Kombinierte Modelle versprechen verbesserte Hurrikan-Forschung

Berechung von Welleninteraktionen und Einfluss des Windes

Das Verständnis, wie sich Luft und Meer während eines Hurrikans gegenseitig beeinflussen, ist entscheidend für die Vorhersage der Sturmbahn, seiner Intensität, der Sturmfluten und des Epizentralgebiets der Wellen. Wenn Wissenschaftler Computermodelle entwickeln, um die Parameter eines Hurrikans zu berechnen, müssen sie nicht nur die atmosphärischen Bedingungen des Sturms beachten, sondern auch jene des Ozeans, einschließlich des Alters und der Frequenz der Wellen. Il-Ju Moon, Isaac Ginis und Tetsu Hara von der Universität Rhode Island haben Forschungspapiere veröffentlicht, die untersuchen, wie Oberflächenwellen und Wind die Dynamik des aufbäumenden Meeres unter extremen Bedingungen beeinflussen.

Die Forscher bedienten sich einer Kombination aus drei Computermodellen. Das NOAA WAVEWATCH III-Modell stützt sich auf Wind, die Interaktion zwischen den Wellen sowie die Verteilung von Schaumkronen und die Welle-Boden-Interaktion. Das Gleichgewichtsspektrum-Modell schätzt den Effekt des Windes auf den Ozean, wobei es den Druck durch die Wellen berücksichtigt. Das Wellengrenzschicht-Modell kalkuliert das oberflächennahe Windprofil, sowie den Oberflächenwiderstand der Wellen. Im Rahmen der ersten Studie sagte das kombinierte Modell den Effekt der Wechselbeziehung zwischen Wind und Welle vorher, indem es berechnete, wie die Wellen zu der Dynamik eines sich aufbäumenden Meeres beitragen. Die zweite Studie konzentrierte sich auf die Auswirkungen von Oberflächenwellen auf den Luft-Meer-Austausch bei tropischen Wirbelstürmen.

Die Forscher entdeckten, dass die Größe und das Auftreten der Wellen ebenso wie Windgeschwindigkeit und -richtung und ihr wechselseitiger Einfluss verschiedenste Bedingungen schaffen, die die Bahn und die Intensität eines Hurrikans beeinflussen. Das Team erkannte außerdem, dass die Koppelung des Oberflächenwellenmodells mit einem Hurrikanmodell für genauere Prognosen von Kurs und Intensität notwendig ist. Diese Erkenntnis gilt als signifikant, weil die Wind-Wellen-Interaktion von derzeitigen Hurrikan-Vorhersage-Modellen völlig ignoriert wird. Die aktuelle Kombination dieser Modelle hat den Wissenschaftlern dabei geholfen, die Interaktion zwischen Atmosphäre und Ozean besser zu verstehen. Sie bedienten sich Parameter, die die Wellen unter extremen Windbedingungen beschreiben. Zusätzliche Faktoren, wie der Effekt brechender Wellen und der Gischt, könnten ebenfalls eine wichtige Rolle in der Luft-Meer-Interaktion spielen. Die Forscher glauben, dass die Hinzunahme von Parametern ihre Ergebnisse bestätigt.