飓风猎人飞越极端风暴来预测强度 - 以下是飞机坠入眼墙时会发生的情况

随着飓风愈演愈烈， 飓风猎人在天空中 做一些几乎难以想象的事情：飞过风暴的中心。每次经过时，这些飞机上的科学家都会进行卫星无法进行的测量，并将其发送给国家飓风中心的预报员。

贾森·杜尼恩 迈阿密大学气象学家, ，领导了国家海洋和大气管理局的飓风现场项目。他描述了该团队用于实时评估飓风行为的技术以及在一艘船上的经历。 P-3 猎户座 当它冲破飓风眼墙时。

当你飞入暴风雨时，在飓风猎人上会发生什么？

基本上，我们将一个飞行实验室带入飓风的中心，一直到 5 级飓风。当我们飞行时，我们正在处理数据并将其发送给预报员和气候建模者。

在 P-3s, ，我们通常会穿过风暴的中心，直接进入风暴眼。图片 X 图案 – 我们在执行任务期间多次穿越风暴。这些风暴可能正在发展，也可能是 5 级风暴。

我们通常在 10,000 英尺左右的高度飞行，大约是海面和风暴顶部之间距离的四分之一。我们想要渡过风暴最艰难的部分，因为我们正在努力测量 最强的风 为飓风中心。

那一定很激烈。您能描述一下科学家在这些航班上的经历吗？

我最紧张的一次飞行是 2019 年的多里安 (Dorian)。风暴发生在巴哈马群岛附近 迅速增强至非常强的 5 类 风暴，风速约为 185 英里/小时。感觉就像是风中的一根羽毛。

当我们穿过多里安眼墙时，大家都系上了安全带。如果遇到下降气流，您可能会在几秒钟内下降数百英尺，或者遇到上升气流，您可能会在几秒钟内上升数百英尺。这很像坐过山车，只是你不知道下一次上升或下降何时到来。

在某一时刻，我们的重力为 3 到 4 G。就是这样 宇航员经历 在火箭发射期间。我们还可以得到 零重力几秒钟, ，任何没有绑住的东西都会漂浮起来。

即使在风暴最艰难的时期，像我这样的科学家也在忙着用计算机处理数据。后面的技术人员可能从飞机的腹部发射了下投式探空仪，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。

您从这些航班中了解到有关飓风的哪些信息？

我们的目标之一是更好地了解暴风雨的原因 迅速加剧.

快速加强是指风暴的速度在短短一天内增加了 35 英里/小时。这相当于在短时间内从 1 级风暴转变为 3 级风暴。 艾达 (2021), 多里安 （2019）和 迈克尔 (2018) 只是最近几场迅速加剧的飓风。当这种情况发生在陆地附近时，可能会让人们措手不及，而且很快就会变得危险。

由于飓风的强度可能会在很短的时间内发生，因此我们必须在风暴即将到来时与飓风猎人一起进行测量。

到目前为止，快速强化 很难预测. 。我们可能会开始看到这些成分很快融合在一起：海洋深处是否温暖？暴风雨周围的气氛是否宜人、多汁、潮湿？风向有利吗？我们还看一下内核：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图，但我们需要让飓风猎人深入风暴本身，才能真正区分飓风。

当风暴迅速增强时会是什么样子？

飓风喜欢直立——想想旋转的陀螺。因此，我们寻找的一件事就是一致性。

尚未完全聚集的风暴可能具有位于海洋上方几公里处的低层环流，与海拔 6 或 7 公里处的中层环流不一致。这不是一场非常健康的风暴。但几个小时后，我们可能会飞回风暴中，并注意到两个中心更加排列整齐。这是一个迹象，表明它可能会迅速加剧。

我们还看看 边界层, ，海洋上方的区域。飓风呼吸：它们在低层吸入空气，空气在眼壁处冲上来，然后在风暴顶部排出并远离中心。这就是为什么我们的眼壁会出现巨大的上升气流。

因此，我们可能会观察下投探空仪或尾部多普勒雷达数据，了解风在边界层的流动情况。那股潮湿的空气真的是冲向风暴中心吗？如果边界层较深，风暴也能吸入更大的量。

我们还看一下结构。很多时候，风暴在卫星上看起来很健康，但我们用雷达观察时，发现结构很草率，或者眼睛可能充满了云，这告诉我们风暴还没有准备好迅速加强。但是，在那次飞行期间，我们可能会开始看到结构很快发生变化。

空气的进出、上升和排出——呼吸——是诊断风暴的好方法。如果呼吸看起来正常，这可能是风暴加剧的好兆头。

您使用什么工具来测量和预测飓风行为？

我们需要的仪器不仅可以测量大气，还可以测量海洋。风可以引导风暴或将其撕裂，但海洋的热量和水分是其燃料。

我们使用 下投探空仪 测量温度、湿度、压力和风速，并每隔 15 英尺左右将数据发送回海洋表面。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表征大气。

一架 P-3 配备激光—— CRL，或紧凑型旋转拉曼激光雷达 – 可以测量从飞机到海洋表面的温度、湿度和气溶胶。它可以让我们感受到大气层有多么活跃，以及它有多么有利于助长风暴。CRL 在整个飞行轨道上连续运行，因此您可以在飞机下方看到美丽的窗帘，显示温度和湿度。

飞机上还有 尾多普勒雷达, ，它测量空气中的水滴如何吹来确定风的行为。这为我们提供了风场的 3D 视图，就像风暴的 X 射线一样。你无法从卫星上得到它。

我们还发射了名为 AXBT 的海洋探测器 – 飞机消耗式水深测温仪 – 在暴风雨来临之前。这些探头测量数百英尺以下的水温。通常，26.5 摄氏度（80 华氏度）及以上的表面温度有利于飓风发生，但热量的深度也很重要。

如果温暖的海水表面温度可能为 85 华氏度，但水下 50 英尺的海水温度要低得多，那么飓风将很快与冷水混合并削弱风暴。但深温暖的水， 就像我们在漩涡中发现的那样 在墨西哥湾，提供了可以助长风暴的额外能量。

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 至 9 英尺，基本上是一个带翅膀的气象站。

其中一架落入眼睛的无人机可以测量压力变化，从而表明风暴是否变得更强。如果我们可以将一架无人机扔进眼墙并让它绕轨道运行，它就可以测量最强风的位置——这对预报员来说是另一个重要细节。我们在边界层也没有太多测量，因为它不是飞机飞行的安全地方。

你们最近还瞄准了非洲附近的佛得角群岛。你在那儿找什么？

佛得角群岛是大西洋飓风的温床。飓风的幼苗来自非洲，我们正在努力确定这些扰动形成风暴的临界点。

大西洋中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, ，因此这一点很重要，即使干扰可能在飓风形成前 7 到 10 天发生。

在非洲，随着气温降低，撒哈拉沙漠南部边境出现大量雷暴， 湿润的萨赫勒地区 在夏天。温差会导致大气中产生涟漪，我们称之为热带波。其中一些热带波浪是飓风的前兆。然而， 撒哈拉空气层 – 每三到五天左右就会从非洲滚滚而来的巨大沙尘暴 – 可以抑制飓风. 。这些风暴在六月至八月中旬期间达到顶峰。此后，热带扰动更有可能到达加勒比海。

在不久的将来的某个时候，国家飓风中心将不得不进行 7 天的预报，而不是仅仅 5 天。我们正在研究如何改进早期预测。