Heather Holbach y Kelly Ryan

La estimación de los riesgos del viento de los ciclones tropicales puede ser difícil y operativamente a menudo requiere que se hagan suposiciones sobre las características del viento en superficie en relación con las observaciones disponibles a nivel de vuelo. Las aproximaciones del viento en superficie utilizando el nivel de vuelo de reconocimiento (700 mb u 850 mb) se han apoyado rutinariamente en suposiciones simétricas, pero las comparaciones observacionales y de modelización sugieren desviaciones de este marco, detectando ocasionalmente variaciones en los vientos en superficie tanto radialmente (distancia desde el centro) como azimutalmente (alrededor de la tormenta). Los datos recogidos se utilizarán para refinar los supuestos asimétricos, investigar las asimetrías de la capa límite en su relación con los peligros del viento y las olas, y exponer los posibles sesgos de la capa límite en los modelos numéricos meteorológicos y climáticos.

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Descripción completa de la ciencia | Patrones de vuelo

Sim Aberson, Joe Cione, Jun Zhang

Se ha formulado la hipótesis de que las pequeñas características de los ojos y las paredes oculares de los ciclones tropicales muy intensos aumentan la cantidad de energía disponible para la intensificación del huracán, o son responsables de vientos superficiales dañinos al tocar tierra o de características de turbulencia intensa que afectan a las operaciones de vuelo. Sin embargo, nunca se han documentado las estructuras de estas características, especialmente las estructuras de temperatura y humedad.

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Jun Zhang (PI) y David Nolan (co-PI)

La convección de los ciclones tropicales (CT) produce ondas de gravedad que se propagan tanto hacia arriba como hacia afuera. Los datos de observación recogidos en este módulo se analizarán para cuantificar las características de las ondas gravitacionales en los huracanes en fase de madurez y su relación con la intensidad de la tormenta y el cambio de intensidad. Estos datos también proporcionarán información valiosa para la evaluación de modelos y la mejora de la física.

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Jun Zhang (PI), Jason Dunion, Joseph Cione, Robert Rogers, Frank Marks, Andrew Hazelton, Jonathan Zawislak, Gregory Foltz (AOML), Daniel Stern (NRL), James Doyle (NRL), Sue Chen (NRL), Yi Jin (NRL), Nick Shay (UM), Benjamin Jaimes (UM), Elizabeth Sanabia (USNA), Ping Zhu (FIU), Xiaomin Chen (UAH), Brian Tang (SUNY Albany), Robert Fovell (SUNY Albany), Zhien Wang (CU), Michael Bell (CSU), Ralph Foster (UW), Joshua Wadler (ERAU), Johna Rudzin (MSU), George Bryan (NCAR), Rosimar Rios-Berrios (NCAR), Falko Judt (NCAR), Cheyenne Stienbarger (GOMO), y Emily A. Smith (GOMO)

La capa límite atmosférica es una región crucial de un ciclón tropical (CT), porque es el área de la tormenta en contacto directo con la humedad del océano y las fuentes de calor que impulsan la tormenta. Este módulo tiene como objetivo recopilar datos de observación para mejorar nuestra comprensión de los procesos físicos en la capa límite que controlan el cambio de intensidad del CT. Estos datos pueden utilizarse para evaluar y mejorar el rendimiento de los modelos de previsión de CT, como el Sistema de Análisis y Previsión de Huracanes (HAFS).

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Paul Chang (IP), Zorana Jelenak, Joe Sapp (NOAA/NESDIS/STAR): Ricky Roy (Tomorrow.io), Sim Aberson (NOAA/AOML/HRD)

Mejorar nuestra comprensión de las recuperaciones por microondas de la superficie del océano y de los campos de viento atmosférico, y evaluar nuevas técnicas/tecnologías de teledetección. Ayudar a validar los sensores basados en satélites de la superficie del océano en condiciones extremas y reducir el riesgo de futuras misiones por satélite. Proporcionar a los pronosticadores perfiles de la capa límite de los huracanes en tiempo casi real, cuando sea posible.

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Rob Rogers (PI), Michael Fischer, Anthony Didlake (PSU), Michael Bell (CSU), Anthony Wimmers (UWisc), Jim Doyle (NRL), Dan Stern (NRL)

En este módulo se estudiará la estructura de las largas bandas de lluvia en espiral (rainbands) que a menudo se extienden desde la pared ocular de los huracanes fuertes hasta distancias muy grandes del centro. Estas bandas de lluvia, que a menudo contienen mezclas de fuertes tormentas eléctricas y lluvias más ligeras que pueden cubrir enormes áreas, se cree que afectan a la estructura y la intensidad del huracán en el que están incrustadas. Los datos de este módulo tratarán de explorar estas estructuras y su posible relación con la estructura y la evolución de los huracanes.

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Joseph Cione, Jun Zhang, Josh Wadler (ERAU), George Bryan (NCAR), Ron Dobosy (NOAA/ARL-ret), Xiaomin Chen (UAH), Altug Aksoy, Sim Aberson, Frank Marks, Kelly Ryan, Brittany Dahl, Johna Rudzin-Schwing, (MS State), Josh Alland (NCAR), Rosimar Rios-Berrios (NCAR), Don Lenschow (NCAR), Chris Rozoff (NCAR), Eric Hendricks (NCAR), Falko Judt (NCAR), Jonathan Vigh (NCAR)

Este experimento utiliza pequeños drones, en lugar de aeronaves tripuladas, para muestrear las regiones más bajas y peligrosas del ciclón tropical (CT). Se cree que las observaciones desde estas plataformas únicas mejorarán la comprensión básica y mejorarán el conocimiento de la situación por parte de los meteorólogos. Los análisis detallados de los datos recogidos desde estos pequeños drones también tienen el potencial de mejorar la física de los modelos informáticos que predicen los cambios en la intensidad de las tormentas.

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Heather Holbach, Ivan PopStefanija (ProSensing Inc.), Mark Bourassa (FSU) y Ralph Foster (UW-APL)

Este módulo recopilará datos en huracanes maduros para continuar mejorando las estimaciones de la velocidad del viento en superficie y la tasa de lluvia del Radiómetro de Microondas de Frecuencia Escalonada (SFMR) y comprender cómo las observaciones de la velocidad del viento del SFMR, los vientos a nivel de vuelo, las sondas de caída, el radar de cola-Doppler (TDR) y el Perfilador Aerotransportado de Imágenes de Viento y Lluvia (IWRAP) deben promediarse y ajustarse a vientos medios (o sostenidos) de 1 minuto estadísticamente consistentes. Además, se verificarán las observaciones del oleaje en superficie y se identificará la extensión de las olas de 8 pies de altura significativa. La mejora de las mediciones del SFMR y la comprensión de cómo las diversas observaciones de viento basadas en aeronaves deben ser promediadas y ajustadas a vientos medios de 1 minuto estadísticamente consistentes, junto con la mejora de nuestro conocimiento del campo de olas de superficie, tienen numerosas implicaciones para los esfuerzos de previsión e investigación, tales como proporcionar observaciones más precisas para estimar la intensidad y el tamaño de los ciclones tropicales (TC), junto con mejores estimaciones de los peligros marinos y comparaciones para las observaciones por satélite. Estas mejoras permiten proporcionar a los gestores de emergencias y al público en general mejores alertas y avisos de los posibles impactos de un CT y conduce a resultados de investigación más precisos.

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Jason Dunion (PI), Jun Zhang (Co-PI), John Knaff (NESDIS/STAR-CIRA/Colorado State University), Chris Slocum (NESDIS/STAR-CIRA/Colorado State University)

Este módulo pretende recoger observaciones que mejoren la comprensión de cómo las oscilaciones diurnas y nocturnas de la radiación afectan a la intensidad y estructura de los huracanes. Uno de los componentes de estas oscilaciones es un fenómeno denominado ciclo diurno de los ciclones tropicales, en el que se observa cómo los campos nubosos de las tormentas se expanden y contraen cada día. Estas expansiones diarias se asocian a un pulso de tormentas y lluvias que se desplazan a cientos de kilómetros del centro de la tormenta y que afectan al flujo de aire hacia la tormenta en los niveles más bajos sobre el océano.

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Paul Reasor y John Gamache

Los análisis tridimensionales del viento derivados de dos aviones P-3 equipados con radar Doppler de cola (TDR) y que vuelan simultáneamente en transectos perpendiculares a través de la pared del ojo del huracán se comparan en una evaluación del método de análisis del viento Doppler-radar. A través de esta evaluación, buscamos obtener una mejor comprensión de cómo relacionar la velocidad máxima del viento derivada del radar y otros aspectos de la estructura del viento del huracán con estimaciones similares utilizando observaciones convencionales.

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Paul Reasor y John Gamache

El objetivo de este módulo es recoger observaciones que mejoren la comprensión de cómo las oscilaciones diurnas y nocturnas de la radiación afectan a la intensidad y estructura de los huracanes. Uno de los componentes de estas oscilaciones es un fenómeno llamado ciclo diurno de los ciclones tropicales, en el que se observa que los campos de nubes de las tormentas se expanden y se contraen cada día. Estas expansiones diarias están asociadas a un pulso de tormentas y lluvias que se aleja cientos de kilómetros del centro de la tormenta y que afecta al flujo de aire hacia la tormenta en los niveles más bajos sobre el océano.

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Heather Holbach, John Kaplan, Jun Zhang, Ghassan Alaka, Frank Marks, Lew Gramer, George Alvey, Forrest Masters (Universidad de Florida), Michael Biggerstaff (Universidad de Oklahoma), David Nolan (Universidad de Miami), Xiaomin Chen (Universidad de Alabama en Huntsville), Johna Rudzin (Universidad Estatal de Mississippi), John Schroeder (Universidad Tecnológica de Texas).

Los ciclones tropicales (TC) que tocan tierra producen a menudo una variedad de fenómenos meteorológicos de alto impacto sobre la tierra, incluyendo tornados y vientos dañinos (en particular ráfagas) para los que existe una guía de previsión objetiva limitada. Por lo tanto, nuestro experimento pretende utilizar aviones P-3 e instrumentos de equipos de investigación móviles basados en tierra para recopilar datos en TCs que tocan tierra para mejorar tanto nuestra comprensión como la capacidad de predecir los fenómenos peligrosos a menudo asociados con estos sistemas que tocan tierra.

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Sim Aberson

Los ciclones tropicales pueden decaer (girar hacia abajo) o transformarse en potentes ciclones extratropicales cuando encuentran aguas frías por debajo o una elevada cizalladura del viento en la atmósfera. Los mecanismos por los que los ciclones tropicales se transforman en extratropicales no son bien previstos por los modelos numéricos, lo que da lugar a grandes errores, especialmente en los impactos aguas abajo del ciclón en transición real. Este experimento pretende mejorar las previsiones de estos sistemas.

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Jun Zhang (CIMAS/HRD), Joshua Wadler (Embry Riddle Aeronautical University), Johna Rudzin (Mississippi State), Joe Cione (NOAA AOML/HRD), Nick Shay (UMiami), Chidong Zhang (NOAA PMEL), Gregory Foltz (NOAA AOML), Stephan Howden (USM), Kevin Martin (USM), Travis Miles (Rutgers), Gustavo Goni (NOAA AOML), Kathy Bailey (U.S. IOOS), Steven Jayne (WHOI), Alex Gonzalez (WHOI), Pelle Robbins (WHOI), Paul Chang (NOAA NESDIS), Zorana Jelenak (NOAA NESDIS), Joe Sapp (NOAA NESDIS), Luca Centurioni (Scripps), Martha Schonau (Scripps), Hyun-Sook Kim (NOAA AOML), Matthieu Le Henaff (CIMAS/PhOD), HeeSook Kang (CIMAS/PhOD), Lew Gramer (CIMAS/HRD), Cheyenne Stienbarger (NOAA GOMO)

CHAOS se centra en la coordinación de diversas plataformas de observación nuevas (es decir, autónomas, no tripuladas, prescindibles) y convencionales (por ejemplo, aeronaves) para prestar apoyo:

- Vigilancia permanente de las principales características oceánicas del Golfo de México, el Atlántico tropical y/o el Mar Caribe (por ejemplo, la corriente en bucle, la corriente del Golfo, los remolinos y anillos, y las capas de agua dulce de las plumas de los ríos Misisipi y Amazonas-Orinoco).

- Observación específica de la zona de transición aire-mar para mejorar la comprensión de las interacciones aire-mar con el fin de mejorar la predicción de la intensificación de los CT, y/o

- Una combinación de enfoques de observación sostenida y específica.

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Jun Zhang (PI), Nick Shay (UM), Joseph Cione, Frank Marks, Sue Chen (NRL), Benjamin Jaimes (UM), Joshua Wadler (ERAU), Elizabeth Sanabia (USNA), Johna Rudzin (MSU), Lew Gramer, Heather Holbach, Rick Lumpkin (AOML), Gregory Foltz (AOML), Gustavo Goni (AOML), Hyun-Sook Kim (AOML), Matthieu Le Henaff (CIMAS), James Doyle (NRL), James Cummings (NRL), Luca Centurioni (SIO), Theresa Paluszkiewicz (OOC, LLC), Steven Jayne (WHOI), Chidong Zhang (PMEL), Dongxiao Zhang (PMEL), Christian Meinig (PMEL), Cheyenne Stienbarger (GOMO) y Emily A. Smith (GOMO)

La representación física de cómo interactúan la atmósfera y el océano en los modelos numéricos de previsión de ciclones tropicales (CT) no se ha evaluado plenamente con respecto a las observaciones. Se carece de mediciones casi simultáneas del océano y la atmósfera justo por encima de la superficie del océano, de los intercambios de energía que se producen entre ellos y de cómo cambian con el tiempo, lo que requiere una estrecha coordinación entre una amplia gama de plataformas de observación del océano y la atmósfera. Este experimento brindará una oportunidad única para evaluar hasta qué punto los modelos de previsión representan estas regiones más bajas de las tormentas. Las observaciones que se recojan deberían ayudar a mejorar la forma en que los modelos de previsión representan las interacciones entre el océano y la atmósfera en los huracanes.

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Jason Dunion (PI), Rebekah Esmaili (Co-PI, STC/JPSS), Michael Folmer (NWS/OPC)

Este módulo colocará radiosondas con productos de sondeo por satélite en tiempo real para comprender el entorno cercano y circundante de los ciclones pre-tropicales y/o ciclones tropicales. Los vuelos de este año se centrarán en la transición extratropical, las transiciones tropicales y las inversiones, si se dan casos útiles. Este módulo también explorará el valor de los sondeos por satélite para la vigilancia y previsión de Ciclones Tropicales utilizando herramientas de software locales y basadas en la web recientemente desarrolladas.

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Brittany Dahl (co-PI), Jason Dunion (co-PI), Rob Rogers (co-PI), Trey Alvey, William Blackwell (MIT, Lincoln Laboratory)

Este experimento está diseñado para calibrar y validar las medidas de temperatura, humedad y precipitación obtenidas desde los nuevos satélites TROPICS. Estos perfiles se compararán con las observaciones de los aviones NOAA P-3 y NOAA G-IV, cuyas pautas de vuelo se coordinarán en el espacio y el tiempo con los sobrevuelos del satélite.

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