Source: People’s Republic of China – State Council News in German
Die Einführung eines neuen 24-Stunden-Vorhersagemodells für die rasche Intensivierung von Taifunen und des dazugehörigen 12-Stunden-Vorhersagedienstes biete China nun eine deutlich verbesserte Vorhersageleistung, so Forscher aus Shenzhen in Südchina.
Das am Shenzhen Institute of Advanced Technology (SIAT) der Chinesischen Akademie der Wissenschaften entwickelte Modell hat kürzlich die operative Einführung und die Tests zur praktischen Anwendung im Nationalen Meteorologischen Zentrum des Landes abgeschlossen.
In der Meteorologie gilt ein Taifun als sich rasch verstärkend, wenn seine maximale anhaltende Windgeschwindigkeit innerhalb von 24 Stunden um mehr als 15 Meter pro Sekunde oder innerhalb von 12 Stunden um mehr als 10 Meter pro Sekunde zunimmt.
Diese Wetterereignisse können äußerst zerstörerisch sein. Taifune wie Rammasun im Jahr 2014, Hato im Jahr 2017 und Yagi im Jahr 2024 durchliefen alle eine rasche Intensivierung vor dem Landfall und verursachten deshalb erhebliche Opferzahlen sowie wirtschaftliche Verluste.
Li Qinglan, Leiterin des Forschungsteams des neuen Modells „Machine Learning Ensemble Model for Tropical Cyclone Rapid Intensification Forecast“, stellte vor, dass die Entwicklung der Taifunintensität von mehreren miteinander wechselwirkenden Faktoren bestimmt werde, darunter von der Struktur des inneren Kerns, den Umgebungsbedingungen und den Wechselwirkungen zwischen Land- und Meeresoberfläche, was eine genaue Vorhersage äußerst schwierig macht.
Auch herkömmliche statistisch-dynamische Methoden sind nicht in der Lage, die nichtlinearen Eigenschaften von Intensitätsänderungen zu erfassen. Daher stellt die Vorhersage der Taifunintensität, insbesondere der raschen Intensivierung, nach wie vor eine große Herausforderung in diesem Forschungsbereich dar.
Um dieses Problem zu lösen, entwickelte das Team zwei quantitative Indizes: das Land-Meer-Verhältnis, das Schwankungen in der Land-Meer-Verteilung entlang der Zugbahn eines Taifuns erfasst, und das Symmetrieverhältnis, das die konvektive Symmetrie im inneren Kern eines Taifuns beschreibt. Diese Indizes zeigen physikalische Zusammenhänge zwischen der Symmetrie im inneren Kern und der raschen Intensivierung auf.
„Vor einer raschen Intensivierung entwickelt der innere Kern eines Taifuns typischerweise eine hochsymmetrische ringförmige Struktur. Ein symmetrischerer innerer Kern deutet auf eine höhere Wahrscheinlichkeit für das Auftreten einer raschen Intensivierung hin“, erklärte Li.
Im Rahmen dieser Innovation integrierte das Forschungsteam vier Algorithmen des maschinellen Lernens in ein Ensemble-Vorhersagemodell. Wenn mehr als die Hälfte der Teilmodelle eine rasche Intensivierung vorhersagen, gibt das System eine Vorhersage für eine rasche Intensivierung aus, wodurch die Vorhersagegenauigkeit effektiv verbessert wird.
Das Team testete das neue Modell, indem es 24-Stunden-Ereignisse mit rascher Intensivierung tropischer Wirbelstürme im Nordatlantik zwischen 2016 und 2020 simulierte. Gleichzeitig wurde dessen Leistung mit dem operativen Vorhersagesystem des US-amerikanischen National Hurricane Center verglichen. Die Ergebnisse zeigten, dass das neue Modell eine höhere Erkennungswahrscheinlichkeit und eine geringere Fehlalarmquote erzielte, was eine verbesserte Vorhersageleistung und operative Eignung belegt.
Lyu Xinyan, leitende Ingenieurin am Chinesischen Nationalen Meteorologischen Zentrum, erklärte, dass die Technologie zur Vorhersage der 24-stündigen raschen Intensivierung nun eine wichtige Referenz für Chinas Vorhersagen zur Taifunintensität darstelle.