去年,許多早期對颶風桑迪的預測都認為該系統會在大西洋上減弱。然而,歐洲中期天氣預報中心的研究人員開發的一個模型顯示了一個更令人擔憂的情況:風暴反而會轉向西部,威脅東部沿海地區。該模型更精確的預測及時地確定了颶風在新澤西州附近登陸,以便居民能夠尋找地勢較高的地方。更準確預測的關鍵在於對風暴混沌行為的數學精通。
天氣預報是透過計算機計算出來的,計算機求解涉及風速、氣壓、溫度、空氣密度和溼度等變數的方程。如果地球以某種方式只擁有一個天氣系統,我們對預報的抱怨可能會結束。然而,實際上,地球擁有許多跨越邊界和尺度相互混合的系統,這使得預報成為一個複雜的問題。
在桑迪颶風的案例中,預報員監測了一個稱為位勢渦度的高階變數,這是一種衡量天氣系統旋轉程度的指標,以幫助預測風暴未來的發展。桑迪颶風造成災難性登陸的一個關鍵因素被證明是由一個低壓槽引起的這種旋轉度量增強,當熱帶低氣壓最初形成時,該低壓槽位於數千英里外的東北太平洋。當桑迪從加勒比海向北移動時,遙遠的低壓槽向東橫穿美國,結果證明這是一條碰撞路線。10 月 29 日,當桑迪溫暖潮溼的空氣接近低壓槽較冷的空氣時,開始上升,掀起更強勁的風。當兩個天氣系統相互盤旋時,桑迪強度激增,並像歐洲研究人員預見的那樣,彎曲向美國東北海岸線。該小組在桑迪登陸前大約一週所做的預測的最終準確性,可以歸因於其模型在預測和捕捉這些天氣系統之間相互作用方面的成功。
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這種暴風雨般舞蹈的逐步量化完全是透過謹慎應用數學來實現的。透過預測桑迪的登陸,從非常真實的意義上講,歐洲團隊的數學幫助拯救了美國人的生命。
