Het modelleren van stromingen samen met wind en golven levert nauwkeurigere voorspellingen op voor weersvoorspellingen en klimaatwetenschappers.

Terwijl orkanen aan kracht toenemen naarmate het klimaat verandert, het nauwkeurig modelleren van de interacties tussen de atmosfeer en de oceaan wordt steeds belangrijker om mensen voor te bereiden op het neerslaan of evacueren. De vele mechanismen van het atmosfeer-oceaansysteem - bekend als lucht-zeeflux - maken het modelleren uiterst ingewikkeld, echter.

Qi Shi, een postdoctoraal onderzoeker in het Great Lakes Research Center aan de Michigan Technological University, heeft de eerste gedetailleerde analyse gemaakt van oceaan- en atmosferische reacties op stromingen, golven en wind. In het artikel "Koppeling van oceaanstromingen en golven met windstress boven de Golfstroom", gepubliceerd in Remote Sensing deze zomer, Shi stelt dat de huidige numerieke modellen simpelweg geen rekening houden met de impact van golven, stroming en wind aan elkaar gekoppeld. Deze koppeling is cruciaal, want zonder modellen geven niet nauwkeurig de mariene atmosferische grenslaagprocessen weer.

"We hebben de impact van deze koppeling gekwantificeerd om de nauwkeurigheid van lucht-zeefluxen te verbeteren, want zonder het modelleren van stromen, er is een constante bias in modellen, " zei Shi. "Wat veroorzaakt die vooringenomenheid? Het volledige spectrum van feedbackmechanismen missen."

Simpel gezegd:betere modellering geeft weersvoorspellers en klimaatwetenschappers een nauwkeuriger beeld van wat er gebeurt waar atmosfeer en oceaan elkaar ontmoeten.

Een deel van wat het modelleren van lucht-zeeflux zo ingewikkeld maakt, is het enorme aantal feedbackmechanismen in het systeem:om golven te modelleren, men moet rekening houden met oppervlakteruwheid en wind; om de temperatuur van het zeeoppervlak te modelleren, men moet rekening houden met lucht-zeetemperatuurverschillen, waterdamp, vochtigheid, verdamping en meer. Het modelleren van wind- en oppervlaktestromen is even complex.

Orkanen en klimaat

Orkanen worden gevoed met warmte en vocht uit de oceaan. Zeestromingen en golven wijzigen windschering en oppervlakteruwheid, die belangrijke variabelen zijn voor het berekenen van de lucht-zeewarmte en momentumfluxen. Met behulp van een hoge resolutie, drieweg gekoppeld oceaangolf-atmosferisch modelleringssysteem, Shi bepaalde de rol van het koppelen van oceaanstromingen, golven en windstress bij het verminderen van modelbias in lucht-zeeflux over de Golfstroom.

Shi's werk is de eerste gedetailleerde mechanismestudie in het stroom-golf-stress koppelingsproces, die kunnen worden toegepast om de nauwkeurigheid van voorspellingen voor orkaanintensiteit en klimaatvoorspelling te vergroten en om satellietwaarnemingen beter te gebruiken in de numerieke modellen.

"We leveren bewijs dat het observeren van stromingen belangrijk is en een aanzienlijke invloed heeft op modellen, ' zei Shi.

Shi zei dat ze hoopt de uiteindelijke lancering te zien van een satelliet die oceaanstromingen waarneemt om grondobservaties te valideren.