Η Ταχεία Ενίσχυση του τυφώνα Karl (2010): Νέες παρατηρήσεις τηλεπισκόπησης από την πλατφόρμα Global Hawk

Από RemoteSensing Wiki

Αναθεώρηση της 15:52, 4 Μαρτίου 2020

Η Ταχεία Ενίσχυση του τυφώνα Karl (2010): Νέες παρατηρήσεις τηλεπισκόπησης από την πλατφόρμα Global Hawk

Πρωτότυπος τίτλος: The Rapid Intensification of Hurricane Karl (2010): New Remote Sensing Observations of Convective Bursts from the Global Hawk Platform

Συγγραφείς: Stephen r. Guimond, Gerald m. Heymsfield, Paul D. Reasor, Anthony C. Didlake jr.

Δημοσιεύθηκε: American Meteorological Society

Σύνδεσμος πρωτότυπου κειμένου: [1]

Εικόνα 1: Ο τυφώνας Karl (2010) που ξεκινά στις 0000 UTC στις 14 Σεπτεμβρίου με ταξινομήσεις εντάσεως που σημειώνονται κάθε 6 ώρες. Εμφανίζονται επίσης οι ημέρες του Σεπτεμβρίου στο 0000 UTC. Οι πράσινοι κύκλοι υποδηλώνουν την κατάσταση που σιγά σιγά παρατηρείται βελτίωση των συνθηκών, τα ανοικτά σύμβολα τυφώνων είναι η τροπική καταιγίδα και τα κλειστά σύμβολα τυφώνων είναι η κατάσταση των τυφώνων με την κατηγορία που αναφέρεται στο κέντρο. Το ένθετο δείχνει τη χρονοσειρά της μέγιστης επιφανειακής ταχύτητας ανέμου (m s21) με το Global Hawk.

Εικόνα 2: Πτήση NOAA WP-3D μέσω του εσωτερικού πυρήνα του τυφώνα Karl (2010) που επικεντρώνεται στο 1842 UTC στις 16 Σεπτέμβρη παρουσιάζοντας (α) την αντανάκλαση της ζώνης C της ζώνης C σε ύψος 3,7 χιλιομέτρων επικαλυμμένη με ανέμους σε ύψος 4 χλμ. Τα λευκά βέλη στο (β) υπογραμμίζουν χαρακτηριστικά που αναλύονται στο κείμενο. Η γκρίζα γραμμή στο (b) σηματοδοτεί τη διεπαφή του κέντρου με τα τοιχώματα του τυφώνα στην αντανάκλαση LF. Τα γκρι γράμματα "C" και "Α" στο β) υποδηλώνουν τα κέντρα κυκλωνικών και αντικυκλωνικών κυκλοφοριακών συστημάτων..

Εικόνα 3: Το εσωτερικό του πυρήνα του τυφώνα Karl (2010) μεταξύ 1853 και 1919 UTC στις 16 Σεπτέμβρη παρουσιάζοντας (α) HAMSR 54-GHz Tbs (K) και (b) HIWRAP Ku-ζώνη ανακλαστικότητα (dBZ).

Εικόνα 4: Πτήση NOAA WP-3D μέσω του εσωτερικού πυρήνα του τυφώνα Karl (2010) επικεντρωμένη στο 1930 UTC στις 16 Σεπτέμβρη παρουσιάζοντας (α) αντανακλαστικότητα LF σε ύψος 3.6 χιλιομέτρων επικαλυμμένο με ανέμους σε ύψος 4 χιλιομέτρων. Η γκρι γραμμή στο (b) σηματοδοτεί τη διεπαφή του «ματιού» και του εξωτερικού του τυφώνα χρησιμοποιώντας την κλίση στην ανακλαστικότητα LF. Τα γκρι γράμματα "C" και "Α" στο β) υποδηλώνουν τα κέντρα κυκλωνικών και αντικυκλωνικών κυκλοφοριακών συστημάτων.

Εικόνα 5: 1938 και 1957 UTC 16 Σεπτεμβρίου στη νοτιοανατολική (αρνητική ακτίνα) προς βορειοδυτική (θετική ακτίνα) κατεύθυνση. Τα δεδομένα που παρουσιάζονται είναι α) η ανακλαστικότητα της ζώνης Ku (dBZ), β) οι ακτινικοί άνεμοι (m s21) με την απόκλιση που επικαλύφθηκαν σε μαύρα περιγράμματα c) (m s21), και (d) εφαπτομενικούς ανέμους (m s21).

Εικόνα 6: Εικόνες ανακλαστικότητας στις (A) 2039: 40, (b) 2040: 10, (c) 2040: 42, και (d) 2042: 13 UTC.

Εικόνα 7: Όπως στην εικόνα 4 αλλά για το NOAA WP-3D με κέντρο στις 2042 UTC στις 16 Σεπτεμβρίου.

Εισαγωγή

Η εξέλιξη του τυφώνα Karl (2010) εξετάζεται από μια σειρά τηλεπισκοπικών παρατηρήσεων. Οι καινοτομίες αυτής της μελέτης είναι στην ανάλυση των δεδομένων από τον αερομεταφερόμενο Doppler ραντάρ Υψηλού Υψόμετρου Απεικόνισης του Ανέμου και της Βροχής (HIWRAP) και τη νέα πλατφόρμα Air Hawk, η οποία επιτρέπει τη μακρά δειγματοληψία αντοχής των τυφώνων. Το επίκεντρο της ανάλυσης είναι η τεκμηρίωση και η κατανόηση της δομής, της εξέλιξης και του ρόλου της μικρής κλίμακας μεταφορικών δυνάμεων στη διαδικασία εντατικοποίησης της καταιγίδας. Οι έντονες καθοδικές κινήσεις του αέρα σε συνδυασμό με την ενίσχυση του κέντρου του τυφώνα(δηλαδή το «μάτι») έκαναν τον τυφώνα Karl έναν από τους ισχυρότερους των τελευταίων δεκαετιών.

Μεθοδολογία

Κατά την παρούσα μελέτη, παρουσιάστηκαν τα δεδομένα και η επεξεργασία των δεδομένων αυτών, καθώς και η παρακολούθηση του τυφώνα Karl περίπου ανά ημέρα με την πολύτιμη βοήθεια της τηλεπισκόπησης. Τα δεδομένα και η επεξεργασία αυτών αφορούν 1) HIWRAP το οποίο είναι ένα ραντάρ Doppler που αναπτύχθηκε στη NASA Goddard Space Flight Center (GSFC) με στόχο τη μελέτη τυφώνων και άλλων συστημάτων καταιγίδων. Ένα από τα μοναδικά χαρακτηριστικά του HIWRAP είναι η ικανότητά του να υπάρχει και να εκτελείται σε μη επανδρωμένα αεροσκάφη της Global Hawk (GH) της NASA.

2) NOAA WP-3D ραντάρ. Το NOAA WP-3D είναι ένα ραντάρ Doppler που σαρώνει σε κώνο 208μ μπροστά και πίσω από το επίπεδο κάθετα προς το αεροσκάφος με ταχύτητα σάρωσης 10 rpm και κατά μήκος δειγματοληψίας στα 1,6 χιλιόμετρα. Το NOAA WP-3D φέρει επίσης ένα ραντάρ χαμηλής ατράκτου (LF) που παρέχει σάρωση ανάκλασης ραντάρ κάθε 30 δευτερόλεπτα περίπου στο ύψος της πτήσης.

3) Το Κύκλωμα Μονολιθικών Μικροκυμάτων Υψηλού Υψομέτρου (MMIC) (HAMSR) είναι ένας παθητικός μικρο-ηλεκτρικός ανιχνευτής που μετρά την ανοδική ακτινοβολία από την ατμόσφαιρα σε συχνότητες ευαίσθητες στη θερμοκρασία (50 και 118GHz) και υδρατμούς (183GHz). Η ένταση των συμπαγών σύννεφων μπορεί επίσης να εκτιμηθεί σε περιοχές όπου η ακτινοβολία είναι διασκορπισμένη έξω από τη δέσμη από σωματίδια πάγου, πράγμα που έχει ως αποτέλεσμα την χαμηλή θερμοκρασία φωτεινότητας (Tbs) στον δέκτη οργάνων.

Κατά τη διάρκεια του καλοκαιριού του 2010, η NASA πραγματοποίησε το πείραμα GRIP στη λεκάνη του Ατλαντικού Ωκεανού για να μελετήσει τις φυσικές διεργασίες που ελέγχουν τον σχηματισμό τυφώνων και την αλλαγή έντασης τους. Συνολικά τρία αεροσκάφη της NASA αναπτύχθηκαν κατά τη διάρκεια της GRIP με όργανα επί του σκάφους για να μετρήσουν τις ιδιότητες του περιβάλλοντος του τυφώνα και της περιοχής του εσωτερικού πυρήνα. Σε αυτή τη μελέτη, εστιάζουμε στο εσωτερικό αεροσκάφος (GH) και τα όργανα (HIWRAP και HAMSR) που περιγράφονται προηγουμένως.

Η εστίαση αυτής της μελέτης είναι η δομή και η δυναμική του εσωτερικού πυρήνα κατά τη διάρκεια αυτού του τυφώνα Karl που ελήφθη από το αεροσκάφος GH μεταξύ 1900 UTC 16 Σεπτεμβρίου και 0800 UTC 17 Σεπτεμβρίου εικόνα 1.

• 1830-1920 UTC 16 ΣΕΠΤΕΜΒΡΙΟΥ. Τα αεροσκάφη NOAA WP-3D εξέτασαν την πορεία του Karl σε ορισμένες παρόμοιες χρονικές περιόδους όπως η NASA GH, η οποία επιτρέπει μια πιο περιεκτική μελέτη των εσωτερικών πυρήνων διεργασιών λόγω του μεγάλου εύρους του πλάτους των μετρήσεων WP-3D. Στις εικόνες 2,3 φαίνεται η ένταση και ο πορεία του Karl με διάφορους τύπους μετρήσεων.
• 1920-2000 UTC 16 Σεπτεμβρίου. Περίπου 20 λεπτά μετά, το αεροσκάφος NOAA WP-3D διείσδυσε τον πυρήνα του Karl και πάλι με ένα κέντρο διέλευσης στις 1930 UTC στις 16 Σεπτεμβρίου. Η εικόνα 4 δείχνει την αντανάκλαση του ραντάρ LF σε επίπεδο πτήσης (3,6 χλμ.) μαζί με τους ανέμους που προέρχονται από ραντάρ ΤΑ σε ύψος 4 χλμ. Έντονη ανακλαστικότητα μεταξύ 45 και 50dBZ υπάρχει στο δυτικό μισό της καταιγίδας. Η εικόνα 5 δείχνει την πορεία του ανέμου όσον αφορά καθοδικές και άλλες κινήσεις του.
• 2030-2100 UTC 16 ΣΕΠΤΕΜΒΡΙΟΥ. Το NOAA WP-3D εντοπίστηκε στο κέντρο του Karl μια τελευταία φορά και επικεντρώθηκε στο 2042 UTC στις 16 Σεπτεμβρίου. Η εικόνα 6 δείχνει τέσσερα στιγμιότυπα ανακλαστικότητας που καλύπτουν περίοδο 2.5 λεπτών μεταξύ 2039 και 2042 UTC. Αυτές οι εικόνες δείχνουν ότι το εξωτερικό μέρος του τυφώνα δυτικού / βορειοδυτικού αυξάνεται με πολύ δυναμική ταχέως (όσον αφορά την ανακλαστικότητα) κατά τη διάρκεια αυτού του χρονικού διαστήματος 2,5 λεπτών.

Συμπεράσματα

Το ραντάρ HIWRAP συμμετείχε στην εκστρατεία NASA για να μελετήσει την εξέλιξη των τυφώνων. Στο πλαίσιο αυτού του πειράματος, μια συντονισμένη πτήση μεταξύ του αεροσκάφους Global Hawk και του αεροσκάφους NOAA WP-3D στις 25 Σεπτεμβρίου 2013 επέτρεψε την ευκαιρία να επικυρωθεί η ανάκτηση ανέμου HIWRAP με δεδομένα αιολικής ενέργειας σε επίπεδο πτήσης. Το αεροσκάφος εξέτασε το τέλος ενός μετωπιαίου συστήματος μεγάλης κλίμακας με ένα μείγμα ασθενών και συνεκτικών βροχοπτώσεων. Για να γίνουν οι συγκρίσεις, διατηρούνται όλα τα δεδομένα HIWRAP με χρονική μετατόπιση 10 λεπτά και χωρική απόσταση 1km από το αεροσκάφος WP-3D. Αυτά τα δεδομένα στη συνέχεια παρεμβάλλονται στις θέσεις των μετρήσεων σε επίπεδο πτήσης (ύψος 2 χλμ.). Έτσι, έγινε μία προσπάθεια αποτύπωσης της δυναμικότητας του Karl (2010), η οποία είχε τεράστια επιτυχία και αποτύπωσε σε μία χρονική διάρκεια την πορεία του καθώς και τη δυναμική του στο εσωτερικό του πυρήνα του τυφώνα, στο λεγόμενο «μάτι» του τυφώνα.