Osservazioni simultanee atmosferiche e marine direttamente sotto un violento tifone di categoria 5 nel Pacifico nord-occidentale

Queste osservazioni sono state fatte direttamente sotto il tifone n. 11, chiamato “Hinnamnor”https://www.sciencedaily.com/”Henry”, nell’estate del 2022. NTT e OIST intendono continuare la ricerca congiunta contribuendo a metodi di osservazione che migliorano il accuratezza delle previsioni dei tifoni e per spiegare i meccanismi di interazione tra l’atmosfera e l’oceano utilizzando i dati di osservazione direttamente sotto i tifoni.

Sfondo

I tifoni, che possono avere gravi ripercussioni sulla società e sull’ambiente, si sono recentemente intensificati e hanno causato più danni a causa del riscaldamento globale e di altri effetti del cambiamento climatico. Per prepararsi efficacemente a un tifone, è importante avere un’accurata comprensione, il prima possibile, di come saranno le condizioni della tempesta all’approdo. Tuttavia, attualmente non c’è modo di conoscere con precisione lo stato e l’intensità di un tifone mentre è ancora sopra l’oceano dalle immagini satellitari disponibili e da altre osservazioni. Pertanto, le informazioni sui tifoni nei bollettini meteorologici sono stimate sulla base dell’analisi delle immagini satellitari meteorologiche con una precisione limitata.

Nel tentativo di migliorare l’accuratezza delle previsioni, nel 2017 un progetto di ricerca nazionale ha utilizzato gli aerei per effettuare osservazioni dirette. Questo progetto ha dimostrato che i dati di osservazione degli aerei possono contribuire ad aumentare l’accuratezza delle previsioni dei tifoni. Nel 2013, l’OIST ha effettuato osservazioni marine e atmosferiche direttamente sotto un fortissimo tifone di categoria 4 (Typhoon n. 24, “Danas”) utilizzando un Wave Glider (modello SV2) di Liquid Robotics Inc., un veicolo di superficie autonomo e senza pilota che hanno soprannominato “OISTER.” Questa ricerca ha dimostrato accuratamente le condizioni necessarie alla superficie dell’oceano, direttamente sotto il tifone. Tuttavia, non è stato possibile effettuare tali osservazioni con precisione con tifoni più forti, perché le condizioni diventano troppo severe.

Con un clima caldo che crea condizioni favorevoli all’intensificazione, la ricerca sui tifoni è diventata sempre più importante, come dimostrato dall’istituzione dell’unica struttura di ricerca del Giappone dedicata allo studio dei tifoni nel 2021.

Nel 2021, NTT e OIST hanno avviato una ricerca congiunta per implementare l’osservazione dei fattori necessari per prevedere i tifoni, anche nell’ambiente ostile di un forte tifone. Nel 2022, NTT ha acquistato un nuovo Wave Glider (modello SV3) chiamato “Seiuchi-san” e ha iniziato le osservazioni dei tifoni utilizzando entrambi i dispositivi Wave Glider.

Risultati chiave

• Osservazione riuscita di vari fattori importanti nella previsione dell’intensità del tifone.
• Improvviso calo della pressione dell’aria vicino al centro del tifone (regione del vento violento).
• Diminuzione della temperatura dell’acqua di mare in due aree (regioni con vento violento e forte) a causa dell’agitazione del tifone. Improvviso aumento dell’altezza delle onde significative vicino al centro del tifone (nella regione del vento violento).

Questi sono descritti più dettagliatamente nella sezione successiva.

Panoramica della dimostrazione

Il tifone Hinnamnor è iniziato il 28 agosto 2022, vicino all’isola di Minamitorishima, con la pressione dell’aria che è scesa a 920 hPa mentre si spostava verso ovest ed è diventato un violento tifone di categoria 5. Dopo aver verificato la traiettoria prevista del tifone, i due Wave Glider sono stati messi in funzione.

Seiuchi-san operava nella regione del vento violento, a non meno di 11 km dal centro del tifone (con velocità del vento media di 25 m/s o più), e OISTER operava nella regione del vento forte a circa 100 km dal centro (con velocità del vento media di 25 m/s o più), e OISTER operava nella regione del vento forte a circa 100 km dal centro (con velocità del vento di 15 m/s o più). Entrambi i veicoli hanno effettuato simultaneamente misurazioni atmosferiche e oceaniche.

La pressione atmosferica è direttamente correlata all’intensità di un tifone e Seiuchi-san è stato in grado di catturare improvvisi e rapidi cambiamenti nella pressione atmosferica nella regione del vento violento del tifone. È stato in grado di confermare il valore di pressione più basso nel punto di massimo avvicinamento al tifone, intorno alle 20:00 del 31 agosto. Al contrario, OISTER ha effettuato osservazioni nella regione del vento forte e non è stato in grado di riconoscere tali cali.

Questi esperimenti sono stati anche in grado di misurare i cambiamenti nella temperatura dell’acqua di mare, che è importante per stimare l’intensità di un tifone. I cambiamenti nella temperatura dell’acqua influenzano la fornitura di energia al tifone e sono correlati alla forza del tifone, quindi è un altro elemento essenziale per prevedere con precisione l’intensità. Con Seiuchi-san vicino al centro del tifone, gli scienziati sono stati in grado di rilevare che il calo della temperatura dell’acqua di mare (circa 2°C) si è verificato più improvvisamente.

Seiuchi-san ha anche misurato un’altezza massima dell’onda di circa 9 m. Poiché le onde sono causate dal vento, conoscere l’altezza dell’onda consente di stimare la forza del vento. Pertanto, è utile ottenere dati sull’altezza delle onde direttamente sotto un tifone, ma questi dati sono stati difficili da ottenere dalle osservazioni satellitari.

I dati hanno anche mostrato cambiamenti nella velocità delle correnti oceaniche al passaggio del tifone. I ricercatori hanno anche misurato i fattori dell’ecosistema, comprese le concentrazioni di sale relative ai sali nutritivi e le quantità di clorofilla a, utile per analizzare il fitoplancton. Il team prevede di eseguire analisi più dettagliate sugli effetti dei tifoni in futuro.

Questi risultati sono stati pubblicati nel numero del 22 maggio 2023 di Lettere scientifiche online sull’atmosfera (SOLA)dalla Società Meteorologica del Giappone, che guida la ricerca meteorologica sin dalla sua fondazione nel 1882.

[Title] Osservazioni simultanee dell’atmosfera e dell’oceano direttamente sotto i tifoni utilizzando veicoli di superficie autonomi

Gli esperimenti hanno anche raccolto dati sul comportamento degli stessi Wave Gliders, oltre ai dati atmosferici e oceanici, inclusi orientamento e movimento. Gli scienziati analizzeranno questi dati sul comportamento e li useranno per migliorare le apparecchiature di osservazione in modo che possano continuare a fare osservazioni stabili in futuro. Progettano inoltre di continuare ad accumulare e verificare i dati di osservazione e di sviluppare spiegazioni per i meccanismi di interazione tra l’atmosfera e gli oceani.

Prospettive future

Il team di ricerca mira a migliorare l’accuratezza delle previsioni dei tifoni stabilendo metodi per effettuare osservazioni sui tifoni e migliorare i modelli di previsione dei tifoni spiegando i meccanismi all’opera all’interno dei tifoni. Ciò consentirà agli scienziati di analizzare e prevedere in modo più accurato le condizioni dei tifoni prima che raggiungano la terraferma.

In futuro, i ricercatori hanno anche in programma di collaborare con varie industrie e strutture per ottimizzare i metodi per l’osservazione dei tifoni in tempo reale e per applicarli nella tecnologia dell’infrastruttura di analisi delle informazioni terrestri utilizzando la rete di calcolo integrata nello spazio. Contribuiranno inoltre a realizzare una società resiliente che possa coesistere con i tifoni, adattandosi in modo proattivo all’ambiente sulla base di previsioni di tifoni altamente accurate.

Utilizzando i dati di osservazione per comprendere gli effetti del riscaldamento globale sui tifoni e, viceversa, gli effetti dei tifoni sull’ambiente globale, i ricercatori sperano di ottenere una migliore comprensione dell’ambiente globale e di essere maggiormente in grado di promuovere i cambiamenti nella nostra società’ comportamento per preservare e rigenerare la Terra.