Tropiska cykloner – kända som tyfoner i Stilla havet och som orkaner i Atlanten – är hårda, komplexa stormsystem som orsakar förluster av människoliv och miljarder dollar i skador varje år. I årtionden, forskare har studerat varje storm, strävar efter att förstå systemet men inte fullt ut kunna mäta varje invecklad variabel. Nu, konvergensen av nya observationsverktyg och lanseringen av en inkluderande databas kan belysa det inre arbetet hos tropiska cykloner i västra norra Stilla havet och Sydkinesiska havet.

Tre tidningar publicerades i senaste numret av Framsteg inom atmosfärsvetenskap . Ett papper, leds av den kinesiska meteorologiska administrationen (CMA), fokuserar på en ny tropisk cyklondatabas, och de andra två, ledd av The Petrel Meteorological Observation Experiment Project (Petrel Project) från CMA, och Institute of Atmospheric Physics vid den kinesiska vetenskapsakademin respektive, rapporterar ett omfattande marint observationsexperiment baserat på obemannade fordon.

"Förbättringen av tropiska cykloners prediktionsnoggrannhet beror inte bara på förståelsen av tropisk cyklondynamik utan också på noggrannheten i tropisk cyklonplacering och intensitetsuppskattningar, som är grunden för operativ tropisk cyklonförutsägelse och forskning, sa Xiaoqin Lu, Shanghai Typhoon Institute, CMA, och nyckellaboratorium för numerisk modellering för tropisk cyklon, CMA. Lu var första författare på CMA:s tropiska cyklondatabaspapper.

Med åtta separata datamängder, inklusive en sammanställd av CMA med mätningar från 1949, databasen omfattar historiska platser eller realtidsplatser, intensitet, dynamiska och termiska strukturer, vindstyrkor, nederbördsmängder, frekvens och mer, enligt Lu.

"CMA tropiska cyklondatabasen är den enda multikällan, flertidsskala, omfattande tropisk cyklondatabas i flera rumsliga skalor som täcker västra norra Stilla havet, ", sa Lu. "Denna databas kan ge grundläggande vetenskapligt stöd för forskare, prognosmakare och statliga myndigheter som utför forskning om tropiska cykloner, prognoser och katastrofminskningsplanering."

Uppsättningar av tropiska cykloner från flera källor sammanställdes tidigare som resurser för prognosmakare och forskare under 2017, och 2019.

"Dessa resurser har spelat en viktig roll för att avslöja klimatreglerna för tropiska cykloner i västra norra Stilla havet och Sydkinesiska havet, tillåta forskare att söka efter påverkansfaktorer med fysisk betydelse och slutligen upprätta ett operationellt förutsägelseschema, " sa Lu. "Vi hoppas att denna databas kommer att användas för tillämpning av ny teknik, som artificiell intelligens, inom ett brett spektrum av discipliner."

Utvecklande teknik kommer snart att bidra till databasen. De första tredimensionella observationsdata från ett tropiskt cyklonsystem erhölls av flera obemannade fordon i ett experiment utfört av 12 institutioner under Petrel Projects paraply. Ett stort obemannat flygfordon (UAV) på hög höjd utrustad med mätverktyg flög över tyfonen Sinlaku, ett stormsystem som började i slutet av juli 2020 och försvann den 3 augusti. Samtidigt, ett soldrivet marint obemannat ytfarkost (USV) utvecklat av Institute of Atmospheric Physics navigerade sig aktivt till stormens öga. USV:s resa beskrivs i en av tidningarna. Två bojar tog också observationsdata under stormen.

"Datan innehåller mätningar av 21 oceaniska och meteorologiska parametrar som förvärvats av de fem enheterna, tillsammans med videofilmer från UAV, " sa Xuefan Zhang från Meteorological Observation Center, CMA och första författare till Petrel Project paper. "Datan visade sig vara till stor hjälp för att bestämma den faktiska platsen och intensiteten av tyfonen Sinlaku. Experimentet visar möjligheten att använda en hög höjd, stor UAV för att fylla luckorna mellan operativa meteorologiska observationer av havsområden och tyfoner nära Kina, och det markerar en milstolpe för användningen av sådana data för att analysera strukturen och påverkan av en tyfon i Sydkinesiska havet."

Den förbättrade förmågan att ta detaljerade, observationsdata i realtid kommer att hjälpa forskare att förstå hur tropiska cykloner bildas och utvecklas, enligt Zhang.

Zhang planerar att fortsätta utföra omfattande observationer av tropiska cykloner och använda data för att utveckla ett operationssystem för att bättre förstå och förutsäga stormarna, och Lu planerar att utöka och berika databasen med flera källor med fler fältexperiment och ny utrustning för att utforska de finare detaljerna i den tropiska cyklonens struktur och funktion. Enligt båda forskarna, det slutliga målet med deras projekt är att bättre förstå tropiska cykloner för att hjälpa till att mildra och minska katastrofer.