科學(xué)家發(fā)現(xiàn)颶風(fēng)快速增強(qiáng)的兩種方式。信用:uux.cn/CC0公共領(lǐng)域
（神秘的現(xiàn)颶地球uux.cn）據(jù)國家大氣研究中心：由于神秘的原因而迅速增強(qiáng)的颶風(fēng)對(duì)那些受到傷害的人構(gòu)成了特別可怕的威脅。預(yù)報(bào)員多年來一直在努力理解為什么一個(gè)看似平常的風(fēng)快方式熱帶低壓或熱帶風(fēng)暴有時(shí)會(huì)發(fā)展成為一場(chǎng)大颶風(fēng)，帶來災(zāi)難性的速增大風(fēng)，并推動(dòng)潛在的兩種致命洪水流向海岸。
現(xiàn)在，科學(xué)科學(xué)家們揭示了為什么這種預(yù)測(cè)挑戰(zhàn)如此難以克服:有不止一種機(jī)制導(dǎo)致快速加劇。現(xiàn)颶美國國家科學(xué)基金會(huì)(NSF)國家大氣研究中心(NCAR)科學(xué)家的風(fēng)快方式新研究使用最新的計(jì)算機(jī)建模技術(shù)來確定兩種完全不同的快速強(qiáng)化模式。這些發(fā)現(xiàn)可能會(huì)導(dǎo)致對(duì)這些危險(xiǎn)事件更好的速增理解和預(yù)測(cè)。
這項(xiàng)新研究發(fā)表在《每月天氣評(píng)論》上。兩種這是科學(xué)由NCAR的科學(xué)家羅西瑪·里奧斯·貝里奧斯和喬治·布萊恩共同撰寫的。
“試圖尋找快速加劇背后的現(xiàn)颶圣杯是錯(cuò)誤的方法，因?yàn)椴⒉恢挥幸粋€(gè)圣杯，風(fēng)快方式”這項(xiàng)新研究的速增主要作者、NCAR大學(xué)科學(xué)家法爾科·朱特說。兩種“至少有兩種不同的快速增強(qiáng)模式或風(fēng)格，每一種都有一套不同的條件，必須滿足這些條件，風(fēng)暴才能如此快速地增強(qiáng)。”
Judt和他的合著者討論的模式之一是當(dāng)颶風(fēng)對(duì)稱地加強(qiáng)時(shí)，由有利的環(huán)境條件如溫暖的表層水和低風(fēng)切變推動(dòng)。這種類型的突然加強(qiáng)與歷史上一些最具破壞性的風(fēng)暴有關(guān)，如颶風(fēng)安德魯、卡特里娜和瑪麗亞。氣象學(xué)家本周感到震驚，因?yàn)轱Z風(fēng)奧蒂斯的風(fēng)力出乎意料，在短短24小時(shí)內(nèi)以每小時(shí)110英里的速度爆發(fā)，以5級(jí)強(qiáng)度橫掃墨西哥西海岸。
Judt和他的合著者還發(fā)現(xiàn)了第二種快速增強(qiáng)模式，這種模式以前被忽視了，因?yàn)樗粫?huì)導(dǎo)致峰值風(fēng)速達(dá)到如此破壞性的水平。在這種模式下，這種加強(qiáng)可能與遠(yuǎn)離風(fēng)暴中心的大規(guī)模雷暴爆發(fā)有關(guān)。這些爆發(fā)引發(fā)了氣旋環(huán)流的重新配置，使其迅速增強(qiáng)，在幾個(gè)小時(shí)內(nèi)達(dá)到1級(jí)或2級(jí)強(qiáng)度。
第二種模式更出人意料，因?yàn)樗ǔ０l(fā)生在不利條件下，例如抵消性的高層風(fēng)，它通過將頂部吹向與底部不同的方向來剪切風(fēng)暴。
“那些風(fēng)暴不那么令人難忘，也不那么重要，”Judt說。“但預(yù)報(bào)員需要意識(shí)到，即使是強(qiáng)烈剪切和不對(duì)稱的風(fēng)暴也可能經(jīng)歷快速增強(qiáng)的模式。”
意外的發(fā)現(xiàn)
當(dāng)熱帶氣旋的風(fēng)速在24小時(shí)內(nèi)增加30節(jié)(約每小時(shí)35英里)時(shí)，就會(huì)迅速增強(qiáng)。Judt在一個(gè)不相關(guān)的項(xiàng)目中遇到了兩種快速強(qiáng)化的模式。
這一發(fā)現(xiàn)是在Judt利用NCAR的跨尺度預(yù)測(cè)模型(MPAS)對(duì)全球大氣進(jìn)行了40天的高分辨率計(jì)算機(jī)模擬之后出現(xiàn)的。在NCAR-懷俄明州超級(jí)計(jì)算中心進(jìn)行的模擬是為一個(gè)國際項(xiàng)目設(shè)計(jì)的，該項(xiàng)目比較了領(lǐng)先的大氣模型的輸出，由于功能越來越強(qiáng)大的超級(jí)計(jì)算機(jī)，這些模型獲得了前所未有的細(xì)節(jié)。
一旦Judt制作了模型，他就很想在模擬中檢查迅速增強(qiáng)的風(fēng)暴。通過觀察世界海洋盆地的大量案例，他注意到快速加劇以兩種截然不同的方式發(fā)生。這在以前的模型中并不明顯，部分原因是以前的模擬只捕捉了個(gè)別地區(qū)，而不是讓科學(xué)家們跟蹤全球海洋上的颶風(fēng)和臺(tái)風(fēng)的光譜。
然后，Judt和他的合著者梳理了熱帶氣旋的實(shí)際觀測(cè)結(jié)果，發(fā)現(xiàn)了兩種快速增強(qiáng)模式的一些真實(shí)世界實(shí)例。
“這是一個(gè)偶然的發(fā)現(xiàn)，”Judt說。“僅僅通過觀察模擬中的風(fēng)暴并繪制圖表，我就意識(shí)到快速增強(qiáng)的風(fēng)暴分為兩個(gè)不同的陣營。一種是標(biāo)準(zhǔn)模式，當(dāng)你上床睡覺時(shí)有一場(chǎng)熱帶風(fēng)暴，當(dāng)你醒來時(shí)是4級(jí)。但是還有另一種模式，從熱帶風(fēng)暴變成1或2級(jí)，它符合快速增強(qiáng)的定義。因?yàn)闆]有人在他們的雷達(dá)上發(fā)現(xiàn)這些風(fēng)暴，所以這種快速增強(qiáng)的模式?jīng)]有被發(fā)現(xiàn)，直到我進(jìn)行了模擬。”
氣象學(xué)家早就知道，有利的環(huán)境條件，包括非常溫暖的表層水和最小的風(fēng)切變，可以迅速增強(qiáng)，并使氣旋達(dá)到4或5級(jí)強(qiáng)度，持續(xù)風(fēng)速為130英里/小時(shí)或更高。在他們的新論文中，Judt和他的合著者將這種快速增強(qiáng)的模式稱為馬拉松，因?yàn)轱L(fēng)暴以適中的速度對(duì)稱地不斷增強(qiáng)，而主渦旋穩(wěn)步放大。
Judt將颶風(fēng)Otis描述為一場(chǎng)快速馬拉松，因?yàn)樗鼘?duì)稱地加強(qiáng)，但速度異常迅速，在12小時(shí)內(nèi)風(fēng)速增加了80英里/小時(shí)。
研究小組將另一種快速增強(qiáng)模式稱為沖刺，因?yàn)樵鰪?qiáng)速度非常快，但通常不會(huì)持續(xù)很長時(shí)間，風(fēng)暴的峰值為1或2級(jí)強(qiáng)度，持續(xù)風(fēng)速為110英里/小時(shí)或更低。在這種情況下，雷暴的爆發(fā)導(dǎo)致氣旋的重新排列和新中心的出現(xiàn)，使風(fēng)暴變得更加強(qiáng)大——即使面對(duì)不利的環(huán)境條件。
這篇論文的結(jié)論是，這兩種模式可能代表了一個(gè)光譜的相反兩端，許多快速增強(qiáng)的情況介于兩者之間。例如，快速強(qiáng)化可以從一系列離散事件開始，例如作為短跑模式特征的雷暴的爆發(fā)，但是隨后過渡到作為馬拉松模式特征的更對(duì)稱的強(qiáng)化模式。
Judt說，未來研究的一個(gè)問題是，為什么在一個(gè)不利的環(huán)境中，雷暴的爆發(fā)會(huì)導(dǎo)致大約10%的風(fēng)暴迅速增強(qiáng)，盡管其他90%的風(fēng)暴不會(huì)。
“可能有一種我們尚未發(fā)現(xiàn)的機(jī)制，能夠讓我們從90個(gè)中識(shí)別出10個(gè)，”他說。“我的工作假設(shè)是，這是隨機(jī)的，但重要的是，預(yù)測(cè)者要意識(shí)到，即使在不利的環(huán)境下，快速增強(qiáng)也是一個(gè)典型的過程。”

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