Unglaubliche Technologie: Wie Hurrikane zu verfolgen

Anmerkung der Redaktion: In dieser wöchentlichen, LiveScience erforscht wie Technologie treibt wissenschaftliche Erforschung und Entdeckung.

Hurricane tracking und Prognose retten Leben. Hurrikane getötet in dünn besiedelten Florida in den 1920er und 1930er Jahren Tausende von Menschen. Die Stürme kamen ohne wenig bis keine Warnung. Jetzt, dank Meteorologen, die eingehenden Stürme zu überwachen, Millionen von Floridas Tage vor Storm Surge Überschwemmungen zu evakuieren und windet sich Hit.

Die Technologie für die Überwachung der Hurrikane altmodisch klingen mag – Wetter-Satelliten und speziell ausgerüsteten Flugzeuge. Aber NASA hat unbemannte Flugzeuge oder Drohnen, zum des Landes Arsenal von Hurrikan-Jagd-Flugzeugen und einer geplanten Wettersatelliten werden bald peer-durch Wolken, Niederschlag innerhalb eines Hurrikans, Bereitstellung von 3D-Ansichten zu scannen. Die Daten-Feeds in Wettermodelle, die auf Supercomputern, und Wissenschaftler suchen immer neue Tweaks, die Sturm-Prognosen verbessern wird.

Hurrikan-Jäger: Verfolgung durch die Luft

Zum erste Mal flog ein Flugzeug in einen Hurrikan mit Absicht wurde 1943 in der Nähe von Galveston, Texas. Nun, eine Gruppe von Piloten und Wissenschaftler namens die Hurrikan-Jäger regelmäßig steigen durch Stürme, die die Vereinigten Staaten bedrohen. Flugzeuge der US Air Force und der National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) messen die Windgeschwindigkeit, Luftdruck, Regen und Schnee. Sie geben auch Sensoren genannt Dropsonden, die durch den Sturm und senden Daten in Echtzeit, Prognosemodelle zu verbessern. Die Dropsonden steigen mit dem Fallschirm, Weiterleitung von zwei bis vier Messungen pro Sekunde per Funk an Flugzeugen in der Nähe. [Video: Fahrt mit Hurrikan-Jäger in Irenes Auge]

NASA schickt auch zwei Global Hawk Drohnen Erhebungen über Hurrikane im Rahmen einer fünf-Jahres-Wissenschaft-Mission zu untersuchen den Einfluss des Wettergeschehens über den Atlantik auf tropische Stürme, wie Hurrikane wachsen und schwinden.

Zwischen der Hurrikan-Jäger und der NASA geflogen sechs Flugzeuge aus drei Regierungsbehörden zur gleichen Zeit in einem Hurrikan (2010 Hurrikan Karl), jeweils in verschiedenen Teilen des Sturms.

Obwohl Daten aus den ferngelenkten Global Hawks nicht zur Wettervorhersage verwendet werden, die Wissenschaft dazu beitragen kann, um Hurrikan-Prognose Modelle zu verbessern, sagte Scott Braun, Chefwissenschaftler für die NASA-Mission.

"Wir sind interessiert, die Prozesse, die Sturmanordnung und Intensivierung zu kontrollieren", sagte Braun. Als die Drohnen Hurrikan Nadine 2012 sah, sah sie den Sturm an Festigkeit verlieren und dann wieder zu einem Hurrikan verstärken, nach der Wanderung rund um die Azoren-Inseln für ein paar Wochen. "Wir hoffen, erfahren etwas darüber, wie der Sturm in der Lage war zu sanieren, wenn die Umweltbedingungen sehr negative waren", sagte Braun. "Man würde erwartet haben, dass dieser Sturm schnell verflüchtigt haben würde."

Satelliten: Wetter Beobachter im Weltraum

Wetter-Satelliten beobachten Hurrikane aus dem Orbit, sichtbaren Bilder von wirbelnden Wolken und Wetterlagen mit Radar und Infrarot-Sensoren messen ausrichten. Heutige Satelliten können Temperaturen im Inneren der Wolke Höhen, Regen, Sturm, Schnee und Wind Geschwindigkeit verfolgen.

NOAA verfolgt entwickelnden Stürme und macht langfristige Prognosen mit zwei Sätzen von Satelliten: geostationäre Umwelt-Satelliten (geht) und polaren Orbit operative Erkundungssatelliten (POES). GOES-Satelliten schweben oben dasselbe für ihre Lebensdauer und POES Satelliten Kreis der Planet über den Polen 14 Mal pro Tag vor Ort. [Zeitraffer-Video: 10 Jahre Wetterbeobachtung geht]

Aber einer der nützlichsten Satelliten zur Überwachung der Hurrikane war nicht für Sturm-watching überhaupt bedeutete.

Die TRMM Satelliten- oder tropische Regenfälle messen Mission, 1997 ins Leben gerufen. Niederschläge in den Tropen messen soll, der Satellit erwies sich schnell als von unschätzbarem Wert für die Bereitstellung von "CT-Scans" innen Hurrikane. Das Radar auf dem Satelliten TRMM sieht im Inneren Stürme, einschließlich ein neu erkannten Phänomen heißen Türme genannt. Dank TRMM, Meteorologen wissen jetzt, dass Stürme mit heißen Türme – regen Wolken, die den oberen Rand der Troposphäre erreichen – sind wahrscheinlicher, in den nächsten 24 Stunden zu intensivieren. Die Troposphäre ist die unterste Schicht der Atmosphäre, und heiße Türme bringen die Wärme bis zu dieser Höhe.

"TRMM war das erste und nur Regen Radar im Raum,", sagte Braun, der Meteorologe Forschung ist. "Letztlich, was es bietet ist ein CT-Scan unter den Wolken." "Es ist wie eine dreidimensionale Ansicht."

Ein neuer Satelliten, der auf TRMM verbessert soll im Februar 2014 von der NASA und die JapanAerospace Exploration Agentur ins Leben gerufen. Der globalen Niederschläge Messung (GPM) Satellit genannt, dauert eine Momentaufnahme von Regen und Schnee zwischen 65 Breitengrad Nord und Süd alle drei Stunden.

Supercomputer: wo alles zusammenkommt

Pazifische Hurrikan Warnungen wurden bereits in den späten 1800er Jahren ausgegeben, aber Hurrikan Prognosen nicht bis 1954, mit einem Tag Vorwarnung eines Sturm-Tracks. 1964 konnte Meteorologen eine Hurrikan-Spur auf drei Tage ziehen. Dies blieb der Standard seit fast vier Jahrzehnten. Im Jahr 2002, dank besserer Sturm-Modelle und leistungsfähigeren Computern begann NOAA Freigabe fünf-Tage-Prognosen der tropische Stürme und Hurrikane. [Infografik: Sturm der Saison! Wie, wann & wo Hurrikane Form]

Die Wettermodelle verbessert mit neuen Verständnis der globalen Ozean und atmosphärische Muster, die angehende Stürme beeinflussen. Aber wenn Forscher bieten eine zwicken, wie Computer-Algorithmen, die Satellitenbilder für heiße Türme in Hurrikane, analysieren will NOAA Zuverlässigkeit. Also neue Algorithmen werden in Echtzeit auf einem Computer komplexe in Boulder, Colorado getestet. Die Tests laufen Side by Side mit aktuellen Prognosemodelle, die auf eingehenden Feeds von Wettersatelliten, Ozean-Sensoren und die Hurrikan-Jäger, sagte Frank Marks, Leiter der Forschungsabteilung von NOAA Hurrikan. Das Computermodell Neulinge müssen auch ihren Mut gegen 1.000 vergangenen Stürme nachweisen.

"Forscher sind immer auf der Suche nach der nächsten Innovation, aber im Betrieb, Sie sind nur so gut wie Sie es gestern getan hat" Marks sagte.

Ein weiterer Fortschritt: NOAA vor kurzem vorgestellt, zwei neuen Supercomputer im Jahr 2013 ein in Reston, Virginia, und ein Backup in Orlando, Florida Beide laufen mit einer Peak-Geschwindigkeit von 213 Teraflops (213 Billionen Operationen pro Sekunde), mehr als zweimal die Rechenleistung des letzten Satzes der Wetter Supercomputer.

"Etwa alle fünf Jahre, bekommen wir bessere Computer, und das ist eine der Möglichkeiten, in welche Hurrikan Prognosen in den letzten 20 Jahren stetig verbessert hat", sagte David Nolan, Meteorologie Professor an der University of Miami Rosenstiel School of Marine und atmosphärische Wissenschaften. "Ein anderes ist nur unser Verständnis der Physik der Hurrikane verbessern."

Sogar mit den Boost in Rechenleistung noch Wissenschaftler Gesicht ein Limit. Zur Verbesserung der Intensität Prognosen – die Kategorie 1 bis 5 Skala – Meteorologen benötigen genauere Windgeschwindigkeitsmessung. Aber Hurrikane sind so riesig im Vergleich mit Flugzeugen und Dropsonden, Verbesserung der Genauigkeit eine Hürde für fast zwei Dekaden gewesen ist.

"Die 24-Stunden-Intensität forecast einen Fehler von 10 bis 12 Knoten [18 km/h bis 22 km/h] hat in den letzten 20 Jahren," sagte Nolan. "Können wir nur messen Hurrikane mit einer Genauigkeit von Plus / minus 10 Knoten, und Sie können nicht vorhersagen, etwas besser als man es messen kann."

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