211service.com
Předpovídání Rita
Ředitel prognostické laboratoře Národního úřadu pro oceán a atmosféru říká, že federální vláda se stále částečně spoléhá na počítačové modely navržené pro mnohem větší meteorologické systémy, aby předpověděla, co udělají hurikány.
Alexander E. (Sandy) MacDonald, ředitel laboratoře Forecast Systems Laboratory NOAA v Boulderu, CO, říká, že se pracuje na přesnějším modelu, který by umožnil ostřejší předpovědi.
Ale jeho příprava k nasazení bude vyžadovat více peněz na výpočty a výzkum. Máme cestu, jak jít, řekl hlavnímu korespondentovi Technology Review Davidu Talbotovi, který s ním tento týden vedl rozhovor.
TR: Předpověď Katriny byla extrémně přesná, ale Rita skončila dál na sever, než se původně předpovídalo. To znamenalo, že evakuace Houstonu možná nebyla tak nutná jako evakuace New Orleans. Nebyly pro obě prognózy použity stejné počítačové modely?
DOPOLEDNE: Prognostici používají až deset různých modelů – to se nazývá modelový soubor –, aby se pokusili určit, jaká bude dráha a intenzita hurikánu. Je to jako byste zavolali deseti makléřům a řekli, jaké jsou nejlepší akcie? Všechny tyto informace využijete k vytvoření nejlepší prognózy. Hurikán Katrina byla velmi přesná předpověď, částečně proto, že modely byly velmi přesné. Pro hurikán Rita se modely ve svých předpovědích značně lišily, takže to byla těžší předpověď. To nám ukázalo, že máme stále co zlepšovat modely.
TR: Co stojí za tím, že se modelky dohodly s Katrinou více než s Ritou?
DOPOLEDNE: Různé úrovně atmosférické stability. Hurikán se může zachytit mezi dvěma vysokotlakými systémy, což vytvoří stabilní skluz. Nestabilní situace je v tom, že zde není žádný skluz – existuje jen jakýsi otevřený prostor bez vysokotlakých systémů a hurikán se může vydat, kterým směrem chce. Katrina byla více v pasti – muselo to jít směrem, kterým šlo. Rita závisela na docela malých rozdílech v tlaku kolem ní, jakým směrem půjde.
TR: Vylepšování modelů začíná sběrem více dat o hurikánu. Jak to lze zlepšit?
DOPOLEDNE: Právě teď získáváme měření hurikánu každých šest hodin s pilotovaným letadlem, které nese dropsondy – podobné meteorologickým balónům, až na to, že měří vítr, teplotu a tlak, když padají z letadla na povrch. Ale ve skutečnosti byste mohli mít systém bezpilotního letadla, UAS, létat nad okem hurikánu ve výšce 65 000 stop a mohl by každou hodinu vypustit dropsondu, což by poskytovalo téměř nepřetržité měření v centru bouře. To je něco, co nyní nemůžeme udělat. UAS by mohla mít přístroje, buď mikrovlnné nebo radarové, které by nám mohly nepřetržitě sdělovat povrchové větry na základě vln a dalších oceánských signatur. To je příklad něčeho, co by bylo možné.
UAS jsou jedním nástrojem, ale existuje řada dalších: více bójí s meteorologickými a oceánskými senzory na vodní hladině, více pilotovaných letadel, lepší využití satelitů. Mohli bychom také použít Dopplerův radar na pilotovaných letounech k měření struktury větru oční stěny hurikánu, který lze vložit do modelu pro zlepšení předpovědi.
TR: Zmiňujete dynamiku oka a oční stěny. Jak dobře jsou tyto dynamiky chápány?
DOPOLEDNE: Hurikány se mohou měnit velmi rychle, otočit se jiným směrem nebo přejít z kategorie 4 do kategorie 1. Hurikány projdou cykly oční stěny. Jak nové oční stěny rostou a nahrazují staré oční stěny, vidíme tyto druhy změn intenzity. Oční stěna je místo, kde dostanete vítr o rychlosti 150-200 mph. Někdo popsal hurikán Andrew jako 30 mil široké tornádo. Chceme tedy, aby naše modely správně začlenily dynamiku oční stěny. Nerozumíme všemu, co způsobuje cykly očních stěn; pokud je budeme předpovídat, chceme mít možnost vidět krátkodobé změny. Pokud se chceme dozvědět, co je způsobuje, musíme provést více měření. Máme před sebou spoustu cest. Existuje spousta věcí, které můžeme udělat pro zlepšení přesnosti – například lepší modely nejen toho, kam se hurikán řítí, ale i toho, kam zasáhne příval bouře.
TR: Více dat a vyšší rozlišení znamená více výpočetního výkonu, že?
DOPOLEDNE: Až do několika posledních let byly modely předpovědi počasí stavěny pro geograficky velké bouře, jako jsou standardní systémy nízkého tlaku, které vidíme na mapách počasí. Neřešily nejdůležitější počasí, jako jsou tropické bouře a bouřky. Právě teď testujeme nové modely hurikánů, které se ještě nepoužívají, které běží v rozlišení 1 až 4 km (ve srovnání se současnými globálními modely, které běží se 40 km sítěmi) a mají mnohem realističtější dynamiku hurikánů. Ale abychom je mohli provozovat, potřebujeme větší a rychlejší počítače. Měly by pomoci zlepšit předpovědi hurikánů.
TR: Snažíme se předpovídat hurikány pomocí modelovacích nástrojů určených k předpovídání větších meteorologických systémů?
DOPOLEDNE: Máme model vyvinutý speciálně pro hurikány, který se používá jako jeden z modelů provozního souboru. Byl vyvinut na počátku 90. let 20. století laboratoří geofyzikální dynamiky tekutin NOAA, ale má nižší rozlišení a nepojme některé zásadní fyzikální procesy. Protože techniky modelování a rychlosti počítačů pokročily, vyvíjíme nový model s názvem Hurricane Weather Research and Forecast model.
TR: Kolik máte výpočtů a co přesně potřebujete?
DOPOLEDNE: Operačním systémem předpovědi počasí je masivně paralelní superpočítač IBM v oblasti Washingtonu DC v Národním centru pro předpovědi životního prostředí Národní meteorologické služby. Model počasí obvykle používá paralelně 500 až 1 000 procesorů. Rychlejší počítač je zásadní, protože pak můžete reprezentovat skutečnou dynamiku hurikánu. K zobrazení toho, co se děje v oční stěně, potřebujete model s velmi vysokým rozlišením a velmi rychlý počítač.
TR: Výhody se zdají zřejmé – přísnější předpovědi mohou zachránit životy a vyhnout se zbytečným evakuacím.
DOPOLEDNE: Vždy se říkalo, že samotná evakuace stojí milion dolarů za míli. Pokud varujete 50 mil od pobřeží, bude to stát 50 milionů dolarů. Myslím, že to bylo před Katrinou. Podíváme se na Ritu a Katrinu a řekneme, že stojí možná až 10 milionů dolarů za míli a budeme potřebovat mnohem vyšší přesnost. Varování před 100 mil od pobřeží by stálo 1 miliardu dolarů. Je spousta věcí, které můžeme udělat pro zlepšení naší předpovědi, abychom mohli zlepšit přesnost evakuace.
TR: Co nyní federální vláda vynakládá na předpovědi hurikánů a co je potřeba?
DOPOLEDNE: Celkem jsme dali asi 50 milionů dolarů do všeho od centra hurikánů po modely. Myslím, že pokud jste opravdu řekli Víte, je to mimořádný problém, který bude stát, stejně jako Katrina, 100 miliard dolarů, chtěli byste utratit dalších pár set milionů ročně, abyste se opravdu co nejrychleji zlepšili.