DOI: https://doi.org/10.1038/s44304-024-00013-y
تاريخ النشر: 2024-07-01
المؤلف: Ravi Ranjan وآخرون
الموضوع الرئيسي: أبحاث الأعاصير الاستوائية وغير الاستوائية
طرق
في هذا القسم، يحدد المؤلفون منهجية رسومية لتقييم مدة الظروف القصوى الناتجة عن الأعاصير الاستوائية (TC)، مع التركيز بشكل خاص على سرعة الرياح وهطول الأمطار. بالنسبة لحدث إعصاري معين مُعَرف بواسطة \(i\) مع \(m_i\) خطوات زمنية، يتم حساب مدة الظروف القصوى للرياح، \(D_{\text{wind}, i}\)، باستخدام المعادلة:
\[
D_{\text{wind}, i} = \sum_{j=1}^{m_i} [W_{ij} \geq W_{\text{thresh}}] \cdot \tau
\]
حيث \(W_{ij}\) يمثل سرعة الرياح الأفقية عند الوقت \(t_{ij}\)، و\(W_{\text{thresh}}\) هو عتبة سرعة الرياح، و\(\tau\) هي مدة كل خطوة زمنية (3 ساعات). وبالمثل، يتم تعريف مدة الظروف القصوى لهطول الأمطار، \(D_{\text{rainfall}, i}\)، على أنها:
\[
D_{\text{rainfall}, i} = \sum_{j=1}^{m_i} [R_{ij} \geq 18 \text{ مم}] \cdot \tau
\]
حيث \(R_{ij}\) هو إجمالي هطول الأمطار خلال نفس الفترة الزمنية. كما يعرف المؤلفون مدة الظروف القصوى المتزامنة للرياح وهطول الأمطار، \(D_{\text{concurrent}, i}\)، على أنها:
\[
D_{\text{concurrent}, i} = \sum_{j=1}^{m_i} [W_{ij} \geq W_{\text{thresh}}] \cdot [R_{ij} \geq 18 \text{ مم}] \cdot \tau
\]
يتم استخدام ترميز قوس إيفرسون للإشارة إلى ما إذا كانت الشروط المتعلقة بالرياح وهطول الأمطار تتجاوز عتباتها المعنية. تسمح هذه المنهجية بإجراء تحليل شامل للظروف القصوى المرتبطة بالأعاصير الاستوائية في مواقع محددة.
النتائج
تستخدم نتائج الدراسة نهجًا شبه لاغرانجي لتحليل بيانات مسار الأعاصير التاريخية من 1979 إلى 2020، مع التركيز على نطاق تأثير يبلغ 500 كم حول مراكز الأعاصير. تكشف هذه التحليلات أن الولايات الساحلية الشرقية وبعض المناطق الداخلية، مثل تيلانغانا وتشاتيسغاره وجهارخاند، تشهد متوسط حدثين إعصاريين أو أكثر سنويًا، كل منهما يستمر لثلاثة أيام أو أكثر. بالمقابل، تسجل المنطقة بأكملها من الهند جنوب خط عرض 26° على الأقل إعصارًا واحدًا سنويًا، حيث تتأثر المنطقة الشرقية من البلاد بشكل أكبر بكثير من الجانب الغربي.
على وجه الخصوص، تظهر ولاية أوديشا الساحلية كأكثر المناطق عرضة للأعاصير، حيث تتحمل أكثر من أسبوع من الأحداث الإعصارية كل عام. تؤكد الدراسة أيضًا أن عدد الأعاصير ومدة تأثيرها تظهر تباينًا مكانيًا مشابهًا عبر الهند. تشير اختبارات الحساسية إلى أن هطول الأمطار المرتبط بالأعاصير الاستوائية يبقى مستقرًا نسبيًا ضمن نطاق التأثير المحدد 500 كم، مع ملاحظة تأثير ضئيل خارج هذه العتبة.
المناقشة
يوفر قسم المناقشة في ورقة البحث تحليلًا مفصلًا لتأثيرات الأعاصير الاستوائية (TCs) على الظروف القصوى للرياح وهطول الأمطار عبر الهند، مع التأكيد على أهمية مراعاة المخاطر المتزامنة في تقييمات المخاطر. تحدد الدراسة أن الولايات الساحلية الشرقية، مثل أوديشا وبنغال الغربية، تشهد أعلى تكرار ومدة لكل من الظروف القصوى للرياح وهطول الأمطار، مع حدوثات ملحوظة من الظروف القصوى المتزامنة للرياح وهطول الأمطار. يكشف التحليل أن مناطق مثل دلتا كريشنا-جودافاري في أندرا براديش معرضة بشكل خاص، حيث تواجه ظروفًا قصوى متزامنة شديدة تستمر لأكثر من 24 ساعة مع فترات عودة تقل عن عامين. يبرز هذا الحاجة إلى تقييمات مخاطر محلية واستراتيجيات تكيف مصممة لتعزيز المرونة ضد هذه المخاطر المركبة.
علاوة على ذلك، تؤكد الأبحاث على وجود ارتباط إيجابي بين الرياح وهطول الأمطار الشديدين خلال الأحداث الإعصارية، مما يتناقض مع العلاقة السلبية الملاحظة في الأيام غير الإعصارية. تشير هذه النتيجة إلى أن التأثيرات الجغرافية قد تعزز هطول الأمطار في بعض المناطق خلال أحداث الرياح الشديدة. توفر خرائط المخاطر عالية الدقة وتقديرات فترات العودة للظروف القصوى المتزامنة رؤى حاسمة لقطاعات إدارة الكوارث والتأمين، مما يبرز ضرورة دمج المخاطر المركبة في نماذج المخاطر. بشكل عام، تدعو النتائج إلى نهج شامل للاستعداد للكوارث والتخفيف، بهدف تحسين المرونة ضد التأثيرات المتعددة للأعاصير الاستوائية في الهند.
DOI: https://doi.org/10.1038/s44304-024-00013-y
Publication Date: 2024-07-01
Author(s): Ravi Ranjan et al.
Primary Topic: Tropical and Extratropical Cyclones Research
Methods
In this section, the authors outline a graphical methodology for assessing the duration of tropical cyclone (TC)-induced extremes, specifically focusing on wind speed and rainfall. For a given cyclonic event indexed by \(i\) with \(m_i\) time steps, the duration of wind extremes, \(D_{\text{wind}, i}\), is calculated using the equation:
\[
D_{\text{wind}, i} = \sum_{j=1}^{m_i} [W_{ij} \geq W_{\text{thresh}}] \cdot \tau
\]
where \(W_{ij}\) represents the horizontal gust wind speed at time \(t_{ij}\), \(W_{\text{thresh}}\) is the wind speed threshold, and \(\tau\) is the duration of each time step (3 hours). Similarly, the duration of rainfall extremes, \(D_{\text{rainfall}, i}\), is defined as:
\[
D_{\text{rainfall}, i} = \sum_{j=1}^{m_i} [R_{ij} \geq 18 \text{ mm}] \cdot \tau
\]
where \(R_{ij}\) is the cumulative rainfall over the same time period. The authors also define the duration of concurrent wind and rainfall extremes, \(D_{\text{concurrent}, i}\), as:
\[
D_{\text{concurrent}, i} = \sum_{j=1}^{m_i} [W_{ij} \geq W_{\text{thresh}}] \cdot [R_{ij} \geq 18 \text{ mm}] \cdot \tau
\]
The Iverson bracket notation is employed to indicate whether the conditions for wind and rainfall exceed their respective thresholds. This methodology allows for a comprehensive analysis of the extremes associated with tropical cyclones at specific locations.
Results
The results of the study employ a quasi-Lagrangian approach to analyze historical cyclone track data from 1979 to 2020, focusing on a 500 km range of influence around cyclone centers. This analysis reveals that eastern coastal states and certain inland regions, such as Telangana, Chhattisgarh, and Jharkhand, experience an average of two or more cyclonic events per year, each lasting three or more days. In contrast, the entire region of India south of 26° latitude records at least one cyclone annually, with the eastern part of the country being significantly more affected than the western side.
Specifically, coastal Odisha emerges as the most cyclone-prone area, enduring over a week of cyclonic events each year. The study also confirms that the number of cyclones and the duration of their influence exhibit similar spatial variability across India. Sensitivity tests indicate that the rainfall associated with tropical cyclones remains relatively stable within the defined 500 km influence range, with minimal impact observed beyond this threshold.
Discussion
The discussion section of the research paper provides a detailed analysis of the impacts of tropical cyclones (TCs) on wind and rainfall extremes across India, emphasizing the importance of considering concurrent hazards in risk assessments. The study identifies that eastern coastal states, such as Odisha and West Bengal, experience the highest frequency and duration of both wind and rainfall extremes, with significant occurrences of concurrent wind-rainfall extremes. The analysis reveals that regions like the Krishna-Godavari delta in Andhra Pradesh are particularly vulnerable, facing severe concurrent extremes lasting over 24 hours with return periods of less than two years. This highlights the need for localized risk assessments and tailored adaptation strategies to enhance resilience against these compound hazards.
Furthermore, the research underscores a positive association between extreme wind and rainfall during cyclonic events, contrasting with the negative relationship observed on non-cyclonic days. This finding suggests that orographic effects may enhance rainfall in certain regions during extreme wind events. The study’s high-resolution hazard maps and return period estimates for concurrent extremes provide critical insights for disaster management and insurance sectors, emphasizing the necessity of integrating compound hazards into risk models. Overall, the findings advocate for a comprehensive approach to disaster preparedness and mitigation, aiming to improve resilience against the multifaceted impacts of TCs in India.