El pronóstico de ciclones tropicales es la ciencia de pronosticar dónde se espera que esté el centro de un ciclón tropical y sus efectos en algún momento en el futuro. Hay varios elementos para el pronóstico de ciclones tropicales: pronóstico de trayectoria, pronóstico de intensidad, pronóstico de lluvias, marejadas ciclónicas, tornados y pronóstico estacional. Si bien la habilidad para predecir la trayectoria está aumentando, la habilidad para predecir la intensidad permanece sin cambios en los últimos años. Los pronósticos estacionales comenzaron en la década de 1980 en la cuenca del Atlántico y se han extendido a otras cuencas en los años posteriores.
Los métodos mediante los cuales se pronostican los 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 de Barbados en 1847. Reed utilizó principalmente mediciones de presión barométrica como base para sus pronósticos. Benito Vines introdujo un sistema de pronóstico y alerta basado en los cambios en la nubosidad en La Habana durante la década de 1870. Sin embargo, antes de principios del siglo XX, la mayoría de los pronósticos se realizaban mediante observaciones directas en estaciones meteorológicas, que luego se transmitían a los centros de pronóstico mediante telégrafo . No fue hasta la llegada de la radio a principios del siglo XX que los pronosticadores pudieron disponer de las observaciones desde barcos en el mar. En la década de 1930 se utilizaron radiosondas en la predicción de ciclones tropicales. La década siguiente vio la llegada del reconocimiento militar desde aviones, comenzando con el primer vuelo dedicado a un huracán en 1943, y el establecimiento de los Cazadores de Huracanes en 1944. En la década de 1950, los radares meteorológicos costeros comenzaron a usarse en el Estados Unidos, y los vuelos de reconocimiento de investigación realizados por el 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 la actualidad. En la década de 1970, se introdujeron boyas para mejorar la resolución de las mediciones en superficie, que hasta ese momento no estaban disponibles en todas las superficies de ultramar. [1]
A finales de la década de 1970, William Gray notó una tendencia de 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 tales eventos y los resultados positivos lo llevaron a seguir investigando. Encontró que numerosos factores en todo el mundo influyen en la actividad de los ciclones tropicales, como la conexión de los períodos húmedos sobre el Sahel africano con un aumento en la llegada de huracanes importantes a lo largo de la costa este de los Estados Unidos . Sin embargo, sus hallazgos también mostraron inconsistencias cuando solo se analiza un único factor como influencia principal. [2]
Utilizando sus hallazgos, Gray desarrolló un pronóstico estadístico objetivo para la actividad estacional de huracanes; solo predijo el número de tormentas tropicales, huracanes y huracanes importantes, omitiendo detalles específicos sobre sus trayectorias y posibles llegadas a tierra 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 los ciclones tropicales, El Niño-Oscilación del Sur (ENSO), la oscilación cuasi bienal (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 en el 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 capa profunda es la mejor herramienta para determinar la dirección y velocidad de la vía. Si las tormentas son significativamente cortantes, el uso de vientos de niveles más bajos es un mejor predictor. El conocimiento del efecto beta se puede utilizar para orientar un ciclón tropical, ya que conduce a un rumbo más noroeste para los ciclones tropicales en el hemisferio norte. También es mejor suavizar las oscilaciones a 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 determinar la posición y la fuerza de las áreas de alta y baja presión y de predecir cómo cambiarán esas áreas durante la vida de un sistema tropical. Combinando 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 los pronósticos de trayectoria en las últimas décadas. [7] Un pronóstico de trayectoria preciso es importante, porque si el pronóstico de trayectoria es incorrecto, los pronósticos de intensidad, lluvia, marejadas ciclónicas y amenaza de tornados también serán incorrectos.
La regla 1-2-3 ( regla 1-2-3 del marinero o área de peligro ) es una guía 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 la zona de peligro a evitar. [8] La propia regla 1-2-3 se refiere a los errores de pronóstico redondeados a largo plazo del NHC/TPC de 100-200-300 millas náuticas en 24-48-72 horas, respectivamente. Estas cifras se acercaron al promedio de 10 años para el período 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. La "zona de peligro" a evitar se construye ampliando la trayectoria prevista en un radio igual a los respectivos cientos de millas más los radios previstos del campo de viento de 34 nudos. [10]
Los meteorólogos dicen 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 pronosticadores 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 la realidad. comportamiento mundial. [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 Cyclone , lanzado por la NASA en 2016, proporcione muchos más datos en comparación con las mediciones esporádicas realizadas por boyas meteorológicas y aviones que penetran huracanes . [13]
Un pronóstico de trayectoria preciso es esencial para crear pronósticos de intensidad precisos, particularmente en un área con grandes islas como el Pacífico norte occidental y el Mar Caribe, ya que la proximidad a la tierra es un factor inhibidor del desarrollo de ciclones tropicales. Un huracán, tifón o ciclón fuerte puede debilitarse si se forma una pared exterior del ojo (normalmente a unos 80 a 160 kilómetros (50 a 99 millas) del centro de la tormenta), asfixiando la convección dentro de la pared interior del ojo. Este debilitamiento se denomina ciclo de reemplazo de la pared ocular 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 un ciclón tropical basándose en la temperatura de la superficie del mar y los perfiles atmosféricos de los últimos modelos globales . Los mapas creados a partir de esta ecuación muestran 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, el MPI no tiene en cuenta la cizalladura vertical del viento . [15] El MPI se calcula utilizando la siguiente fórmula:
¿Dónde está 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. [dieciséis]
El pronóstico de las precipitaciones de ciclones tropicales es importante, ya que entre 1970 y 2004, las inundaciones tierra adentro provocadas por ciclones tropicales causaron la mayoría de las muertes por ciclones tropicales en los Estados Unidos . [17] [18] Si bien las inundaciones son comunes en los ciclones tropicales cerca de una masa terrestre, existen 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 generar cantidades elevadas. La presencia de topografía cerca de la costa, como es el caso en gran parte de México , Haití , República Dominicana , gran parte de Centroamérica , Madagascar , Reunión , China y Japón , actúa para magnificar las cantidades debidas al flujo ascendente hacia las montañas. Un fuerte forzamiento en los niveles superiores proveniente de una vaguada que se mueve a través de los vientos del oeste, como fue el caso durante el huracán Floyd , puede generar cantidades excesivas incluso en sistemas que se mueven con un movimiento de avance promedio. Una combinación de dos de estos factores podría ser especialmente devastadora, como se vio durante el huracán Mitch en Centroamérica . [19] Por lo tanto, un pronóstico preciso de la trayectoria 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 huracanes capturen más vapor de agua y, dado el aumento de las temperaturas en la atmósfera, también retengan la humedad durante más tiempo. . [21] Esto da como resultado cantidades increíbles de lluvia sobre la tierra que a menudo puede ser el aspecto más dañino de un huracán.
Históricamente, las cartas de seguimiento de ciclones tropicales se utilizaban para incluir la trayectoria pasada y preparar pronósticos futuros en los Centros Meteorológicos Regionales Especializados y los Centros de Alerta de Ciclones Tropicales. A mediados del decenio de 1980 se hizo evidente para los pronosticadores meteorológicos operativos la necesidad de un método más modernizado para pronosticar ciclones tropicales. En aquella época, el Departamento de Defensa de los Estados Unidos utilizaba mapas en papel, acetato, lápices de grasa y diversos programas informáticos para pronosticar ciclones tropicales. [22] El software del Sistema Automatizado de Predicción de Ciclones Tropicales (ATCF) fue desarrollado por el Laboratorio de Investigación Naval para el Centro Conjunto de Alerta de Tifones (JTWC) a partir de 1986, [23] y utilizado desde 1988. Durante 1990, el sistema fue adaptado por el National Centro de Huracanes (NHC) para 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 en DOS , antes de adaptarse posteriormente a Unix y Linux. [23]
El principal modelo de pronóstico de marejadas ciclónicas en la cuenca del Atlántico es SLOSH , que significa Mar , Lago , Tierra , Oleada 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 individual de la cuadrícula 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) en función de la dirección de aproximación. Si la trayectoria del pronóstico en sí también es incierta, se puede generar un mapa de máximos 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 el cuadrante noreste en el hemisferio norte y el cuadrante sureste en el hemisferio sur. [27] Como la mayoría de los otros pronósticos sobre 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 en diversos parámetros climáticos, los pronosticadores pueden hacer predicciones sobre el número total y la intensidad de los ciclones tropicales que ocurrirán en una temporada determinada. Por ejemplo, al elaborar sus perspectivas 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 de los océanos. [28]
...1984...Gray también lanzó el esfuerzo que lo haría más famoso: un esquema 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.
