Lốc xoáy nổi tiếng là khó dự báo, với kết quả thường gây chết người: Năm 2011, lốc xoáy ở Mỹ đã giết chết hơn 550 người, tỷ lệ tử vong cao hơn so với 10 năm qua.
Giờ đây, một nghiên cứu mới về xu hướng khí hậu ngắn hạn đưa ra một cách tiếp cận mới về dự báo lốc xoáy có thể mang lại cho người dân ở các khu vực dễ bị lốc xoáy nhiều như một tháng báo trước rằng các bộ trưởng có thể sẽ giảm dần.
Lốc xoáy như thế này trên Kansas rất khó dự báo do tính chất dễ bay hơi và thời gian ngắn. Tín dụng hình ảnh: Sean Waugh NOAA / NSSL
Lốc xoáy được sinh ra khi không khí ấm, ẩm va chạm với không khí lạnh, khô, tạo ra một cơn lốc khi hai khối di chuyển xung quanh nhau. Ở Trung Tây, nơi không khí lạnh thổi về phía đông từ Rockies, không khí ấm áp thổi về phía bắc từ Vịnh Mexico, hàng trăm cặp sinh đôi có thể chạm vào mỗi năm, mang lại cho khu vực cái tên Tornado Alley.
Michael Tippett, một nhà khoa học khí hậu tại Đại học Columbia và là tác giả chính của nghiên cứu mới trong Thư nghiên cứu địa vật lý cho biết, hiện tại không có xu hướng lốc xoáy chung theo khu vực hoặc theo mùa. Tên đó là những gì chúng tôi đang cố gắng làm cho cơn lốc xoáy.
Bằng cách sắp xếp các điều kiện khí quyển trung bình ở các khu vực dễ bị lốc xoáy trên khắp Hoa Kỳ trong 30 năm qua, Tippett và các đồng nghiệp đã xác định một tập hợp các tham số có vẻ liên quan chặt chẽ với hoạt động lốc xoáy gia tăng. Hai thành phần chính để tạo ra lốc xoáy là gió cắt - gió đi theo các hướng khác nhau ở các cấp độ khác nhau - và mưa liên quan đến các bản cập nhật mạnh.
Cắm dữ liệu cắt gió và cập nhật dữ liệu từ 30 năm qua, trước tiên, nhóm nghiên cứu đã thử nghiệm mô hình của họ để xem liệu nó có thể dự đoán lại hoạt động lốc xoáy cho toàn bộ Hoa Kỳ trong từng tháng không. Chúng tôi thấy mô hình này khá tốt ở đó.
Hình ảnh vệ tinh cho thấy một cơn giông chỉ vài phút trước khi nó xuất hiện một cơn lốc xoáy lớn trên Joplin, Missouri đã giết chết 161 người và phá hủy phần lớn thị trấn vào tháng 5 năm 2011. Tín dụng hình ảnh: NOAA
Sau đó, họ cắm các tham số của mình vào Hệ thống Dự báo Khí hậu của NOAA, để thử xem liệu các giá trị từ tháng trước có thể được sử dụng để dự đoán hoạt động lốc xoáy trong tháng tiếp theo hay không. Mô hình tương quan tốt với số lượng lốc xoáy quan sát được trong mùa xuân và mùa hè, đặc biệt là trong tháng Sáu, nhưng ít đáng tin cậy hơn vào tháng Chín và tháng Mười. Trong lịch sử, tháng Năm là tháng lốc xoáy bận rộn nhất, tiếp theo là tháng Sáu.
Đây là một cách tiếp cận thú vị, kể rằng Ashton Robinson Cook, một nhà khí tượng học tại Trung tâm Dự đoán Bão tố NOAA có trụ sở tại Norman, Okla., Người không tham gia vào nghiên cứu mới. Giống như hầu hết các mô hình, nó không hoàn hảo, nhưng họ đã làm rất tốt trong việc cân bằng các điểm không hoàn hảo trong mô hình và đưa chúng vào tài khoản.
Về lý do tại sao các mô hình hoạt động tốt nhất trong tháng Sáu và tồi tệ nhất vào tháng Chín và tháng Mười, nhóm Tippett lối đi không chắc chắn. Đặc tính của lốc xoáy thay đổi tùy theo thời gian trong năm, nhưng chúng tôi không thực sự biết cách hay tại sao.
Sự khác biệt có thể có liên quan đến những thay đổi trong các mùa, điều này mang đến các điều kiện khí quyển khác nhau, chẳng hạn như mức độ ẩm khác nhau. Vào mùa xuân và mùa hè, giông bão làm mất độ ẩm và độ ẩm ở mức độ thấp của khí quyển và vào mùa đông, cơn lốc xoáy có xu hướng phụ thuộc nhiều hơn vào các hệ thống quy mô lớn hơn, ông Cook Cook nói.
Cuối cùng, nhóm nghiên cứu hy vọng sẽ tinh chỉnh mô hình để có thể sử dụng nó để tính toán các mối đe dọa lốc xoáy cho các khu vực cụ thể của đất nước. Hầu hết các xác nhận mà chúng tôi đã thực hiện cho đến nay là dành cho toàn bộ Hoa Kỳ, do đó, phần của Bước tiếp theo: Chỉ số này chính xác đến mức nào nếu chúng ta nhìn vào các khu vực cụ thể?
Hải quân Hoa Kỳ đã giúp dọn dẹp ở Joplin, hình ảnh MisSat Vệ cho thấy một cơn giông chỉ vài phút trước khi nó xuất hiện một cơn lốc xoáy lớn trên Joplin, Missouri đã giết chết 161 người và phá hủy phần lớn thị trấn vào tháng 5 năm 2011. Tín dụng hình ảnh: Ảnh Hải quân Hoa Kỳ của Trung úy j.g. Ryan Sullivan / Phát hành
Hiện tại, nhóm Tippett sườn đang thúc đẩy mô hình sẽ được sử dụng vào mùa hè này để dự đoán liệu đây có phải là một mùa bão đang hoạt động hay không, giống như năm ngoái. Dựa trên những gì chúng tôi đã làm cho đến nay, lập luận về việc sử dụng mô hình cho ít nhất là tháng 6 là khá tốt, ông nói.
Có một tháng thông báo rằng hoạt động lốc xoáy có thể cao ở một khu vực nhất định sẽ giúp các cơ quan cứu trợ khẩn cấp cũng như các cá nhân và cộng đồng chuẩn bị.
Sau khi năm ngoái, mùa mưa giông chết chóc, Lừa Tippett nói, thì chúng tôi sẽ nhìn mọi người về tương lai mà chúng ta có thể có được.
Những rắc rối với theo dõi lốc xoáy
Lốc xoáy và bão có thể có sự hủy diệt chung, nhưng khi được dự báo, các cơn bão không thể khác hơn. Do kích thước lớn và tuổi thọ của chúng, các cơn bão có thể được theo dõi trong nhiều tuần. Lốc xoáy, mặt khác, tương đối nhỏ và ngắn. Ngay cả với công nghệ theo dõi tiên tiến của ngày hôm nay, các cộng đồng trong một con đường Twister Twister thường chỉ nhận được một vài phút cảnh báo.
Vấn đề với việc theo dõi cơn lốc xoáy không nhất thiết phải nằm trong phát hiện bão. Radar Doppler và các vệ tinh đã được cải thiện rất nhiều kể từ những ngày mà cảnh báo lốc xoáy dựa vào các tài khoản nhân chứng. Nhưng những thách thức nảy sinh trong việc tạo và chạy các chương trình máy tính để mô hình hóa các cơn bão có thể hình thành và phát triển theo thời gian như thế nào.
Tại Phòng thí nghiệm Bão nghiêm trọng Quốc gia NOAA (NSSL) ở Norman, Okla., Nơi tập trung vào lốc xoáy, mưa đá và gió lớn, các vấn đề tính toán bị phá vỡ thành các vấn đề về kích thước, quy mô và tốc độ.
Nghiên cứu các cơn bão gây ra lốc xoáy đòi hỏi dữ liệu quan sát có độ phân giải cực cao, sau đó được cắm vào các mô hình thời tiết thường không thể nắm bắt được vật lý kỳ lạ của các hệ thống bão rất dễ bay hơi, Ashton Robinson Cook, nhà khí tượng học của Dự báo bão của NOAA cho biết. Trung tâm, cũng có trụ sở tại Norman, Okla.
Ở quy mô tốt cần thiết để dự đoán thời tiết chính xác, những mô hình này chỉ có thể chạy trên các siêu máy tính nhanh nhất. Nhưng điều đó vẫn cần thời gian. Trong khi tất cả các tính toán đang diễn ra, một cơn bão có thể nhanh chóng phát triển thành một thứ nguy hiểm; với công nghệ hiện có, thời gian trung bình để phát hiện, theo dõi và đưa ra cảnh báo về hệ thống bão hoặc lốc xoáy đang phát triển là 14 phút.
Các nhà nghiên cứu tại NSSL đang hy vọng sẽ tăng thời gian dẫn đầu lên tới một giờ, Cook nói, bằng cách nhìn xa hơn các siêu máy tính đến các hệ thống dựa trên các đơn vị xử lý đồ họa, giúp tăng đáng kể hiệu quả và sức mạnh tính toán.
Các mục tiêu khác, Cook nói, bao gồm tăng số lượng và độ phân giải của các trạm radar thời tiết trên khắp đất nước (hiện tại, 70% Hoa Kỳ có phạm vi phủ sóng radar không đầy đủ) và tiếp tục nâng cao kiến thức của các nhà khoa học về cách thức hình thành của bão và phát triển thành bão. lốc xoáy chết người và phá hoại.
Bởi: Mary Caperton Morton