科学家发现飓风快速增强的两种方式 _科学

科学家发现飓风快速增强的两种方式。信用:CC0公共领域
据国家大气研究中心：由于神秘的原因而迅速增强的飓风对那些受到伤害的人构成了特别可怕的威胁。预报员多年来一直在努力理解为什么一个看似平常的热带低压或热带风暴有时会发展成为一场大飓风，带来灾难性的大风，并推动潜在的致命洪水流向海岸。
现在，科学家们揭示了为什么这种预测挑战如此难以克服:有不止一种机制导致快速加剧。美国国家科学基金会(NSF)国家大气研究中心(NCAR)科学家的新研究使用最新的计算机建模技术来确定两种完全不同的快速强化模式。这些发现可能会导致对这些危险事件更好的理解和预测。
这项新研究发表在《每月天气评论》上。这是由NCAR的科学家罗西玛·里奥斯·贝里奥斯和乔治·布莱恩共同撰写的。
“试图寻找快速加剧背后的圣杯是错误的方法，因为并不只有一个圣杯，”这项新研究的主要作者、NCAR大学科学家法尔科·朱特说。“至少有两种不同的快速增强模式或风格，每一种都有一套不同的条件，必须满足这些条件，风暴才能如此快速地增强。”
Judt和他的合著者讨论的模式之一是当飓风对称地加强时，由有利的环境条件如温暖的表层水和低风切变推动。这种类型的突然加强与历史上一些最具破坏性的风暴有关，如飓风安德鲁、卡特里娜和玛丽亚。气象学家本周感到震惊，因为飓风奥蒂斯的风力出乎意料，在短短24小时内以每小时110英里的速度爆发，以5级强度横扫墨西哥西海岸。
Judt和他的合著者还发现了第二种快速增强模式，这种模式以前被忽视了，因为它不会导致峰值风速达到如此破坏性的水平。在这种模式下，这种加强可能与远离风暴中心的大规模雷暴爆发有关。这些爆发引发了气旋环流的重新配置，使其迅速增强，在几个小时内达到1级或2级强度。
第二种模式更出人意料，因为它通常发生在不利条件下，例如抵消性的高层风，它通过将顶部吹向与底部不同的方向来剪切风暴。
“那些风暴不那么令人难忘，也不那么重要，”Judt说。“但预报员需要意识到，即使是强烈剪切和不对称的风暴也可能经历快速增强的模式。”
意外的发现
当热带气旋的风速在24小时内增加30节(约每小时35英里)时，就会迅速增强。Judt在一个不相关的项目中遇到了两种快速强化的模式。
这一发现是在Judt利用NCAR的跨尺度预测模型(MPAS)对全球大气进行了40天的高分辨率计算机模拟之后出现的。在NCAR-怀俄明州超级计算中心进行的模拟是为一个国际项目设计的，该项目比较了领先的大气模型的输出，由于功能越来越强大的超级计算机，这些模型获得了前所未有的细节。
一旦Judt制作了模型，他就很想在模拟中检查迅速增强的风暴。通过观察世界海洋盆地的大量案例，他注意到快速加剧以两种截然不同的方式发生。这在以前的模型中并不明显，部分原因是以前的模拟只捕捉了个别地区，而不是让科学家们跟踪全球海洋上的飓风和台风的光谱。
然后， Judt和他的合著者梳理了热带气旋的实际观测结果，发现了两种快速增强模式的一些真实世界实例。
“这是一个偶然的发现，”Judt说。“仅仅通过观察模拟中的风暴并绘制图表，我就意识到快速增强的风暴分为两个不同的阵营。一种是标准模式，当你上床睡觉时有一场热带风暴，当你醒来时是4级。但是还有另一种模式，从热带风暴变成1或2级，它符合快速增强的定义。因为没有人在他们的雷达上发现这些风暴，所以这种快速增强的模式没有被发现，直到我进行了模拟。”
气象学家早就知道，有利的环境条件，包括非常温暖的表层水和最小的风切变，可以迅速增强，并使气旋达到4或5级强度，持续风速为130英里/小时或更高。在他们的新论文中，Judt和他的合著者将这种快速增强的模式称为马拉松，因为风暴以适中的速度对称地不断增强，而主涡旋稳步放大。
Judt将飓风Otis描述为一场快速马拉松，因为它对称地加强，但速度异常迅速，在12小时内风速增加了80英里/小时。
研究小组将另一种快速增强模式称为冲刺，因为增强速度非常快，但通常不会持续很长时间，风暴的峰值为1或2级强度，持续风速为110英里/小时或更低。在这种情况下，雷暴的爆发导致气旋的重新排列和新中心的出现，使风暴变得更加强大——即使面对不利的环境条件。
这篇论文的结论是，这两种模式可能代表了一个光谱的相反两端，许多快速增强的情况介于两者之间。例如，快速强化可以从一系列离散事件开始，例如作为短跑模式特征的雷暴的爆发，但是随后过渡到作为马拉松模式特征的更对称的强化模式。
Judt说，未来研究的一个问题是，为什么在一个不利的环境中，雷暴的爆发会导致大约10%的风暴迅速增强，尽管其他90%的风暴不会。
“可能有一种我们尚未发现的机制，能够让我们从90个中识别出10个，”他说。“我的工作假设是，这是随机的，但重要的是，预测者要意识到，即使在不利的环境下，快速增强也是一个典型的过程。”