Ny skala til at karakterisere styrke og virkninger af atmosfæriske flodstorme

Et team af forskere ledet af Scripps Institution of Oceanography ved University of California San Diego har skabt en skala til at karakterisere styrken og virkningerne af "atmosfæriske floder, " lange smalle bånd af atmosfærisk vanddamp skubbet frem af stærke vinde. De er udbredt over Stillehavet og kan levere til det vestlige USA meget af dets nedbør under blot nogle få individuelle vinterstorme.

De er kilden til de fleste af vestkystens kraftigste regn og oversvømmelser, og er en væsentlig bidragyder til vandforsyningen. For eksempel, rundt regnet, 80 procent af digebrud i Californiens Central Valley er forbundet med atmosfæriske floder, der falder i land.

Skalaen, beskrevet torsdag i februar 2019 Bulletin fra American Meteorological Society , tildeler fem kategorier til atmosfæriske floder (AR'er) ved at bruge som kriterier mængden af ​​vanddamp, de bærer, og deres varighed på et givet sted. Hensigten med skalaen er at beskrive en række scenarier, der kan vise sig at være gavnlige eller farlige baseret på styrken af ​​atmosfæriske floder.

Skalaen er udviklet af F. Martin Ralph, direktør for Center for Western Water and Weather Extremes (CW3E) hos Scripps, i samarbejde med Jonathan Rutz fra National Weather Service og flere andre eksperter. Den rangerer atmosfæriske floder fra 1 til 5 og skaber kategorierne "svage, " "moderat, " "stærk, " "ekstremt, " og "ekstraordinært." Den bruger mængder af vanddamp i en atmosfærisk flod som sin basis og en periode på 24 til 48 timer som standardmåling af varighed. Når en AR varer i et område i mindre end 24 timer, det degraderes af en kategori, men hvis den hænger i mere end 48 timer, det fremmes. Denne tilgang er baseret på forskning, der viser, at en kombination af stærk vanddamptransport med lang varighed over et sted, er det, der forårsager de største påvirkninger. I modsætning til orkanskalaen, for nylig kritiseret for ikke at repræsentere virkningerne af langsomt bevægende orkaner af lavere kategori, AR-skalaen indbygger varighed som en fundamental faktor.

Skalaen rangerer AR'er som følger:

• AR Cat 1 (Svag):Primært gavnlig. For eksempel, den 23. februar, 2017 AR ramte Californien, varede 24 timer ved kysten, og gav beskeden nedbør.
• AR Cat 2 (Moderat):For det meste gavnlig, men også noget farligt. En atmosfærisk flod den 19.-20. november, 2016 ramte det nordlige Californien, varede 42 timer ved kysten, og producerede flere centimeter regn, der hjalp med at genopbygge lave reservoirer efter en tørke.
• AR Cat 3 (Stærk):Balance mellem gavnligt og farligt. En atmosfærisk flod den 14.-15. okt. 2016 varede 36 timer ved kysten, producerede 5-10 tommer regn, der hjalp med at genopfylde reservoirer efter en tørke, men fik også nogle floder til at stige til lige under oversvømmelsesstadiet.
• AR Cat 4 (Ekstrem):For det meste farlig, men også gavnligt. For eksempel, en atmosfærisk flod den 8.-9. januar, 2017, der varede i 36 timer, producerede op til 14 tommer regn i Sierra Nevada og fik mindst et dusin floder til at nå oversvømmelsesstadiet.
• AR Cat 5 (Exceptionel):Primært farlig. For eksempel, a 29. december 1996 til 2. januar, 1997 atmosfæriske flod varede over 100 timer ved den centrale Californiens kyst. Den tilhørende kraftige nedbør og afstrømning forårsagede mere end 1 milliard dollars i skader.

Ralph betragtes som en førende autoritet på atmosfæriske floder, som officielt blev defineret af American Meteorological Society i 2017. Forskere er først begyndt at studere atmosfæriske floder i dybden i de sidste to årtier baseret på tidligere forskning i ekstratropisk cyklonstruktur og nedbør, især i Storbritannien. Til den tid, de er også kommet til at forstå, hvordan disse begivenheder ofte gør forskellen mellem oversvømmelser og tørkeår i vigtige kystområder rundt om i verden, såsom Californien.

Ralph sagde, at skalaen kunne være et afgørende værktøj til embedsmænd med et operationelt behov for at vurdere oversvømmelsespotentialet i deres jurisdiktioner, før storme rammer. I modsætning til andre skalaer, der primært fokuserer på skadepotentiale, såsom Fujita-skalaen for tornadoer eller Saffir-Simpson-skalaen for orkaner, den atmosfæriske flodskala tegner sig ikke kun for storme, der kan vise sig at være farlige, men også for storme, der kan give fordele for vandforsyningen.

"Skalaen anerkender, at svage AR'er ofte for det meste er gavnlige, fordi de kan forbedre vandforsyningen og snepakningen, mens stærkere AR'er for det meste kan blive farlige, for eksempel hvis de rammer et område med forhold, der øger sårbarheden, såsom brændende ar, eller allerede våde forhold, siger Ralph og medforfattere i avisen, der vises i dag i februar 2019-udgaven af Bulletin fra American Meteorological Society . "Forlængede varigheder kan øge virkningerne."

Medforfattere af papiret omfatter vejrudsigtere, såsom meteorolog Jon Rutz og Chris Smallcomb fra National Weather Service (NWS).

"Konceptet med AR'er har direkte gavnet NWS-operationer i Vesten gennem bedre videnskabelig forståelse, mere nøjagtige nedbørsprognoser, og et bedre middel til at kommunikere påvirkninger til vores partnere, " sagde Rutz. "AR-skalaen er et væsentligt skridt fremad, at give prognosemænd et værktøj til at skelne mellem primært gavnlige og primært farlige storme. Jeg forventer, at denne skala vil blive vedtaget og meget brugt. "

Tidligere analyse har vist, at på vestkysten, Oregon-kysten modtager de mest atmosfæriske floder i det "ekstreme" område (AR Cat 4), i gennemsnit omkring én om året. Washington modtager ekstreme atmosfæriske floder omkring hvert andet år, Bay Area cirka hvert tredje år og Los Angeles hvert 10. år. Den atmosfæriske flod fra 1996-1997, der forårsagede de største oversvømmelsesskader i Californien siden 1950, ville blive kategoriseret som en "ekstraordinær" AR-storm. De kraftigste atmosfæriske flodstorme rammer den sydlige Californiens kyst årligt, falder typisk i området "moderat" til "stærkt" (AR Cat 2-3).

Når der forudsiges atmosfæriske flodstorme langs vestkysten, skalaplaceringen vil blive opdateret og kommunikeret via CW3E-webstedet og Twitter-håndtaget. Denne nye skala vil tilføje data, sæsonbestemte udsigter og nedbørsprognoser leveret af centret som en ressource til vandforvaltere, vejrudsigter, beredskabstjenestemænd, politiske beslutningstagere, og andre.

Forskerne sagde, at den atmosfæriske flodskala er tænkt som et værktøj til at øge situationsbevidstheden forud for en større storm på en måde, der afspejler forholdene bredt i et område på omkring 50 km størrelse. Det er ikke beregnet til at repræsentere detaljerede forhold på mindre rumlige skalaer, hvor variabel topografi, jordoverfladetyper, og sårbarheder varierer meget og modulerer dermed stormpåvirkninger.

"Denne skala muliggør forbedret bevidsthed om den potentielle fordel versus faren ved en forventet AR, " sagde medforfatter Michael Anderson fra California Department of Water Resources. "Det kan tjene som et samlingspunkt for diskussion mellem vandforvaltere, beredskabspersonale og forskningssamfundet, da disse vigtige vandforsynings- og oversvømmelsesfremkaldende storme fortsætter med at udvikle sig i et skiftende klima."

"Forecastere i det vestlige USA har brugt begrebet AR'er i deres prognoser i et par år nu, og mange har ledt efter en måde at skelne gavnligt fra farlige AR-storme, " sagde Rutz. "Vægten blev til dels designet til at imødekomme dette behov, og det forventes, at det vil blive brugt i vid udstrækning. "