飓风桑迪动画或可改进洪水预报

来自桑迪的数据正在改进模型,这些模型可以预测风暴潮并精确定位风暴屏障的地点

一年前的今天,超级风暴桑迪袭击纽约和新泽西后不久,公众意识到美国有六个天气模型错误地预测了这场沿海岸而来的风暴将向东北方向转向大海。只有所谓的欧洲模型预测桑迪会“左转”,威胁到美国人口最多的城市和周围都市区的海岸。关于另一组试图预测风暴潮高度的模型,以及大致指导多少沿海陆地可能被淹没的信息,则鲜为人知。最好的预报给出了很大的范围:6到11英尺。

毋庸置疑,11英尺的洪水与6英尺的洪水大相径庭。而且任何风暴潮的高度在许多英里的海岸线上局部变化。科学家们现在正在使用关于桑迪的数据,试图创建能够更好定义即将到来的风暴潮的预报,并可以帮助城市规划者和工程师弄清楚哪些类型的屏障可能减少未来的洪水。

菲利普·奥顿是其中一位科学家,他是位于新泽西州霍博肯市史蒂文斯理工学院的海洋工程师。霍博肯市是一个约有 50,000 人的城市,位于纽约市都市区,桑迪风暴曾将其淹没在八英尺深的盐水中。他和他的同事们已经对这场风暴的物理特性进行了分解,试图理解它。“我们在东北地区很少遇到飓风,”奥顿说。“桑迪是一个绝佳的机会。”


支持科学新闻事业

如果您喜欢这篇文章,请考虑通过以下方式支持我们屡获殊荣的新闻报道 订阅。通过购买订阅,您将帮助确保有关塑造我们当今世界的发现和想法的具有影响力的故事的未来。


基本上,奥顿和他的同事们分离了可能导致海水上涨的不同因素,例如大气压的变化、风向、潮汐、涌入海洋的河流。然后,他们对这些因素分别建模,并将它们重新组合在一起,以试验每个参数的变化。结果之一是动画,这些动画再现并准确地描述了桑迪的洪水;其中两个动画可以在下面看到。

风和气压积聚风暴潮。在桑迪登陆前的几天里,从东北方向跨越大西洋吹来的风(箭头)开始将海水堆积在中大西洋沿岸。随着桑迪本身逼近,从风暴周围的高压区域到低压中心的大气压(黑线)梯度导致风暴下方的水面上升,那里的压力要低得多。动画从 10 月 26 日下旬开始,一直持续到 10 月 29 日晚上 10 点左右桑迪风暴潮达到陆地峰值,以及之后。大图显示了整个区域的风暴潮,映射到经度和纬度上。插图图表显示了曼哈顿旁新泽西州桑迪胡克海岸的风暴潮高度(以米为单位),地图上的颜色显示了整个区域的风暴潮高度(右侧的比例尺)。不包括潮汐信息。 

奥顿的团队正在准备一份关于结果的论文,并且已经与其他风暴建模小组(包括荷兰公司 Arcadis 和美国国家飓风中心)交换意见。该中心提供的预警给出了当地区域可能出现的风暴潮高度范围,但新的见解可能会促成可以更具体地预测洪水的模型,“逐个社区”奥顿希望如此。这种程度的细节可以帮助当局决定在特大风暴来临时在何处下达疏散命令。

奥顿说,未来,改进的风暴潮模型可以预测在未来的海平面上升情况下应划定哪些洪泛区,目前联邦紧急事务管理局正在使用过去风暴的数据在全国范围内进行这项工作。这些模型还可以预测扩大的湿地或进入海湾和河口的较浅通道是否可以减少风暴潮——目前正在对牙买加湾进行分析,牙买加湾面积很大且破败不堪,与纽约市皇后区和布鲁克林区(桑迪风暴严重破坏的两个区)的很大一部分接壤。

这些模型还可以用于评估在各大城市外建造巨大的、人为屏障是否能够阻挡洪水,以及它们是否会使毗邻这些结构的社区的洪水情况恶化。特别是,这类工作可以帮助科学家、工程师和政府官员决定是否建造一个有争议的外港门户屏障,该屏障将连接皇后区和新泽西州,以阻止风暴潮进入更大的纽约都会区。
 

霍博肯市如何被淹没。桑迪在夜间袭击,很难看到洪水进入社区的入口点。此动画显示了 10 月 29 日晚上(29/12 至 30/00 之间)洪水从哈德逊河西侧曼哈顿对面的霍博肯市进入的地点,洪水如何流过陆地以及水位有多深。缓慢而仔细地观看动画可能会为在何处建造可以防止未来洪水的屏障提供有力的线索。桑迪的风暴潮仅通过几百米长的海岸线进入城市,在图像的顶部和底部可见。城市中的水深显示在右侧的条形图上(以英尺为单位)。哈德逊河在霍博肯市旁边的水位随时间变化显示在底部(十月日期/一天中的小时)。 

Mark Fischetti has been a senior editor at 大众科学 for 17 years and has covered sustainability issues, including climate, weather, environment, energy, food, water, biodiversity, population, and more. He assigns and edits feature articles, commentaries and news by journalists and scientists and also writes in those formats. He edits History, the magazine's department looking at science advances throughout time. He was founding managing editor of two spinoff magazines: 大众科学 Mind and 大众科学 Earth 3.0. His 2001 freelance article for the magazine, "Drowning New Orleans," predicted the widespread disaster that a storm like Hurricane Katrina would impose on the city. His video What Happens to Your Body after You Die?, has more than 12 million views on YouTube. Fischetti has written freelance articles for the New York Times, Sports Illustrated, Smithsonian, Technology Review, Fast Company, and many others. He co-authored the book Weaving the Web with Tim Berners-Lee, inventor of the World Wide Web, which tells the real story of how the Web was created. He also co-authored The New Killer Diseases with microbiologist Elinor Levy. Fischetti is a former managing editor of IEEE Spectrum Magazine and of Family Business Magazine. He has a physics degree and has twice served as the Attaway Fellow in Civic Culture at Centenary College of Louisiana, which awarded him an honorary doctorate. In 2021 he received the American Geophysical Union's Robert C. Cowen Award for Sustained Achievement in Science Journalism, which celebrates a career of outstanding reporting on the Earth and space sciences. He has appeared on NBC's Meet the Press, CNN, the History Channel, NPR News and many news radio stations. Follow Fischetti on X (formerly Twitter) @markfischetti

More by Mark Fischetti
© . All rights reserved.