Bão Florence đang náo nhiệt cho bờ biển Hoa Kỳ, ngay ở đỉnh điểm của mùa bão. Làm thế nào để các chuyên gia biết khi nào và nơi cơn bão lớn tiếp theo sẽ xảy ra? Nó phức tạp lắm.
Một camera độ phân giải cao bên ngoài Trạm vũ trụ quốc tế (ISS) đã thu được một cái nhìn rõ ràng và tỉnh táo về cơn bão Florence lúc 7:50 sáng EDT vào thứ Tư (ngày 12 tháng 9 năm 2018).
Bởi Mark Bourassa, Đại học bang Florida và Vasu Misra, Đại học bang Florida
Bão Florence đang hướng về bờ biển Hoa Kỳ, ngay ở đỉnh điểm của mùa bão.
Bão có thể gây ra thiệt hại to lớn do gió, sóng và mưa, chưa kể đến sự hỗn loạn khi dân số nói chung chuẩn bị cho thời tiết khắc nghiệt.
Điều thứ hai đang trở nên phù hợp hơn, vì thiệt hại tiền tệ từ các thảm họa đang có xu hướng tăng lên. Dân số ven biển ngày càng tăng và cơ sở hạ tầng, cũng như mực nước biển tăng, có thể góp phần vào sự gia tăng chi phí thiệt hại này.
Điều này làm cho tất cả bắt buộc phải đưa ra dự báo sớm và chính xác ra công chúng, một cái gì đó mà các nhà nghiên cứu như chúng tôi đang tích cực đóng góp.
Đưa ra dự đoán
Theo dự báo, bão thường tập trung vào việc dự đoán cường độ và cường độ của cơn bão. Theo dõi và kích thước của cơn bão xác định khu vực nào có thể bị tấn công. Để làm như vậy, các nhà dự báo sử dụng các mô hình - về cơ bản là các chương trình phần mềm, thường chạy trên các máy tính lớn.
Thật không may, không có mô hình dự báo duy nhất nào tốt hơn các mô hình khác trong việc đưa ra các dự đoán này. Đôi khi, những dự báo cho thấy con đường đáng kể khác nhau, phân kỳ bởi hàng trăm dặm. Những lần khác, các mô hình là trong thỏa thuận chặt chẽ. Trong một số trường hợp, ngay cả khi các mô hình được thỏa thuận chặt chẽ, sự khác biệt nhỏ về đường ray có sự khác biệt rất lớn về nước dâng do bão, gió và các yếu tố khác ảnh hưởng đến thiệt hại và sơ tán.
Hơn nữa, một số yếu tố thực nghiệm trong các mô hình dự báo được xác định trong điều kiện phòng thí nghiệm hoặc trong các thí nghiệm hiện trường biệt lập. Điều đó có nghĩa là chúng có thể không nhất thiết phải đại diện đầy đủ cho sự kiện thời tiết hiện tại.
Bão Florence từ Trạm vũ trụ quốc tế (ISS) vào sáng ngày 12 tháng 9 năm 2018. Alexander Gerst, một nhà khoa học EU trên tàu ISS, đã viết: Cẩn thận, Mỹ! #HurricaneFlorence rất lớn, chúng tôi chỉ có thể chụp cô ấy bằng ống kính góc siêu rộng từ @Space_Station, 400 km ngay trên mắt. Hình ảnh qua NASA.
Vì vậy, các nhà dự báo sử dụng một bộ sưu tập các mô hình để xác định một phạm vi có khả năng theo dõi và cường độ. Những mô hình như vậy bao gồm Hệ thống Dự báo Toàn cầu NOAA và Trung tâm Dự báo thời tiết Trung bình Châu Âu.
FSU Superensemble được phát triển bởi một nhóm tại trường đại học của chúng tôi, dẫn đầu bởi nhà khí tượng học T.N. KRISHNAMURTI, vào đầu những năm 2000. Superensemble kết hợp đầu ra từ một bộ sưu tập các mô hình, tạo ra trọng lượng lớn hơn cho các mô hình cho thấy dự đoán tốt hơn các sự kiện thời tiết trong quá khứ, như các sự kiện bão nhiệt đới Đại Tây Dương.
Một bộ sưu tập các mô hình dự báo có thể được làm lớn hơn bằng cách điều chỉnh các mô hình và thay đổi một chút các điều kiện bắt đầu. Những nhiễu loạn này cố gắng để tính đến sự không chắc chắn. Các nhà khí tượng học không thể biết chính xác trạng thái của khí quyển và đại dương tại thời điểm bắt đầu mô hình. Ví dụ, lốc xoáy nhiệt đới không được quan sát đủ tốt để có đủ chi tiết về gió và mưa. Một ví dụ khác, nhiệt độ mặt nước biển được làm mát bằng cơn bão đi qua và nếu khu vực này vẫn bị mây che phủ thì những vùng nước lạnh này ít có khả năng quan sát được bởi vệ tinh.
Cải thiện hạn chế
Trong thập kỷ qua, dự báo theo dõi đã được cải thiện đều đặn. Rất nhiều quan sát - từ vệ tinh, phao và máy bay bay vào cơn bão đang phát triển - cho phép các nhà khoa học hiểu rõ hơn về môi trường xung quanh một cơn bão, và lần lượt cải thiện mô hình của họ. Một số mô hình đã được cải thiện tới 40% đối với một số cơn bão.
Một chiếc phao thu thập dữ liệu thời tiết. Hình ảnh qua NOAA / Wikimedia Commons.
Tuy nhiên, dự báo về cường độ đã được cải thiện rất ít trong vài thập kỷ qua.
Đó là một phần vì số liệu được chọn để mô tả cường độ của một cơn bão nhiệt đới. Cường độ thường được mô tả theo tốc độ gió cực đại ở độ cao 10 mét so với bề mặt. Để đo lường nó, các nhà dự báo hoạt động tại Trung tâm Bão quốc gia ở Miami xem xét tốc độ gió trung bình tối đa một phút được quan sát tại bất kỳ điểm nào trong cơn bão nhiệt đới.
Tuy nhiên, một mô hình cực kỳ khó khăn để ước tính tốc độ gió tối đa của một cơn bão nhiệt đới tại bất kỳ thời điểm nào trong tương lai. Các mô hình không chính xác trong các mô tả của họ về toàn bộ trạng thái của khí quyển và đại dương tại thời điểm bắt đầu của mô hình. Các đặc điểm quy mô nhỏ của lốc xoáy nhiệt đới - như độ dốc mạnh về lượng mưa, gió bề mặt và độ cao sóng trong và ngoài cơn bão nhiệt đới - không được ghi lại một cách đáng tin cậy trong các mô hình dự báo.
Cả đặc điểm khí quyển và đại dương đều có thể ảnh hưởng đến cường độ bão. Các nhà khoa học bây giờ nghĩ rằng thông tin tốt hơn về đại dương có thể mang lại lợi ích lớn nhất về độ chính xác dự báo. Quan tâm cụ thể là năng lượng được lưu trữ ở đại dương phía trên và cách thức này thay đổi theo các đặc điểm của đại dương như phù thủy. Các quan sát hiện tại không đủ hiệu quả trong việc đặt các đại dương ở vị trí chính xác, cũng không hiệu quả trong việc nắm bắt kích thước của các sắc lệnh này. Đối với các điều kiện trong đó bầu khí quyển không giới hạn nghiêm trọng sự phát triển của bão, thông tin về đại dương này sẽ rất có giá trị.
Trong khi đó, các nhà dự báo đang theo đuổi các số liệu thay thế và bổ sung, như kích thước của các cơn bão nhiệt đới.
Mark Bourassa, Giáo sư Khí tượng học, Đại học Bang Florida và Vasu Misra, Phó Giáo sư Khí tượng học, Đại học Bang Florida
Bài viết này được tái bản từ Cuộc hội thoại theo giấy phép Creative Commons. Đọc bài viết gốc.
Điểm mấu chốt: Làm thế nào các nhà khí tượng dự đoán cơn bão lớn.
