La predicción de ciclones tropicales es la ciencia que se ocupa de predecir dónde se espera que se encuentre el centro de un ciclón tropical y sus efectos en algún momento en el futuro. La predicción de ciclones tropicales consta de varios elementos: predicción de trayectoria, predicción de intensidad, predicción de lluvia, predicción de marejadas ciclónicas, predicción de tornados y predicción estacional. Si bien la habilidad en la predicción de trayectorias está aumentando, la habilidad en la predicción de intensidad se ha mantenido sin cambios en los últimos años. La predicción estacional comenzó en la década de 1980 en la cuenca del Atlántico y se ha extendido a otras cuencas en los años posteriores.
Los métodos para pronosticar ciclones tropicales han cambiado con el paso del tiempo. Los primeros pronósticos conocidos en el hemisferio occidental fueron realizados por el teniente coronel William Reed del Cuerpo de Ingenieros Reales en Barbados en 1847. Reed utilizó principalmente mediciones de presión barométrica como base de sus pronósticos. Benito Vines introdujo un sistema de pronóstico y alerta basado en cambios en la cobertura de nubes en La Habana durante la década de 1870. Sin embargo, antes de principios de la década de 1900, la mayoría de los pronósticos se realizaban mediante observaciones directas en estaciones meteorológicas, que luego se transmitían a los centros de pronóstico por telégrafo . No fue hasta la llegada de la radio a principios del siglo XX que las observaciones de los barcos en el mar estuvieron disponibles para los pronosticadores. En la década de 1930 se empezaron a utilizar radiosondas en el pronóstico de ciclones tropicales. En la década siguiente se produjo el advenimiento del reconocimiento basado en aeronaves por parte de los militares, comenzando con el primer vuelo dedicado a un huracán en 1943 y el establecimiento de los Hurricane Hunters en 1944. En la década de 1950, se empezaron a utilizar radares meteorológicos costeros en los Estados Unidos, y los vuelos de reconocimiento de investigación por parte del precursor de la División de Investigación de Huracanes comenzaron en 1954. [1]
El lanzamiento del primer satélite meteorológico, TIROS-I, en 1960, introdujo nuevas técnicas de predicción que siguen siendo importantes para la predicción de ciclones tropicales hasta el presente. En la década de 1970, se introdujeron boyas para mejorar la resolución de las mediciones de superficie, que hasta ese momento no estaban disponibles en todas las superficies de ultramar. [1]
A finales de los años 1970, William Gray observó una tendencia a la baja actividad de huracanes en la cuenca del Atlántico Norte durante los años de El Niño . Fue el primer investigador en establecer una conexión entre dichos eventos y los resultados positivos lo llevaron a realizar más investigaciones. Encontró que numerosos factores en todo el mundo influyen en la actividad de los ciclones tropicales, como la conexión de los períodos húmedos en el Sahel africano con un aumento de las llegadas a tierra de huracanes importantes a lo largo de la costa este de los Estados Unidos . Sin embargo, sus hallazgos también mostraron inconsistencias cuando solo se consideró un único factor como influencia principal. [2]
Utilizando sus hallazgos, Gray desarrolló un pronóstico objetivo y estadístico para la actividad estacional de huracanes; predijo solo el número de tormentas tropicales, huracanes y huracanes mayores, renunciando a detalles sobre trayectorias y posibles recaladas debido a las inconsistencias antes mencionadas. [2] Gray emitió su primer pronóstico estacional antes de la temporada de 1984, que utilizó las relaciones estadísticas entre la actividad de ciclones tropicales, El Niño-Oscilación del Sur (ENSO), la oscilación cuasibienal (QBO) y las presiones del nivel del mar en la cuenca del Caribe. [3] El esfuerzo resultó modestamente exitoso. [2] Posteriormente emitió pronósticos antes del inicio de la temporada de huracanes del Atlántico en mayo y antes del pico de la temporada en agosto. [4] Estudiantes y colegas se unieron a su equipo de pronóstico en los años siguientes, incluidos Christopher Landsea , Paul W. Mielke Jr. y Kenneth J. Berry. [5]
El flujo sinóptico a gran escala determina entre el 70 y el 90 por ciento del movimiento de un ciclón tropical. El flujo medio de las capas profundas es la mejor herramienta para determinar la dirección y la velocidad de la trayectoria. Si las tormentas están muy cizalladas, el uso de un viento de nivel inferior es un mejor predictor. El conocimiento del efecto beta puede utilizarse para dirigir un ciclón tropical, ya que conduce a un rumbo más al noroeste en el hemisferio norte. También es mejor suavizar los movimientos de corto plazo del centro de la tormenta para determinar una trayectoria más precisa. [6]
Debido a las fuerzas que afectan las trayectorias de los ciclones tropicales, las predicciones precisas de las trayectorias dependen de la determinación de la posición y la fuerza de las áreas de alta y baja presión y de la predicción de cómo cambiarán esas áreas durante la vida de un sistema tropical. Al combinar los modelos de pronóstico con una mayor comprensión de las fuerzas que actúan sobre los ciclones tropicales y una gran cantidad de datos de satélites en órbita terrestre y otros sensores, los científicos han aumentado la precisión de las predicciones de trayectorias en las últimas décadas. [7] Una predicción precisa de la trayectoria es importante, porque si la predicción de la trayectoria es incorrecta, las predicciones de intensidad, lluvia, marejada ciclónica y amenaza de tornado también serán incorrectas.
La regla 1-2-3 ( regla 1-2-3 del navegante o área de peligro ) es una directriz que se enseña comúnmente a los navegantes para el seguimiento y predicción de tormentas severas (específicamente huracanes y tormentas tropicales ). La regla 1-2-3 tiene dos partes, la regla de los 34 nudos, que es el área de peligro que se debe evitar. [8] La regla 1-2-3 en sí se refiere a los errores de pronóstico a largo plazo redondeados del NHC/TPC de 100-200-300 millas náuticas a 24-48-72 horas, respectivamente. Estos números estaban cerca del promedio de 10 años para el período de tiempo 1982-1991. [9] Sin embargo, estos errores han disminuido a cerca de 50-100-150 a medida que los pronosticadores del NHC se vuelven más precisos. El "área de peligro" que se debe evitar se construye expandiendo la ruta de pronóstico por un radio igual a los respectivos cientos de millas más los radios del campo de viento de 34 nudos pronosticados. [10]
Los meteorólogos afirman que son menos hábiles para predecir la intensidad de los ciclones tropicales que su trayectoria. [11] La potencia informática disponible limita la capacidad de los meteorólogos para modelar con precisión una gran cantidad de factores complejos, como la topología exacta y las condiciones atmosféricas, aunque con mayor experiencia y comprensión, incluso los modelos con la misma resolución se pueden ajustar para reflejar con mayor precisión el comportamiento del mundo real. [12] Otra debilidad es la falta de mediciones frecuentes de la velocidad del viento en el ojo de la tormenta. Se espera que el Sistema Global de Navegación por Satélite para Ciclones , lanzado por la NASA en 2016, proporcione muchos más datos en comparación con las mediciones esporádicas de las boyas meteorológicas y los aviones que penetran en los huracanes . [13]
Un pronóstico preciso de la trayectoria es esencial para crear pronósticos precisos de la intensidad, en particular en un área con islas grandes como el Pacífico norte occidental y el mar Caribe, ya que la proximidad a la tierra es un factor inhibidor para el desarrollo de ciclones tropicales. Un huracán/tifón/ciclón fuerte puede debilitarse si se forma una pared externa del ojo (normalmente a unos 80-160 kilómetros (50-99 millas) del centro de la tormenta), que obstruye la convección dentro de la pared interna del ojo. Este debilitamiento se denomina ciclo de reemplazo de la pared del ojo y suele ser temporal. [14]
El Dr. Kerry Emanuel creó un modelo matemático alrededor de 1988, llamado intensidad potencial máxima o MPI, para calcular el límite superior de la intensidad de los ciclones tropicales basándose en la temperatura de la superficie del mar y los perfiles atmosféricos de las últimas ejecuciones del modelo global . Los mapas creados a partir de esta ecuación muestran los valores de la intensidad máxima alcanzable debido a la termodinámica de la atmósfera en el momento de la última ejecución del modelo (ya sea 0000 o 1200 UTC ). Sin embargo, la MPI no tiene en cuenta la cizalladura vertical del viento . [15] La MPI se calcula utilizando la siguiente fórmula:
Donde es la velocidad potencial máxima en metros por segundo; es la temperatura de la superficie del mar debajo del centro del ciclón tropical, es una temperatura de referencia (30 °C) y , y son constantes de ajuste de curva. Cuando , , y , el gráfico generado por esta función corresponde al percentil 99 de los datos empíricos de intensidad de ciclones tropicales. [16]
La previsión de precipitaciones de ciclones tropicales es importante, ya que entre 1970 y 2004, las inundaciones interiores provocadas por ciclones tropicales causaron la mayoría de las muertes por ciclones tropicales en los Estados Unidos . [17] [18] Aunque las inundaciones son comunes en los ciclones tropicales cerca de una masa de tierra, hay algunos factores que provocan precipitaciones excesivas de los ciclones tropicales. El movimiento lento, como se vio durante el huracán Danny y el huracán Wilma , puede dar lugar a grandes cantidades. La presencia de topografía cerca de la costa, como es el caso en gran parte de México , Haití , República Dominicana , gran parte de América Central , Madagascar , Reunión , China y Japón actúa para magnificar las cantidades debido al flujo ascendente hacia las montañas. La fuerte fuerza de nivel superior de una vaguada que se mueve a través de los vientos del oeste, como fue el caso durante el huracán Floyd , puede dar lugar a cantidades excesivas incluso de sistemas que se mueven a un movimiento de avance promedio. Una combinación de dos de estos factores podría ser especialmente paralizante, como se vio durante el huracán Mitch en América Central . [19] Por lo tanto, un pronóstico de trayectoria preciso es esencial para producir un pronóstico preciso de las precipitaciones de los ciclones tropicales. [20] Sin embargo, como resultado del calentamiento global, el calor que se ha acumulado en la superficie del océano ha permitido que las tormentas y los huracanes capturen más vapor de agua y, dadas las mayores temperaturas en la atmósfera también, retengan la humedad durante más tiempo. [21] Esto da como resultado cantidades increíbles de lluvia al impactar la tierra, lo que a menudo puede ser el aspecto más dañino de un huracán.
Históricamente, los mapas de seguimiento de ciclones tropicales se utilizaban para incluir la trayectoria pasada y preparar pronósticos futuros en los Centros Meteorológicos Especializados Regionales y los Centros de Alerta de Ciclones Tropicales. La necesidad de un método más modernizado para pronosticar ciclones tropicales se había hecho evidente para los pronosticadores meteorológicos operativos a mediados de la década de 1980. En ese momento, el Departamento de Defensa de los Estados Unidos estaba utilizando mapas de papel, acetato, lápices de grasa y programas informáticos dispares para pronosticar ciclones tropicales. [22] El software del Sistema Automatizado de Pronóstico de Ciclones Tropicales (ATCF) fue desarrollado por el Laboratorio de Investigación Naval para el Centro Conjunto de Advertencia de Tifones (JTWC) a partir de 1986, [23] y utilizado desde 1988. Durante 1990, el sistema fue adaptado por el Centro Nacional de Huracanes (NHC) para su uso en el NHC, los Centros Nacionales de Predicción Ambiental y el Centro de Huracanes del Pacífico Central . [23] [24] Esto proporcionó al NHC un entorno de software multitarea que les permitió mejorar la eficiencia y reducir el tiempo necesario para hacer un pronóstico en un 25% o 1 hora. [24] ATCF se desarrolló originalmente para su uso dentro de DOS , antes de ser adaptado posteriormente a Unix y Linux. [23]
El principal modelo de predicción de marejadas ciclónicas en la cuenca atlántica es SLOSH , que significa Mar , Lago , Tierra , Surge de Huracanes . [25] Utiliza el tamaño de una tormenta, su intensidad, su movimiento hacia adelante y la topografía de la llanura costera para estimar la profundidad de una marejada ciclónica en cualquier punto de la cuadrícula individual en los Estados Unidos . Se requiere una trayectoria de pronóstico precisa para producir pronósticos precisos de marejadas ciclónicas. Sin embargo, si el punto de llegada a tierra es incierto, se puede generar un mapa de envoltura máxima de agua (MEOW) basado en la dirección de aproximación. Si la trayectoria de pronóstico en sí también es incierta, se puede generar un mapa de máximo de máximos (MoM) que mostrará el peor escenario posible para un huracán de una fuerza específica. [26]
La ubicación de la mayoría de los tornados relacionados con ciclones tropicales es su cuadrante noreste en el hemisferio norte y el cuadrante sureste en el hemisferio sur. [27] Como la mayoría de los otros pronósticos de los efectos de los ciclones tropicales, se requiere un pronóstico de trayectoria preciso para producir un pronóstico preciso de la amenaza de tornados.
Al observar las variaciones anuales de varios parámetros climáticos, los meteorólogos pueden hacer predicciones sobre la cantidad total y la intensidad de los ciclones tropicales que ocurrirán en una temporada determinada. Por ejemplo, al construir sus pronósticos estacionales, el Centro de Predicción Climática de los Estados Unidos considera los efectos de El Niño-Oscilación del Sur , el ciclo tropical de 25 a 40 años, la cizalladura del viento sobre los océanos y la temperatura de la superficie oceánica. [28]
1984...Gray también lanzó el proyecto que lo haría más famoso: un plan de pronóstico estacional para la cuenca del Atlántico, que predeciría el número de huracanes y tormentas tropicales meses antes de su llegada real. ... Es difícil exagerar el avance que Gray había logrado con su plan de pronóstico.
