Tornado terkenal sulit diprediksi, dengan hasil yang sering mematikan: Pada 2011, tornado di AS membunuh lebih dari 550 orang, angka kematian yang lebih tinggi daripada gabungan 10 tahun terakhir.
Sekarang sebuah studi baru tentang tren iklim jangka pendek menawarkan pendekatan baru untuk peramalan tornado yang mungkin memberi orang-orang di daerah rawan tornado sebanyak satu bulan peringatan bahwa angin puting beliung akan segera turun.
Tornado seperti ini di Kansas terkenal sulit diprediksi karena sifatnya yang mudah berubah dan durasinya yang pendek. Kredit Gambar: Sean Waugh NOAA / NSSL
Tornado terlahir ketika udara yang hangat dan lembab bertabrakan dengan udara yang dingin dan kering, menciptakan pusaran ketika kedua massa bergerak saling mengitari. Di Midwest, di mana udara dingin yang bertiup ke timur dari Rockies menghantam udara hangat yang bertiup ke utara dari Teluk Meksiko, ratusan twister mungkin mendarat setiap tahun, yang membuat daerah itu diberi nama Tornado Alley.
Saat ini tidak ada tren tornado regional atau musiman umum, seperti masalah NOAA untuk badai Atlantik setiap Mei, kata Michael Tippett, seorang ilmuwan iklim di Universitas Columbia dan penulis utama studi baru dalam Geophysical Research Letters. "Itulah yang kami coba lakukan untuk tornado."
Dengan memilah-milah kondisi atmosfer rata-rata di daerah rawan tornado di seluruh Amerika Serikat selama 30 tahun terakhir, Tippett dan rekannya menetapkan untuk menetapkan serangkaian parameter yang tampaknya terkait erat dengan peningkatan aktivitas tornado. "Dua bahan utama untuk membuat tornado adalah geser angin - angin bergerak ke arah yang berbeda pada tingkat yang berbeda - dan hujan yang terkait dengan arus angin yang kuat."
Menghubungkan data geser angin dan data arus dari 30 tahun terakhir, tim pertama kali menguji model mereka untuk melihat apakah itu dapat memprediksi kembali aktivitas tornado untuk seluruh AS dalam bulan-bulan individual. "Kami menemukan modelnya cukup bagus," kata Tippett.
Citra satelit menunjukkan badai petir hanya beberapa menit sebelum badai topan melanda Joplin, Missouri yang menewaskan 161 orang dan menghancurkan banyak kota pada Mei 2011. Image Credit: NOAA
Kemudian mereka menancapkan parameter mereka ke Sistem Prakiraan Iklim NOAA untuk mencoba melihat apakah nilai-nilai dari bulan sebelumnya dapat digunakan untuk memprediksi aktivitas tornado di bulan berikutnya. Model ini berkorelasi baik dengan jumlah tornado yang diamati selama musim semi dan musim panas, terutama di bulan Juni, tetapi kurang dapat diandalkan pada bulan September dan Oktober. Secara historis, Mei adalah bulan tornado tersibuk, diikuti Juni.
"Ini adalah pendekatan yang menarik," kata Ashton Robinson Cook, seorang ahli meteorologi di Pusat Prediksi Badai NOAA yang berbasis di Norman, Okla., Yang tidak terlibat dalam penelitian baru. "Seperti kebanyakan model, itu tidak sempurna, tetapi mereka telah melakukan pekerjaan yang bagus untuk menyeimbangkan ketidaksempurnaan dalam model dan memperhitungkannya."
Mengenai mengapa model bekerja paling baik di bulan Juni dan terburuk di bulan September dan Oktober, tim Tippett tidak yakin. "Karakter tornado berubah tergantung pada waktu tahun, tapi kami tidak benar-benar tahu bagaimana atau mengapa."
Perbedaannya mungkin ada hubungannya dengan perubahan musim, yang membawa pada kondisi atmosfer yang berbeda, seperti tingkat kelembaban yang bervariasi. "Di musim semi dan musim panas, badai petir memberi makan kelembaban dan kelembaban di tingkat atmosfer yang rendah dan di musim dingin, wabah tornado cenderung lebih tergantung pada sistem skala yang lebih besar," kata Cook.
Akhirnya, tim berharap untuk memperbaiki model sehingga dapat digunakan untuk menghitung ancaman tornado untuk area tertentu di negara ini. "Sebagian besar validasi yang kami lakukan sejauh ini adalah untuk seluruh A.S, jadi itu bagian dari langkah berikutnya: Seberapa akurat indeks jika kita melihat wilayah tertentu?"
Angkatan Laut AS membantu pembersihan di Joplin, citra MisSatellite menunjukkan badai petir hanya beberapa menit sebelum topan itu menghasilkan tornado besar di atas Joplin, Missouri yang menewaskan 161 orang dan menghancurkan banyak kota pada Mei 2011. Kredit Iamge: NOAAsouri setelah tornado Mei 2011. Kredit Gambar: Foto Angkatan Laut AS oleh Letnan j.g. Ryan Sullivan / Dirilis
Untuk saat ini, tim Tippett mendorong model yang akan digunakan musim panas ini untuk memprediksi apakah ini akan menjadi musim badai aktif, seperti tahun lalu. "Berdasarkan apa yang telah kami lakukan sejauh ini, argumen untuk menggunakan model untuk setidaknya Juni cukup bagus," katanya.
Memiliki pemberitahuan sebulan bahwa aktivitas tornado mungkin tinggi di wilayah tertentu akan membantu lembaga bantuan darurat serta individu dan masyarakat mempersiapkan.
"Setelah musim tornado yang mematikan tahun lalu," kata Tippett, "kita akan melihat setiap masa depan yang bisa kita dapatkan."
Masalahnya dengan pelacakan tornado
Tornado dan angin topan mungkin memiliki kehancuran yang sama, tetapi dalam hal peramalan, badai tidak bisa lebih berbeda. Karena ukuran dan umur panjangnya yang besar, angin topan dapat dilacak selama berminggu-minggu sebelumnya. Tornado, di sisi lain, relatif kecil dan berumur pendek. Bahkan dengan teknologi pelacakan canggih saat ini, komunitas di jalur twister seringkali hanya mendapat peringatan beberapa menit.
Masalah dengan pelacakan tornado tidak selalu terletak pada deteksi badai. Radar dan satelit Doppler telah sangat meningkat sejak zaman ketika peringatan tornado bergantung pada laporan saksi mata. Tetapi tantangan muncul dalam menciptakan dan menjalankan program komputer untuk memodelkan bagaimana badai dapat terbentuk dan berevolusi dari waktu ke waktu.
Di National Severe Storms Lab (NSSL) NOAA di Norman, Okla., Yang berfokus pada tornado, hujan es, dan angin kencang, masalah perhitungan terurai menjadi masalah dengan ukuran, skala dan kecepatan.
Mempelajari badai yang menimbulkan tornado memerlukan data observasi resolusi sangat tinggi, yang kemudian dicolokkan ke dalam model cuaca yang sering kali tidak dapat memahami fisika aneh dari sistem badai yang sangat fluktuatif, kata Ashton Robinson Cook, seorang ahli meteorologi di Storm Prediction NOAA Center, juga berbasis di Norman, Okla.
Pada skala halus yang diperlukan untuk prediksi cuaca yang akurat, model ini hanya dapat dijalankan pada superkomputer tercepat. Tapi itu masih butuh waktu. Sementara semua komputasi sedang berlangsung, badai mungkin dengan cepat berkembang menjadi sesuatu yang berbahaya; dengan teknologi yang ada, waktu rata-rata untuk mendeteksi, melacak, dan mengeluarkan peringatan pada sistem badai atau tornado yang sedang berkembang adalah 14 menit.
Para peneliti di NSSL berharap untuk meningkatkan waktu tunggu sebanyak satu jam, kata Cook, dengan melihat di luar superkomputer ke sistem yang didasarkan pada unit pemrosesan grafis, yang akan sangat meningkatkan efisiensi dan daya komputasi.
Tujuan lain, kata Cook, termasuk meningkatkan jumlah dan resolusi stasiun radar cuaca di seluruh negara (saat ini, 70 persen dari AS memiliki cakupan radar yang tidak memadai) dan terus meningkatkan pengetahuan para ilmuwan tentang fisika bagaimana badai terbentuk dan berevolusi menjadi tornado yang mematikan dan merusak.
Oleh: Mary Caperton Morton