Forskere udforsker potentialet for yderligere forbedringer af tropiske cyklonsporprognoser

En nylig undersøgelse antydede, at vi sandsynligvis har nærmet os grænsen for forudsigelighed for forudsigelse af tropiske cykloner (TC). Hvis det er sandt, der er lidt, vi kan gøre for at forbedre TC-prognoser, da en forkert position påvirker anvendeligheden af ​​al anden vejledning, inklusive vind, nedbør, og stormflodsvejledning. Dette ville være dårlige nyheder for katastrofeforebyggelse og afbødning.

"Grunden til, at nogle videnskabsmænd spørger, om grænsen for forudsigelighed er tæt på eller allerede er nået, er, at der er en aftagende tendens i reduktionen af ​​positionsfejl i National Hurricane Center (NHC) tropiske cyklonprognoser. Ud fra dette, der synes at være lidt plads til forbedringer, " forklarede Dr. Feifan Zhou, en videnskabsmand ved Institute of Atmospheric Physics ved det kinesiske videnskabsakademi, med henvisning til et spørgsmål stillet af Landsea og Cangialosi (LC18) i et papir udgivet i 2018.

Ikke villig til at opgive potentielle muligheder for forbedrede TC-prognoser, Zhou brugte det samme datasæt som i LC18 (bortset fra tropiske depressioner) og en tilgang kaldet Statistisk analyse og prognosefejlsestimation, foreslået af Zoltan Toth og hans samarbejdspartnere ved National Oceanic and Atmospheric Administration of USA. I en undersøgelse medforfattet af Zhou og Toth og for nylig offentliggjort i Bulletin fra American Meteorological Society (BAMS), de undersøger, hvad den tidligere tendens er i reduktionen af ​​TC-prognosens track error, og hvordan sådanne fejl kan reduceres yderligere i de kommende årtier.

I overensstemmelse med teoretiske forventninger, de fandt ud af, at den sande prognose track error (dvs. prognose minus reel TC-position) stiger eksponentielt med leveringstiden. 24-timers prognosens fejlvækstrate ser ud til at være ret stabil over årene, med kun relativt små udsving fra år til år, muligvis påvirket af sæsonbestemte cirkulationer som ENSO eller MJO. Som Zhou forklarer, "Den eksponentielle vækst i sande prognosesporfejl indebærer, at dynamikken i TC-bevægelser kan ses som lineær, og at der ikke er nogen modelinduceret fejl i TC positionsprognoser. Med andre ord, gennemførelsen af ​​TC'er er domineret af storstilet miljøcirkulation, som er godt simuleret i moderne numeriske vejrudsigelsesmodeller (NWP).

Interessant nok, Zhou og Toth fandt også ud af, at den sande analysefejl også ændrer sig eksponentielt over lange perioder. "Den næsten eksponentielle reduktion af analysefejl, som vi fandt gennem årene, betyder, at indledende fejl i NHC's officielle prognoser reduceres med cirka den samme brøkdel hvert år. Dette tyder på, at effektiviteten af ​​international NWP-forskning og -udvikling påvirker de officielle prognoser, i det store hele, er konstant gennem årene", tilføjede Zhou.

Baseret på disse funktioner, holdet oprettede en fejlmodel ved hjælp af kun fire parametre. Forudsat at investeringsniveauet, og tempoet for forbedringer af observationen, modellering, og dataassimileringssystemer fortsætter uformindsket, deres 4-parameter fejlmodel indikerer, at tidsgrænsen for forudsigelighed ved 181 nm fejlniveauet, der blev nået på dag 5 i 2017, kan forlænges ud over 6/8 dage på 10/30 år.

"Det vil sige om 10 år, prognoseevnen på dag 6 ville være den samme, som den var på dag 5 i 2017. I betragtning af også nogle resultater fra Zhang et al. (2019, vi kan tilføje, at denne en dag pr. årti ekstrapolerede fejlreduktion, givet ovenstående antagelse, kan holde i mindst 25 år ud i fremtiden. Det er lang tid, med masser af potentiale for TC track error reduktioner undervejs", forklarede Dr. Toth.

Den mere optimistiske vurdering af TC-spors forudsigelighed af Zhou og Toth (2020) skyldes tilsyneladende deres erkendelse af, at sand prognosefejl opfører sig eksponentielt (dvs. vokser over prognosedage, og reduceres af NWP-udvikling gennem årene). Dette er i modsætning til LC18, som foreløbigt antager, at opfattede fejl (dvs. prognose minus analyseposition) kan reduceres lineært.