现在正处于飓风季节,科学家们相信新型的飓风预报模型将会做出更为精确地预测,从而拯救更多的生命——
当飓风预报员在预报今年可能出现的一次强飓风季节的到来之时,气象学家们则期待着能对这次风暴的路径、结构和强度做出更为精确地预测;而能使这一目标得以实现的是美国国家海洋和大气管理局(NOAA)环境模拟中心建立的一套新型飓风预测模型——飓风气候研究与预报(HWRF)系统。HWRF系统其性能将超过现今所有环境观测设备搜集到的物理学等数据,为科学家提供关于风暴状况的即时情况和三维图像。
美国航空航天局(NASA)卫星于2005年8月28日拍摄到的“卡特里娜”飓风的照片(上图)。下图为HWRF飓风预测系统还原的“卡特里娜”飓风盛衰周期表,并能精确地预测其强度
“HWRF比所有其他模型能更清晰地观测到飓风的内核,这是风暴壁的所在之处,”弗罗里达州立大学气象学教授克里希那尔蒂(T.N.Krishnamurti)说。风暴壁是指飓风眼周围的区域,风力最强,雨量也最大,因而成为风暴烈度的最强之处。克里希那尔蒂接着说:“这是一个极具综合性的预测模型,对推进飓风预测有着极为重要的意义。
美国国家飓风中心与气象服务中心目前使用的设备主要是地球物理流体动力学实验室建立的GFDL模型,这一模型于1995年开始被用来预测风暴的路径与强度。虽然该模型在以往的风暴预测中成绩不菲,但其弱点却受制于所依赖的数据量。HWRF项目领头人、环境模拟中心的科学家娜奥米·瑟吉(Naomi Surgi)说:“GFDL模型对风暴的表述是粗线条的,它无法很好地利用卫星及飞机搜集到的观察数据对风暴做出详尽地分析。”
曾为GFDL模型助过一臂之力的罗得岛大学海洋学教授伊萨克·吉尼斯(Issac Ginis)也认为GFDL模型“具有太多的局限性”,尽管它可以较好地预测风暴的路径,但在预测风暴的烈度或强度方面尚有欠缺。吉尼斯现在是HWRF系统数据研究的首席审查员,该系统能够采集到更为全面的观察数据,在把这些数据加以归纳消化后可以提供更为精确的预测。
HWRF可以利用由卫星、海面数据浮标和能直接接近飓风内核和周围大气的飓风追踪器采集而来的数据。飓风追踪器装备有能提供有关风暴的三维描述的多普勒雷达,更重要的是,这种雷达能对飓风的风向进行观察。飓风追踪器还能从空中向海面投掷探测器以便更好地测定涡流的位置,这是一种由许多小热点组成的墨西哥湾暖流,可以给穿越墨西哥湾上空的飓风以“致命地一击”。
瑟吉说,HWRF能将风暴中心及其周围的有关数据——诸如风况、温度、气压、湿度以及其他的海洋与大气因素一一吸收和消化,并运用数学和物理学原理创建的模型进行分析。为了详细了解热带飓风形成等有关问题,必须加大对大气-洋面之物理学性质的研究。她说:“在最近的数年内,我们获得了很多有关海洋上部与大气最低层之间的能量转换数据,从是否能够对飓风结构预测的角度讲,不同界面之间的能量、通量具有十分重要的意义。”
吉尼斯说,创建HWRF系统的科学家其主要目标是改进风暴强度预测并精确分析飓风的结构。现在这一系统能够非常精确地预测从24小时至5天内将发生的情况。HWRF已连续在2004年、2005年和2006年3年的强飓风季节中对大西洋与太平洋流域进行过近1800次试验,并能够相当精确地还原出“卡特里娜”飓风的盛衰周期,准确地预测出当其越过墨西哥湾时将变为第五等级的飓风,这是旧模型所无法企及的。
在今后几年内,NOAA的科学家计划进一步利用海洋观察数据,以改进目前取得的初步成果,并打算把HWRF与能预测风暴潮、江河泛滥和降雨的波浪模型结合起来。NOAA在2006年曾与罗得岛大学合作,现在又开始与南阿拉巴马州大学合作,进行HWRF与波浪模型的结合研究,以提升预测的准确率。
吉尼斯说:“对于紧急情况的应对与紧急情况管理者以及公众来说,这一模型相当重要,因为我们不仅想知道风暴将在哪里登陆,而且想知道它的风力将会变得有多大。”