I modelli operativi per le previsioni meteorologiche avverse prevedevano che l'uragano Harvey sarebbe diventato un uragano di categoria 1 nel 2017, secondo la University Corporation for Atmospheric Research. Anziché, è diventato un'enorme Categoria 4 poco prima di approdare, legando l'uragano Katrina per l'uragano più costoso mai registrato.

Ora un nuovo approccio sviluppato presso il Center for Advanced Data Assimilation and Predictability Techniques di Penn State può prevedere l'intensità e la traiettoria dell'uragano Harvey, secondo i ricercatori della Penn State e della National Oceanographic and Atmospheric Administration.

L'approccio ha utilizzato i dati del satellite GOES-16, accoppiato con il metodo di irradiazione all-sky di Penn State, che ha modellato più accuratamente l'uragano Harvey. I dati sono chiamati "all-sky" perché acquisiscono dati in tutte le condizioni meteorologiche, comprese nuvole e pioggia.

Il lavoro, guidato da Fuqing Zhang, illustre professore di meteorologia e scienze atmosferiche alla Penn State, ormai deceduto, è la prima volta che i dati satellitari GOES-16 sono stati utilizzati per prevedere gli uragani. L'uragano Harvey è stato il primo grande uragano catturato da GOES-16, che è diventato pienamente operativo nel 2017. Zhang è morto a luglio non molto tempo dopo che gli era stato diagnosticato un cancro.

Quando ha discusso della ricerca a giugno, Zhang ha detto, "Questo è ancora sperimentale. Abbiamo dimostrato che possiamo migliorare la pista, posizione, intensità e struttura di questo particolare evento. Dobbiamo ancora studiare tutti gli altri eventi di uragano con nuovi dati satellitari, ma questo ci dà molte promesse per il futuro della previsione degli uragani".

Zhang ha aggiunto che questo studio, pubblicato in Bollettino dell'American Meteorological Society , ha suggerito che i dati sulla radianza di tutto il cielo potrebbero essere di grande beneficio per le previsioni degli uragani in generale.

In questo studio proof-of-concept, i ricercatori hanno utilizzato il hindcasting, utilizzando i dati raccolti durante l'evento, ma analizzandolo dopo. Ciò ha permesso ai ricercatori di affinare i dati più significativi e perfezionare ulteriormente il modello.

Il processo per la creazione di modelli operativi richiede spesso diversi anni. Inizia con modelli retrogradi prima che tali modelli vengano testati insieme ai modelli esistenti per vedere se si sono verificati miglioramenti. Perché le previsioni del tempo salvano la vita, i modelli sono sottoposti a rigorose procedure e test prima dell'implementazione.

L'approccio della radiazione totale del cielo è stato abbinato a un modello sviluppato presso il Centro nazionale per la ricerca atmosferica con l'aiuto dei membri del Dipartimento di meteorologia e scienze atmosferiche della Penn State. Quando si esegue il modello per un periodo di 24 ore, i ricercatori hanno scoperto che l'assimilazione dei dati sulla radianza di tutto il cielo riproduceva meglio l'intensità e i modelli delle nuvole rispetto al modello attuale. Ciò ha portato a previsioni più accurate sia nell'occhio del ciclone che nelle periferiche.

La ricerca mostra che le imprecisioni comuni nella previsione dell'intensità e della struttura degli uragani con giorni di anticipo derivano principalmente dalla scarsa generazione di vortici di uragani. Una migliore previsione dell'occhio e della circolazione secondaria di una tempesta potrebbe portare a una previsione più accurata degli uragani, ha detto Zhang.

"Continueremo a testare il nostro sistema di assimilazione dei dati satellitari con più uragani per vedere se questo metodo funziona bene con altri eventi meteorologici gravi, " disse Xingchao Chen, un assistente professore di ricerca presso la Penn State che è stato coinvolto in questa ricerca. "Oltre alle radiazioni infrarosse di tutto il cielo, stiamo iniziando a guardare le radiazioni a microonde, che penetrano efficacemente nelle regioni nuvolose".

Quando i ricercatori hanno confrontato le immagini create utilizzando modelli con e senza dati sulla radianza di tutto il cielo inclusi, non solo ha mostrato un netto miglioramento rispetto ai modelli operativi, ha creato immagini quasi identiche alle immagini satellitari reali durante la tempesta. I modelli operativi che non sono riusciti a prevedere la rapida intensificazione di Harvey includevano il modello di ricerca e previsione degli uragani su scala regionale della National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA), Sistema di previsione globale di NOAA, e il sistema di previsione integrato del Centro europeo per le previsioni meteorologiche a medio termine.

"Questa è la bellezza di assimilare il satellite GOES-16, " Zhang ha detto. "Sembra quasi identico all'osservazione reale. L'uso della radiosità di tutto il cielo non si limita a migliorare i modelli esistenti. Fa una differenza enorme."