Карты опасности штормовых нагонов

  1. содержание
  2. Что нового в обновлении ноября 2018 года до версии 2
  3. SLOSH Моделирование штормовых нагонов
  4. Штормовой нагон и волновое моделирование в Пуэрто-Рико, USVI и на Гавайях
  5. Штормовой нагон и волновое моделирование в Эспаньоле
  6. Цифровая модель рельефа
  7. Методология бесшовного картирования
  8. Заключительные замечания
  9. Население в опасности от наводнения штормового нагона
  10. Доступность данных и загрузка
  11. Обновление расписания
  12. Цитирование данных и отказ от ответственности
  13. отказ

содержание

Введение в карты опасности

Это национальное описание уязвимости от наводнения в результате штормового нагона помогает людям, живущим в подверженных ураганам прибрежных районах вдоль восточного побережья США и побережья Мексиканского залива, в Пуэрто-Рико, на Виргинских островах США (Гавайские о-ва), на Гавайях и в Испаньоле, оценить свой риск возникновения опасности штормового нагона. Эти карты ясно показывают, что штормовой нагон не является проблемой только на берегу, поскольку в некоторых районах риск штормового нагона распространяется на многие мили внутри страны от непосредственной береговой линии. Если с помощью этих карт вы обнаружите, что вы живете в районе, уязвимом к штормовому нагону, узнайте сегодня, живете ли вы в зоне эвакуации штормового нагона, как это предписано вашим местным агентством по чрезвычайным ситуациям. Если вы живете в такой зоне эвакуации, решите сегодня, куда вы пойдете и как вы туда доберетесь, если и когда ваш инструктор по чрезвычайным ситуациям проинструктирует вас об эвакуации. Если вы не проживаете в одной из этих зон эвакуации, то, возможно, вы сможете определить кого-то, о ком вы заботитесь, кто живет в зоне эвакуации, и вы могли бы заранее запланировать, чтобы они были пунктом назначения для внутренней эвакуации - если вы живете в структуре, которая безопасен от ветра и вне подверженных наводнениям областей.

Что нового в обновлении ноября 2018 года до версии 2

  • Переработанный Пуэрто-Рико с улучшенным размером ячейки сетки
  • Добавлены USVI, Гавайи и Эспаньола в Story Maps и загрузка данных
  • В настоящее время нет обновлений для данных об опасности штормового нагона на востоке США и на побережье Мексиканского залива.

Интерактивный просмотрщик карт

Техническое описание

Вступление

Национальное управление океанических и атмосферных исследований (NOAA), в частности Национальный центр ураганов (NHC) Национальной метеорологической службы (NWS), использует гидродинамические морские, озерные и сухопутные нагоны от ураганов ( шуга ) модель для имитации штормового нагона от тропических циклонов. Информация о штормовых нагонах предоставляется федеральным, штатным и местным партнерам для оказания помощи в различных процессах планирования, исследованиях по оценке рисков и принятии оперативных решений. Что касается первого, десятки тысяч основанных на климатологии гипотетических тропических циклонов моделируются в каждом бассейне SLOSH (или сетке), и рассчитываются потенциальные штормовые нагоны. Композиты штормовых нагонов - Максимальные огибающие воды (MEOWs) и Максимальные значения MEOW (MOM) - созданы для оценки и визуализации риска штормовых нагонов в различных условиях. В то время как MEOWs и MOM предоставляют локальную оценку риска штормовых нагонов, они не дают единой точки зрения на опасность из-за множества дискретных сеток SLOSH. В этом разделе кратко описываются научные методы, используемые для создания бесшовных карт затопления ураганов категории 1-5 с использованием продукта SLOSH MOM, а также описание наборов данных и средства просмотра карт, доступных для общественности.

SLOSH Моделирование штормовых нагонов

SLOSH эксплуатируется более трех десятилетий. За это время SLOSH предоставил ценные и точные прогнозы штормовых нагонов. Для целей планирования НХК использует репрезентативную выборку гипотетических штормов для оценки сценария наводнения, наиболее близкого к худшему, для каждой категории ураганов. Эти симуляции SLOSH используются для создания набора продуктов для планирования и эксплуатации.

NHC предоставляет два продукта на основе гипотетических ураганов: MEOWs и MOMs. MEOW создаются путем вычисления максимального штормового нагона, вызванного до 100 000 гипотетических штормов, имитируемых через каждую сетку SLOSH с изменяющейся скоростью вперед, радиусом максимального ветра, интенсивностью (Категории 1-5), местоположением выхода на берег, уровнем прилива и направлением шторма. Продукт MEOW создается для каждой комбинации категории, скорости движения, направления шторма и уровня прилива. Продукты SLOSH исключают штормы категории 5 к северу от границы NC / VA и на Гавайях. Для каждой комбинации штормов параллельные штормы совершают обвалы с шагом 5-10 миль вдоль побережья в пределах сетки SLOSH, и максимальная зона воздействия штормовых нагонов из каждого моделирования составляется, сохраняя максимальную высоту штормовых нагонов в данной ячейке сетки бассейна. Они называются MEOW, и ни один ураган не приведет к региональному наводнению, указанному в MEOW. Мама модели SLOSH - это ансамбль продукта максимальной высоты штормовых нагонов. SLOSH MOM создаются для каждой категории штормов путем сохранения максимального значения штормового нагона в каждой ячейке сетки для всех MEOW, независимо от скорости движения, траектории шторма или местоположения выхода на берег. SLOSH MOMs доступны для сценариев среднего и высокого приливов и представляют собой сценарий наводнения в идеальном наихудшем случае при идеальных штормовых условиях. Начальный уровень воды прилива использовался для карт опасности штормового нагона.

SLOSH использует криволинейные полярные, эллиптические и гиперболические телескопические сетки для имитации опасности штормового нагона. Пространственное покрытие для каждой сетки SLOSH варьируется от области размером от нескольких округов до нескольких штатов. Разрешающая способность отдельных ячеек сетки в каждом бассейне варьируется от десятков до сотен метров до километра и более. Для улучшения моделируемых уровней воды параметры воды в масштабах подсети и топографические препятствия, такие как каналы, реки, разрезы, дамбы, барьеры и дороги, соответственно, параметризованы. На рисунке 1 показаны бассейны SLOSH, использованные для создания карт опасности помпажа.


Рисунок 1. Бассейны SLOSH, используемые для создания карт опасности штормовых нагонов. SLOSH сетки не масштабируются.

Штормовой нагон и волновое моделирование в Пуэрто-Рико, USVI и на Гавайях

В местах, где имеется крутой и узкий континентальный шельф, волновая обстановка может внести существенный вклад в общее повышение уровня воды, наблюдаемое во время тропического циклона. Настройка волн определяется как увеличение среднего уровня воды из-за передачи импульса в толщу воды волнами, которые разбивают или иным образом рассеивают свою энергию. С помощью испытательного стенда для моделирования прибрежных зон и океанов (COMT) Интегрированной системы наблюдений за океаном (IOOS) модель SLOSH была слабо связана с волновой моделью третьего поколения вблизи берега моря (SWAN), разработанной в Технологическом университете Дельфта ( http://www.swan.tudelft.nl/ ), для приложений моделирования штормовых нагонов в островных регионах, таких как Пуэрто-Рико, USVI и Гавайи. В этих местах были проведены симуляции SLOSH + SWAN для создания продуктов MEOW и MOM, которые учитывают увеличение среднего уровня воды в результате настройки волны.

Штормовой нагон и волновое моделирование в Эспаньоле

В рамках демонстрационного проекта USAID / ВМО по прибрежным наводнениям и наводнениям для острова Эспаньола модель SLOSH была объединена с эффективной параметрической моделью ветровой волны, предоставленной NOAA / NCEP / EMC. В этом месте были проведены симуляции SLOSH + Wave для создания продуктов MEOW и MOM, которые учитывают увеличение среднего уровня воды в результате настройки волны. Данные обработаны Отделом штормовых нагонов Национального центра ураганов (NHC).

Цифровая модель рельефа

Точная цифровая модель рельефа (ЦМР) требует значительного времени, ресурсов и опыта для разработки и требуется для расчета затопления. Для создания матрицы высот использовались два набора данных:

  1. Набор бесшовных растровых данных высокого разрешения Управления по управлению прибрежными районами (OCM) NOAA ( https://coast.noaa.gov/slr/ )
  2. Набор данных программы 3D-рельефа (3DEP) Геологической службы США (USGS) ( http://nationalmap.gov/3DEP/index.html ).

Чтобы создать эту карту для побережья Мексиканского залива и Восточного побережья США, матрицы высот 3DEP и OCM были повторно дискретизированы до 1 угловой секунды (около 30 м) с использованием билинейной интерполяции и наложены друг на друга для создания бесшовного набора данных высотных уровней растра. Комбинированная матрица высот была сглажена с помощью подхода соседних окружностей с радиусом двух ячеек сетки с использованием инструмента фокальной статистики в Esri ArcGIS Platform. Этот незначительный уровень сглаживания обеспечивает менее шумную карту, которую легче интерпретировать, и, в конечном итоге, представляет собой цельную матрицу высот для картирования затопления штормовым нагоном.

ЦМР с высоким разрешением NOAA OCM использовались в Пуэрто-Рико, USVI и на Гавайях. Собственный размер ячейки сетки для этих данных составляет около 3 м, и для целей этого анализа эти данные были пересчитаны до размера ячейки сетки около 9 метров.

В районах за пределами США, таких как Hispaniola, в анализе используются данные DEM TanDEM-X (TDX), предоставленные Немецким аэрокосмическим центром (DLR). Разрешение матрицы высот TDX составляет 0,4 угловых секунды в широтном направлении и изменяется в продольном направлении между 0,4 угловыми секундами (экватор) и 4 угловыми секундами (85 градусов северной широты) (Wessel, 2016). В партнерстве с Департаментом Земли и окружающей среды / Международным центром исследований ураганов в Международном университете Флориды исходные данные были отфильтрованы для удаления неземельных объектов.

Методология бесшовного картирования

Процесс создания карт затопления штормовых нагонов из существующих продуктов SLOSH MOM требует нескольких технических этапов. Во-первых, используемые области сетки SLOSH были сокращены, чтобы игнорировать ложные данные вдоль границ сетки. Бассейны SLOSH имеют значительное перекрытие, чтобы обеспечить полное покрытие штормовых нагонов для планирования и операций. Объединение этих бассейнов в цельный продукт требует специальных технических соображений. Поскольку границы сетки дают ненадежные данные, перекрытие бассейна было сведено к минимуму, а высокое разрешение и центральные части сеток были сохранены. Используемый здесь процесс позволил использовать опыт строительства бассейна SLOSH и опыт моделирования перенапряжений в NHC. Во-вторых, максимальные уровни воды в каждой MOM были объединены в единую сетку для обработки. Данные были объединены в Конформную проекционную сетку Ламберта NWS National Digital Forecast Database (NDFD) с горизонтальным разрешением примерно 625 м (фактическое разрешение зависит от широты). Наконец, объединенные сетки MOM были обработаны с помощью Esri ArcGIS, чтобы вычесть высоту суши и создать плавный растр затопления. Следует отметить, что данные об опасности штормовых нагонов SLOSH MOM, используемые для создания этих карт, ограничены размерами сеток SLOSH. Высококачественные карты необходимы для эффективного информирования о рисках.

Заключительные замечания

На этой странице описывается подход к объединению продуктов SLOSH MOM для создания цельного представления о затоплении штормовыми нагонами и риске ураганов 1-5 категории. Используя исследования в области социальных наук, тщательно продуманные карты затопления с высоким разрешением обеспечивают средства для эффективной коммуникации и анализа рисков. Карты показывают, что все прибрежные штаты от Техаса до штата Мэн, а также острова Пуэрто-Рико, USVI, Гавайи и Эспаньола уязвимы для наводнения штормового нагона, и риск значительно увеличивается с увеличением категории ураганов. Места вдоль Мексиканского залива чрезвычайно уязвимы для штормового нагона, как с точки зрения высоты, так и с внутренней стороны, из-за широкого и плоского континентального шельфа над большей частью региона и низменных возвышенностей, простирающихся вглубь суши. Пуэрто-Рико, USVI, Гавайи и Эспаньола также уязвимы для штормовых нагонов и волнений. Большие заливы, приливные реки и т. Д. Чрезвычайно уязвимы для наводнения шторма. Эти данные и этот подход, принятые для информирования общественности о риске штормовых нагонов, полезны для федеральных, штатных и местных партнеров NOAA, научных, частных и других различных организаций.

Население в опасности от наводнения штормового нагона

Знание общей численности населения, пострадавшего от наводнения в результате штормового нагона, важно для общей осведомленности и общественной безопасности. Данные о населении основаны на демографической информации блока переписи 2010 года. В наихудшем сценарии около 24 миллионов человек вдоль восточного побережья и побережья Персидского залива находятся под угрозой наводнения.


Рисунок 2. Население, подверженное риску штормового нагона в каждом штате США из-за разной интенсивности ураганов.


Доступность данных и загрузка

Скачать данные

Имеются карты опасности штормовых нагонов для штатов Техас, Мэн, Пуэрто-Рико, USVI, Гавайи и Эспаньола. Данные доступны в GeoTIFF ( http://trac.osgeo.org/geotiff/ ) формат для использования в программном обеспечении географических информационных систем (ГИС). В каждом ГИС-файле содержатся полные метаданные, описывающие данные и их ограничения. Наборы данных о затоплении штормовыми нагонами создаются с использованием продуктов SLOSH MOM сценария прилива для всех регионов. Каждый набор данных содержит файл ESRI World (.tfw) и файл метаданных .xml. Эти GeoTIFF представляют собой 8-разрядные наборы растровых целых чисел без знака, которые соответствуют ячейкам затопления 1 фут (например, значение класса 1 соответствует ячейке затопления 0-1 фута, значение класса 2 соответствует ячейке затопления 1-2 фута и т. Д.) , Максимальное значение класса составляет 21, а затоплению, превышающему 20 футов, присваивается значение класса 21. Значение класса 99 присваивается участкам уровня. Более подробное описание данных можно найти в соответствующих метаданных.

Обновление расписания

Карты опасности штормовых нагонов и данные ГИС (если доступна новая версия) будут обновляться по мере обработки новых сеток SLOSH и данных матрицы высот.

Цитирование данных и отказ от ответственности

Предпочтительное цитирование данных

Первая версия карт опасности штормовых нагонов SLOSH, выпущенная в ноябре 2014 года, была опубликована в журнале «Погода, климат и общество» Американского метеорологического общества (AMS) под названием «Национальная точка зрения на риск штормовых нагонов и затопление». Публикация доступна в Интернете по адресу http://journals.ametsoc.org/doi/abs/10.1175/WCAS-D-14-00049.1 и предпочтительная цитата для службы данных и карт является следующей:

Zachry, BC, WJ Booth, JR Rhome и TM Sharon, 2015: национальный взгляд на риск штормовых нагонов и затопление. Погода, климат и общество , 7 (2), 109–117. DOI: http://dx.doi.org/10.1175/WCAS–D–14–00049.1

отказ

Данные и карты в этом инструменте иллюстрируют высоту возможного затопления штормовым нагоном при определенных сценариях и не учитывают эрозию, оседание, изменение уровня моря или будущее строительство. Уровни воды основаны на сценариях штормовых нагонов в упомянутом приливе SLOSH MOM scneario. Данные, карты и предоставленная информация должны использоваться только в качестве инструмента для общего образования / осведомленности об опасности штормового нагона на уровне города / сообщества (не для оценки уровня участка / ячейки сетки). Данные об опасности штормового нагона MOS SLOSH, используемые для создания этих карт, ограничены масштабами сетей SLOSH, и пользователи должны знать, что риск из-за наводнения штормового нагона может распространяться за пределы областей, изображенных на этих картах. Эта карта не должна использоваться для замены карт, используемых для зон эвакуации ураганов. Зоны эвакуации ураганов разрабатываются на местном уровне и уровне штата и учитывают дополнительную информацию и конкретные критерии для конкретного региона в дополнение к опасности штормового нагона. Пользователям настоятельно рекомендуется проконсультироваться с местными должностными лицами на предмет риска наводнений в заштрихованных областях, отмеченных на карте как выровненные участки. Данные и карты в этом инструменте предоставляются «как есть», без гарантии их производительности, товарного состояния или пригодности для какой-либо конкретной цели. Пользователь принимает на себя весь риск, связанный с результатами и производительностью этих данных. Этот инструмент следует использовать исключительно в качестве справочного пособия по планированию и осведомленности о риске штормовых нагонов, а не в навигационных, разрешительных, правовых или нормативных целях. Любые выводы, сделанные на основе анализа этой информации, не являются обязанностью Национальной метеорологической службы, Национального центра по ураганам, Управления по управлению прибрежными районами или его партнеров.