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Predire Rita
Il direttore del laboratorio di previsione della National Oceanic and Atmospheric Administration afferma che il governo federale si affida ancora in parte a modelli informatici progettati per sistemi meteorologici molto più grandi per prevedere cosa faranno gli uragani.
Alexander E. (Sandy) MacDonald, direttore del Forecast Systems Laboratory della NOAA a Boulder, CO, afferma che è in lavorazione un modello più preciso che consentirebbe previsioni più nitide.
Ma prepararlo per l'implementazione richiederà più risorse di calcolo e ricerca. Abbiamo molta strada da fare, dice al corrispondente capo di Technology Review, David Talbot, che lo ha intervistato questa settimana.
TR: La previsione di Katrina era estremamente accurata, ma Rita finì più a nord di quanto inizialmente previsto. Ciò significava che l'evacuazione di Houston forse non era necessaria quanto l'evacuazione di New Orleans. Non sono stati utilizzati gli stessi modelli informatici per entrambe le previsioni?
SONO: I meteorologi usano fino a dieci modelli diversi - questo è chiamato un insieme di modelli - per cercare di determinare quale sarà la traccia e l'intensità dell'uragano. È come chiamare dieci agenti di cambio e dire qual è il miglior titolo? Utilizzi tutte queste informazioni per ottenere la migliore previsione. L'uragano Katrina era una previsione molto accurata, in parte perché i modelli erano molto accurati. Per l'uragano Rita, i modelli erano abbastanza vari nelle loro previsioni, quindi era una previsione più difficile. Questo ci ha mostrato che abbiamo ancora miglioramenti da apportare ai modelli.
TR: Cosa spiega il fatto che le modelle fossero più d'accordo con Katrina che con Rita?
SONO: I diversi livelli di stabilità atmosferica. Un uragano può rimanere intrappolato tra due sistemi ad alta pressione, creando uno scivolo stabile. Una situazione instabile è che non c'è uno scivolo: c'è solo una specie di area aperta senza sistemi ad alta pressione e l'uragano può andare nella direzione che vuole. Katrina era più intrappolata: doveva andare nella direzione in cui stava andando. Rita dipendeva da differenze piuttosto piccole nella pressione intorno a lei su come sarebbe andata.
TR: Il miglioramento dei modelli inizia con la raccolta di più dati sugli uragani. Come può essere migliorato?
SONO: In questo momento otteniamo misurazioni di un uragano ogni sei ore con un aereo con equipaggio che trasporta sonde a goccia, simili ai palloni meteorologici, tranne per il fatto che misurano i venti, la temperatura e la pressione mentre cadono dall'aereo alla superficie. Ma si potrebbe effettivamente avere un sistema aereo senza pilota, un UAS, che sorvola l'occhio dell'uragano, a 65.000 piedi, e potrebbe rilasciare una sonda a goccia ogni ora, fornendo misurazioni quasi continue nel centro della tempesta. Questo è qualcosa che non possiamo fare ora. L'UAS potrebbe avere strumenti, a microonde o radar, che potrebbero dirci continuamente i venti di superficie in base alle onde e ad altre firme oceaniche. Questo è un esempio di qualcosa che sarebbe possibile.
Gli UAS sono uno strumento, ma ce ne sono molti altri: più boe con sensori meteorologici e oceanici sulla superficie dell'acqua, più aerei con equipaggio, migliore utilizzo dei satelliti. Potremmo anche usare il radar Doppler sugli aeroplani con equipaggio per misurare la struttura del vento dell'occhio dell'uragano, che può essere inserita nel modello per migliorare la previsione.
TR: Hai menzionato la dinamica dell'occhio e della parete oculare. Quanto sono ben comprese queste dinamiche?
SONO: Gli uragani possono cambiare abbastanza rapidamente, svoltare in una direzione diversa o passare da una categoria 4 a una 1. Gli uragani attraverseranno cicli di eyewall. Man mano che i nuovi occhi crescono e prendono il posto dei vecchi, vediamo questo tipo di cambiamenti di intensità. L'occhio è dove si ottengono venti da 150-200 mph. Qualcuno ha descritto l'uragano Andrew come un tornado largo 30 miglia. Quindi vogliamo che i nostri modelli incorporino correttamente le dinamiche degli occhi. Non capiamo tutto ciò che provoca i cicli degli occhi; se vogliamo prevederli, vogliamo essere in grado di vedere cambiamenti a breve termine. Se vogliamo sapere cosa li sta causando, dobbiamo prendere più misurazioni. Abbiamo molta strada da fare. Ci sono molte cose che possiamo fare per migliorare la precisione, come modelli migliori non solo di dove sta andando l'uragano, ma anche di dove colpirà l'onda di tempesta.
TR: Più dati e una risoluzione più elevata significano più potenza di calcolo, giusto?
SONO: Fino agli ultimi anni, sono stati costruiti modelli di previsione meteorologica per tempeste geograficamente grandi, come i sistemi standard di bassa pressione che vediamo sulle mappe meteorologiche. Non hanno risolto le condizioni meteorologiche più importanti, come tempeste tropicali e temporali. In questo momento, stiamo testando nuovi modelli di uragani, non ancora in uso, che funzionano a risoluzioni da 1 a 4 km (rispetto agli attuali modelli globali che funzionano con maglie di griglia di 40 km) e hanno dinamiche di uragano molto più realistiche. Ma per eseguirli abbiamo bisogno di computer più grandi e veloci. Dovrebbero aiutare a migliorare le previsioni sugli uragani.
TR: Stiamo cercando di prevedere gli uragani con strumenti di modellazione pensati per prevedere sistemi meteorologici più grandi?
SONO: Abbiamo un modello sviluppato appositamente per gli uragani che viene utilizzato come uno dei modelli di insieme operativo. È stato sviluppato nei primi anni '90 dal Laboratorio di fluidodinamica geofisica della NOAA, ma ha una risoluzione inferiore e non supporta alcuni dei processi fisici cruciali. Poiché le tecniche di modellazione e le velocità dei computer sono migliorate, stiamo sviluppando un nuovo modello chiamato modello Hurricane Weather Research and Forecast.
TR: Quanti calcoli hai e di cosa hai bisogno, esattamente?
SONO: Il sistema operativo di previsione del tempo è un supercomputer IBM massicciamente parallelo nell'area di Washington DC, presso il National Center for Environmental Prediction del National Weather Service. Un modello meteorologico utilizza in genere da 500 a 1.000 processori in parallelo. Un computer più veloce è fondamentale, perché poi si può rappresentare la reale dinamica di un uragano. Per rappresentare ciò che sta accadendo nell'eyewall è necessario un modello ad altissima risoluzione e un computer molto veloce.
TR: I vantaggi sembrano ovvi: previsioni più rigorose possono salvare vite ed evitare inutili evacuazioni.
SONO: Dicevano sempre che una sola evacuazione costa un milione di dollari al miglio. Se metti in guardia 50 miglia di costa, costerà $ 50 milioni. Penso che fosse pre-Katrina. Daremo un'occhiata a Rita e Katrina e diremo che costano forse fino a $ 10 milioni per miglio e avremo bisogno di una precisione molto maggiore. Un avvertimento di 100 miglia di costa costerebbe $ 1 miliardo. Ci sono molte cose che possiamo fare per migliorare le nostre previsioni in modo da poter migliorare la nostra precisione di evacuazione.
TR: Quanto spende ora il governo federale per la previsione degli uragani e cosa è necessario?
SONO: Abbiamo investito circa 50 milioni di dollari in tutto, dal centro degli uragani ai modelli. Penso che se dicessi davvero che questo è un problema straordinario che costerà, come ha fatto Katrina, 100 miliardi di dollari, vorresti spendere altre duecento milioni all'anno per migliorare davvero il più velocemente possibile.