Orkanen Florence är på väg mot den amerikanska kusten, precis på höjden av orkansäsongen.

Orkaner kan orsaka enorma skador på grund av vindarna, vågor och regn, för att inte tala om kaoset när den allmänna befolkningen förbereder sig för hårt väder.

Det senare blir mer relevant, eftersom den ekonomiska skadan från katastrofer ökar. Den växande kustbefolkningen och infrastrukturen, samt stigande havsnivå, sannolikt bidra till denna ökning av skadekostnaderna.

Detta gör det desto viktigare att få ut tidiga och korrekta prognoser till allmänheten, något forskare som vi aktivt bidrar till.

Förutsäga

Orkanprognoser har traditionellt fokuserat på att förutsäga en storms spår och intensitet. Stormens spår och storlek avgör vilka områden som kan drabbas. Att göra så, prognosmakare använder modeller – huvudsakligen program, körs ofta på stora datorer.

Tyvärr, ingen enskild prognosmodell är genomgående bättre än andra modeller på att göra dessa förutsägelser. Ibland visar dessa prognoser dramatiskt olika vägar, divergerar med hundratals mil. Andra tider, modellerna är nära överens. I vissa fall, även när modellerna är nära överens, de små skillnaderna i spår har mycket stora skillnader i stormflod, vindar och andra faktorer som påverkar skador och evakueringar.

Vad mer, flera empiriska faktorer i prognosmodellerna bestäms antingen under laboratorieförhållanden eller i isolerade fältexperiment. Det betyder att de inte nödvändigtvis helt representerar den aktuella väderhändelsen.

Så, prognosmakare använder en samling modeller för att bestämma ett troligt utbud av spår och intensiteter. Sådana modeller inkluderar NOAA:s Global Forecast System och European Center for Medium-Range Weather Forecasts globala modeller.

FSU Superensemble utvecklades av en grupp vid vårt universitet, ledd av meteorologen T.N. Krishnamurti, i början av 2000-talet. Superensemblen kombinerar produktion från en samling modeller, ge mer vikt åt modellerna som visade bättre förutspådda tidigare väderhändelser, sådana atlantiska tropiska cyklonhändelser.

En forecasters samling modeller kan göras större genom att justera modellerna och något ändra startförhållandena. Dessa störningar försöker förklara osäkerheten. Meteorologer kan inte veta det exakta tillståndet för atmosfären och havet vid tidpunkten för starten av modellen. Till exempel, tropiska cykloner observeras inte tillräckligt bra för att ha tillräcklig information om vindar och regn. För ett annat exempel, havsytans temperatur kyls av genom att en storm passerar, och om området förblir molntäckt är det mycket mindre sannolikt att dessa kallare vatten observeras av satellit.

Begränsad förbättring

Under det senaste decenniet, spårprognoserna har stadigt förbättrats. En uppsjö av observationer – från satelliter, bojar och flygplan som flögs in i den utvecklande stormen – gör det möjligt för forskare att bättre förstå miljön runt en storm, och i sin tur förbättra sina modeller. Vissa modeller har förbättrats med så mycket som 40 procent för vissa stormar.

Dock, intensitetsprognoserna har förbättrats lite under de senaste decennierna.

Det är delvis på grund av det mått som valts för att beskriva intensiteten hos en tropisk cyklon. Intensitet beskrivs ofta i termer av maximal vindhastighet på en höjd av 10 meter över ytan. För att mäta det, operativa prognosmakare vid National Hurricane Center i Miami tittar på det maximala, en minuts genomsnittliga vindhastighet observerad vid en given punkt i den tropiska cyklonen.

Dock, det är extremt svårt för en modell att uppskatta den maximala vindhastigheten för en tropisk cyklon vid en given framtida tidpunkt. Modeller är inexakta i sina beskrivningar av hela atmosfärens och havets tillstånd vid modellens starttid. Småskaliga egenskaper hos tropiska cykloner – som skarpa gradienter i nederbörd, ytvindar och våghöjder inom och utanför de tropiska cyklonerna – fångas inte lika tillförlitligt i prognosmodellerna.

Både atmosfäriska och havsegenskaper kan påverka stormens intensitet. Forskare tror nu att bättre information om havet kan erbjuda de största vinsterna i prognosnoggrannhet. Av specifikt intresse är energin som lagras i det övre havet och hur detta varierar med havsegenskaper som virvlar. Aktuella observationer är inte tillräckligt effektiva för att placera havsvirvlar på rätt plats, De är inte heller effektiva för att fånga storleken på dessa virvlar. För förhållanden där atmosfären inte allvarligt begränsar orkantillväxt, denna oceaniska information borde vara mycket värdefull.

Under tiden, prognosmakare strävar efter alternativa och kompletterande mätvärden, som storleken på de tropiska cyklonerna.

Den här artikeln är återpublicerad från The Conversation under en Creative Commons-licens. Läs originalartikeln.