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为什么科学家难以预测飓风迈克尔的快速增强

10月10日,飓风迈克尔咆哮进入佛罗里达州的墨西哥海滩,这是有史以来最强风暴袭击佛罗里达州狭长地带的风暴,也是美国大陆登陆的第三大暴风雨。风暴对几个沿海社区,廷德尔空军基地和佛罗里达州立大学的巴拿马城校园造成严重破坏。官员们将18人死亡归咎于风暴,据报有数十人失踪。

虽然国家飓风中心(NHC)的预测人员能够预测飓风迈克尔可能提前几天登陆的地点和时间,但风暴的迅速增强 - 从第2类跳到24小时内的第5类 - 证明更难预料。NHC将“快速增强”定义为风暴最大持续风在24小时或更短时间内每小时增加至少56公里。迈克尔在为期5天的海岸游行中经历了至少三次激化期。

“预测飓风的轨道相对简单,因为大气中的大规模气流会使风暴朝一个方向或另一个方向推进,”迈阿密国家海洋与大气管理局(NOAA)飓风研究部的气象学家Robert Rogers说。 ,佛罗里达州“在过去20年中,我们已经更好地预测了那些大规模的海流。”

但是,当谈到预测风暴强度的变化时,潜在的物理变得更加复杂,剑桥麻省理工学院大气科学教授克里伊曼纽尔说。这是因为飓风是复杂的大型旋转热力发动机,伊曼纽尔说,这是由温暖的海水,潮湿的空气和持续的大气风的有利组合所推动的。

他指出,飓风对于它们在风速方面的强度有一个理论上的限制,但它永远不会达到,因为风暴会因上面提到的三个因素之一而脱轨。例如,风暴在较冷的水上或陆地上行驶时会失去燃料。不一致的大气风可能成为集约化的障碍。例如,当“风速随高度变化”时,伊曼纽尔说,“你得到了所谓的风切变。这可以躲过飓风的核心,让干燥的空气进入,这会像在火上扔水一样扰乱风暴。“

科学家现在拥有一系列工具 - 包括NOAA与风暴一起飞行的飞行员和机器人飞机 - 收集可以纳入天气模型的大量变量的数据,并帮助研究人员估计飓风何时会加速。罗杰斯说,这些数据有助于揭示更大的物理过程。但是,在理解更精细的微处理方面仍有相当大的工作要做,这也决定了飓风加速的速度。“雷暴形成,雨滴形成,冰粒形成,所有这些事情都发生在每次飓风中,并可能影响其强度,”他说。“这些微观级别的流程对于建模非常具有挑战性。”

研究人员对海洋与大气相遇的关键区域知之甚少。大多数飓风的热通量发生在这个过渡层,水和空气混合成一种乳液。“从这一层获取样本几乎是不可能的,而且在实验室中模拟这种情况来研究它是很棘手的,”伊曼纽尔说。

研究人员仍然在改进强度预测方面取得了一些进展。罗杰斯说,更多的数据总是有帮助的,NOAA能够从飓风迈克尔那里收集“大量”数据。罗杰斯的团队还致力于开发强大的无人驾驶飞机,直接飞入风暴并收集有关微处理的更高质量数据。几个团队还在开发探测器和潜水器,以便在飓风期间监测水柱 - 包括国际Argo计划,该计划分发仪表化浮子,这些浮子随着电流漂移并定期下沉到地表以下。

气象学家也密切关注气候变化,因为海洋变暖和海平面上升可能使飓风强度预测复杂化。“如果你将更多的二氧化碳排放到大气中并使气候变暖,那么飓风的最高限速就会上升,”伊曼纽尔说。“飓风加剧的速度也会增加,这意味着风暴的加剧速度比迈克尔快得多。”

如果风暴加速更快,当局将有更少的时间来协调疏散工作,这可能既致命又昂贵。“这是预报员最糟糕的噩梦,”伊曼纽尔说,“有一天晚上,在墨西哥湾的某个地方发生热带风暴,第二天早上醒来,第四场暴风雨即将登陆。”

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