自從颶風桑迪襲擊新澤西海岸以來，已經過去了兩年，但科學家和研究人員仍未能在東北部史詩般的風暴的來龍去脈方面取得很大進展。但這並不是因為他們沒有嘗試。
事實上，桑迪引發了前所未有的研究，試圖解決以下問題：氣候變化可能在產生或加劇風暴中發揮了什麼作用，全球變暖可能如何影響未來類似的風暴，以及為什麼風暴會造成如此大的破壞——僅在紐約市地區就造成了 190 億美元的損失。
北卡羅來納州立大學的大氣科學家加里·拉克曼表示：“這將是研究最多的風暴之一。”他研究了變暖可能在引導桑迪的路徑和強度方面所起的作用。
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在這裡，氣候中心將探討一些研究途徑，這些途徑探討了氣候變化在桑迪中所起的作用，以及所謂的超級風暴如何影響我們對當前和未來沿海風險的評估。
關於海平面上升和風暴潮
氣候變化與桑迪影響之間最明顯的聯絡是海平面上升。海洋變暖和陸地冰融化在很大程度上導致了過去 100 年紐約地區近 12 英寸的海平面上升，這個速度快於全球約 8 英寸的平均水平。
海平面上升正在導致一些地方（如澤西海岸）的海岸侵蝕，但新澤西州霍博肯史蒂文斯理工學院的海洋學家菲利普·奧頓表示，海平面上升與風暴潮（颶風和其他風暴推向岸邊的水牆）之間的相互作用是導致桑迪造成大部分破壞的原因。而風暴潮和海平面上升的未來 1-2 次衝擊可能會進一步重塑紐約和新澤西周圍的物理和社會景觀。
奧頓說：“海平面上升非常不確定，因此這是長期規劃問題的一部分。”
當然，海平面上升是否會發生是毫無疑問的，只是問題在於海平面會上升多高。《紐約市氣候變化小組報告》去年釋出，報告顯示，到 2050 年代，該地區的中等海平面上升幅度估計可能為 11-24 英寸。
哥倫比亞大學拉蒙特-多爾蒂地球觀測站的颶風建模師亞當·索貝爾說：“當被問及未來的海平面上升是否會增加類似桑迪洪水的風險時，答案肯定是‘是的’。”這就提出瞭如何適應這些日益增加的風險的問題，無論是建造海堤還是加強自然防禦，還是計劃從海邊撤退。
奧頓說：“我們知道我們至少有 100 年一遇的風暴的高度，我們還沒有做好準備。所以問題在於，我們需要多高的海堤，這比我們目前擁有的要高一些，而棘手的問題是你實際上要建多高。”
除了海堤的高度之外，還有一個問題是城市外圍社群的未來會怎樣。抬高社群並增加沙丘和護堤可以在目前提供保護，但海平面上升最終可能會侵蝕這些成果。
奧頓說：“我們知道，由於大氣中的熱量和二氧化碳，海平面已經上升了幾英尺。它將會在那裡，它不會消失。”
變暖的作用
變暖在桑迪登陸和生命週期的其他方面（包括它採取的異常路徑和它達到的強度）中所起的作用更難以確定。
受其前所未有的路徑的啟發，拉克曼研究了變暖可能如何影響它和桑迪的強度。他使用計算機模擬來模擬 1900 年之前和 2100 年之後的變暖和溫室氣體水平，發現迄今為止的變暖量僅略微加強了桑迪，並導致其更偏北登陸。
他告訴氣候中心說：“過去到現在只是沒有像人們預期的那樣改變很多事情。”
但是未來的桑迪要強大得多，並且在更北的地方（沿著長島）登陸。
這項研究被拉克曼稱為“熱力學實驗”，旨在透過一種稱為冷凝加熱（或水蒸氣在大氣中冷凝時釋放的熱量）的過程，來觀察變暖的溫度以及大氣中相關水蒸氣增加可能起到的作用。實驗保持了引導桑迪的大氣狀況（美國上空的低壓區和格陵蘭上空的高壓穹頂）。該研究的結果最近在美國氣象學會公報上線上詳細介紹。
原則上，可以採用類似的方法，對變暖在桑迪中所起的作用進行更全面的研究——就像對其他極端事件所做的那樣——在有和沒有溫室氣體引起的變暖的情況下執行計算機模型模擬，但由於桑迪是如此罕見的事件，因此計算機時間和所涉及的費用在目前來看是令人望而卻步的，索貝爾說。
他告訴氣候中心說：“我認為，如果現在有人真的想用像桑迪這樣的風暴來做這件事，模型可以很好地解決這個問題。”但是對於那些擁有此類模型的地方來說，這意味著放棄所有其他工作。而且，在這種努力中找到變暖訊號的能力將取決於變暖效應有多強——大的、強勁的效應將透過較少的模型執行顯示出來，但小的效應將需要更長的時間來解析出來。
但總的來說，缺乏研究表明變暖在桑迪中起到了明確的作用，“並不意味著沒有氣候變化的作用，這只是意味著科學還沒有發展到那裡”，索貝爾說。
混合風暴
評估變暖在像桑迪這樣的風暴中所起的作用的難度增加的是，它從熱帶氣旋轉變為溫帶氣旋，以及它與低壓系統合併成為“混合”風暴的方式。
有更多的研究表明熱帶氣旋將變得更加強烈，但是對溫帶氣旋的研究還沒有真正從這個角度進行研究，索貝爾說。
麻省理工學院的克里·伊曼紐爾是研究熱帶氣旋與氣候變化之間聯絡的主要科學家之一，他說：“我們擁有的此類事件的歷史記錄遠沒有我們擁有的純熱帶颶風那麼多，而且我們對混合風暴的理解也沒有達到我們對颶風的理解水平。”
伊曼紐爾在一封電子郵件中告訴氣候中心：“桑迪催生了關於混合風暴的新研究，但是我們目前的氣候模型可能無法勝任模擬它們的工作，因此我們不能自信地使用它們來預測它們在氣候變化下的變化。”“但我敢打賭，在未來 10 年左右的時間裡，我們將對混合風暴有更多的瞭解。”
奇怪的路徑和北極影響
桑迪採取的奇怪路徑，沿著美國東海岸向北移動，然後在向西急轉，襲擊新澤西州，是引起特別研究興趣的風暴方面之一。
索貝爾與美國宇航局戈達德空間研究所的同事蒂莫西·霍爾一起，使用計算機模型模擬了數百萬個“合成”颶風，並計算出桑迪的路徑是 700 年一遇的事件。
不尋常的路徑也引起了另一位科學家羅格斯大學的珍妮弗·弗朗西斯的興趣。“關於桑迪有很多有趣的事情讓我感覺到了異常，”她在電子郵件中說。
導致桑迪向左轉進入美國的原因是一種被稱為阻塞模式的現象，其中急流中的扭結（通常引導風暴從西向東移動）被卡住了。在這種情況下，急流中的高壓脊卡在了格陵蘭上空，這迫使桑迪向西移動。
弗朗西斯剛剛發表了一項研究，該研究表明北極的加速變暖和相關的海冰融化正在迫使急流形成更波浪狀的阻塞模式。正如北極變暖一樣，她和她的同事認為，北極和熱帶之間的溫差減小了，並且因為溫差是急流的動力，所以北極變暖導致急流減速並受阻。
弗朗西斯說：“我們在 2012 年剛剛經歷了一個創紀錄的低海冰年。”“在桑迪的‘怪異’中起關鍵作用的障礙似乎是一個驚人的巧合。” 弗朗西斯和一些同事立即開始探索，這是一個絕佳的研究機會。
其他研究人員尚未認可北極放大與阻塞事件之間的這種聯絡，因為氣候模型似乎並沒有清楚地產生這種聯絡。但是，模型是否錯誤或者該連結是否沒有實現，將是更多研究肯定會研究的內容。
風險與機遇並存
解析導致桑迪與東北地區發生命運邂逅的潛在氣候因素非常重要，但最終如何利用這些知識為下一次風暴做準備才是真正重要的。
退役海軍少將大衛·泰特利說：“也許在 10 年前，我會問我如何在我的運輸資料上疊加我的電力基礎設施資料，然後在上面放置颶風。”“現在人們正在尋找這些動態系統之間的非線性關係，因此當我在其上放置颶風時，我可以更好地理解級聯故障。”
泰特利現在在賓夕法尼亞州立大學運營天氣和氣候風險解決方案中心，這是一個相對較新的研究工作，致力於為各個部門的規劃者提供天氣和氣候預測以及資料帶來的解決方案和機遇。
桑迪颶風的肆虐與許多人眼中大資料興起的時期相吻合。當時，來自氣象浮標、手機、監控攝像頭、人口調查以及其他遍佈我們日常生活的感測器的資訊流源源不斷。這些豐富的資料可供科學家和決策者用來精確找出應對風暴時出現的故障，從而有針對性地加強應對措施。
一些研究結果證實了長期以來的認識，例如，貧困和缺乏服務的社群受風暴的影響尤為嚴重。但是，關於這些和其他影響的資料，加上氣候預測，可以幫助明確如何最好地利用數十億美元的資金，用於重建和加強城市應對未來風暴的能力。
“如果我有 5000 萬美元，並且我知道這些錢能買到什麼，那麼我就需要了解如何才能最好地利用這筆錢，”Titley 說。
另一個巨大的挑戰是將這種方法推廣到像俄亥俄州的阿克倫和德克薩斯州的拉雷多這樣的小城市。這些城市可能沒有紐約那麼多的資源或完善的災害應對系統。Titley 說，最終的目標是為城市規劃者提供有針對性的、情境化的氣候資訊，但在短期內，他說目標是“讓人們掌握基本知識，以便他們至少知道該問什麼，以及如何提問。”