¿Y si Sandy le hubiera dado a New Jersey un golpe indirecto en 2012 en lugar de golpearlo casi de frente? ¿O si la histórica tormenta hubiera tocado tierra más al sur o al norte? ¿Y si la tormenta fuera más pequeña? Más lento, o mas intenso? ¿Cómo cambiarían los impactos?

Respondiendo a estas preguntas utilizando modelos meteorológicos dinámicos, como el modelo de Investigación y Pronóstico del Tiempo (WRF) ampliamente utilizado basado en el Centro Nacional de Investigación Atmosférica (NCAR), es un desafío. Si bien estos modelos pueden simular huracanes en detalle, están diseñados principalmente para ofrecer la mejor predicción posible de la trayectoria y la evolución de un huracán dadas las condiciones actuales en el modelo, para no responder a escenarios hipotéticos. Como resultado, los científicos tienen muy poco control sobre cómo se propagan las tormentas en el modelo.

Una nueva herramienta desarrollada por científicos de NCAR está cambiando eso. El modelo ciclónico híbrido WRF (HWCM) permite a los científicos crear una tormenta idealizada (prescribiendo características de tormenta como tamaño e intensidad), precisamente coloca esa tormenta donde la quieran, y luego dirigir la tormenta hacia la tierra, dándoles un grado mucho mayor de control sobre cómo y dónde el huracán simulado toca tierra.

Esta capacidad para dirigir tormentas permite a los investigadores caracterizar una variedad de posibles impactos de un huracán que toque tierra en un lugar en particular. Usando HWCM, Los científicos pueden someter el mismo lugar a tormentas que provienen de muchos ángulos diferentes, que puede afectar significativamente la marejada ciclónica, así como una variedad de tamaños de tormentas, intensidades, y velocidades de avance. Juntos, estas simulaciones pueden caracterizar mejor los posibles riesgos para las comunidades costeras.

"Puede ser muy desafiante estudiar los posibles impactos de los huracanes mirando solo el registro histórico, "dijo la científica de NCAR Cindy Bruyère, quien lideró el desarrollo del nuevo modelo. "Si miras a lo largo de 50 millas de costa, es posible que solo vea un huracán en una década. Ser capaces de modelar de manera realista estas tormentas puede darnos una imagen mucho más completa de los posibles impactos ".

El desarrollo de HWCM fue apoyado por la National Science Foundation, que es el patrocinador de NCAR, y por Insurance Australia Group Limited.

Cuantificar el riesgo de huracanes

Gestores de riesgos, planificadores comunitarios, aseguradoras, y otros han estado interesados ​​durante mucho tiempo en cuantificar el riesgo de daños por huracanes en las comunidades. Tradicionalmente, esto se ha hecho utilizando modelos estadísticos, que caracterizan las relaciones entre fenómenos en el pasado, por ejemplo, la lluvia típicamente asociada con un cierto tamaño o intensidad de tormenta, y luego aplique ese conocimiento para hacer predicciones sobre el futuro.

Si bien los modelos estadísticos son útiles, tienen limitaciones porque tienden a mirar solo una variable a la vez y usan tormentas históricas como sus puntos de referencia. Sin embargo, a medida que cambia el clima, podrían formarse tormentas en el futuro que no tienen análogo en el registro histórico, incluidos los huracanes que tocan tierra más hacia los polos que nunca.

Por el contrario, modelos dinámicos, como WRF, realmente utilizamos nuestra comprensión de las relaciones físicas en el mundo:cómo los océanos influyen en la atmósfera, y cómo las inestabilidades atmosféricas pueden generar una tormenta, por ejemplo, para simular los propios huracanes. Este tipo de modelos pueden proporcionar a las partes interesadas una gran cantidad de información detallada sobre la forma en que la tormenta interactúa con las otras características ambientales realistas del modelo. como la topografía costera.

Pero obtener información sobre cómo un tipo particular de tormenta podría afectar una ubicación específica es un desafío. Eso es porque la forma en que se propaga la tormenta después de que se ha formado en el modelo, incluyendo su pista y dónde (o si) toca tierra, depende de la física del modelo, que crean patrones climáticos basados ​​en las condiciones ambientales. Por ejemplo, un área de alta presión que se forma sobre la costa en el modelo podría contener una tormenta o desviar su curso.

Bruyère y sus colegas buscaron crear un modelo dinámico que pudiera usarse para evaluar los peligros de los huracanes dándole el control al modelador. El resultado fue el modelo ciclónico híbrido WRF.

"No quiero que los patrones climáticos del modelo afecten a mi tormenta; quiero controlar dónde toca tierra mi tormenta, ", dijo." Hemos desarrollado la capacidad de poner una tormenta madura exactamente donde la queremos y someterla a diferentes flujos de fondo de una simulación a otra, obligando a la tormenta a tocar tierra de diferentes maneras. Ahora podemos empezar a ver una serie de posibles impactos de la misma tormenta ".

Mirando los ángulos

HWCM permite a los modeladores hacer girar un huracán idealizado dentro de WRF, una especie de tormenta en una caja, y luego colocar la tormenta madura en el dominio del mundo real de WRF. Una vez colocado, el modelador puede prescribir el flujo y la dirección del viento de fondo, esencialmente dirigiendo la tormenta sin dejar de permitirle interactuar con el entorno circundante a medida que evoluciona.

El equipo de investigación describió recientemente la nueva capacidad de modelado en detalle en la revista Weather and Climate Extremes. También han comenzado a experimentar con lo que la herramienta les puede enseñar, incluido un estudio detallado de cómo el ángulo de llegada a tierra de una tormenta tipo Sandy podría alterar los impactos de la marejada ciclónica a lo largo de la costa de Nueva Jersey.

Parte de la notoriedad de Sandy estaba relacionada con el peculiar gancho de izquierda que hizo la tormenta antes de tocar tierra. permitiendo que golpee la orilla perpendicularmente, del Este. Históricamente, las tormentas en esa región suelen venir del sur, ametrallando la costa mientras viajan hacia el norte.

Los resultados preliminares de la investigación utilizando HWCM encontraron que el ángulo de la tormenta tiene un impacto significativo en los impactos de la marejada ciclónica, y que las tormentas con aproximaciones perpendiculares producen marejadas más grandes y más inundaciones tierra adentro. También encontraron, sin embargo, que la ubicación exacta de la llegada a tierra también es importante y que algunas áreas de la costa de Nueva Jersey eran particularmente vulnerables a las marejadas ciclónicas, independientemente del ángulo de aproximación.

Bruyère también ha utilizado la nueva capacidad de modelado para observar algunos de los posibles impactos del cambio climático, incluidas las tormentas que se forman sobre océanos más cálidos y las tormentas que migran hacia los polos. En un caso, El equipo examinó cómo los ciclones que azotan el noreste de Australia podrían cambiar a medida que se calientan las temperaturas de la superficie del mar. Encontraron indicios de que el aumento de la temperatura de la superficie del mar provocó que tormentas simuladas penetraran más tierra adentro, con más precipitación y campos de viento más grandes. Bruyère dijo que más investigación con HWCM puede ayudar a los científicos a cuantificar mejor los impactos potenciales del cambio climático en los ciclones tropicales.

"Con este modelo, podemos mirar tormentas que no están en nuestra historia, ", Dijo Bruyère." Podemos colocar tormentas sobre aguas más cálidas de las que normalmente tenemos o cerca de partes de la costa donde las tormentas no suelen tocar tierra ". pero que pueden verse afectados en el futuro. Los resultados nos ayudarán a planificar algunos de los riesgos de un clima cambiante ".