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分析海洋溫度預(yù)測(cè)颶風(fēng)強(qiáng)度

由于溫暖的海水能夠?yàn)轱Z風(fēng)提供能量并維持其在海洋上的攪動(dòng)和行進(jìn)，因此科學(xué)家可根據(jù)準(zhǔn)確的水溫?cái)?shù)據(jù)來(lái)預(yù)測(cè)風(fēng)暴的強(qiáng)度?；谶@一原理，NOAA的海洋生態(tài)系統(tǒng)和氣候研究所開(kāi)發(fā)出了一種更小巧、緊湊的海洋漂流浮標(biāo)，其將顯著改進(jìn)颶風(fēng)行進(jìn)路徑上水溫和其他數(shù)據(jù)的收集，提升颶風(fēng)強(qiáng)度預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確度。此外，新型浮標(biāo)還能與各種飛機(jī)型號(hào)兼容，其比只能裝載于颶風(fēng)獵人C-130J飛機(jī)的舊式浮標(biāo)更易部署，可確保在危險(xiǎn)的颶風(fēng)登陸前全部就位。

通常情況下，漂流浮標(biāo)會(huì)在颶風(fēng)經(jīng)過(guò)前一天左右部署完畢。它們能夠傳輸氣壓、風(fēng)速、海面溫度及海平面下方150米內(nèi)的水溫等有關(guān)數(shù)據(jù)，并可通過(guò)衛(wèi)星通信線(xiàn)路進(jìn)行實(shí)時(shí)傳輸。

借無(wú)人機(jī)收集高空風(fēng)暴數(shù)據(jù)

想對(duì)颶風(fēng)進(jìn)行預(yù)測(cè)，僅靠地面觀(guān)察和衛(wèi)星數(shù)據(jù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。而借助飛機(jī)可直接獲取和收集高空的風(fēng)暴系統(tǒng)數(shù)據(jù)，因此NOAA聯(lián)手美國(guó)航天局（NASA）等機(jī)構(gòu)，于今秋在大西洋颶風(fēng)區(qū)部署了兩架大型無(wú)人機(jī)，以便更好地了解和預(yù)測(cè)該區(qū)的颶風(fēng)。

9月初，一架“全球鷹”（Global Hawk）飛抵弗吉尼亞州瓦勒普斯發(fā)射場(chǎng)，啟動(dòng)了NASA主導(dǎo)的最新颶風(fēng)科研項(xiàng)目——“颶風(fēng)和強(qiáng)風(fēng)暴哨兵”任務(wù)。該任務(wù)是NASA“地球探險(xiǎn)任務(wù)”中的一項(xiàng)，旨在研究颶風(fēng)和熱帶風(fēng)暴的形成過(guò)程以及強(qiáng)度變化。此次任務(wù)結(jié)束后，NASA還計(jì)劃在2013年和2014年的颶風(fēng)季再次開(kāi)展這些任務(wù)。

在為期一天的飛行中，這架無(wú)人機(jī)對(duì)大西洋颶風(fēng)“萊斯利”進(jìn)行了長(zhǎng)達(dá)10小時(shí)的數(shù)據(jù)收集。它攜帶了云物理激光雷達(dá)、掃描式高分辨率干涉儀和下投式探空儀系統(tǒng)，主要任務(wù)是對(duì)颶風(fēng)的周?chē)h(huán)境進(jìn)行取樣，如風(fēng)速、風(fēng)向、降水，甚至是風(fēng)暴下方的海平面飛沫等。而這一任務(wù)的關(guān)鍵在于500個(gè)下投式探空儀，它們能從高空下落穿越颶風(fēng)，并在此過(guò)程中進(jìn)行相關(guān)測(cè)量。

按計(jì)劃，另一架“全球鷹”也會(huì)在短期內(nèi)抵達(dá)瓦勒普斯。它將攜帶高空單片微波集成電路探通輻射計(jì)和颶風(fēng)成像輻射計(jì)等設(shè)備，對(duì)颶風(fēng)內(nèi)部和風(fēng)暴的形成進(jìn)行研究。兩架“全球鷹”均由地面控制臺(tái)進(jìn)行遠(yuǎn)程控制。它們的翼幅為115英尺，最高飛行高度可達(dá)6萬(wàn)5千英尺，并可在空中停留28小時(shí)。

測(cè)繪颶風(fēng)海面風(fēng)圖

了解熱帶風(fēng)暴的結(jié)構(gòu)是作出更準(zhǔn)確預(yù)測(cè)的關(guān)鍵。例如，即將形成颶風(fēng)風(fēng)眼的風(fēng)的變化能夠指示出它的強(qiáng)度也將發(fā)生改變。NOAA位于科羅拉多州立大學(xué)的科研機(jī)構(gòu)就開(kāi)發(fā)出了一種新技術(shù)，能夠?qū)⒃醋孕l(wèi)星和飛機(jī)的觀(guān)測(cè)結(jié)果相結(jié)合，生成高度精確的颶風(fēng)海面風(fēng)圖，其分辨率可達(dá)10米。這些信息尤為重要，特別是在風(fēng)暴的登陸過(guò)程中。而將可能的觀(guān)測(cè)值相互糅合并在一張風(fēng)圖上展現(xiàn)，對(duì)于研究人員而言具有重大的實(shí)用意義。

構(gòu)建新型計(jì)算機(jī)模型系統(tǒng)

眾所周知，預(yù)測(cè)將有多少次颶風(fēng)活動(dòng)發(fā)生在給定的颶風(fēng)季極其困難，但NOAA下屬的地球物理流體力學(xué)實(shí)驗(yàn)室或能改變這種狀況。該實(shí)驗(yàn)室開(kāi)發(fā)出了一種復(fù)雜而精細(xì)的新型計(jì)算機(jī)模型實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，能夠用于預(yù)測(cè)北大西洋的季節(jié)性颶風(fēng)頻率。如果進(jìn)一步的研究證實(shí)了這一系統(tǒng)預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確性，該系統(tǒng)可被用于預(yù)測(cè)颶風(fēng)季前7個(gè)月的熱帶風(fēng)暴頻率，并對(duì)季節(jié)性颶風(fēng)活動(dòng)的年度變化做出預(yù)測(cè)。

利用新型衛(wèi)星傳感器定位風(fēng)暴中心

熱帶風(fēng)暴預(yù)測(cè)中最具挑戰(zhàn)的方面之一就是定位新形成的或是正在形成的風(fēng)暴中心。一旦確定風(fēng)暴中心，氣象學(xué)家就可啟動(dòng)模擬測(cè)試并利用相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)測(cè)。在白天，這一工作還相對(duì)易于開(kāi)展，科研人員可借助衛(wèi)星觀(guān)測(cè)結(jié)果識(shí)別出低壓系統(tǒng)周?chē)牡涂赵茖雍椭甘拘月菪?，定位出風(fēng)暴中心。而在晚上，由于不能利用可見(jiàn)光的觀(guān)測(cè)結(jié)果，紅外傳感器也無(wú)法分辨出低空云層和海平面的區(qū)別，定位風(fēng)暴中心就變得十分困難。

為解決這一難題，NOAA在大氣領(lǐng)域的合作科研機(jī)構(gòu)嘗試使用了新型的日夜波段衛(wèi)星傳感器，它搭載于美國(guó)國(guó)家極地軌道運(yùn)行環(huán)境衛(wèi)星之上。這種傳感器十分敏感，因此它僅借助反射的月光也能在黑夜里辨識(shí)出風(fēng)暴中心。這意味著科學(xué)家能夠搶占先機(jī)對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和提煉，并由此提升風(fēng)暴的預(yù)測(cè)水平。