Previsão do tempo marítimo - Marine weather forecasting
Previsão meteorológica marinha é o processo pelo qual os marinheiros e organizações meteorológicas tentar condições futuro tempo de previsão sobre a Terra 's oceanos . Os marinheiros têm regras básicas quanto à navegação em torno dos ciclones tropicais há muitos anos, dividindo uma tempestade em duas metades e navegando pela metade normalmente mais fraca e mais navegável de sua circulação. As previsões do tempo marítimo por várias organizações meteorológicas podem ser rastreadas até o naufrágio do Royal Charter em 1859 e do RMS Titanic em 1912.
O vento é a força motriz do clima no mar, pois o vento gera ondas de vento locais , ondas longas no oceano e seu fluxo ao redor da cordilheira subtropical ajuda a manter as correntes de água quente, como a Corrente do Golfo . A importância do clima sobre o oceano durante a Segunda Guerra Mundial levou a relatórios meteorológicos atrasados ou secretos, a fim de manter uma vantagem competitiva. Os navios meteorológicos foram estabelecidos por várias nações durante a Segunda Guerra Mundial para fins de previsão e foram mantidos até 1985 para ajudar na navegação aérea transoceânica.
Observações voluntárias de navios , bóias meteorológicas , satélites meteorológicos e previsão numérica do tempo têm sido usadas para diagnosticar e ajudar a prever o tempo nas áreas oceânicas da Terra. Desde a década de 1960, o papel da previsão numérica do tempo nos mares da Terra assumiu um papel maior no processo de previsão. Elementos meteorológicos, como estado do mar , ventos de superfície, níveis das marés e temperatura da superfície do mar, são tratados por organizações encarregadas de prever o tempo em oceanos e mares abertos. Atualmente, a Agência Meteorológica do Japão , o Serviço Meteorológico Nacional dos Estados Unidos e o Met Office do Reino Unido criam previsões do tempo marinho para o Hemisfério Norte .
História
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Existem várias origens para as previsões meteorológicas marítimas emitidas pelo governo, geralmente após desastres marítimos.
Grã Bretanha
Em outubro de 1859, o clipper a vapor Royal Charter naufragou em uma forte tempestade ao largo de Anglesey ; 450 pessoas perderam a vida. Devido a esta perda, o vice-almirante Robert FitzRoy introduziu um serviço de alerta para remessas em fevereiro de 1861, usando comunicações telegráficas. Isso continuou sendo a principal responsabilidade do Met Office do Reino Unido por algum tempo depois. Em 1911, o Met Office começou a emitir previsões meteorológicas marítimas que incluíam avisos de vendaval e tempestade via transmissão de rádio para áreas ao redor da Grã-Bretanha. Este serviço foi descontinuado durante e após a Primeira Guerra Mundial , entre 1914 e junho de 1921, e novamente durante a Segunda Guerra Mundial entre 1939 e 1945.
Estados Unidos
A primeira tentativa de um programa climático marinho nos Estados Unidos foi iniciada em Nova Orleans, Louisiana, pelo United States Army Signal Corps . Um memorando de 23 de janeiro de 1873 instruiu o New Orleans Signal Observer a transcrever dados meteorológicos dos registros do navio daqueles que chegavam ao porto. A responsabilidade pela previsão da marinha foi transferida da Marinha dos Estados Unidos para o Weather Bureau em 1904, o que permitiu o recebimento de observações oportunas de navios no mar. O naufrágio do RMS Titanic em 1912 desempenhou um papel fundamental na previsão do tempo marinho em todo o mundo. Em resposta a essa tragédia, uma comissão internacional foi formada para determinar os requisitos para viagens oceânicas mais seguras. Em 1914, o trabalho da comissão resultou na Convenção Internacional para a Salvaguarda da Vida Humana no Mar . Em 1957, a fim de ajudar a resolver os problemas marinhos, o United States Weather Bureau começou a publicar a publicação Mariners Weather Log bimestral para relatar as condições meteorológicas anteriores principalmente nos oceanos do hemisfério norte, informações sobre as temporadas de ciclones tropicais do globo, para publicar climatologias mensais para uso dos que estão no mar e para encorajar observações voluntárias de navios a partir de navios no mar.
No Serviço Nacional de Meteorologia dos Estados Unidos (NWS), mapas de previsão do tempo começaram a ser publicados pelos escritórios na cidade de Nova York, San Francisco e Honolulu para uso público. As previsões do Atlântico Norte foram transferidas de um esforço fechado da Marinha dos Estados Unidos para um conjunto de produtos do Serviço Meteorológico Nacional via radiofacsimile em 1971, enquanto as previsões do nordeste do Pacífico tornaram-se publicamente disponíveis pelo mesmo método em 1972. Entre 1986 e 1989, a parte do Centro Meteorológico Nacional (NMC) conhecido como Ocean Products Center (OPC) era responsável pela previsão do tempo marítimo dentro do NWS. Entre agosto de 1989 e 1995, a unidade denominada Marine Forecast Branch também esteve envolvida no fornecimento de análises objetivas e produtos de previsão para variáveis marinhas e oceanográficas. O Marine Prediction Center, mais tarde renomeado para Ocean Prediction Center , assumiu a obrigação dos EUA de emitir avisos e previsões para partes dos oceanos Atlântico Norte e Pacífico Norte, uma vez que foi criado em 1995.
Importância do vento
Desenvolvimento de correntes oceânicas quentes
Os ventos alísios sopram para oeste nos trópicos e os ventos de oeste sopram para leste nas latitudes médias. Este padrão de vento aplica uma tensão à superfície do oceano subtropical com ondulação negativa em todo o Oceano Atlântico Norte . O transporte Sverdrup resultante é em direção ao equador. Por causa da conservação da vorticidade potencial causada pelos ventos que se movem em direção aos pólos na periferia oeste da cordilheira subtropical e o aumento da vorticidade relativa da água que se move para o norte, o transporte é equilibrado por uma corrente estreita e acelerada em direção aos pólos, que flui ao longo da fronteira oeste da bacia do oceano , superando os efeitos do atrito com a corrente de fronteira oeste conhecida como corrente do Labrador . A conservação da vorticidade potencial também causa curvas ao longo da Corrente do Golfo, que ocasionalmente se interrompem devido a uma mudança na posição da Corrente do Golfo, formando redemoinhos quentes e frios separados. Esse processo geral, conhecido como intensificação ocidental, faz com que as correntes na fronteira oeste de uma bacia oceânica, como a Corrente do Golfo, sejam mais fortes do que as da fronteira leste.
Dispersão de swell e grupos de ondas
As ondas são frequentemente criadas por tempestades a longas distâncias da praia onde quebram, e a propagação das ondas mais longas é limitada apenas pelas linhas costeiras. Por exemplo, ondulações geradas no Oceano Índico foram registradas na Califórnia depois de mais da metade de uma volta ao mundo. Essa distância permite que as ondas que compreendem as ondas sejam melhor classificadas e livres de oscilações à medida que viajam em direção à costa. Ondas geradas por ventos tempestuosos têm a mesma velocidade e irão se agrupar e viajar umas com as outras, enquanto outras que se movem a uma fração de metro por segundo mais lentas ficarão para trás, acabando por chegar muitas horas depois devido à distância percorrida. O tempo de propagao a partir da fonte t é proporcional à distância X dividido pelo período da onda T . Em águas profundas, é onde g é a aceleração da gravidade. Por exemplo, para uma tempestade localizada a 10.000 quilômetros (6.200 mi) de distância, as ondas com um período T = 15 s chegarão 10 dias após a tempestade, seguidas por ondas de 14 s outras 17 horas depois.
Essas chegadas dispersivas de ondulações, longos períodos primeiro com uma redução no período de pico da onda ao longo do tempo, podem ser usadas para dizer a distância em que as ondulações foram geradas. Considerando que o estado do mar na tempestade tem um espectro de frequência com mais ou menos sempre a mesma forma (ou seja, um pico bem definido com frequências dominantes dentro de mais ou menos 7% do pico), os espectros de ondulação são cada vez mais estreitos, às vezes como 2% ou menos, conforme as ondas se dispersam cada vez mais longe. O resultado é que os grupos de ondas (chamados de sets pelos surfistas) podem ter um grande número de ondas. De cerca de sete ondas por grupo na tempestade, isso sobe para 20 ou mais em ondas de tempestades muito distantes.
Viagens de veleiro
As viagens marítimas em um navio à vela podem levar muitos meses e um perigo comum é ficar paralisado por falta de vento ou ser desviado do curso por fortes tempestades ou ventos que não permitem o progresso na direção desejada. Uma forte tempestade pode levar ao naufrágio e à perda de todas as mãos. Os navios à vela só podem transportar uma certa quantidade de suprimentos em seus porões , então eles devem planejar viagens longas cuidadosamente para incluir provisões apropriadas , incluindo água doce .
Evitar ciclones tropicais
Os navegantes têm uma maneira de navegar com segurança em torno dos ciclones tropicais. Eles dividem os ciclones tropicais em dois, com base em sua direção de movimento, e manobram para evitar o segmento direito do ciclone no hemisfério norte (o esquerdo no hemisfério sul). Os marinheiros chamam o lado direito de semicírculo perigoso, já que a chuva mais forte e os ventos e os mares mais fortes ocorreram nesta metade da tempestade, já que a velocidade de translação do ciclone e seu vento de rotação são aditivos. A outra metade do ciclone tropical é chamada de semicírculo navegável, uma vez que as condições climáticas são atenuadas (subtrativas) nesta parte da tempestade. As regras básicas para viagens de navio quando um ciclone tropical está nas proximidades são evitá-los, se possível, e não cruzar o caminho previsto (cruzando o T). Aqueles que viajam pelo semicírculo perigoso são aconselhados a manter o vento verdadeiro na proa de estibordo e fazer o máximo possível de avanço. Os navios que se deslocam pelo semicírculo navegável são aconselhados a manter o vento verdadeiro no quadrante de estibordo enquanto fazem o maior avanço possível.
A regra 1-2-3 (regra 1-2-3 dos marinheiros ou área de perigo) é uma diretriz comumente ensinada aos marinheiros para rastreamento e previsão de tempestades severas (especificamente furacões e tempestades tropicais). Refere-se aos erros arredondados de longo prazo da previsão do National Hurricane Center de 100-200-300 milhas náuticas em 24-48-72 horas, respectivamente. No entanto, esses erros diminuíram para perto de 50-100-150 conforme os meteorologistas do NHC se tornam mais precisos com a previsão da trilha de ciclones tropicais . A "área de perigo" a ser evitada é construída expandindo o caminho previsto por um raio igual às respectivas centenas de milhas mais os raios do vento previstos (tamanho da tempestade nessas horas).
Dentro da previsão numérica do tempo
Modelagem da superfície do oceano
A transferência de energia entre o vento que sopra sobre a superfície de um oceano e a camada superior do oceano é um elemento importante na dinâmica das ondas. A equação de transporte de onda espectral é usada para descrever a mudança no espectro da onda ao longo da mudança da topografia. Simula a geração de ondas, o movimento das ondas (propagação dentro de um fluido), o rebaixamento das ondas , a refração , a transferência de energia entre as ondas e a dissipação das ondas. Uma vez que os ventos de superfície são o principal mecanismo de força na equação de transporte de ondas espectrais, os modelos de ondas oceânicas usam as informações produzidas por modelos numéricos de previsão do tempo como dados para determinar quanta energia é transferida da atmosfera para a camada na superfície do oceano. Junto com a dissipação de energia por meio de ondas brancas e ressonância entre as ondas, os ventos de superfície de modelos meteorológicos numéricos permitem previsões mais precisas do estado da superfície do mar.
Os primeiros modelos de ondas do mar foram desenvolvidos nas décadas de 1960 e 1970. Esses modelos tinham a tendência de superestimar o papel do vento no desenvolvimento das ondas e minimizar as interações das ondas. A falta de conhecimento sobre como as ondas interagiam entre si, suposições sobre uma altura máxima de onda e deficiências na potência do computador limitaram o desempenho dos modelos. Depois que os experimentos foram realizados em 1968, 1969 e 1973, a entrada do vento da atmosfera da Terra foi ponderada com mais precisão nas previsões. Uma segunda geração de modelos foi desenvolvida na década de 1980, mas eles não podiam modelar de forma realista o swell nem representar as ondas impulsionadas pelo vento (também conhecidas como ondas de vento) causadas por campos de vento que mudam rapidamente, como aqueles dentro de ciclones tropicais. Isso causou o desenvolvimento de uma terceira geração de modelos de ondas de 1988 em diante.
Dentro desta terceira geração de modelos, a equação de transporte de onda espectral é usada para descrever a mudança no espectro da onda ao longo da mudança da topografia. Simula a geração de ondas, o movimento das ondas (propagação dentro de um fluido), o rebaixamento das ondas , a refração , a transferência de energia entre as ondas e a dissipação das ondas. Uma vez que os ventos de superfície são o principal mecanismo de força na equação de transporte de ondas espectrais, os modelos de ondas oceânicas usam informações produzidas por modelos numéricos de previsão do tempo como entradas para determinar quanta energia é transferida da atmosfera para a camada na superfície do oceano. Junto com a dissipação de energia através de ondas brancas e ressonância entre as ondas, os ventos de superfície de modelos meteorológicos numéricos permitem previsões mais precisas do estado da superfície do mar.
Plataformas de observação
Navios meteorológicos
A ideia de um navio meteorológico estacionário foi proposta já em 1921 pela Météo-France para ajudar a apoiar o transporte marítimo e a chegada da aviação transatlântica . Estabelecido durante a Segunda Guerra Mundial, um navio meteorológico , ou navio meteorológico oceânico, era um navio estacionado no oceano como uma plataforma para observações meteorológicas de superfície e ar superior para uso na previsão do tempo. Eles foram usados durante a Segunda Guerra Mundial, mas não tinham meios de defesa, o que levou à perda de vários navios e muitas vidas. Eles estavam localizados principalmente nos oceanos Atlântico Norte e Pacífico Norte, relatando via rádio. Além da função de relatório meteorológico, essas embarcações auxiliam nas operações de busca e resgate , dão suporte a voos transatlânticos , agem como plataformas de pesquisa para oceanógrafos , monitoram a poluição marinha e auxiliam na previsão do tempo, tanto por meteorologistas quanto em modelos atmosféricos computadorizados . As embarcações de pesquisa continuam sendo amplamente utilizadas na oceanografia, incluindo oceanografia física e a integração de dados meteorológicos e climatológicos na ciência do sistema terrestre .
O estabelecimento de navios meteorológicos provou ser tão útil durante a Segunda Guerra Mundial que a Organização da Aviação Civil Internacional (ICAO) estabeleceu uma rede global de 13 navios meteorológicos em 1948, sendo sete operados pelos Estados Unidos, um operado em conjunto pelos Estados Unidos e Canadá, duas fornecidas pelo Reino Unido, uma mantida pela França, uma joint venture entre os Países Baixos e a Bélgica e uma compartilhada pelo Reino Unido, Noruega e Suécia . Esse número acabou sendo negociado para nove. O acordo de uso de navios meteorológicos pela comunidade internacional terminou em 1985.
Boias meteorológicas
Boias meteorológicas são instrumentos que coletam dados meteorológicos e oceânicos nos oceanos do mundo, bem como auxiliam durante a resposta de emergência a derramamentos de produtos químicos , procedimentos legais e projetos de engenharia . As bóias ancoradas estão em uso desde 1951, enquanto as bóias flutuantes têm sido usadas desde 1972. As bóias ancoradas são conectadas ao fundo do oceano por meio de correntes , náilon ou polipropileno flutuante . Com o declínio dos navios meteorológicos , eles assumiram um papel mais importante na medição das condições em mar aberto desde os anos 1970. Durante as décadas de 1980 e 1990, uma rede de bóias no oceano Pacífico tropical central e oriental ajudou a estudar o El Niño-Oscilação Sul . As bóias meteorológicas atracadas variam de 1,5 metros (4,9 pés) a 12 metros (39 pés) de diâmetro, enquanto as bóias flutuantes são menores, com diâmetros de 30 centímetros (12 pol.) A 40 centímetros (16 pol.). As boias flutuantes são a forma dominante de boia meteorológica em número absoluto, com 1250 localizadas em todo o mundo. Os dados de vento das boias apresentam erros menores do que os dos navios. Também existem diferenças nos valores das medições da temperatura da superfície do mar entre as duas plataformas, relacionadas com a profundidade da medição e se a água é aquecida ou não pelo navio que mede a quantidade.
Satélites meteorológicos
Em uso desde 1960, o satélite meteorológico é um tipo de satélite usado principalmente para monitorar o tempo e o clima da Terra. Os satélites podem ser em órbita polar , cobrindo toda a Terra de forma assíncrona, ou geoestacionários , pairando sobre o mesmo ponto no equador. Os satélites meteorológicos vêem mais do que nuvens e sistemas de nuvens. Começando com o satélite Nimbus 3 em 1969, as informações de temperatura através da coluna atmosférica começaram a ser recuperadas por satélites do Atlântico leste e da maior parte do Oceano Pacífico, o que levou a melhorias significativas nas previsões. Luzes da cidade, incêndios, efeitos da poluição, auroras , tempestades de areia e poeira, cobertura de neve, mapeamento de gelo, limites das correntes oceânicas, fluxos de energia, etc., e outros tipos de informações ambientais são coletados usando satélites meteorológicos. Outros satélites ambientais podem detectar mudanças na vegetação da Terra, estado do mar, cor do oceano e campos de gelo. O El Niño e seus efeitos sobre o clima são monitorados diariamente a partir de imagens de satélite. Coletivamente, os satélites meteorológicos pilotados pelos EUA, Europa, Índia, China, Rússia e Japão fornecem observações quase contínuas para um relógio global do tempo.
Utilitário
O uso comercial e de recreio de vias pode ser limitada significativamente por direcção e velocidade do vento, das ondas periodicidade e alturas, marés, e precipitação. Cada um desses fatores pode influenciar a segurança do trânsito marítimo. Consequentemente, uma variedade de códigos foram estabelecidos para transmitir de forma eficiente previsões meteorológicas marítimas detalhadas para os pilotos de navios via rádio, por exemplo, o MAFOR (previsão marítima). As previsões meteorológicas típicas podem ser recebidas no mar através do uso de RTTY , Navtex e Radiofax .
Produtos NCEP disponíveis
Avisos e previsões meteorológicas marítimas em formatos de gráficos de prognóstico e impressos são produzidos para até cinco dias no futuro. As previsões impressas incluem as previsões para o alto mar, as previsões marítimas offshore e as previsões para as águas costeiras. Para ajudar a encurtar o comprimento dos produtos de previsão, palavras e frases simples são usadas para descrever áreas no mar. Previsões experimentais de altura de onda significativa em grade começaram a ser produzidas pelo Ocean Prediction Center em 2006, um primeiro passo em direção ao serviço marinho digital para alto mar e áreas offshore. Produtos adicionais gradeados, como pressão superficial e ventos, estão em desenvolvimento. Recentemente, o modelo operacional extratropical de tempestades de tempestades do National Weather Service para fornecer orientação experimental de ondas extratropicais de tempestades para escritórios de previsão do tempo costeiro para auxiliá-los em operações de alerta e previsão de enchentes costeiras .
Organizações responsáveis e suas áreas
Hemisfério norte
Dentro do Japão Agência Meteorológica, observatórios marinhos estão sentados em Hakodate , Maizuru , Kobe e Nagasaki . Estas estações observam as ondas do oceano , os níveis das marés, a temperatura da superfície do mar e as correntes oceânicas, etc. na bacia do Noroeste do Pacífico , bem como na bacia do Mar do Japão e do Mar de Okhotsk , e fornecem previsões meteorológicas marinhas resultantes delas, em cooperação com o Departamento Hidrográfico e Oceanográfico da Guarda Costeira Japonesa .
No Reino Unido, o Shipping Forecast é uma transmissão da BBC Radio com relatórios e previsões meteorológicas para os mares ao redor da costa das Ilhas Britânicas . É produzido pelo Met Office e transmitido quatro vezes por dia pela BBC Radio 4 em nome da Agência Marítima e da Guarda Costeira . As previsões enviadas pelo sistema Navtex utilizam um formato semelhante e as mesmas áreas marítimas. As águas ao redor das Ilhas Britânicas são divididas em áreas marítimas, também conhecidas como áreas climáticas.
Dentro do Serviço Meteorológico Nacional dos Estados Unidos, o Ocean Prediction Center (OPC), estabelecido em 1995, é um dos seis centros de serviço originais do National Center for Environmental Prediction (NCEP). Até 12 de janeiro de 2003, o nome da organização era Marine Prediction Center. O OPC emite previsões com até cinco dias de antecedência para as áreas oceânicas ao norte de 31 latitude norte e oeste de 35 longitude oeste no Atlântico, e através do nordeste do Pacífico ao norte de 30 latitude norte e leste de 160 longitude leste . Até recentemente, o OPC fornecia pontos de previsão para ciclones tropicais ao norte de 20 de latitude norte e a leste de 60 de longitude oeste para o Centro Nacional de Furacões . O OPC é composto por dois ramos: o ramo de previsão do oceano e o ramo de aplicações do oceano. O Centro Nacional de Furacões cobre áreas marinhas ao sul do 31º paralelo no Atlântico e 30º paralelo no Pacífico entre o 35º meridiano oeste e o 140º meridiano de longitude oeste . O Honolulu Weather Service Forecast Office faz previsões dentro da área entre o 140º meridiano oeste e o 160º meridiano leste , do 30º paralelo ao norte até o equador.
Hemisfério sul
A área de responsabilidade do Centro Nacional de Furacões inclui áreas do hemisfério sul no Pacífico até 18,5 graus a sudeste do 120º meridiano oeste . Ao sul da equação, o NWS Honolulu Forecast Office faz previsões para o sul até o 25º paralelo ao sul entre o 160º meridiano leste e o 120º meridiano oeste.