211service.com
Rita voorspellen
De directeur van het voorspellingslaboratorium van de National Oceanic and Atmospheric Administration zegt dat de federale overheid nog steeds gedeeltelijk vertrouwt op computermodellen die zijn ontworpen voor veel grotere weersystemen om te voorspellen wat orkanen zullen doen.
Alexander E. (Sandy) MacDonald, directeur van NOAA's Forecast Systems Laboratory in Boulder, CO, zegt dat er aan een nauwkeuriger model wordt gewerkt dat scherpere voorspellingen mogelijk zou maken.
Maar om het klaar te maken voor implementatie, zijn meer reken- en onderzoeksdollars nodig. We hebben nog een lange weg te gaan, vertelt hij aan de hoofdcorrespondent van Technology Review, David Talbot, die hem deze week interviewde.
TR: De voorspelling van Katrina was uiterst nauwkeurig, maar Rita kwam verder naar het noorden dan aanvankelijk voorspeld. Dit betekende dat de evacuatie van Houston misschien niet zo noodzakelijk was als de evacuatie van New Orleans. Werden voor beide prognoses niet dezelfde computermodellen gebruikt?
BEN: Voorspellers gebruiken maar liefst tien verschillende modellen - dat wordt een modellenensemble genoemd - om te proberen te bepalen wat het orkaanspoor en de intensiteit zullen zijn. Het is net alsof je tien effectenmakelaars belt en zegt: Wat is het beste aandeel? Al die informatie gebruik je om tot de beste voorspelling te komen. Orkaan Katrina was een zeer nauwkeurige voorspelling, mede omdat de modellen zeer nauwkeurig waren. Voor orkaan Rita waren de modellen behoorlijk gevarieerd in hun voorspellingen, dus dat was een moeilijkere voorspelling. Hieruit bleek dat we nog verbeteringen aan de modellen kunnen aanbrengen.
TR: Wat verklaart het feit dat de modellen het meer met Katrina eens waren dan met Rita?
BEN: De verschillende niveaus van atmosferische stabiliteit. Een orkaan kan klem komen te zitten tussen twee hogedruksystemen, waardoor een stabiele parachute ontstaat. Een onstabiele situatie is dat er geen parachute is - er is gewoon een soort open gebied zonder hogedruksystemen, en de orkaan kan elke gewenste richting uitgaan. Katrina zat meer in de val - het moest de kant op die het opging. Rita hing af van vrij kleine verschillen in de druk eromheen welke kant het op zou gaan.
TR: Het verbeteren van modellen begint met het verzamelen van meer orkaangegevens. Hoe kan dit worden verbeterd?
BEN: Op dit moment krijgen we elke zes uur metingen van een orkaan met een bemand vliegtuig dat dropsondes vervoert - vergelijkbaar met weerballonnen, behalve dat ze wind, temperatuur en druk meten als ze van het vliegtuig naar de oppervlakte vallen. Maar je zou eigenlijk een onbemand vliegtuigsysteem, een UAS, kunnen laten meerijden boven het oog van de orkaan, op 65.000 voet, en het zou elk uur een dropsonde kunnen afgeven, waardoor bijna continue metingen in het midden van de storm plaatsvinden. Dat is iets wat we nu niet kunnen doen. De UAS zou instrumenten kunnen hebben, microgolf of radar, die ons continu de oppervlaktewinden kunnen vertellen op basis van de golven en andere oceaansignaturen. Dat is een voorbeeld van iets dat mogelijk zou zijn.
UAS's zijn één hulpmiddel, maar er zijn er nog een aantal andere: meer boeien met weer- en oceaansensoren op het wateroppervlak, meer bemande vliegtuigen, beter gebruik van satellieten. We zouden ook Doppler-radar op de bemande vliegtuigen kunnen gebruiken om de windstructuur van de orkaanoogwand te meten, die in het model kan worden ingevoegd om de voorspelling te verbeteren.
TR: U noemt de dynamiek van het oog en de oogwand. Hoe goed wordt deze dynamiek begrepen?
BEN: Orkanen kunnen vrij snel veranderen, in een andere richting draaien of van een categorie 4 naar een 1 gaan. Orkanen gaan door oogwandcycli. Naarmate de nieuwe oogmuren groeien en de plaats innemen van oude oogmuren, zien we dit soort intensiteitsveranderingen. De eyewall is waar je wind van 150-200 mph krijgt. Iemand beschreef orkaan Andrew als een tornado van 30 mijl breed. We willen dus dat onze modellen de dynamiek van de oogwand correct opnemen. We begrijpen niet alles wat oogwandcycli veroorzaakt; als we die gaan voorspellen, willen we veranderingen op korte termijn kunnen zien. Als we willen weten waardoor ze worden veroorzaakt, moeten we meer metingen doen. We hebben nog een hele weg te gaan. Er zijn veel dingen die we kunnen doen om de nauwkeurigheid te verbeteren, zoals betere modellen, niet alleen van waar de orkaan naartoe gaat, maar ook van waar de stormvloed zal toeslaan.
TR: Meer data en een hogere resolutie betekent meer rekenkracht, toch?
BEN: Tot de laatste jaren werden weersvoorspellingsmodellen gebouwd voor geografisch grote stormen, zoals de standaard lagedruksystemen die we op de weerkaarten zien. De belangrijkste weersomstandigheden, zoals tropische stormen en onweersbuien, hebben ze niet opgelost. Op dit moment testen we nieuwe orkaanmodellen, die nog niet in gebruik zijn, met resoluties van wel 1 tot 4 km (vergeleken met de huidige wereldwijde modellen die werken met rasternetwerken van 40 km), en die een veel realistischere orkaandynamiek hebben. Maar om die te kunnen draaien, hebben we grotere, snellere computers nodig. Ze zouden de orkaanvoorspellingen moeten helpen verbeteren.
TR: We proberen orkanen te voorspellen met modelleringstools die bedoeld zijn om grotere weersystemen te voorspellen?
BEN: We hebben wel een speciaal voor orkanen ontwikkeld model dat als een van de operationele ensemblemodellen wordt gebruikt. Het werd begin jaren negentig ontwikkeld door NOAA's Geophysical Fluid Dynamics Laboratory, maar het heeft een lagere resolutie en biedt geen ruimte voor enkele van de cruciale fysieke processen. Omdat modelleringstechnieken en computersnelheden zijn verbeterd, ontwikkelen we een nieuw model, het Hurricane Weather Research and Forecast-model.
TR: Hoeveel rekenkracht heb je en wat heb je precies nodig?
BEN: Het operationele weersvoorspellingssysteem is een massaal parallelle supercomputer van IBM in het Washington DC-gebied, in het National Center for Environmental Prediction van de National Weather Service. Een weermodel gebruikt doorgaans 500 tot 1.000 processors parallel. Een snellere computer is cruciaal, want dan kun je de echte dynamiek van een orkaan weergeven. Om weer te geven wat er in de oogwand gebeurt, heb je een model met een zeer hoge resolutie en een zeer snelle computer nodig.
TR: De voordelen lijken duidelijk: strakkere voorspellingen kunnen levens redden en onnodige evacuaties voorkomen.
BEN: Ze zeiden altijd dat een evacuatie alleen al een miljoen dollar per mijl kost. Als je 50 mijl van de kustlijn waarschuwt, kost het $ 50 miljoen. Ik denk dat dat vóór Katrina was. We gaan naar Rita en Katrina kijken en zeggen dat ze misschien wel $ 10 miljoen per mijl kosten, en we zullen een veel hogere nauwkeurigheid nodig hebben. Een waarschuwing voor 100 mijl kustlijn zou $ 1 miljard kosten. Er zijn veel dingen die we kunnen doen om onze voorspelling te verbeteren, zodat we de nauwkeurigheid van onze evacuatie kunnen verbeteren.
TR: Wat geeft de federale overheid nu uit aan orkaanvoorspellingen en wat is er nodig?
BEN: We hebben in totaal ongeveer $ 50 miljoen in alles gestopt, van het orkaancentrum tot de modellen. Ik denk dat als je echt zou zeggen Weet je, dit is een buitengewoon probleem dat, zoals Katrina, 100 miljard dollar gaat kosten, je een paar honderd miljoen extra per jaar zou willen uitgeven om echt zo snel mogelijk te verbeteren.