Ghassan Alaka (PI), Jon Zawislak, Jason Dunion, Alan Brammer (CSU/CIRA), Chris Thorncroft (Univ. de Albany-SUNY)

Investigar la favorabilidad tanto en la dinámica (por ejemplo, la cizalladura vertical del viento) como en la termodinámica (por ejemplo, la humedad) para la ciclogénesis tropical en el entorno cercano a una depresión pre-tropical, especialmente en el entorno de bajada [Objetivos IFEX 1, 3].

Las observaciones resultantes de este objetivo científico tienen el potencial de mejorar las previsiones operativas de la formación de ciclones tropicales al identificar las características del entorno a gran escala cerca de la perturbación. Las observaciones de las aeronaves pueden proporcionar más detalles sobre la estructura vertical termodinámica y dinámica que no pueden ser medidos por los satélites. Estas observaciones pueden estratificarse en categorías de desarrollo y no desarrollo para determinar las diferencias críticas que se asocian a la ciclogénesis tropical. Además, estas observaciones pueden traducirse en el perfeccionamiento de la orientación basada en los satélites para determinar mejor si una perturbación concreta se convertirá o no en un ciclón tropical.

Requisitos

Perturbaciones previas a la génesis (pre-TDs), incluyendo las "Invests" designadas por el NHC

Motivación

El entorno cercano a una pre-TD es crítico para que se produzca una ciclogénesis tropical. La probabilidad de ciclogénesis para una pre-TD dada depende de la termodinámica (por ejemplo, la humedad) y la dinámica (por ejemplo, la cizalladura vertical del viento) en la masa de aire adyacente. Unas mayores observaciones de la humedad de la baja troposfera en el entorno cercano a la perturbación arrojarían luz sobre los umbrales críticos de humedad importantes (o necesarios) para la ciclogénesis tropical y ayudarían a corregir los sesgos de humedad en los modelos numéricos de predicción meteorológica. El entorno descendente es el más importante para las predicciones de ciclogénesis porque es el entorno al que se desplaza una pre-TD.

 

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Ghassan Alaka (Co-PI), Jon Zawislak (Co-PI), Mark Boothe (Co-PI, Naval Postgraduate School, NPS), Michael Montgomery (Co-PI, NPS), Tim Dunkerton (Co-PI, Northwest Research Associates, NWRA), Blake Rutherford (CoPI, NWRA)

Investigar la importancia de la bolsa, incluyendo la vaina de cizalladura, que tiende a indicar una tormenta tropical, y su relación con una circulación de bajo nivel y la convección profunda organizada dentro de la bolsa [Objetivo 3 de IFEX]. En 2019, este experimento tiene el potencial de ser volado también en colaboración con el Experimento de la Organización de la Convección del Pacífico Este Tropical (OTREC), apoyado por la Fundación Nacional de Ciencias.

Las observaciones dentro de este objetivo científico tienen el potencial de mejorar las previsiones operativas de la formación de ciclones tropicales al identificar las características clave de la evolución de la bolsa en las tormentas en desarrollo y no en desarrollo. Estas tendencias pueden cuantificarse e incorporarse a las probabilidades estadísticas de génesis emitidas por el Centro Nacional de Huracanes. Se puede lograr un mayor impacto en las previsiones de génesis a través de los esfuerzos de evaluación de los modelos, que han sido históricamente escasos debido al escaso registro de mediciones in situ de las tormentas en desarrollo [Objetivo 1 de IFEX]. Se debe prestar especial atención a si los modelos reproducen la ubicación de los centros de la bolsa en la troposfera baja y media, y si representan bien el entorno termodinámico observado que abarca la bolsa.

Requisitos

Perturbaciones previas a la génesis (pre-TDs), incluyendo las "Invests" designadas por el NHC

Motivación

Un desafío de larga data para los pronosticadores de huracanes, los teóricos y los sistemas numéricos de previsión meteorológica es distinguir las ondas tropicales que se convertirán en huracanes de las ondas tropicales que no se desarrollarán. El Grupo de Investigación Montgomery (MRG) de la Escuela Naval de Postgrado (NPS) ha estado siguiendo las bolsas en el Atlántico desde 2008 en modelos numéricos. Las observaciones aéreas proporcionan datos muy necesarios para el análisis de los procesos críticos para la génesis de los CT, así como una oportunidad para comparar nuestros modelos numéricos tan utilizados con la realidad.

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Jon Zawislak (Co-PI), Ghassan Alaka (Co-PI), y Paul Reasor (Co-PI)

Investigar los modos de precipitación (por ejemplo, precipitación estratiforme o convectiva) que prevalecen durante la etapa de génesis, la evolución de las características clave (por ejemplo, la cobertura de área y la intensidad de la precipitación), y la respuesta del vórtice potencialmente en desarrollo a la organización de la precipitación observada [Objetivo 3 de IFEX]. En 2019, este experimento tiene el potencial de ser volado también en colaboración con el Experimento de la Organización de la Convección del Pacífico Este Tropical (OTREC), apoyado por la National Science Foundation.

Las observaciones dentro de este objetivo científico tienen el potencial de mejorar las previsiones operativas de la formación de ciclones tropicales al identificar las tendencias en las características de la precipitación en las tormentas en desarrollo y no en desarrollo. Estas tendencias pueden cuantificarse e incorporarse a las probabilidades estadísticas de génesis emitidas por el Centro Nacional de Huracanes. Se puede lograr un mayor impacto en las previsiones de génesis a través de los esfuerzos de evaluación de los modelos, que históricamente han sido escasos debido al escaso registro de mediciones in situ de las tormentas en desarrollo [Objetivo 1 de IFEX]. Este objetivo particular requerirá el uso de datos de radar Doppler de cola (de precipitación) para identificar si existen sesgos de precipitación dentro de las previsiones de los modelos de Investigación y Previsión Meteorológica de Huracanes (HWRF) de tormentas potencialmente en desarrollo, que podrían posteriormente retroalimentar la evolución del vórtice modelado (pronosticado).

Requisitos

Perturbaciones previas a la génesis (pre-TDs), incluyendo las "Invests" designadas por el NHC

Motivación

Uno de los requisitos fundamentales para lograr una predicción más precisa, y una mejor comprensión, de los eventos de ciclogénesis tropical es un mejor conocimiento de la organización de la precipitación y de la respuesta del vórtice en desarrollo, en el contexto del forzamiento ambiental, durante el proceso de formación. Si bien es cierto que las condiciones ambientales favorables para la ciclogénesis tropical han sido bien aceptadas durante décadas, esas condiciones también existen frecuentemente en las perturbaciones que no se desarrollan. La comprensión de la secuencia de eventos, y por lo tanto una predicción más informada, de la ciclogénesis tropical está todavía muy limitada por nuestra incapacidad para describir las contribuciones relativas de la organización de la precipitación (por ejemplo, convección profunda vs. lluvia estratiforme), en el contexto de las propiedades ambientales, a la evolución del vórtice incipiente en desarrollo. Los modelos numéricos son una plataforma conveniente para estudiar los eventos de ciclogénesis tropical, y a menudo son capaces de reproducirlos, pero los procesos - en particular el papel relativo de los diversos modos de precipitación involucrados - que contribuyen a la génesis generalmente no han sido observados. Los satélites son una herramienta conveniente para identificar las propiedades de la precipitación, particularmente con la disponibilidad del Radar de Precipitación de Doble Frecuencia (DPR) en el satélite central de la Misión Global de Medición de la Precipitación (GPM) y múltiples sensores pasivos de microondas de mayor resolución (AMSR2, GMI, SSMIS), pero el vórtice en sí mismo no está bien observado; por lo tanto, la co-evolución de la precipitación y el vórtice no puede ser descrita usando sólo los satélites. Las misiones aéreas dedicadas (fuera del GRIP-PREDICTIFEX, esfuerzo del programa de campo triagencial en 2010) han sido históricamente demasiado escasas.

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Robert Rogers (Co-PI), Jon Zawislak (Co-PI), Trey Alvey (Co-PI), Jason Dunion (Co-PI), Ghassan Alaka (Co-PI), Heather Holbach (Co-PI), Xiaomin Chen (Co-PI), Josh Wadler (Co-PI, UM/RSMAS)

El objetivo de este experimento es recoger observaciones de aeronaves (es decir, radar Doppler de cola, radar de fuselaje inferior, sonda de caída, datos a nivel de vuelo, Lidar de viento Doppler y radiómetro de microondas de frecuencia escalonada) que nos permitirán caracterizar las estructuras cinemáticas y termodinámicas a escala de precipitación y vórtice de los ciclones tropicales (CT) que experimentan cizalladura vertical moderada. La comprensión de las razones que subyacen a estas estructuras, en particular la mayor cobertura azimutal de la precipitación y la alineación del vórtice, contribuirá a una mayor comprensión de los procesos físicos que rigen la intensificación de los CT en este tipo de entorno [Objetivo 3 de IFEX].

Los datos recogidos durante este experimento serán útiles para la evaluación del rendimiento del modelo numérico en el desafiante entorno de previsión de la cizalladura vertical moderada del viento [Objetivo 1 de IFEX]. Las mediciones de radar de la reflectividad y la velocidad vertical, junto con las mediciones a nivel de vuelo de la velocidad vertical, pueden utilizarse para la evaluación de las parametrizaciones microfísicas. Las mediciones de la sonda de las estructuras cinemáticas y termodinámicas de bajo nivel y las mediciones del SFMR de la velocidad del viento en superficie pueden utilizarse para evaluar el rendimiento de las parametrizaciones de la capa límite planetaria. Algunos conjuntos de datos pueden ser retenidos en experimentos de sistemas de observación (OSEs) para evaluar el impacto de los mismos en la modelización precisa de la estructura y evolución del CT. Por último, los datos de la troposfera profunda pueden utilizarse para evaluar la capacidad de las recuperaciones geofísicas (por ejemplo, la humedad relativa) de los satélites operativos (por ejemplo, los instrumentos de NOAA-20, S-NPP) para representar con precisión las características de los entornos con los que interactúan las tormentas de cizalladura moderada.

Requisitos

TD, TS, Categoría 1

Motivación

Aunque en los últimos años se han producido algunas mejoras en la predicción operativa de la intensidad de los ciclones tropicales (CT) (DeMaria et al. 2014), la predicción de los cambios en la intensidad de los CT (definida por el viento máximo sostenido de 1 minuto) sigue siendo problemática. En particular, la predicción operativa de la intensificación rápida (RI) ha demostrado ser especialmente difícil (Kaplan et al. 2010). El impacto significativo de tales episodios ha llevado al Centro de Predicción Tropical/Centro Nacional de Huracanes (TPC/NHC) a declararlo como su principal prioridad de pronóstico (Rappaport et al. 2009).

 

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Robert Rogers (PI), Jon Zawislak, Trey Alvey, Josh Wadler (UM/RSMAS), Michael Bell (CSU)

Los objetivos son obtener una descripción cuantitativa de la estructura cinemática y termodinámica y de la evolución de los sistemas convectivos intensos (estallidos convectivos) y del entorno cercano para examinar su papel en el cambio de intensidad del CT [Objetivos IFEX 1, 3].

Los datos recogidos durante este experimento serán útiles para la evaluación del rendimiento de los modelos numéricos a la hora de captar la estructura y la evolución de la convección profunda, en particular a medida que evoluciona en un entorno cizallado. Las mediciones de radar de la reflectividad y la velocidad vertical, así como las mediciones de sondas de nubes y precipitación del tipo y tamaño de los hidrometeoros, pueden utilizarse para la evaluación de las parametrizaciones microfísicas. Las mediciones con sonda de las estructuras cinemáticas y termodinámicas de bajo nivel y las mediciones con radiómetro de microondas de frecuencia escalonada de la velocidad del viento en la superficie pueden utilizarse para evaluar el rendimiento de las parametrizaciones de la capa límite planetaria. Se pueden retener conjuntos de datos seleccionados para evaluar el impacto de los mismos en la estructura y evolución del CT en un marco de experimento de sistema de observación (OSE).

Requisitos

TD, TS, Categoría 1

Motivación

Los objetivos son obtener una descripción cuantitativa de la estructura cinemática y termodinámica y de la evolución de los sistemas convectivos intensos (estallidos convectivos) y del entorno cercano para examinar su papel en el cambio de intensidad del CT.

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Lisa Bucci (PI), Kelly Ryan, Jun Zhang, G. David Emmitt (Simpson Weather Associates, Inc.), Sid Wood (Simpson Weather Associates, Inc.)

El objetivo es crear un análisis tridimensional más completo del campo de viento dentro de un CT mediante la adición de observaciones del DWL a las plataformas de observación del viento existentes [Objetivos 1 y 2 de IFEX]. Los CTs en fase inicial suelen mostrar una distribución asimétrica de la lluvia y el DWL puede añadir observaciones de viento en las regiones libres de precipitación de una tormenta en desarrollo.

Los datos recogidos durante el módulo serán útiles para la evaluación de los estudios de impacto de los datos que incluyen los perfiles de viento del DWL. La distribución más simétrica de las observaciones podría conducir a mejores condiciones iniciales proporcionadas a los modelos numéricos. Una representación más precisa de la estructura del CT podría generar previsiones de intensidad más fiables.

Requisitos

TD, TS, Categoría 1

Motivación

Recoger las observaciones del viento en el lado seco de un CT con distribución asimétrica de la precipitación para proporcionar una cobertura simétrica de su campo de viento.

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Paul Reasor (IP), Xiaomin Chen, Jason Dunion, John Kaplan, Rob Rogers, Jon Zawislak, Jun Zhang, Michael Riemer (Universidad Johannes Gutenberg)

Recoger observaciones destinadas a comprender mejor la respuesta de los huracanes maduros a los cambios en la cizalladura vertical del viento, la variación de la velocidad y la dirección con la altura de los vientos que rodean a una tormenta [Objetivos IFEX 1, 3].

Actualmente no está claro si las parametrizaciones físicas (por ejemplo, microfísicas y de la capa límite) en los modelos de previsión de huracanes representan adecuadamente las vías para el cambio de intensidad inducido por la cizalladura. La orientación de la estructura termodinámica de la capa límite, en particular, proporcionaría un conjunto de datos único para la evaluación del modelo cuando el CT pasa de una estructura axialmente simétrica a una estructura asimétrica perturbada por la cizalladura. Además, el muestreo exhaustivo de la estructura termodinámica y cinemática del entorno de la tormenta debería proporcionar una mejor inicialización del flujo más estrechamente responsable de interactuar con el CT para producir la estructura y el cambio de intensidad.

Requisitos

Categorías 2-5

Motivación

Aunque la mayoría de los CT en el archivo de datos del HRD experimentan algún grado de cizalladura vertical del viento (VWS), el momento de los vuelos con respecto a la evolución de la cizalladura y el muestreo espacial de las variables cinemáticas y termodinámicas no siempre se han llevado a cabo de forma óptima para probar las hipótesis relativas a las modificaciones de la estructura del CT inducidas por la cizalladura y su impacto en el cambio de intensidad (ver más abajo). Este objetivo muestreará el CT en distintas fases de su interacción con el VWS y medirá los campos cinemáticos y termodinámicos con la cobertura azimutal y radial necesaria para probar las hipótesis existentes.

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Sim Aberson (IP)

Los vórtices de miso y meso escala de la pared ocular son omnipresentes en los ciclones tropicales muy intensos (categoría 4 y 5). Sin embargo, nunca hemos muestreado completamente sus estructuras cinemáticas ni termodinámicas, ni conocemos la importancia de estas características en los cambios de intensidad dentro de los ciclones tropicales, si es que hay alguna. El objetivo de este experimento es conocer mejor la estructura de estas características y su impacto final en los cambios de intensidad [Objetivos IFEX 1, 3].

Los datos de observación obtenidos se transmitirán en tiempo real para su incorporación a los análisis operativos de intensidad, ya que proporcionarán mediciones de alta resolución de los vientos cercanos a la superficie, independientes del SFMR. Los datos se analizarán para comprender las estructuras cinemáticas y termodinámicas tridimensionales de estas características. Se verificarán las simulaciones de grandes remolinos de otros modelos numéricos de alta resolución para comprobar si se producen estructuras similares. Los datos también se asimilarán a modelos numéricos de muy alta resolución para comprobar su impacto en las previsiones.

Requisitos

Categorías 2-5

Motivación

Se ha planteado la hipótesis de que los miso- y mesovórtices de la pared ocular mezclan el aire de alta entropía del ojo con la pared ocular, aumentando así la cantidad de energía disponible para el huracán. También pueden producir señales de velocidad de viento muy altas en la superficie, lo que lleva a pequeñas regiones de daños extremos al tocar tierra.

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Jun Zhang (Co-PI) y David Nolan (Co-PI, Universidad de Miami)

Este módulo pretende recoger observaciones para mejorar nuestra comprensión de las características de las ondas gravitacionales en los huracanes, que irradian hacia el exterior desde el núcleo del huracán. El objetivo es cuantificar cómo las características de estas ondas están relacionadas con la intensidad del huracán y su cambio de intensidad. Los datos de observación recogidos en este módulo también se utilizarán para evaluar la estructura del huracán en las simulaciones de modelos de huracanes [Objetivos 1 y 3 de IFEX].

La convección de los huracanes produce ondas gravitacionales que se propagan tanto hacia arriba como hacia afuera. La física de los modelos de previsión de huracanes para representar estas ondas sigue siendo evaluada y mejorada para mejorar la predicción de la trayectoria y la intensidad. Los datos a nivel de vuelo recogidos en este módulo proporcionarán información valiosa para la evaluación de los modelos y la mejora de la física. Estos datos de observación se analizarán para cuantificar las características de las ondas gravitacionales en los huracanes. La relación entre las propiedades de las ondas gravitacionales y la intensidad de los huracanes se derivará utilizando estos datos de observación, lo que ayudaría a la previsión operativa de la intensidad en el futuro. Además, estos datos serán útiles para la inicialización de los modelos de previsión e investigación de huracanes.

Requisitos

Categorías 2-5

Motivación

Las ondas gravitacionales internas son omnipresentes en la atmósfera y son generadas continuamente por la convección húmeda profunda en todo el planeta. Las ondas gravitacionales desempeñan un papel fundamental en los procesos de ajuste dinámico que mantienen la atmósfera cerca del equilibrio hidrostático y geostrófico del viento, al redistribuir el calentamiento localizado a distancias mayores. Las simulaciones numéricas mostraron que las ondas gravitacionales irradian desde la región de la pared ocular hacia el núcleo exterior en los CT. La convección de los CT produce ondas de gravedad que se propagan tanto hacia arriba como hacia afuera. Este módulo está diseñado para observar ondas de gravedad de menor escala, con longitudes de onda radiales de 2 a 20 km, que irradian hacia el exterior desde el núcleo del CT con velocidades de fase de 20 a 30 m s-1 . El objetivo es cuantificar cómo las características de estas ondas están ligadas a la intensidad y al cambio de intensidad del CT.

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Paul Reasor (Co-PI), John Gamache (Co-PI)

El objetivo del Experimento TDR de Etapa Temprana es proporcionar al EMC, al NHC y a la CPHC velocidades radiales de radar Doppler de calidad controlada en tiempo real, así como campos de viento Doppler en forma de análisis cartesianos tridimensionales, y secciones transversales verticales del viento analizado a lo largo de las pistas de vuelo radiales de entrada y salida. No se trata de un experimento de ciencia básica, aunque los resultados pueden contribuir a este tipo de estudios, especialmente los compuestos de los primeros ciclones tropicales y los estudios estadísticos. Un nuevo objetivo es determinar si los análisis tridimensionales pueden proporcionar mejor información para la asimilación que las velocidades radiales Doppler más crudas. Otro objetivo es comenzar a probar la asimilación de la reflectividad del radar TDR [Objetivos 1 y 2 de IFEX].

El valor añadido de la observación TDR sobre los datos a nivel de vuelo, las sondas de caída y los datos satelitales sigue siendo un tema de investigación. Se espera que haya más valor en los ciclones tropicales en fase inicial que en los sistemas profundos y bien organizados, en particular para describir la inclinación del centro y el efecto generalmente mayor de la cizalladura sobre el sistema. El grupo HEDAS del HRD también está comenzando a evaluar si la inclusión de la reflectividad y las estimaciones del error rms tanto de la velocidad como de la reflectividad en los superobs puede ayudar al proceso de asimilación. El grupo de asimilación del HRD también evaluará los productos de este experimento para comparar las ejecuciones del modelo que utilizan observaciones radiales de radar con las que utilizan análisis tridimensionales de viento y reflectividad.

Requisitos

Categorías 2-5

Motivación

Este experimento es una respuesta al requerimiento listado como Radar Doppler Central en la Sección 5.4.2.9 del Plan Nacional de Operaciones de Huracanes (NHOP). El objetivo de esta misión en particular es recopilar mediciones de viento Doppler aerotransportadas que permitan una inicialización precisa del modelo de Investigación y Previsión Meteorológica de Huracanes (HWRF), y también proporcionar análisis de viento tridimensional para los pronosticadores. 2019 será el primer año en el que los análisis TDR estarán disponibles en AWIPS-II para los pronosticadores de huracanes en el NHC, CPHC, y cualquier otra oficina de pronóstico que encuentre los análisis útiles. Este experimento en particular, aunque es necesario debido a las operaciones, también proporciona numerosos casos para desarrollar estudios compuestos y estadísticos de los huracanes.

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Jason Dunion (Co-PI), Morgan O'Neill (Co-PI), Daniel Chavas (Purdue Univ.)

Recogerá observaciones destinadas a comprender mejor cómo el ciclo diurno de los ciclones tropicales (CT) afecta a la intensidad y estructura de los huracanes y al entorno que los rodea. Este experimento también investigará cómo el ciclo diurno de los CT impacta en las oscilaciones diurnas y nocturnas de los vientos en los niveles inferiores y medios (entrada y salida) y en el dosel de cirros del nivel superior (salida) de estas tormentas [Objetivos IFEX 1, 3].

Aunque el ciclo diurno del CT puede ser un proceso fundamental del CT, no está claro cómo se representa completamente en los modelos numéricos. Los datos que se recojan se centrarán en la observación de las oscilaciones diurnas y nocturnas de la temperatura, la humedad, los vientos radiales y la precipitación en el entorno del huracán que pueden proporcionar una mejor inicialización de estos diversos componentes de la estructura de la tormenta. Las observaciones de GPS dropsonde serán controladas en calidad y transmitidas al GTS en tiempo real para su asimilación en los modelos numéricos y los datos de TDR serán transmitidos al EMC de la NOAA en tiempo real. Las observaciones que se recojan durante este experimento se utilizarán para evaluar la solidez del sistema de previsión del modelo operacional acoplado para representar el ciclo diurno del CT.

Requisitos

Categorías 2-5

Motivación

Los objetivos son obtener información cuantitativa de la estructura cinemática y termodinámica tridimensional y de la evolución de los pulsos/ondas diurnos del CT y examinar su efecto sobre la estructura del CT, la intensidad y el entorno que rodea a la tormenta. El ciclo diurno del CT puede manifestarse adicionalmente como un flujo de retorno radial sustancial de nivel medio por debajo de la región primaria de flujo de salida del CT durante el día, causando una circulación de vuelco temporal de dos células. Este flujo de retorno oscilante hace converger temporalmente el aire de la CT que disminuye hacia el núcleo de la tormenta en los niveles medios, aumentando la ventilación en los niveles medios. El ciclo diurno de la CT y los pulsos/ondas diurnos de la CT asociados pueden ser un proceso importante y fundamental de la CT.

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Sim Aberson (IP)

Más de la mitad de los ciclones tropicales del Atlántico sufren una transición extratropical, proceso por el que pasan de ser una entidad de núcleo cálido a un ciclón potencialmente grande, potente y axisimétrico en las latitudes medias y septentrionales. La transformación también puede provocar grandes impactos tanto aguas arriba como aguas abajo del propio ciclón tropical. Los procesos por los que se produce la transformación son poco conocidos y, lo que es más importante, poco previstos, al igual que los impactos perjudiciales. El objetivo de este experimento es conseguir una mayor comprensión del proceso de transición extratropical con el fin último de mejorar las previsiones de estos eventos potencialmente de gran impacto (Objetivos IFEX 1, 2, 3].

Visite la página del Proyecto de Transición Extratropical para ver un resumen de la Transición Extratropical.

Los datos de observación obtenidos se incorporarán a los sistemas operativos de predicción meteorológica numérica para comprobar su impacto en la mejora de las previsiones de trayectoria, intensidad y estructura. También se asimilarán a los modelos de alta resolución para probar las sofisticadas técnicas de asimilación de datos y, con las previsiones de los modelos, hacer estudios de casos. Los datos también se utilizarán para verificar los modelos de previsión en el momento de la observación. La aplicación final es mejorar las previsiones de estos fenómenos meteorológicos potencialmente de gran impacto.

Requisitos

TC que toca tierra, que sufre un rápido debilitamiento o una transición extratropical

Motivación

El movimiento hacia el polo de un CT inicia complejas interacciones con el entorno de latitudes medias que a menudo conducen a una fuerte disminución de la capacidad de predicción hemisférica. En la cuenca atlántica, estas interacciones suelen dar lugar a un desarrollo ciclónico ascendente que conduce a fenómenos meteorológicos de gran impacto en Estados Unidos y Canadá, así como a un desarrollo descendente de la cresta asociado al flujo de salida del CT y a la excitación de las ondas de Rossby que conducen a un desarrollo ciclónico descendente. Se ha demostrado que estos fenómenos son precursores de fenómenos extremos en Europa y Oriente Medio, y que pueden conducir al posterior desarrollo de los CT en las cuencas del Pacífico y del Atlántico a medida que las ondas avanzan río abajo. Durante este tiempo, la estructura del CT comienza a cambiar rápidamente: las distribuciones simétricas de vientos, nubes y precipitaciones concentradas alrededor de un centro de circulación de CT maduro desarrollan asimetrías que se expanden. Los sistemas frontales se desarrollan con frecuencia, dando lugar a fuertes precipitaciones, especialmente a lo largo del frente cálido, muy por delante del CT. La expansión asimétrica de las áreas de alta velocidad de los vientos y las fuertes precipitaciones puede causar impactos severos sobre la tierra sin que el centro del CT toque tierra. El movimiento hacia el polo de un CT también puede producir grandes campos de olas en superficie debido a las altas velocidades de viento y al aumento de la velocidad de traslación del CT, lo que da lugar a un fenómeno de "trapped-fetch".

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Ghassan Alaka (Co-PI), Heather Holbach (Co-PI), John Kaplan, Peter Dodge, Jun Zhang, Frank Marks

Este experimento está diseñado para emplear el avión P-3 para recoger observaciones termodinámicas y cinemáticas en los ciclones tropicales que tocan tierra para ayudar a lograr tres objetivos: 1) Entender mejor los mecanismos que modulan el potencial de un CT para producir tornados. 2) Investigar los factores que controlan tanto la magnitud de las ráfagas de viento como la tasa de disminución del viento sostenido, tanto en el momento de tocar tierra como después. 3) Reducir la incertidumbre en las estimaciones de la velocidad del viento del SFMR en las regiones costeras. Objetivo 2 de IFEX].

Los datos cinemáticos y termodinámicos recogidos durante este experimento serán útiles tanto para la inicialización y el análisis del modelo en tiempo real como para la validación posterior a la tormenta, ya que los datos Doppler aerotransportados, de la sonda de caída y del SFMR se transmitirán en tiempo real y se pondrán a disposición a través de sitios web públicos tras la finalización de cada vuelo. El carácter exhaustivo de los conjuntos de datos mencionados permitirá a los investigadores realizar varios experimentos de sensibilidad del modelo para evaluar la precisión de la previsión producida utilizando varias configuraciones del modelo, así como para validar la precisión de la estructura de la tormenta antes y después de la llegada a tierra prevista por un modelo determinado.

Requisitos

Ciclón tropical que toca tierra, que sufre un rápido debilitamiento o una transición extratropical

Motivación

El ciclo de vida del CT suele terminar cuando toca tierra y decae a medida que se desplaza hacia el interior. En caso de amenaza de llegada a tierra en EE.UU., una media de 550 km de costa se somete a un aviso de huracán, que cuesta aproximadamente un millón de dólares por km. El tamaño de la zona de alerta depende de la trayectoria prevista, de la magnitud de los vientos huracanados y de tormenta tropical y de los plazos de evacuación. La investigación ha contribuido a reducir las incertidumbres en las previsiones de la trayectoria, por lo que el objetivo aquí es mejorar la precisión de los análisis de los vientos de superficie y las previsiones cerca y después de la llegada a tierra para permitir la optimización de las zonas de alerta y la reducción de los costes de los preparativos. Además, las previsiones de decaimiento tras la toma de tierra y de tiempo severo en el CT son necesarias para advertir adecuadamente a las poblaciones alejadas de la costa. Las previsiones de tiempo severo, particularmente de tornados, incrustados dentro de un CT que toca tierra son particularmente difíciles.

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Jason Dunion (Co-PI), Lidia Cucurull (Co-PI), Mike Hardesty (Co-PI, Universidad de Colorado - NOAA/CIRES)

Coordinar los vuelos de la P-3 Orion y de la G-IV del satélite ADM-Aeolus, que ofrecerán la oportunidad de calibrar y validar las observaciones del viento y de los aerosoles basadas en los satélites, comparándolas con las observaciones de teledetección e in situ que recogerán los aviones de la NOAA [Objetivos 1 y 2 de IFEX].

Los datos recogidos durante este experimento serán útiles para validar los perfiles tridimensionales de viento y aerosol de ADM-Aeolus. Los datos de las aeronaves de teledetección que se recogerán incluyen perfiles de viento Doppler Wind Lidar (P-3 Orion), perfiles de viento Tail Doppler Radar (TDR) (P-3 Orion y G-IV), y perfiles de aerosol DWL (P-3 Orion). Las observaciones de datos in situ incluirán GPS dropsondes desplegados desde el P-3 Orion y el G-IV. Los datos de las aeronaves también serán valiosos para evaluar el rendimiento de los modelos numéricos en entornos como los CT y la capa de aire sahariana. Para más información sobre la capa de aire sahariana, visite la página de la capa de aire sahariana.

Requisitos

No hay requisitos: se puede volar en cualquier etapa del ciclo de vida del CT

Motivación

ADM-Aeolus representa la primera misión satelital que mide los perfiles del viento de la Tierra a nivel global y que también puede utilizarse para detectar aerosoles atmosféricos (Flamant et al. 2008). Los esfuerzos de validación y evaluación propuestos en este módulo están motivados por varios factores 1) ADM-Aeolus puede proporcionar 2.400 perfiles de viento atmosférico globalmente por día y puede proporcionar datos en regiones tradicionalmente escasas de datos del globo; 2) aunque el radio de los vientos con fuerza de tormenta tropical (R34) es un componente importante del proceso de previsión de CT, la determinación de estos vientos en la periferia de los CT puede ser difícil en regiones escasas de datos. ADM-Aeolus puede proporcionar valiosas observaciones de viento para ayudar a los pronosticadores a determinar el R34; 3) se ha demostrado que la capa de aire sahariana (SAL) suprime la formación e intensificación de los CT en el Atlántico. ADM-Aeolus puede detectar el polvo mineral en suspensión de la SAL y el chorro de levante de nivel medio de 600-800 hPa (z~4,4-2,1 km) y puede utilizarse para ayudar a evaluar las interacciones SAL-TC.

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Jason Dunion (Co-PI), Jon Zawislak (Co-PI), Michael Folmer (Co-PI), Chris Barnet (Co-PI), Rebekah Esmaili (Co-PI), Nadia Smith (Co-PI)

Utilizar las dropsondas GPS lanzadas desde el jet G-IV de la NOAA para validar los perfiles tridimensionales de temperatura y humedad producidos desde los satélites de órbita polar NOAA-20 y Suomi-NPP. La destreza de estos perfiles atmosféricos, creados mediante el algoritmo del Sistema Único de Procesamiento Atmosférico Combinado de la NOAA (NUCAPS), se evaluará con los datos de las sondas de caída del GPS y también se utilizará para evaluar los análisis de los modelos GFS y FV3-GFS [Objetivos 1, 2, 3 de IFEX].

Los datos recogidos durante este experimento serán útiles para validar los perfiles termodinámicos NUCAPS producidos a partir de los instrumentos CrIS (infrarrojos) y ATMS (microondas) que vuelan a bordo de los satélites de órbita polar NOAA-20 y Suomi-NPP, así como los índices de estabilidad atmosférica derivados de esos perfiles. Los datos de las aeronaves serán valiosos para evaluar el rendimiento de los modelos numéricos en entornos difíciles con altos gradientes de temperatura y humedad y zonas de alta estabilidad estática (por ejemplo, la capa de aire sahariana y las intrusiones de aire seco que envuelven a las perturbaciones tropicales (por ejemplo, las ondas de levante africanas, las invesiones y los CT).

Requisitos

No hay requisitos: se puede volar en cualquier etapa del ciclo de vida del CT

Motivación

Los sondeos atmosféricos NUCAPS (temperatura y humedad) producidos desde los satélites de órbita polar NOAA-20 y Suomi-NPP proporcionan una cobertura global y han sido ampliamente validados mediante el uso de rawinsondes terrestres y lanzados desde barcos (Nalli et al. 2013). Sin embargo, el rendimiento de NUCAPS en entornos tropicales con fuertes gradientes horizontales y verticales de temperatura y humedad [por ejemplo, la capa de aire sahariana y los entornos de las perturbaciones tropicales (por ejemplo, las ondas de levante africanas (AEW), las invesiones y los CT] no se ha evaluado ampliamente. Los esfuerzos de validación (NUCAPS) y evaluación (modelos de previsión) propuestos en este experimento están motivados por dos factores: 1) NUCAPS puede proporcionar miles de sondeos atmosféricos en los entornos de los TCs a nivel global; y 2) la termodinámica puede ser un factor importante que gobierna la intensidad y la estructura de las AEWs, inves y TCs.

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Jun Zhang (Co-PI), Nick Shay (Co-PI), Rick Lumpkin (NOAA/AOML/PhOD), George Halliwell (NOAA/AOML/PhOD), Elizabeth Sanabia (USNA), y Benjamin Jaimes (U. Miami/RSMAS)

Recoger observaciones destinadas a comprender mejor la respuesta de los huracanes a los cambios en las condiciones oceánicas subyacentes. Los datos de observación recogidos en este experimento se utilizarán para evaluar y mejorar la física de los modelos de huracanes relacionados con la interacción aire-mar [Objetivos 1 y 3 de IFEX].

Las parametrizaciones físicas relacionadas con el acoplamiento aire-mar en los modelos de previsión de huracanes siguen siendo evaluadas y mejoradas para mejorar la predicción de la trayectoria y la intensidad. Las observaciones del océano y de la atmósfera cercana a la superficie de este experimento proporcionarían un conjunto de datos único para la evaluación de los modelos y la mejora de la física. La estructura cinemática y termodinámica de la parte superior del océano, así como los flujos de superficie, pueden evaluarse en los modelos de predicción de huracanes comparándolos con las observaciones recogidas en este experimento. Los datos de observación también pueden ser analizados para derivar nueva física para el modelo de huracanes acoplado. Además, los datos de observación recogidos en este experimento también pueden utilizarse para la inicialización del modelo con el fin de mejorar la representación de la estructura oceánica y cercana a la superficie. Además, el muestreo detallado de la estructura cinemática y termodinámica del océano antes de la tormenta y en la tormenta debería proporcionar una mejor inicialización del modelo oceánico utilizado en el sistema de modelización de huracanes acoplado.

Requisitos

Categorías 1-5

Motivación

La comprensión de los procesos físicos asociados al cambio de intensidad y estructura de los huracanes es importante para mejorar la previsión de los mismos mediante modelos numéricos avanzados de producción meteorológica. La reciente mejora de las parametrizaciones de los flujos ha conducido a un avance significativo en la precisión de las simulaciones y previsiones de huracanes. Estas parametrizaciones, sin embargo, se han basado en un número relativamente pequeño de mediciones directas de flujo. El objetivo primordial de estos estudios es realizar mediciones adicionales de flujo bajo un rango de condiciones lo suficientemente amplio como para mejorar las parametrizaciones de flujo. Además de las observaciones de flujo, este Experimento de Estudio del Océano pretende medir el enfriamiento bidimensional de la temperatura de la superficie del mar, la temperatura del aire, la humedad y los campos de viento por debajo de la tormenta y, por tanto, deducir el efecto del enfriamiento del océano en el flujo de entalpía del océano hacia la tormenta. Para deducir los mecanismos y las tasas de arrastre (inducidas por la cizalladura) del enfriamiento oceánico, también se medirá la estructura tridimensional de la temperatura, la salinidad y la velocidad del océano bajo la tormenta y, por tanto, también se medirá. Estas observaciones se utilizarán para evaluar la precisión del componente oceánico del sistema de modelización de huracanes acoplado.

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Jason Dunion (Co-PI), Sim Aberson (Co-PI), Kelly Ryan, Jason Sippel, Rob Rogers, Ryan Torn (SUNY Albany), Eric Blake (NWS/NHC), Mike Brennan (NWS/NHC), Chris Landsea (NWS/TAFB)

Investigar nuevas estrategias de muestreo para optimizar el uso de las observaciones de las aeronaves con el fin de mejorar las previsiones de los modelos sobre la trayectoria, la intensidad y la estructura de los ciclones tropicales [Objetivo 1 de IFEX].

Las misiones de Vigilancia Sinóptica del NHC se volaron desde 1998 hasta 2006 en colaboración con el programa de campo de huracanes del HRD; se pasó a operar en el Centro Nacional de Huracanes y el Centro de Operaciones Aéreas de la NOAA en 2007. Desde entonces, la definición de las pistas de vuelo se ha basado en las mismas técnicas de orientación desarrolladas hace más de una década. El nuevo Experimento de Flujo Sinóptico dirigirá la recogida de datos de GPS dropsondes y del radar Doppler de cola (TDR) utilizando técnicas de orientación más avanzadas basadas en conjuntos que optimizan el muestreo de las aeronaves del entorno del CT. Estas observaciones dirigidas se utilizarán para evaluar el impacto de las nuevas estrategias de muestreo adaptativo en las previsiones del sistema de previsión del modelo operacional acoplado sobre la trayectoria, la intensidad y la estructura del CT. Las observaciones de GPS dropsonde serán controladas en calidad y transmitidas al GTS en tiempo real para su asimilación en los modelos numéricos y los datos de TDR serán transmitidos al EMC de la NOAA en tiempo real.

Requisitos

No hay requisitos: se puede volar en cualquier etapa del ciclo de vida del CT

Motivación

Las misiones operativas de Vigilancia Sinóptica del G-IV han dado lugar a mejoras medias de la previsión de la trayectoria del GFS del 5-10% y a mejoras estadísticamente significativas de la intensidad hasta las 72 horas (Aberson 2010). Sin embargo, el diseño básico de la pista de vuelo del G-IV y las estrategias de muestreo observacional han permanecido prácticamente sin cambios durante la última década, mientras que el modelo, el conjunto y los sistemas de asimilación de datos se han actualizado considerablemente. El Experimento de Flujo Sinóptico está diseñado para investigar nuevas estrategias para optimizar el uso de las observaciones de las aeronaves para mejorar los pronósticos numéricos de la trayectoria, la intensidad y la estructura del CT.

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