颶風升級的速度比以往任何時候都快

文 / 蘇明允
克里斯·巴拉紐克CHRIS BARANIUK發表在最新一期《國家地理雜誌》(National Geographic) 的<颶風升級的速度比以往任何時候都快。原因如下>(Hurricanes are escalating more quickly than ever. Here’s why.)說，我們在預測這些怪物風暴方面做得越來越好，但仍然很難儘早為毀滅做好準備。We’re getting better at predicting these monster storms—but they're still hard to early enough to prepare for destruction.
地球變暖最終將產生更多的Hurricane Lee
當衛星開始散佈颶風李的圖像時，氣象學家知道他們正在看到——正如一位天氣預報主持人所描述的， 「一場巨大的風暴」 。在 X（以前稱為 Twitter）上，另一個人簡單地說：「哇！」 並指出了颶風巨大的鋸狀形狀。
颶風Lee (Hurricane Lee)是有記錄以來第三快的快速增強案例——颶風的風速在 24 小時內增加了 35 英里/小時或更多。9 月 7 日，Hurricane Lee市內的風速增加了一倍多，從時速 80 英里的 1 類風暴提升到時速 165 英里的 5 類風暴。這種類型的爆炸性增長在某些地區變得越來越普遍，科學家們的共識是，地球變暖最終將產生更多的Hurricane Lee，這種怪物風暴在襲擊沿海社區之前，強度可能會增加一倍。
氣象學家最可怕的噩夢
每年只有少數熱帶氣旋會迅速增強。然而，上個月在《自然》雜誌上發表的一項研究發現，在距離海岸線 240 英里的範圍內，迅速增強的風暴現在比 40 年前更加常見。例如 2022 年的颶風伊恩和 2018 年的颶風邁克爾。後者在佛羅里達州狹長地帶登陸前一天從 2 級風暴躍升至 5 級。它奪去了數十人的生命，並造成了 250 億美元的損失。
雖然Hurricane Lee的爆炸性增長發生在大西洋的開闊水域，遠離陸地上的人口稠​​密地區，但未來的颶風可能會在更加危險的地方加劇。在這種情況下，在預計會發生2 級或3 級風暴的情況下下令進行疏散可能會被證明是完全不夠的，導致成千上萬的人受到傷害——這是氣象學家最可怕的噩夢。
直到最近，預測快速強化仍然很困難，這種強化可能會突然出現，部分原因是需要協調許多不斷變化的條件才能觸發它。實時跟踪它們非常困難。另外，很大程度上取決於颶風核心的活動，從那裡收集數據是出了名的困難。科學家們現在正在開發新方法來幫助他們警告人們這種日益嚴重的威脅。
颶風的秘訣
任何颶風的發展都依賴於適當的環境條件。如果颶風下方海洋中的水足夠溫暖，它會在蒸發時釋放大量能量，從而導致氣壓下降，從而刮起強風。
強化系統還受益於周圍的潮濕空氣，將水分和能量鎖在颶風本身內部。低垂直風切變，即較高海拔處的風速相對較低，也有助於颶風維持其威力。
但是，所有這些條件是什麼導致了逐漸加強的風暴和迅速加強的風暴之間的區別呢？「一切都必須協調一致，」奧爾巴尼大學的大氣科學家布萊恩·唐說。所有這些條件同時發展有助於引發快速加劇。就在Hurricane Lee威力突然爆發之前，唐有預感事情即將升級——這要歸功於颶風內大量旋轉的冰晶和雨水的圖像。「它非常對稱，」唐回憶道。「那個簽名就像是，『哦，是的，這的強度將會真正上升』。」
不僅僅是唐預感到Hurricane Lee將變得更加強大。他指出，美國國家海洋和大氣管理局 (NOAA) 的颶風分析和預報系統 (HAFS) 等模型實際上提前 24 小時左右預測了這場颶風的快速增強。
然而，仍然有令人驚訝的事情發生，氣象學家兼美國國家海洋和大氣管理局 (NOAA) 颶風現場計劃主任傑森·杜尼恩 (Jason Dunion) 說。「我認為我和其他預報員都非常清楚，我們會看到風速迅速增強——一天內時速達到 35 英里/小時，」他回憶道。「但比這快得多。」通過提前從颶風內核收集更多數據，包括通過杜尼恩和他的同事進行的颶風獵人偵察飛行，這些模型也許可以更準確地預測即將發生的快速增強程度。
海洋對熱帶氣旋的影響可能很複雜
更詳細的測量也對預測者有幫助。以 2018 年的颶風邁克爾為例。例如，2020 年的一項研究發現，衛星數據和墨西哥灣浮標的讀數顯示，在其逼近期間，正在發生海洋熱浪。類似的數據可以在未來警告氣象學家即將到來的颶風即將加劇。此外，研究人員越來越多地使用無人機進入颶風中很少被研究的較低且最危險的部分，即邊界層，以收集有關風暴如何加劇的有用信息。
美國能源部西北太平洋國家實驗室大氣科學家Ruby Leung指出，海洋對熱帶氣旋的影響可能很複雜。例如，如果大量淡水從河流流入海洋，則可以在下面更稠密、更鹹的水之上形成一層更新鮮、更溫暖的水。這使得風暴更難混合海洋並將較冷的深水帶到地表。如果上層海水保持溫暖，颶風就會繼續增強。
這種效應增強了 2017 年颶風「艾爾瑪」的強度。「當它經過這個地區時，颶風迅速增強，海洋表面的海水非常淡水，」Leung 說。
人口稠密的地區更容易受到颶風的影響
她和同事在 2020 年發表了一項研究，其中展示了亞馬遜-奧里諾科河系統的淡水似乎如何增加東加勒比海和西熱帶大西洋快速加劇的可能性。當颶風產生特別大量的降雨時，就會出現類似的海洋分層現象，這也會給海洋增加一層淡水，使其更難以混合。例如，已有跡象表明，氣候變化導致北太平洋降雨量增加，導致颱風加劇，相當於該地區的颶風。Leung 補充道，隨著氣溫升高，颶風和一般的風暴往往會產生更多的降雨，從而增加了颶風加劇的可能性，並形成了一種反饋循環。
德克薩斯農工大學的海洋學家亨利·波特研究了颶風哈維在 2017 年到達墨西哥灣沿海水域德克薩斯灣時如何迅速增強。對風暴可用熱能的一項測量表明，風暴快速增強的風險相對較低。但這並沒有考慮到水自始至終都是溫熱的。
「無論你攪拌多少次，你都不會混合任何冷水，」波特解釋道。了解這些環境細微差別對於更好地提前預測快速加劇至關重要，因為它已成為越來越常見的風險。
研究表明，人口稠密的地區在不久的將來將更容易受到颶風的影響。例如，第一街基金會估計，密歇根州東南部的很大一部分人口（約 40%）可能沒有意識到由於降雨量（包括颶風）降雨量增加，該地區的洪水風險加大。
預計熱帶氣旋的總體範圍也將顯著擴大，這意味著在未來幾年，數百萬人可能會面臨這些猛獁風暴的破壞性影響，特別是快速增強的影響。
「這是一個主要問題，」波特說。「不可避免的是，海洋將變得像夏天的洗澡水一樣——深水浴，非常有利於風暴加劇。」