Meteorologen van het U.S. Naval Research Laboratory zijn van plan om in 2020 beter te kijken naar een primeur, maar moeilijk te modelleren, onderdeel van de mondiale watercyclus die bekend staat als atmosferische rivieren.

Rivieren in de lucht, ook wel bekend als de Maya of Pineapple Express, zijn verantwoordelijk voor het grootste deel van het horizontale vocht dat buiten de tropen wordt getransporteerd - de Kreeftskeerkring en de Steenbokskeerkring - en zelfs omhoog naar het Noordpoolgebied.

Horizontaal vochttransport is water dat van oost naar west of van noord naar zuid beweegt, in tegenstelling tot vocht dat verticaal van de oceaan naar de atmosfeer beweegt.

"Deze smalle rivieren verplaatsen een aanzienlijke hoeveelheid water door de lucht, ook al nemen ze een relatief klein gebied in beslag, " zei Carolyn Reynolds, doctoraat, hoofd van het Probabilistic Prediction Research Office bij NRL. "Grote atmosferische rivieren kunnen evenveel vocht transporteren als de Amazone."

Gemiddeld, slechts een paar atmosferische riviergebeurtenissen zijn verantwoordelijk voor 30 tot 50 procent van de jaarlijkse regenval aan de westkust, volgens de National Oceanographic and Atmospheric Administration.

Het aanzienlijke vocht, hoge oppervlaktewinden, en het bijbehorende zware weer dat deze planetaire kenmerken met zich meebrengen, maakt het voorspellen ervan belangrijk voor de marine en het marinierskorps. Bijvoorbeeld, de Maya Express van 2010 droeg bij aan Washington, DC's "Snowmaggedon, " die in ongeveer vier dagen ongeveer 1,5 meter sneeuw in het gebied liet vallen.

"Wat ze een beetje verwarrend maakt om te modelleren, is hoe dynamisch ze zijn, "Zei Reynolds. "Ze kunnen tot enkele dagen duren, ze kunnen pulseren, en kleine details aan hun randen kunnen een grote impact hebben op hoe ze evolueren."

Reynolds zei dat de huidige weermodellen honderden kilometers kunnen afwijken, zelfs voor korte voorspellingen van slechts een paar dagen.

"Er is veel over hen dat we nog moeten begrijpen, vooral de interacties tussen de oceaan en de lucht, "zei ze. "We hebben een basiskennis, maar moet nog tot in de details komen."

Reynolds en James Doyle, doctoraat, senior wetenschapper in de afdeling mariene meteorologie van NRL gebruiken geavanceerde methoden, adjoints genaamd, om te onderscheiden hoe de voorspellingen van deze rivieren erg gevoelig zijn voor kleine veranderingen in de structuur van de rivieren.

Reynolds zei dat de aangrenzende tools niet uniek zijn, maar behoren tot de meest complete en hoogste trouw ter wereld. De adjuncten van het team zullen in 2020 op de proef worden gesteld, wanneer NRL zal samenwerken met andere instanties om live gegevens over atmosferische rivieren te krijgen.

Op een riviercruise gaan

Begin 2020, NRL ligt op schema om deel te nemen aan een veldproject in de oostelijke Stille Oceaan, geleid door het Scripps Institute of Oceanography aan de Universiteit van Californië, San Diego, om in situ waarnemingen van atmosferische rivieren te verzamelen. Onderzoekers bemonsteren in situ waarnemingen direct in de omgeving, ondeugd met behulp van externe middelen zoals satellieten. NRL heeft in 2016 deelgenomen aan soortgelijke veldprogramma's, 2018 en 2019.

Tijdens het project, Het aangrenzende modelleringssysteem van NRL zal worden gebruikt om het "Hurricane Hunter" WC-130J-vliegtuig van de Amerikaanse luchtmacht te besturen. Het doel is om de orkaanjagers de optimale vliegroutes te bieden om hun ingebouwde sensoren te gebruiken en geïnstrumenteerde pakketten in te zetten met parachutes die dropsondes worden genoemd.

Waarnemingen ter plaatse zijn zeer waardevol. NRL-meteorologen ontwikkelden een techniek, genaamd de Forecast Sensitivity/Observation Impact, om de impact van elk datapunt op het verminderen van voorspellingsfouten te meten en om vooroordelen in hun weermodellen beter te begrijpen.

"Directe waarnemingen van de werkelijke weersomstandigheden in deze atmosferische rivieren kunnen een buitensporige invloed hebben op onze voorspellingen, "Zei Reynolds. "In het verleden, we hebben aangetoond dat het hebben van ten minste twee vliegtuigen die observaties verzamelen onze 24-uurs voorspellingsfout net zo veel kan verminderen als het hele Noord-Amerikaanse radiosonde (weerballon) netwerk."

NRL's werk aan atmosferische rivieren wordt gefinancierd door het fundamentele wetenschappelijke programma, en is gepland om door te gaan tot 2022.