随着飓风加剧， 飓风猎人在天空中 做着一件几乎难以想象的事情：飞越风暴中心。每次飞越时，飞机上的科学家都会进行卫星无法测量的测量，并将其发送给国家飓风中心的预报员。
杰森·杜尼恩 迈阿密大学气象学家，曾领导美国国家海洋和大气管理局的飓风实地项目。他介绍了该团队用于实时测量飓风行为的技术，以及在 P-3 猎户座 当它穿过飓风眼壁时。
当飓风猎人飞入暴风雨时会发生什么？
基本上，我们会将飞行实验室送入飓风中心，最高可达 5 级。飞行期间，我们会分析数据并将其发送给预报员和气候建模人员。
在里面 P-3 直升机，我们经常穿过风暴中心，直达风暴眼。图片 X 型 – 在执行任务期间，我们多次穿越风暴。这些风暴可能正在形成，也可能是 5 级风暴。
我们通常飞行的高度约为 10,000 英尺，大约是海平面和风暴顶部之间距离的四分之一。我们希望穿过风暴最猛烈的部分，因为我们要测量 最强风 飓风中心。
那一定非常刺激。你能描述一下科学家们在这些飞行中经历了什么吗？
我经历过的最严重的一次飞行是 2019 年的多里安飓风。这场风暴发生在巴哈马群岛附近， 迅速增强至 5 级强风 风暴，风速约为每小时 185 英里。感觉就像风中的羽毛。
当我们穿过多利安飓风的眼墙时，安全带必不可少。如果遇到下行气流，你可能会在几秒钟内下降几百英尺，或者遇到上升气流，在几秒钟内上升几百英尺。这很像坐过山车，只是你不知道下一次上升或下降的具体时间。
有一次，我们的重力达到了 3 到 4 个 G。这就是 宇航员经历 在火箭发射过程中。我们还可以得到 零重力持续几秒钟，任何没有被绑住的东西都会漂走。
即使在风暴最猛烈的地方，像我这样的科学家也在忙着用电脑处理数据。机尾的技术人员可能已经从机腹发射了投落式探空仪，我们正在检查数据的质量，并将其发送到建模中心和国家飓风中心。
您从这些飞行中了解到了哪些有关飓风的知识？
我们的目标之一是更好地理解为什么风暴 迅速加剧。
快速增强是指风暴在一天内风速增加 35 英里/小时。这相当于在短时间内从 1 级风暴发展为 3 级强风暴。 艾达 （2021 年）， 多利安 （2019）和 迈克尔 （2018）只是最近几次迅速加剧的飓风之一。当这种情况发生在陆地附近时，人们可能会措手不及，很快就会变得危险。
由于飓风可以在很短的时间内迅速增强，我们必须与飓风猎人一起在风暴形成时进行测量。
到目前为止，快速加剧 难以预测。我们可能会开始看到各种因素迅速聚集在一起：海洋深处是否变暖？大气是否温暖，风暴周围是否有大量水分？风是否有利？我们还会观察内核：风暴的结构是什么样的，它是否开始巩固？
卫星可以为预报员提供基本的视野，但我们需要让飓风猎人深入风暴内部才能真正辨别飓风。
当暴风雨迅速增强时它会是什么样子？
飓风喜欢直立——就像一个旋转的陀螺。因此，我们要寻找的一点就是对齐。
尚未完全形成的风暴可能在海平面几公里处有低层环流，与 6 或 7 公里高的中层环流不对齐。这不是一个非常健康的风暴。但几个小时后，我们可能会飞回风暴中，注意到两个中心更加对齐。这是风暴可能迅速加剧的迹象。
我们还研究了 边界层，即海洋上方的区域。飓风会呼吸：它们在低空吸入空气，空气在眼墙处冲上去，然后在风暴顶部排出，远离中心。这就是为什么眼墙会出现巨大的上升气流。
因此，我们可能会观察下投式探空仪或尾部多普勒雷达数据，了解边界层的风向。真的是湿润的空气冲向风暴中心吗？如果边界层很深，风暴也可能需要更大的吸入量。
我们还观察了风暴的结构。很多时候，卫星上看风暴很健康，但雷达观测发现，风暴的结构很混乱，或者风眼可能布满云层，这表明风暴还没有准备好迅速加剧。但是，在飞行过程中，我们可能会开始看到结构迅速发生变化。
空气的吸入、上升和呼出——呼吸——是诊断风暴的好方法。如果呼吸看起来很正常，这可能是风暴加剧的良好迹象。
您使用什么仪器来测量和预测飓风行为？
我们需要的仪器不仅要能测量大气，还要能测量海洋。风可以引导或摧毁风暴，但海洋的热量和水分才是风暴的燃料。
我们用 下投式探空仪 测量温度、湿度、气压和风速，并每隔 15 英尺左右将数据发回海面。所有这些数据都会发送到国家飓风中心和建模中心，以便他们能够更好地描述大气。
一架 P-3 配备了激光 CRL，即紧凑型旋转拉曼激光雷达 – 可以测量从飞机一直到海洋表面的温度、湿度和气溶胶。它可以让我们了解大气有多潮湿，以及它有多有利于形成风暴。CRL 在整个飞行轨迹上持续运行，因此您可以在飞机下方看到这道显示温度和湿度的美丽窗帘。
这些飞机还 尾部多普勒雷达，测量空气中水滴的流动情况，以确定风的动向。这让我们可以 3D 地观察风场，就像风暴的 X 射线一样。卫星无法提供这种图像。
我们还发射了名为 AXBT 的海洋探测器 – 飞机消耗性水深温度计 – 风暴来临之前。这些探测器测量几百英尺深的水温。通常，表面温度达到 26.5 摄氏度（80 华氏度）及以上有利于形成飓风，但这种温度的深度也很重要。
如果海水表面温度大概是 85 华氏度，但 50 英尺深的海水温度要低得多，那么飓风很快就会混入这些冷水，削弱风暴。但深层温水， 就像我们在漩涡中发现的那样 墨西哥湾的大气污染提供了引发风暴的额外能量。
我们还在测试一项新技术——可以从 P-3 机腹发射的小型无人机。它们的翼展约为 7 到 9 英尺，基本上就是一个带翅膀的气象站。
投放到风眼的无人机之一可以测量压力变化，从而表明风暴是否正在增强。如果我们可以将无人机投放到风眼并让其绕行，它可以测量最强风的位置——这对预报员来说是另一个重要的细节。我们在边界层也没有太多的测量数据，因为那里不是飞机飞行的安全地方。
你们最近还将目标瞄准了非洲附近的佛得角群岛。你们在那里寻找什么？
佛得角群岛位于大西洋的飓风苗圃中。飓风的苗圃来自非洲，我们正在努力确定这些扰动形成风暴的临界点。
大西洋上超过一半的命名风暴都来自这个苗圃，包括 约 80% 的大型飓风因此这很重要，尽管干扰可能在飓风形成前七到十天发生。
在非洲，撒哈拉沙漠南部边界地区会出现大量雷暴天气，天气较冷， 湿润的萨赫勒地区 在夏季。温差会导致大气中产生涟漪，我们称之为热带波。其中一些热带波是飓风的前兆。然而， 撒哈拉空气层 每隔三到五天左右，非洲就会出现一次巨大的沙尘暴。 可以抑制飓风。这些风暴在 6 月至 8 月中旬达到顶峰。此后，热带扰动更有可能到达加勒比地区。
在不久的将来，美国国家飓风中心将不得不进行为期七天的预报，而不是仅仅五天。我们正在研究如何改进这种早期预报。
杰森·杜尼恩 (Jason Dunion) 获得了美国国家海洋和大气管理局 (NOAA)、美国国家航空航天局 (NASA) 和海军研究办公室的资助。
2024-07-03 21:39:12
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