NRL forsker i floder på himlen

Meteorologer på U.S.Naval Research Laboratory planlægger at se hårdere på i 2020 i højeste grad, alligevel svært at modellere, del af den globale vandcyklus kendt som atmosfæriske floder.

Floder på himlen, nogle gange kendt som Maya eller Pineapple Express, tegner sig for det meste af den vandrette fugt, der transporteres uden for troperne - Kræftens vendekreds og Stenbukken - og endda op i Arktis.

Horisontal fugttransport er vand, der bevæger sig fra øst til vest eller nord til syd, i modsætning til fugt, der bevæger sig lodret fra havet til atmosfæren.

"Disse smalle floder flytter en betydelig mængde vand gennem luften, selvom de fylder et relativt lille område, sagde Carolyn Reynolds, Ph.d., leder af Probabilistic Prediction Research Office ved NRL. "Store atmosfæriske floder kan transportere lige så meget fugt som Amazonas."

Gennemsnitlig, bare et par atmosfæriske flodbegivenheder er ansvarlige for 30 til 50 procent af den årlige nedbør på vestkysten, ifølge National Oceanographic and Atmospheric Administration.

Den betydelige fugt, høj overfladevind, og tilhørende hårdt vejr, som disse planetariske træk medfører, gør det vigtigt at forudsige dem for flåden og marinekorpset. For eksempel, Maya Express 2010 bidrog til Washington, D.C.s "Snowmaggedon, "der faldt omkring 5 fod sne i området over cirka fire dage.

"Det, der gør dem lidt forvirrende at modellere, er, hvor dynamiske de er, "Sagde Reynolds." De kan vare op til flere dage, de kan pulsere, og små detaljer på deres kanter kan have stor indflydelse på, hvordan de udvikler sig. "

Reynolds sagde, at nuværende vejrmodeller kan være slukket med hundredvis af kilometer, selv for korte prognoser på bare et par dage.

"Der er meget ved dem, vi stadig mangler at forstå, især hav- og luftinteraktioner, " sagde hun. "Vi har en grundlæggende viden, men stadig nødt til at komme til detaljerne. "

Reynolds og James Doyle, Ph.d., seniorforsker i NRL's marine meteorologidivision bruger sofistikerede metoder kaldet adjoints til at skelne mellem, hvordan disse floders prognoser er meget følsomme over for små ændringer i flodernes struktur.

Reynolds sagde, at de tilstødende værktøjer ikke er unikke, men er blandt de mest komplette og højeste troskab i verden. Holdets adjoints vil blive testet i 2020, når NRL vil samarbejde med andre agenturer for at få live data om atmosfæriske floder.

Skal til et flodkrydstogt

I begyndelsen af ​​2020, NRL er på vej til at deltage i et feltprojekt i det østlige Stillehav, ledet af Scripps Institute of Oceanography ved University of California, San Diego, at indsamle in situ observationer af atmosfæriske floder. Forskere prøver in situ observationer direkte i miljøet, skruestik ved hjælp af fjerntliggende midler såsom satellitter. NRL deltog i lignende feltprogrammer i 2016, 2018 og 2019.

Under projektet, NRL's tilstødende modelleringssystem vil blive brugt til at styre US Air Force's "Hurricane Hunter" WC-130J fly. Målet er at tilvejebringe de optimale flyveveje til orkanjægerne til at bruge deres indbyggede sensorer og implementere instrumenterede pakker med faldskærme kendt som dropsondes.

In situ observationer er yderst værdifulde. NRL meteorologer udviklede en teknik, kaldet Forecast Sensitivity/Observation Impact, at måle hvert datapunkts indvirkning på at reducere prognosefejl og for bedre at forstå skævheder i deres vejrmodeller.

"Direkte observationer af de faktiske vejrforhold i disse atmosfæriske floder kan have en overdreven indvirkning på vores prognoser, " sagde Reynolds. "Tidligere, Vi har vist, at mindst to fly, der indsamler observationer, kan reducere vores 24-timers prognosefejl lige så meget som hele det nordamerikanske radiosonde (vejrballon) netværk. "

NRL's arbejde med atmosfæriske floder er finansieret af dets grundlæggende videnskabelige program, og forventes at fortsætte frem til 2022.