Huragan Maria był najsilniejszym huraganem, jaki nawiedził wyspę Portoryko od 1928 r., a jego szkody szacowane są na dziewięćdziesiąt miliardów dolarów między wyspą Portoryko a Wyspami Dziewiczymi Stanów Zjednoczonych. Huragan Maria odnotował bezprecedensowe całkowite opady deszczu, które spowodowały powodzie, lawiny błotne i szybkie wiatry, które doprowadziły do zniszczenia większości systemów przesyłu energii elektrycznej i komunikacji na wyspie. Dane meteorologiczne rejestrowane podczas zdarzeń ekstremalnych mają ogromne znaczenie w przewidywaniu przyszłych zdarzeń i przygotowaniach do kontroli szkód. Niestety, w przypadku huraganu Maria zarejestrowano ograniczone dane ze względu na zawalenie się stacji rejestrującej w ciągu pierwszych kilku godzin burzy.
Zespół badaczy z City College w Nowym Jorku pod kierunkiem profesora Jorge Gonzáleza wraz z jego kolegami, dr Rabindrą Pokhrelem, Salvadorem del Cos, Juanem Pablo Montoyą Rinconem i Equishą Glenn, przeprowadził symulację huraganu Maria w narzędziu do modelowania badań i prognoz pogody (WRF), numerycznym systemie przewidywania pogody opracowanym przez Narodowe Centrum Badań Atmosferycznych (NCAR), porównał i zweryfikował wyniki modelu z ograniczonymi zapisami obserwacyjnymi podczas huraganu Maria. Oryginalny artykuł został opublikowany w czasopiśmie naukowym Skrajności pogodowe i klimatyczne.
Profesor Gonzalez powiedział, że: “Huragan Maria był wyjątkową burzą o rekordowo wysokiej śmiertelności. Celem badania jest dostarczenie spostrzeżeń przed wydarzeniem i w jego trakcie do analizy wpływu, zwłaszcza na krytyczną infrastrukturę energetyczną.”
Profesor Gonzalez i współpracownicy zidentyfikowali procesy hydrometeorologiczne, które miały miejsce przed i w trakcie tego wyjątkowego wydarzenia. Wyniki modelu WRF wykorzystano do geoprzestrzennej oceny ryzyka awarii słupów elektroenergetycznych na wyspie.
Na podstawie analizy synoptycznej warunków, które doprowadziły do sztormu, rok 2017 jest najcieplejszym rokiem pod względem temperatur powierzchni mórz na świecie. Wyższej temperaturze powierzchni morza towarzyszył niski pionowy uskok wiatru, który sprzyja powstawaniu i intensyfikacji huraganów.
Zespół badawczy przewidział porównywalną lokalizację wyjścia na ląd i wielkość huraganu Maria za pomocą WRF. Maksymalna prędkość wiatru symulowana przez model była zbliżona do prędkości wiatru zarejestrowanej przez boje oceaniczne podczas huraganu. W symulacji przewidziano także porównywalne szczyty całkowitych opadów w centrum wyspy, wykorzystując dane dotyczące opadów i wpływ orograficzny dużych wysokości w górach centralnych wyspy. Ponadto symulowano, że zmienność orograficzna zwiększyła opady ponad czterokrotnie. Ocenę ryzyka awarii wież elektroenergetycznych na wyspie przeprowadzono na podstawie danych dotyczących prędkości wiatru i maksymalnych opadów, które wykazały wyższe ryzyko awarii na północy i w centrum wyspy.
Badanie to z powodzeniem dostarczyło krytycznego wglądu w wydarzenia poprzedzające huragan Maria. Rekordowo wysokie temperatury powierzchni morza i niskie pionowe uskoki wiatru były odpowiedzialne za niezrównane opady i powodzie spowodowane przez huragan. Główna autorka, dr Rabindra Pokhrel, powiedziała Science Featured: „Zatwierdzone zmienne meteorologiczne można dalej wykorzystywać do dalszych ocen skutków, takich jak modelowanie hydrologiczne (dla ryzyka powodziowego) i model odporności (dla wpływu na infrastrukturę krytyczną). Przyszłe prace będą skupiać się na generowaniu wiarygodnych źródeł danych na temat innych huraganów na wyspie i wykorzystaniu danych na temat wpływu na infrastrukturę krytyczną”.
Odniesienie do czasopisma
Pokhrel, Rabindra, Salvador del Cos, Juan Pablo Montoya Rincon, Equisha Glenn i Jorge E. González. „Obserwacja i modelowanie huraganu Maria w celu oceny szkód”. Ekstremalne warunki pogodowe i klimatyczne (2021): 100331. DOI: https://doi.org/10.1016/j.wace.2021.100331
O autorze
Doktor Pokhrel uzyskał stopień doktora (2021) w City College of New York, CCNY oraz tytuł magistra (2009) na Uniwersytecie Santa Clara w Kalifornii. Uzyskał tytuł licencjata w dziedzinie inżynierii mechanicznej (2003) na Uniwersytecie w Katmandu w Nepalu. Od 2011 roku dr Pokhrel wykłada na Uniwersytecie w Katmandu jako adiunkt, koncentrując się głównie na energii alternatywnej, a ostatnio na dynamice środowiska i planowaniu urbanistycznym. Jego badania doktoranckie przygotowały go do zrozumienia klimatologii Karaibów, ekstremalnych zjawisk pogodowych, a zwłaszcza zrównoważonego rozwoju energetyki miejskiej. Opracował narzędzia do włączenia do modelu klimatu miejskiego w celu zbadania wpływu zintegrowanych technologii budowlanych na łagodzenie szczytowego zużycia energii w przypadku historycznych i przyszłych ekstremalnych upałów. Celem kariery doktora Pokhrela jest wykorzystanie danych modelowych/obserwacyjnych do zrozumienia, wdrożenia i promowania środków umożliwiających przystosowanie się do zmian klimatycznych. Wydział Nauk i Inżynierii Środowiska Uniwersytetu w Katmandu PoBox 6250, Dhulikhel, Nepal. E-mail: rabindra@ku.edu.np
Zbawiciel Ciała jest absolwentką City College w Nowym Jorku, która wcześniej ukończyła Instituto Tecnológico y de Estudios Superiores de Monterrey (ITESM), uzyskując tytuł licencjata (2012) w dziedzinie inżynierii mechanicznej i tytuł magistra (2017) w dziedzinie inżynierii energetycznej. Jego praca magisterska dotyczyła uproszczenia metody projektowania parabolicznych koncentratorów słonecznych i oceny powstałych projektów pod kątem intensywności promieniowania na rurze odbiornika za pomocą narzędzia SolTrace. Od tego czasu współpracował z Grupą Badań nad Środowiskiem Przybrzeżno-Miejskim (CUERG) przy analizie danych pogodowych i klimatycznych dla Portoryko i Karaibów. E-mail: sdelcos@gmail.com
Juana P. Montoya-Rincona uzyskał tytuł licencjata w dziedzinie inżynierii mechanicznej na Uniwersytecie EAFIT w Medellin w Kolumbii w 2018 r. Obecnie jest w trakcie doktoratu. uzyskał stopień inżyniera mechanika w City College w Nowym Jorku, NY, USA. Jego zainteresowania badawcze obejmują przewidywanie ekstremalnych przerw w dostawie prądu spowodowanych warunkami pogodowymi za pomocą modeli statystycznych, analizę odporności sieci elektroenergetycznej oraz ocenę ryzyka systemów przesyłowych. E-mail: juanpablomonto10@hotmail.com
Equisha Glenn jest absolwentem Centrum Nauk o Systemach Ziemi i Technologii Teledetekcji NOAA EPP (CESSRST) w City College w Nowym Jorku. Pisze doktorat z inżynierii lądowej (2021), ze szczególnym uwzględnieniem zasobów wodnych, klimatu i odporności. Ponadto posiada tytuł licencjata i magistra w dziedzinie nauk o systemach ziemskich i inżynierii środowiska. Przez całą swoją karierę akademicką i zawodową współpracowała z agencjami władz lokalnych, miejskich i federalnych, w tym z NASA, Wydziałem Ochrony Środowiska Nowego Jorku (NYCDEP) i Biurem ds. odporności burmistrza Nowego Jorku. Obecnie pracuje nad kilkoma projektami badawczymi związanymi z klimatem. Jej praca z NOAA koncentruje się na zrozumieniu wpływu zmian klimatycznych na zasoby wodne w celu dostosowania strategii zarządzania wodą na wypadek powodzi i suszy. Dodatkowo jej projekty z NASA skupiają się na analizie ekstremalnych warunków cieplnych w Chicago i Durbanie (RPA). Equisha jest zainteresowana wypełnieniem luki między danymi, klimatem i polityką, aby pomóc w budowaniu bardziej odpornej przyszłości dla miast i społeczeństwa. E-mail: ekwishaglenn@yahoo.com
Prof. González jest dyrektorem ds Inicjatywa CCNY mająca na celu promowanie sukcesu akademickiego w STEM (CiPASS), główny naukowiec z Coastal-Urban Environmental Research Group (CUERG) oraz profesor inżynierii mechanicznej w City College of New York (CCNY) w City College of New York. Prof. González uzyskał stopień doktora (1994) i tytuł licencjata (1988) w dziedzinie inżynierii mechanicznej odpowiednio w Georgia Institute of Technology i na Uniwersytecie Puerto Rico-Mayagüez. Prowadzi wykłady i badania w zakresie zrównoważonego rozwoju energii w miastach, pogody i klimatu w miastach, teledetekcji miast oraz modelowania i analizy regionalnego klimatu. Profesor González posiada kilka patentów w dziedzinie urządzeń wykorzystujących energię słoneczną, wykrywania aerozoli i prognozowania zużycia energii w budynkach, a także został uznany przez National Science Foundation za wybitnego młodego naukowca prestiżową nagrodą CAREER Award. Jest autorem lub współautorem ponad 100 recenzowanych publikacji, wygłosił setki prezentacji na konferencjach, a jego badania przyciągnęły ponad 40 milionów dolarów z funduszy zewnętrznych. Jest członkiem Amerykańskiego Towarzystwa Inżynierii Mechanicznej (ASME) i byłym wiceprzewodniczącym Zarządu Amerykańskiego Towarzystwa Meteorologicznego ds. Środowiska Miejskiego. W 2015 r. został mianowany przez burmistrza miasta członkiem panelu ds. zmian klimatycznych dla miasta Nowy Jork, a ostatnio starszym naukowcem wizytującym w Pekińskim Instytucie Meteorologii Miejskiej i Laboratorium Narodowym w Brookhaven. Jest współredaktorem Podręcznik ASME dotyczący sprzętu i systemów zintegrowanych i zrównoważonych budynków, i w tym roku 2019 został mianowany redaktorem założycielem najnowszego wydania ASME Journal of Engineering dla zrównoważonych budynków i miast. E-mail: jgonzalezcruz@ccny.cuny.edu Sieć: http://cuerg.ccny.cuny.edu
