Долгосрочные федеральные инвестиции улучшают прогнозирование опасных погодных явлений

Разрушительный торнадо в Мур, Оклахома, в мае 2023 года застал жителей врасплох, но у них было 16 минут, чтобы укрыться. Двадцать пять лет назад времени на подготовку было бы гораздо меньше, а количество жертв и масштабы разрушений — значительно больше. Эта разница во многом стала результатом масштабных федеральных инвестиций в исследования и обучение, направленных на улучшение прогнозирования опасных погодных явлений, включая торнадо.

Ключевую роль в этом прогрессе сыграло Национальное научное фонд США (NSF), в первую очередь через своё Управление геонаук и Отдел атмосферных и геокосмических наук. NSF поддерживает разработку численных моделей прогнозирования погоды, полевые кампании, создание приборов, образование и обучение. Исследования в области сильных гроз и торнадо часто проводятся в сотрудничестве с другими агентствами, такими как Национальное управление океанических и атмосферных исследований (NOAA). Многие достижения в понимании структуры и эволюции штормов, полученные благодаря поддержке NSF, сейчас ежедневно используются синоптиками по всему миру.

«Погода — это физическая наука и инженерная задача, но она оказывает глубокое влияние на отдельных людей, семьи и сообщества, — говорит Кельвин К. Дрогемайер, вице-председатель Национального научного совета NSF. — Мы никогда не должны упускать из виду её человеческое воздействие». NSF также запустил новую программу Hazards SEES, которая поощряет сотрудничество физиков и инженеров с исследователями в социальных и поведенческих науках, чтобы учитывать человеческий фактор в реагировании на угрозы, включая улучшение коммуникации рисков.

Значительным прорывом стало создание в 1989 году при поддержке NSF Центра анализа и прогнозирования штормов (CAPS) в Университете Оклахомы. Его миссией было перенести компьютерное прогнозирование погоды на масштаб отдельных гроз. Несмотря на первоначальный скептицизм, CAPS не только совершил трансформацию в прогнозировании, но и приблизился к возможности численного прогнозирования торнадо за час или более до его образования. Развитие технологий, таких как сеть радаров NEXRAD, высокоскоростная передача данных в рамках проекта CRAFT и использование суперкомпьютеров, позволило перейти к экспериментальным прогнозам высокого разрешения для всей территории США.

Дальнейшие инновации включают использование фазированных решёток для более быстрого отслеживания погоды, а также создание Инженерно-исследовательского центра CASA для адаптивного зондирования атмосферы, который передаёт несжатые данные радаров для большей точности. Исследования также показали ценность динамически адаптивных систем прогнозирования, которые подстраиваются под текущую погодную ситуацию. Однако ключевая задача остаётся: «Успешно прогнозировать эти торнадо с высокой степенью уверенности за час или более с помощью компьютерных моделей, — говорит Дрогемайер. — Наша работа не будет завершена, пока мы не достигнем цели нулевой смертности».