμίξει αυτό το κρύο νερό με το νερό αρκετά γρήγορα και θα εξασθενίσει την καταιγίδα. Ωστόσο, το βαθύ ζεστό νερό, όπως αυτό που βρίσκουμε στις δίνες στον Κόλπο του Μεξικού, παρέχει πρόσθετη ενέργεια που μπορεί να τροφοδοτήσει μια καταιγίδα.
Δοκιμάζουμε επίσης νέα τεχνολογία – μικρά drones που μπορούμε να εκτοξεύσουμε από την κοιλιά ενός P-3. Έχουν άνοιγμα φτερών περίπου 7 έως 9 πόδια και είναι ουσιαστικά ένας μετεωρολογικός σταθμός με φτερά.
Ένα από αυτά τα drones, που έπεσε στο μάτι, θα μπορούσε να μετρήσει τις αλλαγές πίεσης που δείχνουν εάν μια καταιγίδα γίνεται πιο δυνατή. Εάν μπορούσαμε να βάλουμε ένα drone στο τοίχωμα του ματιού και να το αφήσουμε να κάνει κύκλους εκεί, θα μπορούσε να μετρήσει πού φυσούν οι ισχυρότεροι άνεμοι – αυτή είναι μια άλλη σημαντική λεπτομέρεια για τους μετεωρολόγους. Επίσης, δεν έχουμε πολλές μετρήσεις στο οριακό στρώμα επειδή δεν είναι ασφαλές μέρος για να πετούν αεροπλάνα.
Πρόσφατα στόχευσαν επίσης το Πράσινο Ακρωτήριο, στα ανοιχτά της Αφρικής. Τι ψάχνεις εκεί;
Το Πράσινο Ακρωτήριο είναι μια εστία τυφώνων στον Ατλαντικό. Τα σπορόφυτα των τυφώνων προέρχονται από την Αφρική και προσπαθούμε να προσδιορίσουμε τα σημεία ανατροπής στα οποία αυτές οι αναταραχές εξελίσσονται σε καταιγίδες.
Πάνω από τις μισές από τις ονομαζόμενες καταιγίδες στον Ατλαντικό, συμπεριλαμβανομένου του 80% περίπου των μεγάλων τυφώνων, προέρχονται από αυτό το φυτώριο. Επομένως, αυτό είναι σημαντικό παρόλο που οι διαταραχές μπορεί να συμβούν επτά έως 10 ημέρες πριν σχηματιστεί ένας τυφώνας.
Στην Αφρική, πολλές καταιγίδες σχηματίζονται το καλοκαίρι στα νότια σύνορα της Σαχάρας προς την πιο δροσερή, υγρότερη ζώνη Σαχέλ. Η διαφορά θερμοκρασίας μπορεί να προκαλέσει κύματα στην ατμόσφαιρα που ονομάζουμε τροπικά κύματα. Μερικά από αυτά τα τροπικά κύματα είναι πρόδρομοι των τυφώνων. Ωστόσο, το στρώμα αέρα της Σαχάρας – τεράστιες καταιγίδες σκόνης που χτυπούν την Αφρική περίπου κάθε τρεις έως πέντε ημέρες – μπορεί να καταστείλει έναν τυφώνα. Αυτές οι καταιγίδες κορυφώνονται μεταξύ Ιουνίου και μέσα Αυγούστου. Μετά από αυτό, οι τροπικές αναταραχές έχουν περισσότερες πιθανότητες να φτάσουν στην Καραϊβική.
Στο όχι και τόσο μακρινό μέλλον, το Εθνικό Κέντρο Τυφώνων θα χρειαστεί να παράγει μια πρόβλεψη 7 ημερών αντί για μια πρόβλεψη μόνο 5 ημερών. Αυτή τη στιγμή εξετάζουμε πώς μπορούμε να βελτιώσουμε αυτήν την πρώιμη πρόβλεψη.
Αυτό το άρθρο προσαρμόστηκε από το The Conversation, έναν μη κερδοσκοπικό, ανεξάρτητο ειδησεογραφικό οργανισμό που σας φέρνει γεγονότα και αξιόπιστες αναλύσεις για να σας βοηθήσει να κατανοήσετε τον περίπλοκο κόσμο μας. Το έγραψε ο: Jason Dunion, Πανεπιστήμιο του Μαϊάμι
Διαβάστε περισσότερα:
Ο Jason Dunion λαμβάνει χρηματοδότηση από την NOAA, τη NASA και το Γραφείο Ναυτικής Έρευνας.