Hurricane Storm Surge from Irma and Maria in Puerto Rico and the Virgin Islands: Analyzing Wind, Pressure, Forward Speed, and the Saffir-Simpson Hurricane Wind Scale

Abstract

KYRA M. BRYANT. Hurricane Storm Surge from Irma and Maria in Puerto Rico and the Virgin Islands: Dissecting Wind, Pressure, Forward Speed, and the Saffir-Simpson Hurricane Wind Scale under the direction of DR. MUHAMMAD AKBAR.

Most American hurricane studies concentrate on the Gulf of Mexico and the Eastern Seaboard, which consists of a broad continental shelf. Meager research exists among the United States’ island territories. This study evaluates storm surge along the fringing reef coasts of Puerto Rico and the United States Virgin Islands.

Storm surge ranks as a hurricane’s deadliest hazard. The phenomenon results primarily from strong winds associated with storms, but several other factors contribute to its intensity. Officials suggest that pressure plays a minor role in surge, but a strong correlation exists between a hurricane’s wind speed and pressure. This study experiments with intensity and pressure in Hurricanes Irma and Maria using ADCIRC+SWAN and Oceanweather Inc. meteorological inputs to determine if one is more significant to surge than the other despite being so closely related. Additional analysis includes how a hurricane’s forward speed and position, with respect to an island, affects storm surge.

Finally, the Saffir-Simpson Hurricane Wind Scale (SSHWS), based exclusively on wind speed, serves as the primary communication tool between authorities and the public. The majority of fatalities and destruction results from storm surge, yet no concrete relationship exists between storm surge and wind speed. Therefore, broadcasting hurricane categories arguably misinforms storm surge risks among coastal communities. Analyzing the various components related to storm surge serves as a foundation for improving and updating how to communicate hurricane hazards.

While these two storms devastated many areas of the United States, this study focuses solely on Puerto Rico and the US Virgin Islands. These storms forever changed these communities. The results depict exactly how and why these two historic storms deeply scarred parts of our territory, often forgotten.

Alternate abstract:

KYRA M. BRYANT. Marejada ciclónica de huracán de Irma y María en Puerto Rico y las Islas Vírgenes: viento disecante, presión, velocidad de avance y la escala de viento de huracán Saffir-Simpson bajo la dirección de DR. MUHAMMAD AKBAR.La mayoría de los estudios estadounidenses sobre huracanes se concentran en el Golfo de México y la costa este, que consta de una amplia plataforma continental. Existe una escasa investigación entre los territorios insulares de los Estados Unidos. Este estudio evalúa la marejada ciclónica a lo largo de las costas de los arrecifes de Puerto Rico y las Islas Vírgenes de los Estados Unidos.La marejada ciclónica se clasifica como el peligro más mortal de un huracán. El fenómeno se debe principalmente a los fuertes vientos asociados con las tormentas, pero varios otros factores contribuyen a su intensidad. Los funcionarios sugieren que la presión juega un papel menor en el oleaje, pero existe una fuerte correlación entre la velocidad y la presión del viento de un huracán. Este estudio experimenta con la intensidad y la presión en los huracanes Irma y María utilizando datos meteorológicos de ADCIRC + SWAN y Oceanweather Inc. para determinar si una es más significativa que la otra para determinar si una marejada es más significativa que la otra a pesar de estar tan estrechamente relacionada. El análisis adicional incluye cómo la velocidad de avance y la posición de un huracán, con respecto a una isla, afecta la marejada ciclónica.Finalmente, la escala de vientos de huracán Saffir-Simpson (SSHWS), basada exclusivamente en la velocidad del viento, sirve como la principal herramienta de comunicación entre las autoridades y el público. La mayoría de las muertes y la destrucción se deben a la marejada ciclónica, pero no existe una relación concreta entre la marejada ciclónica y la velocidad del viento. Por lo tanto, la transmisión de categorías de huracanes posiblemente desinforma los riesgos de marejadas ciclónicas entre las comunidades costeras. El análisis de los diversos componentes relacionados con la marejada ciclónica sirve como base para mejorar y actualizar la forma de comunicar los peligros de huracanes.Si bien estas dos tormentas devastaron muchas áreas de los Estados Unidos, este estudio se enfoca únicamente en Puerto Rico y las Islas Vírgenes de los Estados Unidos. Estas tormentas cambiaron para siempre estas comunidades. Los resultados muestran exactamente cómo y por qué estas dos tormentas históricas marcaron profundamente partes de nuestro territorio, a menudo olvidadas.