近日，颶風“邁克爾”呼嘯著衝進美國佛羅里達州的墨西哥灣海灘，這是有史以來襲擊這個狹長地帶的最強風暴，也是在美國大陸登陸的第三強風暴。
風暴對幾個沿海社區、廷德爾空軍基地和佛羅里達州立大學巴拿馬城分校造成嚴重破壞。官方數據顯示，這場風暴造成18人死亡，數十人失蹤。
雖然美國國家颶風中心（NHC）能提前幾天預測“邁克爾”可能在何時何地登陸，但事實證明，風暴的變化速度——在24小時內從2級上升到略低於5級——很難預測。
NHC將“快速增強”定義為風暴最大持續風速在24小時或更短時間內每小時至少增加56公里。在向海岸行進的5天中，“邁克爾”經歷了至少3個強化階段。
位於佛羅里達州邁阿密的美國國家海洋和大氣管理局（NOAA）颶風研究部門氣象學家Robert Rogers說：“預測颶風的軌跡相對簡單，因為風暴是在大氣中的大規模氣流的推動下向一個或另一個方向運動的。在過去20年裡，我們在預測這些大規模氣流方面不斷進步。”
但在預測風暴強度的變化時，涉及的物理學理論變得更加複雜。
麻省理工學院大氣科學教授Kerry Emanuel說，這是因為颶風是複雜、巨大的“旋轉熱機”，由溫暖的海水、潮溼的空氣和一致的大氣風的優化組合提供動力。
Emanuel指出，就風速而言，颶風的強度在理論上是有限的，因為上述3種因素中的任何一個都會使風暴偏離軌道。
例如，當風暴經過較冷的水域或登陸時，它們會失去動力。而不一致的大氣風可能成為其強度增強的障礙。
當“風速隨高度變化時”，Emanuel說，就會出現所謂的風切變。“這可能會顛覆颶風的核心，讓乾燥的空氣侵入，就像在火上澆水一樣破壞風暴。”
科學家現在有了一系列工具，包括NOAA能與風暴一起飛行的有人駕駛和機器人飛機。這些工具可以收集大量變量數據，這些變量可以被納入天氣模型，並幫助研究人員估計颶風何時會加速。
Rogers說，這些數據有助於揭示更大的物理過程。但要理解更精細的微過程，以及颶風會以多快的速度加劇，還有大量工作要做。
“雷暴、雨滴、冰粒子的形成，都發生在每一場颶風的內部，並會影響其強度。”他說，“這些微觀層面過程對建模來說非常具有挑戰性。”
此外，研究人員對海洋和大氣交匯的關鍵區域也知之甚少。而颶風的大部分熱流就發生在這個過渡層。在這裡，水和空氣混合成某種乳化物。
Emanuel說：“從這一層提取樣本幾乎是不可能的，在實驗室中模擬這種情況進行研究也很困難。”
不過，研究人員在改善颶風強度預測方面取得了一些進展。
Rogers說，更多的數據總是有用的，NOAA能夠從颶風“邁克爾”那裡收集到大量數據。
該團隊還致力於開發強大的無人機，能直接飛向風暴，並收集有關微過程的高質量數據。
其他幾個小組也在開發相關探測器和潛水器，以監測颶風期間的水柱，其中包括國際阿爾戈計劃——該計劃將研發隨波漂移並週期性下沉的儀器浮子。
氣象學家也密切關注著氣候變化，因為海洋變暖和海平面上升可能使颶風強度預測複雜化。
Emanuel說：“如果你向大氣中排放更多的二氧化碳並使氣候變暖，颶風的最大速度限制就會提高。而且，颶風加強的速度也會增加，這意味著風暴加強的速度會比‘邁克爾’快得多。”
如果風暴加速，相關部門協調疏散行動的時間就會減少，這可能既致命又代價高昂。“這是預報員最糟糕的噩夢。”Emanuel說。
（唐一塵）
《中國科學報》 (2018-10-25 第3版 國際)
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