Tropikal Medicane Tropikal Depresyon Nedir Nasıl Oluşur
Medicanes veya "Akdeniz kasırgaları", morfolojik ve fiziksel olarak tropikal siklonlara benzeyen aşırı siklonik rüzgar fırtınalarıdır. Adalarda ve kıta kıyı bölgelerindeki potansiyel yıkıcılıkları nedeniyle,medicine ( İlaç ) risk değerlendirmesi büyük önem taşımaktadır. Yılda yalnızca bir ila ikiolayın ortalama sıklığı ve sistematik, çok aşamalı veri tabanlarının olmaması nedeniyle, ilaç kaynaklı rüzgarların uzun vadeli riskinin objektif bir değerlendirmesi standart yöntemlerle pratik değildir. Ayrıca, iklim üzerindeki insan etkilerinin bir sonucu olarak bu aşırı olayların sıklık veya yoğunlukta nasıl değişebileceği konusunda artan bir endişe var. Burada, binlerce sentetik fırtınanın oluşumunu gerektiren istatistiksel-deterministik bir yaklaşım uygulayarak mevcut ve gelecekteki riskin istatistiksel olarak sağlam bir değerlendirmesini mümkün.
Çapı birkaç yüz kilometre olan tropikal benzeri siklonlar zaman zaman Akdeniz üzerinde gelişir , izlerinin yakınında bulunan yoğun nüfuslu alanlar için ciddi bir tehdit oluşturuyor. Bu fırtınalar araştırma topluluğunun dikkatini çekti ve medicanes olarak adlandırıldı. Şekil 1 bakınız
Denizcilik kökenine ek olarak iki temel gerçek, bir doktorun tropikal analojisini güçlendirir uydu görüntülerinde görsel görünümü (merkezi bir gözün etrafına sarılmış kuvvetli, oldukça eş merkezli bulut bantları ve gerçek olayların sayısal simülasyonlarıyla ortaya konduğu üzere fırtınanın çekirdeğindeki denizden havaya ısı akışlarının ve gizli ısı salınımının temel rolleri. Gözlemler ve simülasyonlar, sadece istisnai olarak yüzeyde kasırga kuvvetli rüzgarları (yani 63 kt veya 117 km / s'den fazla) tetikleyebilecek olan sağlık görevlilerinin sıcak ve küçük ölçekli doğası konusunda hemfikirdir.
Her iki yaklaşım da sağlık görevlileri ile Akdeniz alçak basınç sistemlerinin geniş yelpazesi arasında kesin bir ayrım oluşturmanın büyük zorluğunu ortaya koymaktadır; bunların önemli bir kısmı, sıradan doğa dışı rahatsızlıkların fiziksel mekanizmalarını farklı oranlarda birleştiren hibrit siklonik fırtınalar olarak görülmektedir. (örneğin, ön dinamikler) Örneğin, bazı çalışmalar, bulut yapısı, simetri derecesi, uydu görüntülerinde boyut ve ömür açısından yılda yalnızca 0,5 fırtınanın çok katı tıbbi kriterleri karşıladığı sonucuna varmaktadır
Akdeniz'in batısında 8 Kasım 2011 tarihli Medicane'nin uydu görüntüsü (kaynak: EUMETSAT).
Akdeniz kıyılarındaki gerçek Medicane riskiyle ilgili bazı temel sorular ortaya çıkıyor .Olay ne kadar seyrek olursa, iklimsel kalıpları ve uzun vadeli değişiklikleri belirlemek o kadar zor olur, çünkü değerlendirilecek daha az Medicane vardır.
Küresel ısınmanın etkileri ile ilgili olarak, daha bol tropikal siklonlar için, son on yılda güç dağılımında önemli bir artış eğilimi bildirilmiştir (yani, maksimum yüzey rüzgar hızının fırtına ömrü boyunca toplamı). iyi örneklenmiş Kuzey Atlantik ve Batı Kuzey Pasifik
Çevre koşullarından şu şekilde hesaplanır
burada T S deniz yüzeyi sıcaklığıdır, T O fırtınanın en üst katmanındaki ortalama sıcaklık, k yüzeye yakın havanın özgül entalpisidir, k 0 * okyanusla temas halindeki havanın entalpisidir. okyanus sıcaklığında su buharı ile doyurulmuş ve C D ve C k , momentum ve entalpinin boyutsuz transfer katsayılarıdır. Küresel iklim modelleri (GCM'ler)
Medicane riskini değerlendirmeye yönelik ilk girişimler ve olası değişiklikleri son yıllarda iki farklı perspektife dayalı olarak yapılmıştır. İlk yaklaşım, medicanların meydana geldiği meteorolojik ortamların göstergesi olan büyük ölçekli parametrelerin (örneğin, PI veya türetilmiş miktarlar) uzaysal ve zamansal değişkenliğini incelenmiş
Burada, yoğunluk modelinin ihtiyaç duyduğu bu fırtınaların çevresel kontrolü için anahtar bileşenlerin sinoptik ölçeğindeki uzamsal ve zamansal değişkenliğin (potansiyel yoğunluk, orta-atmosferik sıcaklık ve nem ile alt ve üst troposferdeki rüzgarlar) olduğu yeni bir yöntem sunuyor ), temel bileşen analizi (PCA) yoluyla, ortaya çıkan bağımsız temel bileşenler (PC'ler) tarafından temsil edilen yeni bir alana dönüştürülür. Bu ayrıştırma, Akdeniz bölgesinin belirgin yıllık döngüsünü daha iyi kapsaması için her ay ayrı ayrı gerçekleştirilir ve günlük ızgaralı alanlar kullanılarak iki ardışık adımda uygulanır.600 hPa'da PI , sıcaklık ve bağıl nem ve 850 ve 250 hPa'da jeopotansiyel yükseklikler (jeostrofik ilişki yoluyla rüzgarların yerine geçenler olarak)
Resim 8 gösterilen coğrafi alan üzerine yayılmıştır. . İlk olarak, uzayda ve eşzamanlı olarak alanlar arasındaki mevcut korelasyonları (yani, aynı veya farklı fiziksel değişkenlerle ilgili tüm olası zaman serisi çiftleri arasındaki korelasyonları) hesaba katarız ve karşılık gelen uzamsal alan korelasyon matrisini PCA'ya tabi tutarız. Bu korelasyonlar o kadar belirgindir ki, yalnızca 10 PC ile verilerdeki varyansın yaklaşık% 70'ini açıklamak mümkündür, ancak yeniden analizde veya GCM'de açık bir şekilde çözülen "küçük ölçekli" meteorolojik yapıyı kaçırmamak için tüm PC'leri sistematik olarak tutsak da kaba alanlar. Bu bilgisayarlara uzamsal-fiziksel bilgisayarlar diyebiliriz
Ancak bu durumların zamansal evrimi sorununu çözmeyecektir. Bu nedenle, verilerin zamansal yapısını, önceki uzamsal-fiziksel PC'ler arasındaki zaman gecikmeli korelasyonların matrisinin yeni bir PCA'ya tabi tutulduğu ikinci bir adımda açıklıyor. Bu korelasyonlar için, 10 güne kadar bir zaman penceresi (söz konusu bölgedeki herhangi bir sinoptik ölçekli evrimi kapsayacak kadar) göz önünde bulunduruyoruz ve ortaya çıkan PC'lere geçici PC'ler diyebiliriz. Yine, tüm bu bilgisayarları elimizde tutuyoruz. Ortalama 0 ve standart sapma 1 olan bu geçici PC'ler çok güzel bir şekilde Gauss dağılımını takip etme eğilimindedir ve bu nedenle olasılıkları analitik olarak kolayca tanımlanabilir Resim 3
ERA-40 yeniden analizinin Ekim verilerinden çıkarılan ilk PC için mekansal-fiziksel modelin tasviri. 600 hPa'da (T600) ılık / soğuk (veya soğuk / ılık) sıcaklıkla ilişkili 250 ve 850 hPa'da jeopotansiyel yüksekliklerde (Z250 ve Z850 haritaları) KB-GD yönü boyunca yüksek / düşük (veya düşük / yüksek) bir dipolü temsil eder. harita), kuru / nemli (veya nemli / kuru) orta troposfer (R600 haritası) ve azaltılmış / geliştirilmiş (veya geliştirilmiş / azaltılmış) potansiyel yoğunluk (PINT haritası). PC yüklemeleri, noktalı olarak gösterilen negatif alanlar ile 0,2 aralıkta konturludur.
ERA ‐ 40 yeniden analizinin Ekim verilerinden çıkarılan ilk geçici PC'nin frekans dağılımı (çubuklar). Dağılım, analitik olarak normal bir ortalama 0 ve standart sapma 1 dağılımına (üst eğri) ayarlanabilir. Sentetik 10 günlük sinoptik durumların oluşturulması, gözlemlenen PC değerlerinin (ok) Gauss karışıklığına (alt eğri) dayanmaktadır. Ayrıntılar için metne bakın.
10 günlük sentetik iklim gerçekleşmeleri, gerçek olayların gelişimine - gerekli ancak yeterli olmayan bir bileşen olarak - eşlik ettiği gösterilen ampirik bir oluşum indeksinin yüksek değerlerinin mevcudiyetine dayanılarak, sağlık görevlilerinin potansiyel kuluçka dönemleri için incelenir.
Bu endeks, Emanuel ve Nolan tarafından tropikal siklon araştırması bağlamında formüle edilmiştir.
ve potansiyel yoğunluğa ( PI ), düşük seviyelerde mutlak vortisiteye ( η ), orta atmosferik bağıl neme ( RH ) ve troposfer boyunca dikey rüzgar kaymasına ( V kayması ) bağlıdır. GENendeks, Akdeniz üzerinde kurulan, büyük ölçekli bir baroklinik sistemin orta-troposferik seviyelerden üst-troposferik seviyelere kadar düşük bir soğuk kesime doğru olgunlaştığı, in situ yaklaştığı veya geliştiği zaman Akdeniz üzerinde kurulan tıp tedavisine yatkın ortamların özünü özetler. Bu koşullarda, troposferin derin bir katmanından geçen hava, büyük dikey yer değiştirmeler yoluyla kaldırılır, onu soğutur ve bağıl nemini arttırır. Böyle bir atmosfer birkaç nedenden dolayı tropikal siklon benzeri gelişmeye karşı hassastır: birincisi, tropikal siklonlar için yerel termodinamik potansiyel 1 anormal derecede büyük hava-deniz termodinamik dengesizliği nedeniyle; derin bir kolondan geçen hava çok nemlidir ve bu tür bir siklogenezi önleme eğiliminde olan konvektif aşağı akıntıların oluşumunu engeller; ve rüzgar kesme - hem yönlü hem de büyüklük olarak - bu olgun sinoptik senaryoda büyük olmayacak. Tüm bu bileşenlerin , ifade 2 'ye göre yüksek GEN değerlerini desteklediğini unutmayın .
Sentetik günlük alanlardan hesaplanan GEN uzamsal dağılımına dayanarak, siklonik bir ortamda ( η > 10 −4 s −1 ), yerel bir maksimum GEN gözlemlediğimizde olası bir ilaç oluşumu ima edilir .20 birimi aşıyor. Potansiyel bir oluşum olayı tespit edildiğinde, Beta ve Advection Modeli kullanılarak bulunduğu yerden bir aday yol oluşturulur, zamanda 6 saat geriye doğru entegre edilir (önceden var olan koşulları hesaba katmak için) ve zaman içinde birkaç gün ileri, bir zaman adımıyla 30 dk. Atmosferik-okyanus sayısal model simülasyonları için gerekli meteorolojik parametreler, batimetri ve okyanus karışık katman derinliği, iz noktaları boyunca enterpolasyon ile elde edilir.
ÖRNEK
GEN temelli kriterlerin üst-troposferik soğuk-çekirdek düşüklerinin ilaç potansiyelini yakalama yeteneği , ERA40 yeniden analizleri kullanılarak Tous ve Romero 2012 tarafından bilinen medicanes epizodlarında test edildi . Yöntem, her zaman bu senaryolar dahilinde bir veya birkaç potansiyel yolu gösterdi Resim4 Mart 1999'daki tıp örneğine bakınız , Bu örnek aynı zamanda rastgele oluşturulmuş sinoptik analogların yörüngelerin sayısı ve konumu üzerindeki etkilerini de göstermektedir. Birden fazla parça anlaşılmaktadır açık soru (tek bir parçaya müteakip atmosferik-okyanus modeli simülasyon sınırlamanız gerekir olup olmadığıdır örneğin en büyük birikmiş değerleri sergileyen bir GEN yol boyunca), ancak burada iz sayısını belirli bir ortam tarafından sunulan oluşum olasılığının başka bir göstergesi olarak yorumluyoruz ve bireysel vaka çalışmalarının analizini değil,Medicane riskinin istatistiksel bir tasvirini takip ettiğimiz için simüle ediyoruz hepsi.
19 Mart 1999'daki Medicane ile ilgili sinoptik senaryonun analizi (üst panel 18:00 UTC'deki fırtınanın konumunu gösterir). ERA ‐ 40 yeniden analizinden 12:00 UTC'de (GERÇEK) ve sentetik olarak oluşturulmuş üç analogdan (SENTETİK 1, 2 ve 3) çıkarılan 250 hPa'da (kontur aralığı 60 gpm) jeopotansiyel yükseklik gösterilir. Her durum için, bölüm sırasında metinde açıklanan yönteme göre tanımlanan potansiyel izler belirtilir (SENTETİK 3'ün izler üretmediğine dikkat edin).
Analiz edilen dört modelin tümü, 21. yüzyılın sonlarında doğru görevlilerinin sıklığının azaldığını gösteriyor Şu anki uzun vadeli 200 fırtına riski, GFDL, CSIRO, MIROC, Resim 5de güzel bir şekilde gösterilmektedir. 10 yıllık koordinatın ötesinde gelecekteki dönüş dönemi eğrilerinin yukarı doğru sapması olarak. Dört analiz GDM (yani modeli eğrileri Şekil ERA40 referans arsa altına yatmak mevcut iklim fırtınalar maksimum yoğunluğunu hafife gibi görünüyor yana
şiddetli medicanes geleceği insidansı beklenen artış sayısal olarak daha kötü olabilirdi tahmin edildi.
bu fenomenin en sık soğuk mevsimde ve Akdeniz'in batı ve orta havzalarında görüldüğünü göstermektedir. Bu tür mevsimsel ve alt bölgesel modeller Resim 6 ve 7 çubuk grafiklerde koyu gri olarak gösterilen, ERA40'tan türetilmiş sentetik fırtınaların dağılımlarında doğrulanır. . Sonbahar insidansı, kış fırtınalarının iki katıdır ve sıcak mevsimde çok az vaka meydana gelirken, Akdeniz'de batıdan doğuya fırtınaların oluşumunda doğrusal bir düşüş eğilimi vardır ve her yüzyılda neredeyse 10 vaka beklenemez. Atlantik sektörü ve Karadeniz. Açıktır ki, soğuk mevsimde batı-orta Akdeniz'de meydana gelme eğiliminde olan yüksek enlemlerden gelen soğuk hava saldırıları, deniz yüzeyinin olduğu kış döneminde bile deniz ve sağlık görevlilerinin ihtiyaç duyduğu atmosfer arasındaki termodinamik dengesizliği oluşturmak için ideal koşullardır. sıcaklıklar 14–15 ° C kadar düşük olabilir.
Yöntemimizde uygulanan tek kalibrasyon türü toplam fırtına sayısı olduğundan, GCM'lerin başlangıç dönemi için önceki mevsimsel ve bölgesel dağılımları yeniden üretme yeteneği modeller için çok önemli bir testtir. Yıllık döngü, maksimum değerlerini sonbahar yerine kışın sergileyen MIROC haricinde modeller tarafından oldukça iyi yakalanmıştır Resim 6 Öngörülen fırtına kaybı, mevsimsel dağılımın gelecekte göreceli olarak değişmesi beklenmeyecek şekilde yılın dört mevsimini etkileyecektir. Yine, MIROC, kışın kayda değer bir olay kaybı, ancak sonbaharda önemli bir kazanç göstererek genel kurala bir istisna gibi görünüyor. Alt bölgesel dağılımlarla ilgili olarak Resim 7 tahminler daha belirsiz görünüyor ve mevcut iklim için bazı bireysel sonuçlar sorunlu bile. ERA40 ile karşılaştırıldığında, en iyi sonuçlar CSIRO ve ECHAM modelleriyle elde edilir, ancak bunlar sırasıyla Atlantik ve Doğu Bölgesi fırtınalarını aşırı vurgulama eğilimindedir. GFDL, batı bölgelerindeki sağlık görevlilerinin sıklığını orta ve doğu bölgeleri lehine olduğundan az tahmin etmektedir. Diğer bir anormal davranış, Doğu Bölgesi olaylarını Batı Akdeniz fırtınalarının aleyhine gerçekçi olmayan bir şekilde önceliklendiren MIROC'un davranışıdır.
Son olarak Resim 8ve 9 mevcut ve gelecekteki iklim koşullarında sağlık görevlileri ile ilişkili rüzgar riskini özetlemektedir. Bu risk, tropikal fırtına kuvvetli yüzey rüzgarlarının (ortalama 1 dakika ortalama 34 kt'den büyük) ve ayrıca 60 kt'nin üzerindeki yüzey rüzgarlarının (yani kabaca kasırga kuvvet hızları) hesaplanan dönüş periyotları aracılığıyla ifade edilir.Resim 8alt paneli tıbbi fenomenolojiye ilişkin mevcut anlayışımızı doğrulamaktadır: bu fırtınalar, Akdeniz'in diğer yerleşim bölgelerine göre batı ve orta havzaların adalarını ve kıyılarını daha çok etkilemektedir. Maksimum 34 kt riskli (yani, en düşük geri dönüş süreleri) bölgeler Sicilya çevresinde ve İtalyan yarımadasının güneyinde bulunmaktadır. 60 kt ve üzeri şiddetli rüzgarların dönüş periyotları, Akdeniz havzasının çoğunda ortalama birkaç yüzyıldır ve güney İtalya, Sicilya ve yakındaki deniz bölgelerinde bir yüzyıldan daha az değerlere ulaşır. Riskin genel mekansal modeli, CSIRO ve ECHAM tarafından her iki rüzgar eşiği için de iyi bir şekilde yakalanmıştır, ancak önceki modelde batıya ve ikinci modelde doğuya doğru Medican aktivitesini aşırı vurgulama eğilimi vardır. ERA40 ile karşılaştırıldığında, GFDL'ye dayalı simüle edilmiş en yüksek rüzgar riski biraz doğuya doğru kaymış ve çoğunlukla merkez bölgeye odaklanmıştır. Daha önce tartışıldığı gibi, MIROC doğu bölgesinde çok fazla ve orta ve batı havzalarında çok az yol üretir .Resim 8 Alt-bölgesel ölçeklerde GCM tabanlı ürünlerin hafif veya hatta ciddi farklılıklarının, kasırga risk değerlendirmesine yönelik uygulamaları da dahil olmak üzere, bu araçların bilinen bir kısıtlaması olduğu unutulmamalıdır
Resim 8
Medicane yüzey rüzgarlarının mevcut iklimi için 34 kt (renkli) ve 60 kt (renk skalasında gösterilen değerler için beyaz konturlar) üzerindeki dönüş süreleri. Alt panel ayrıca metinde (mavi) tartışılan deniz bölgelerini gösterir.
Resim 9
Gelecek için öngörülen daha düşük fırtına sıklığı, şifalı rüzgar riskinde belirgindir ( 34 kt kategorisi için Resim 9 ile Resim 8 karşılaştırın dört GCM için gelecek geri dönüş dönemlerinde genel bir artış var. Riskin uzamsal modeli ile ilgili olarak, bu model alt-bölgesel ölçeklerde (CSIRO ve ECHAM) en güvenilir modellerde sadece biraz değişirken, ileride ilacı riskini GFDL'de doğuya doğru yayma ve onu merkeze doğru kaydırma eğilimi vardır. MIROC'ta Akdeniz. Tropikal fırtına kuvvetli rüzgarların gelecekte oluşumunda beklenen düşüşe rağmen, şiddetli rüzgar riskinin alansal boyutu (örneğin 60 kt olay, Şekil 9)ve daha yüksek aşırılıklar, gösterilmemiştir), yine Resim 5 gösterilen istatistiklerle uyumlu olarak, gelecekteki tüm iklimlerde korunur veya artırılır .
Bu çalışma, mevcut ve gelecekteki iklim koşulları altında medicane riskini değerlendirmek amacıyla, kasırga risk değerlendirmesine istatistiksel-deterministik yaklaşımımızı Akdeniz bölgesi için uyarladı. Yeni yöntem, istatistiksel olarak büyük olay popülasyonları üretmenin ekstra faydası ile, hesaplama açısından pahalı klasik yöntemlere (örneğin, fırtınaların dinamik olarak küçültülmesi) iyi bir alternatiftir.
Akdeniz bölgesi için eşi görülmemiş rüzgar riski haritaları oluşturduk, genel olarak mevcut iklimdeki sağlık görevlilerinin "bilinen" fenomenolojisiyle, belgelenmiş birkaç vakadan türetilen fenomenoloji ile anlaştık: bu nadir ancak aşırı fırtınalar, soğuk mevsimde ve deniz boyunca maksimum görülme sıklığını gösteriyor. orta Akdeniz bölgesi. Benzer bir uzaysal-zamansal sinyal, sağlık görevlilerinin dinamik ölçek küçültme çalışmalarından çıkarılabilir ve geleceğe yönelik kendi dinamik projeksiyonlarımız, bu çalışmada bulunan ilaç dağıtımındaki ve yoğunluğundaki genel eğilimlerle uyumlu görünmektedir. Bununla birlikte, dinamik ölçek küçültme ve istatistiksel-deterministik teknikler sorunu için kapsamlı bir karşılaştırma, bekleyen bir görevdir.
Bu coğrafi belirsizliklere rağmen, bu çalışmada analiz edilen GCM'ler, günümüze kıyasla sürekli olarak yüzyılın sonunda daha az sağlık görevlisi öngörmektedir (yaklaşık% 10-40 daha az), ancak daha yüksek sayıda şiddet vakasına işaret etmektedir. Bu fırtınaların rüzgar enerjisi üretimi - ve dolayısıyla yok etme gücü - rüzgâr hızının azaltılmasıyla orantılı olduğundan, bulgularımızı açığa çıkan Akdeniz toplumları için gelecekteki endişelerin bir nedeni olarak görüyoruz.