NRL исследует реки в небе
Метеорологи из Лаборатории военно-морских исследований США (U.S. Naval Research Laboratory, NRL) планируют в 2020 году уделить повышенное внимание изучению ключевого, но сложного для моделирования компонента глобального водного цикла — атмосферных рек.
Эти «реки в небе», иногда называемые «Экспресс Майя» или «Ананасовый экспресс», ответственны за большую часть горизонтального переноса влаги за пределами тропиков и даже вплоть до Арктики. Горизонтальный перенос влаги — это перемещение воды с востока на запад или с севера на юг, в отличие от вертикального движения влаги из океана в атмосферу.
«Эти узкие реки переносят значительное количество воды по воздуху, несмотря на относительно небольшую занимаемую площадь, — говорит доктор философии Кэролайн Рейнольдс, руководитель Управления исследований вероятностного прогнозирования NRL. — Крупные атмосферные реки могут переносить столько же влаги, сколько Амазонка».
По данным Национального управления океанических и атмосферных исследований США (NOAA), в среднем всего несколько событий, связанных с атмосферными реками, обеспечивают 30–50% годового количества осадков на западном побережье США.
Способность предсказывать эти планетарные явления важна для ВМС и морской пехоты из-за приносимых ими значительной влаги, сильных приземных ветров и связанной с ними опасной погоды. Например, «Экспресс Майя» 2010 года способствовал «Снегомагеддону» в Вашингтоне, округ Колумбия, когда за примерно четыре дня в районе выпало около 5 футов (1,5 метра) снега.
«Что делает их немного сбивающими с толку для моделирования, так это их динамичность, — объясняет Рейнольдс. — Они могут длиться до нескольких дней, могут пульсировать, и мелкие детали на их краях могут сильно повлиять на их эволюцию».
По словам Рейнольдс, современные погодные модели могут ошибаться на сотни километров даже для краткосрочных прогнозов всего на несколько дней. «Нам еще многое предстоит понять о них, особенно взаимодействие океана и воздуха. У нас есть базовые знания, но до деталей еще нужно добраться».
Рейнольдс и доктор философии Джеймс Дойл, старший научный сотрудник отдела морской метеорологии NRL, используют сложные методы, называемые сопряженными моделями (adjoints), чтобы выяснить, насколько прогнозы этих рек чувствительны к малым изменениям в их структуре.
На «круиз» по реке
В начале 2020 года NRL планирует принять участие в полевом проекте в восточной части Тихого океана под руководством Океанографического института Скриппса Калифорнийского университета в Сан-Диего для сбора in situ наблюдений за атмосферными реками. NRL участвовала в аналогичных программах в 2016, 2018 и 2019 годах.
В ходе проекта система сопряженного моделирования NRL будет использоваться для наведения самолета WC-130J «Охотник за ураганами» ВВС США. Цель — обеспечить оптимальные маршруты полета для сбора данных бортовыми датчиками и сброса приборных комплексов с парашютом, известных как дропзонды.
«Прямые наблюдения за фактическими погодными условиями в этих атмосферных реках могут оказать непропорционально большое влияние на наши прогнозы, — отмечает Рейнольдс. — В прошлом мы показали, что наличие по крайней мере двух самолетов, собирающих наблюдения, может уменьшить нашу 24-часовую ошибку прогноза так же сильно, как вся североамериканская сеть радиозондов».
Работа NRL по атмосферным рекам финансируется ее программой фундаментальных наук и запланирована до 2022 года.