science >> Wetenschap >  >> Geologie

Hier is hoe wetenschappers het volgende orkaanseizoen voorspellen

Orkaan Humberto was een grote en krachtige storm die in september 2019 grote schade aanrichtte in Bermuda. NOAA

Nu de zomer op het noordelijk halfrond nadert, voorspellers beginnen elke periode van regenachtig weer tussen de Golf van Mexico en Afrika in de gaten te houden. Elke windwerveling of uitbarsting van gezwollen wolken daar tegen de klok in heeft het potentieel om zich te organiseren in een levensbedreigende tropische storm.

Ongeveer de helft van de tropische stormen die zich de afgelopen twee decennia hebben gevormd, groeide uit tot orkanen, en ongeveer de helft daarvan werden de monsters van kustvernietiging die we grote orkanen noemen. We zijn nu gewend aan zo'n 16 tropische stormen per jaar, hoewel dat aantal van jaar tot jaar nogal kan variëren.

Wat zijn de waarschuwingssignalen dat we misschien een nieuw record Atlantisch orkaanseizoen als 2020 tegemoet gaan? toen 30 tropische stormen vormden, of een stillere zoals 2014, met slechts acht?

Het National Hurricane Centre heeft op 20 mei zijn eerste seizoensvoorspelling voor 2021 uitgebracht. en het verwacht een actiever seizoen dan normaal, met 13 tot 20 benoemde stormen, zes tot tien orkanen en drie tot vijf grote orkanen. De eerste van de genoemde stormen, Ana, gevormd 22 mei, 10 dagen voor de seizoensstart op 1 juni.

Hier zijn enkele van de ingrediënten waar voorspellers en wetenschappers zoals ik naar op zoek zijn.

Waar tropische stormen beginnen

Orkanen leven in de atmosfeer, maar ze worden gevoed door de oceaan. Eerst, laten we nog verder stroomopwaarts kijken en uitzoeken waar ze vandaan komen.

Zoals het verbouwen van gewassen, orkanen zullen overvloedig en robuust zijn met een groot aantal zaden en gunstige omgevingscondities.

De zaden van tropische stormen zijn klein en nauwelijks dreigende weersverstoringen. Je vindt ze op elke willekeurige dag verspreid over de tropen. In de Atlantische Oceaan, sommige beginnen als clusters van onweersbuien boven Afrika, of als wolken in de buurt van de Kaapverdische eilanden voor de westkust van Afrika.

De overgrote meerderheid van deze zaden overleeft niet langer dan een paar dagen, maar sommige worden meegesleurd door de oostelijke luchtstroom om te worden geplant boven de tropische Atlantische Oceaan tussen ongeveer 10 tot 20 graden noorderbreedte. Dit is het veld waar de groei echt wordt aangewakkerd door de oceaan. Vanaf daar, zich ontwikkelende tropische stormen worden westwaarts en noordwaarts gedragen door de "sturende stromingen" van de atmosfeer - waarbij de evenaar wordt vermeden waar het cruciale effect van de rotatie van de aarde te klein is om zich verder te ontwikkelen.

Hoe meer zaden, de grotere kans op een actief orkaanseizoen.

Verschillende factoren beïnvloeden het niveau van tropische storm seeding in een bepaald jaar, maar de ogen van voorspellers zijn in de lente meestal gericht op de Afrikaanse moesson.

Zodra die zaden uit de Afrikaanse kust komen of uit warme, stijgende lucht die elders boven de oceaan opduikt, de aandacht verschuift naar de omgevingsomstandigheden die hun groei tot tropische stormen en orkanen kunnen voeden of beperken.

Wolkenwolken voor Afrika hebben het potentieel om tropische stormen te worden. NOAA

Warm water brandt orkanen

In het algemeen, tropische stormen gedijen waar de oceaan aan de oppervlakte een zwoele 80 graden Fahrenheit (26,7 graden Celsius) of warmer is. Daarom zijn orkanen zeldzaam vóór 1 juni en komen ze het meest voor van augustus tot oktober, wanneer de oceaan het warmst is.

De belangrijkste brandstofvoorziening voor tropische stormen is de warmte-energie in de bovenste oceaan, de top 100 voet (30 meter) of zo.

Het is meer dan alleen de temperatuur van het oppervlak, Hoewel. Een belangrijke factor bij de ontwikkeling van zeer sterke orkanen is hoe diep het warme water zich uitstrekt, en hoe scherp de warme laag is gescheiden van het koude water eronder. Dit komt omdat orkanen de oceaan opschudden terwijl ze zich voortbewegen.

Als de laag warm water ondiep is en gemakkelijk kan worden gemengd, het kost niet veel karnen om de warmte-energie aan het oppervlak te verdunnen met koud water van onderaf, waardoor er minder energie overblijft voor de orkaan. Maar als het warme water dieper gaat, de stormen hebben meer brandstof om uit te putten.

Warm water hielp orkaan Michael uitgroeien tot een enorme, verwoestende storm in 2018. NASA Earth Observatory

Het effect van wind op het hoogste niveau

De heersende winden die al in een regio waaien, kunnen ook een storm maken of breken.

Winden waaien met verschillende snelheden op verschillende hoogtes. Het is een van de redenen waarom vliegtuigen turbulentie ervaren. Hoeveel sneller de heersende winden aan de bovenkant van de storm zijn dan aan de onderkant, wordt windschering genoemd. Bij te veel windschering, de storm heeft moeite om die torenhoge pluimen van opstijgende hete lucht in stand te houden.

evenzo, als de opstijgende lucht niet snel genoeg kan ontsnappen en naar buiten kan stromen, de energie die door de storm wordt verbruikt, kan niet worden geventileerd en de motor verslikt zich. Beide kunnen voorkomen dat de storm georganiseerd wordt en de groei ervan afremmen of laten verdwijnen.

Een belangrijke aanwijzing over toekomstige windschering in de Atlantische regio komt van gebeurtenissen op duizenden kilometers afstand in de equatoriale Stille Oceaan.

Wanneer de oostelijke Stille Oceaan abnormaal warm is - bekend als El Niño - wordt de mondiale atmosfeer herschikt op een manier die de windschering boven de Atlantische Oceaan vergroot. Dat heeft de neiging om tropische stormen daar te onderdrukken - maar wed de boerderij er niet op. Andere langzame variaties in het klimaatsysteem beïnvloeden ook de omgevingsomstandigheden, waaronder meerjarige perioden van warmer of kouder dan normale oppervlaktetemperaturen in de Noord-Atlantische Oceaan.

El Niño is het tegenovergestelde, La Niña, heeft de neiging om lage windschering te brengen, voorstander van meer tropische stormen. Deze omstandigheden zijn op dit moment bijna neutraal, en voorspellers kijken om te zien wat zich ontwikkelt.

Twintig jaar aan stormbaangegevens van het National Hurricane Center laten patronen zien. Nilfanion/Wikimedia/(CC BY-SA 3.0)

Waar te kijken

Dus als je kijkt naar vroege tekenen van Atlantische orkanen in 2021, houd de Afrikaanse moesson in de gaten voor storm seeding, temperaturen in de tropische Atlantische Oceaan voor de brandstof en een mogelijk laatbloeiende La Niña, wat betekent minder windschering om stormen uit elkaar te scheuren.

Het National Hurricane Center - en vele andere voorspellingsgroepen in de regering, de academische wereld en de industrie — analyseer deze en andere factoren in hun seizoensprognoses.

Het grotere plaatje

Het totale aantal tropische stormen vertelt slechts een deel van het verhaal. Er zijn andere belangrijke aspecten om in de gaten te houden in de loop van de tijd, zoals hoe hevige stormen worden, hoe lang ze duren, hoe snel ze reizen en hoe lang ze erover doen om te verdwijnen nadat ze aan land zijn gekomen. Recente studies hebben aangetoond dat de oceaantemperaturen die de orkaan voeden, sinds de industriële revolutie warmer zijn geworden, vooral langs de Amerikaanse oostkust.

Kustgemeenschappen staan ​​al in de frontlinie van klimaatverandering met de stijging van de zeespiegel. Het potentieel voor veranderingen in extreme gebeurtenissen zoals tropische stormen, met hun complexe interacties met de atmosfeer en de oceaan, zijn de reden waarom orkanen gestaag zijn uitgegroeid tot een topprioriteit voor onderzoek.

Dit artikel is opnieuw gepubliceerd van Het gesprek onder een Creative Commons-licentie. U vindt de origineel artikel hier .

Kristopher Karnauskas is universitair hoofddocent atmosferische en oceanische wetenschappen en fellow van het Cooperative Institute for Research in Environmental Sciences aan de Universiteit van Colorado, Kei. Hij ontvangt financiering van de National Science Foundation, NOAA en NASA.