Operationele modellen voor zware weersvoorspellingen voorspelden dat orkaan Harvey in 2017 een orkaan van categorie 1 zou worden, volgens de University Corporation for Atmospheric Research. In plaats daarvan, het werd een enorme categorie 4 net voordat het aan land kwam, waardoor orkaan Katrina de duurste orkaan ooit wordt.

Nu kan een nieuwe benadering die is ontwikkeld door Penn State's Center for Advanced Data Assimilation and Predictability Techniques de intensiteit en het traject van orkaan Harvey voorspellen, volgens onderzoekers van Penn State en de National Oceanographic and Atmospheric Administration.

De aanpak maakte gebruik van gegevens van de GOES-16-satelliet, in combinatie met de all-sky stralingsmethode van Penn State, die nauwkeuriger orkaan Harvey modelleerde. De gegevens worden "all-sky" genoemd omdat het gegevens vastlegt in alle weersomstandigheden, inclusief wolken en regen.

Het werk, geleid door Fuqing Zhang, vooraanstaand hoogleraar meteorologie en atmosferische wetenschappen aan Penn State, inmiddels overleden, is de eerste keer dat GOES-16-satellietgegevens werden gebruikt om orkanen te voorspellen. Orkaan Harvey was de eerste grote orkaan gevangen door GOES-16, die in 2017 volledig operationeel werd. Zhang stierf in juli, niet lang nadat hij de diagnose kanker had gekregen.

Toen hij in juni het onderzoek besprak, Zhang zei, "Dit is nog experimenteel. We hebben aangetoond dat we de baan kunnen verbeteren, positie, intensiteit en structuur van dit specifieke evenement. We moeten alle andere orkaangebeurtenissen nog bestuderen met nieuwe satellietgegevens, maar dit belooft veel voor de toekomst van orkaanvoorspellingen."

Zhang voegde eraan toe dat deze studie, gepubliceerd in de Bulletin van de American Meteorological Society , suggereerde dat all-sky stralingsgegevens enorm ten goede zouden kunnen komen aan orkaanvoorspellingen in het algemeen.

In deze proof-of-concept-studie onderzoekers gebruikten hindcasting - met behulp van gegevens die tijdens het evenement werden verzameld, maar achteraf analyseren. Hierdoor konden onderzoekers de meest veelzeggende gegevens aanscherpen en het model verder verfijnen.

Het proces voor het maken van bedrijfsklare modellen duurt vaak meerdere jaren. Het begint met gehinteerde modellen voordat die modellen naast bestaande modellen worden getest om te zien of er verbeteringen zijn opgetreden. Omdat weersvoorspellingen levens redden, de modellen ondergaan strikte procedures en testen voordat ze worden geïmplementeerd.

De all-sky stralingsbenadering werd gecombineerd met een model dat is ontwikkeld in het National Center for Atmospheric Research met hulp van leden van het Department of Meteorology and Atmospheric Science van Penn State. Als u het model 24 uur laat draaien, onderzoekers ontdekten dat het assimileren van stralingsgegevens van de hele hemel de wolkenintensiteit en -patronen beter reproduceerde in tegenstelling tot het huidige model. Dat leidde tot nauwkeurigere voorspellingen, zowel in het oog van de storm als in de randapparatuur.

Onderzoek toont aan dat veelvoorkomende onnauwkeurigheden bij het voorspellen van orkaanintensiteit en structuurdagen van tevoren voornamelijk het gevolg zijn van slechte orkaanvortex-generatie. Het beter voorspellen van de oogwand en secundaire circulaties van een storm zou kunnen leiden tot een nauwkeurigere orkaanvoorspelling, zei Zhang.

"We zullen ons assimilatiesysteem voor satellietgegevens blijven testen met meer orkanen om te zien of deze methode goed werkt bij andere zware weersomstandigheden. " zei Xingchao Chen, een assistent-onderzoeksprofessor aan Penn State die bij dit onderzoek betrokken was. "Naast alle hemelse infraroodstralingen, we beginnen te kijken naar de straling van microgolven, die effectief in bewolkte gebieden doordringen."

Toen onderzoekers afbeeldingen contrasteerden die waren gemaakt met modellen met en zonder gegevens over de straling van de hele hemel, het toonde niet alleen een sterke verbetering ten opzichte van operationele modellen, het creëerde beelden die bijna identiek waren aan werkelijke satellietbeelden tijdens de storm. De operationele modellen die de snelle intensivering van Harvey niet konden voorspellen, omvatten het regionale orkaanweeronderzoeks- en voorspellingsmodel van de National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA), NOAA's wereldwijde voorspellingssysteem, en het geïntegreerde voorspellingssysteem van het European Centre for Medium Range Weather Forecasts.

"Dat is het mooie van het assimileren van de GOES-16-satelliet, "Zei Zhang. "Het lijkt bijna identiek aan de feitelijke waarneming. Het gebruik van all-sky uitstraling verbetert niet alleen bestaande modellen. Het maakt een enorm verschil."