Προκλήσεις στην πρόβλεψη σοβαρών καιρικών γεγονότων στις βορειοανατολικές Η.Π.Α.

Η πρόβλεψη έντονων καιρικών συνθηκών (που ορίζεται από την Εθνική Μετεωρολογική Υπηρεσία ως ριπές ανέμου άνω των 58 MPH, χαλάζι μεγαλύτερη από 1″ ή ανεμοστρόβιλος) στις βορειοανατολικές ΗΠΑ παρουσιάζει πολλές μοναδικές προκλήσεις για τους μετεωρολόγους. Το ποικίλο τοπίο βουνών, κοιλάδων ποταμών, λιμνών και ωκεανών στα βορειοανατολικά περιπλέκει τη διαδικασία πρόβλεψης διαμορφώνοντας την ατμόσφαιρα σε μικρές, τοπικές περιοχές σε αντίθεση με το σχετικά ομοιογενές έδαφος των Μεγάλων Πεδιάδων.

Επιπλέον, οι τυπικές παράμετροι έντονων καιρικών φαινομένων όπως το CAPE, ένα μέτρο της δυνητικής ενέργειας στην ατμόσφαιρα που διατίθεται για τα ανοδικά ρεύματα καταιγίδας, είναι λιγότερο έντονες κατά μέσο όρο στα βορειοανατολικά από ό,τι στις μεγάλες πεδιάδες και τα μεσοδυτικά, γεγονός που υποδηλώνει μια πιο καλοήθη, λεπτή και δύσκολη -αναγνωρίστε το έντονο καιρικό περιβάλλον σε σχέση με περιοχές νοτιότερα και δυτικότερα.

Ανάλυση χαμηλής πιθανότητας ανίχνευσης καιρικών γεγονότων

Αυτή η μελέτη χρησιμοποίησε νωρίς το πρωί της 1ης ημέρας (0600 UTC) προβλέψεις έντονων καιρικών συνθηκών από το Κέντρο Πρόβλεψης Καταιγίδων της Εθνικής Μετεωρολογικής Υπηρεσίας για να εντοπίσει βορειοανατολικά έντονα καιρικά φαινόμενα που ήταν ιδιαίτερα δύσκολο να προβλεφθούν (γεγονότα χαμηλής πιθανότητας ανίχνευσης [POD]) και ανέλυσε τι τα κάνει μοναδικό από γεγονότα που είχαν προβλεφθεί καλά. Χρησιμοποιώντας δεδομένα από το 1980 έως το 2013, βρήκαμε 1000–500-hPa κατακόρυφη διατμητική αντοχή ανέμου, ή το μέγεθος της διαφοράς των ανέμων από την επιφάνεια σε περίπου 18.000 πόδια, κάνει διάκριση μεταξύ κακώς προβλεπόμενων σοβαρών καιρικών φαινομένων και καλά προβλεπόμενων γεγονότων με υψηλότερα διατμητική αντοχή ανέμου που οδηγεί σε υψηλότερη ικανότητα πρόβλεψης.

Συνήθως, η υψηλή κατακόρυφη διάτμηση ανέμου επιτρέπει σε μια καταιγίδα να γέρνει ανάλογα με το ύψος και προωθεί την οργάνωση και την ανάπτυξη της καταιγίδας, οδηγώντας σε υψηλότερες πιθανότητες σοβαρών καιρικών συνθηκών. Επιπλέον, οι υψηλότεροι άνεμοι ψηλά, οι οποίοι συνήθως απαντώνται σε περιβάλλοντα υψηλής διάτμησης ανέμου, μπορούν να αναμειχθούν στην επιφάνεια από καταιγίδες, οδηγώντας σε έντονες ριπές ανέμου στην επιφάνεια. Ωστόσο, είναι πολύ πιο δύσκολο για μια καταιγίδα να προκαλεί έντονες ριπές ανέμου σε περιβάλλον χαμηλής διάτμησης.

Οι έντονες ριπές ανέμου βρέθηκαν να είναι ο πιο συχνός τύπος αναφοράς έντονων καιρικών φαινομένων στα βορειοανατολικά κατά τη διάρκεια συμβάντων χαμηλής POD, επομένως ξεκινήσαμε να βρούμε ποιος μηχανισμός παρήγαγε έντονες ριπές ανέμου σε συνθήκες χαμηλής διάτμησης. Συγκεντρώσαμε τα βορειοανατολικά σοβαρά συμβάντα υπό συνθήκες χαμηλής κατακόρυφης διάτμησης ανέμου σε δύο ομάδες:σοβαρά συμβάντα μεγάλης κλίμακας που εκτείνονται σε ασυνήθιστα μεγάλη έκταση και μικρής κλίμακας, τοπικά σοβαρά συμβάντα που επηρέασαν πολύ μικρότερη περιοχή.

Διαπιστώσαμε ότι τα μεγάλης κλίμακας σοβαρά συμβάντα υπό χαμηλή διάτμηση τείνουν να έχουν ξηρότερο αέρα στα χαμηλότερα ~5000 πόδια της ατμόσφαιρας, συμβάλλοντας σε χαμηλότερες τιμές σχετικής υγρασίας εκεί και υψηλότερες τιμές DCAPE, που είναι ισοδύναμο με CAPE αλλά για κατωφέρεια καταιγίδας και είναι με βάση το κατακόρυφο προφίλ θερμοκρασίας και υγρασίας χαμηλού επιπέδου κάτω από ~15.000 πόδια. Αυτό υποδηλώνει ότι, μαζί με υψηλότερη διαθέσιμη δυναμική ενέργεια προς τα κάτω, ένας βελτιωμένος μηχανισμός ψύξης με εξάτμιση μπορεί να συμβάλει σε αυξημένη σοβαρή απειλή ανέμου κατά τη διάρκεια σοβαρών συμβάντων υπό συνθήκες χαμηλής κατακόρυφης διάτμησης ανέμου. Η υπόθεση είναι ότι καθώς ένα δέμα γεμάτο βροχή κατεβαίνει από το σύννεφο της καταιγίδας, συναντά ασυνήθιστα ξηρό αέρα, ο οποίος ενεργεί για να ενισχύσει την εξάτμιση του νερού της βροχής μέσα στο δέμα, ψύχοντας το δέμα δραματικά. Το πλέον ψυχρότερο δέμα αέρα επιταχύνεται γρήγορα προς την επιφάνεια, οδηγώντας σε ισχυρές και έντονες ριπές ανέμου κοντά στο σημείο πρόσκρουσης.

Μελέτη περίπτωσης καιρού χαμηλού POD

Τέλος, μια μελέτη περίπτωσης του έντονου καιρικού γεγονότος της 18ης Αυγούστου 2009 διεξήχθη σε ένα συμβάν χαμηλής POD που συνέβη σε περιβάλλον χαμηλής διάτμησης. Παρά τους ασθενείς ανέμους της τάξης των 25–35 μίλια/ώρα, μια ριπή ανέμου 89 μίλια/ώρα καταγράφηκε στο Glen Cove της Νέας Υόρκης μαζί με αρκετές καταστροφικές ριπές ανέμου σε PA, MD, DE, NJ και νότια Νέα Υόρκη. Ανώμαλα ξηρός αέρας ακριβώς πάνω από την επιφάνεια και υψηλές τιμές DCAPE παρατηρήθηκαν πριν από τις αναπτυσσόμενες καταιγίδες και πιθανότατα συνέβαλαν στην παραγωγή εξαιρετικά δυνατών ριπές ανέμου στις διερχόμενες καταιγίδες.

Η μελέτη προορίζεται να δώσει πρόσθετη καθοδήγηση στους μετεωρολόγους κατά την αξιολόγηση των κινδύνων έντονων καιρικών φαινομένων, ιδιαίτερα σε συνθήκες χαμηλής κατακόρυφης διάτμησης ανέμου, όταν οι βαθμολογίες προγνωστικών δεξιοτήτων αποδείχθηκαν χαμηλότερες. Ελπίζεται ότι όταν οι μετεωρολόγοι έρχονται αντιμέτωποι με ένα πιθανό σοβαρό καιρικό συμβάν υπό τέτοιες συνθήκες, μπορούν να κάνουν χρήση παραμέτρων όπως το DCAPE και τις τιμές χαμηλής υγρασίας για να προβλέψουν καλύτερα την ένταση και την κάλυψη των έντονων καιρικών συνθηκών.

Αυτή η μελέτη, Climatology and Analysis of High-Impact, Low-Predictive Skill Severe Weather Events στις βορειοανατολικές ΗΠΑ, δημοσιεύτηκε πρόσφατα στο Weather &Forecasting .