去年8月，颶風哈維給休斯頓地區帶來了高達60英寸的降雨，是有史以來襲擊美國的最離奇的風暴之一。具有諷刺意味的是，它穿過了一個平靜了數天的墨西哥灣，之後又迅速平靜下來。這種罕見的情況使科學家能夠獲得颶風前後關於海洋以及風暴能量和水分的異常具體的資料。
上週，研究人員在《地球的未來》雜誌上發表了這些資料。資料顯示，哈維從海洋中提取的能量（以上升的水蒸氣形式）等於它以雨的形式降落在陸地上的能量——這是首次記錄到這種等效性。調查人員表示，這一發現支援了氣候變化可能會使大西洋颶風比過去更大、更強烈、持續時間更長的說法。研究人員計算出，氣候變化導致哈維的降雨量比原本高出15%至38%。
凱文·特倫伯斯是國家大氣研究中心的高階氣候科學家，領導了該團隊。《大眾科學》詢問了他為什麼哈維表現得如此奇怪，它如何證實關於颶風變化的預測，以及美國和其他易受風暴襲擊的國家在未來應該為之做好哪些準備。
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[以下是採訪的編輯稿：]
您說颶風會變得更大，持續時間更長。為什麼？
隨著氣候變化導致海洋變暖，可利用的熱量（能量）也隨之增加，因此颶風活動可能會增加。這可能體現在風暴的大小、持續時間和強度方面。
所以颶風的動力真的由海洋能量驅動？
沒錯。能量移動的方式是在大氣中傳輸水蒸氣——在本例中，這些水蒸氣被吸入風暴中，並傾瀉在德克薩斯州的陸地上。當水蒸氣凝結時，它會將潛在的海洋熱量釋放到大氣中。我們的研究是第一次有人能夠將這兩個數字匹配起來。
在氣候系統中，移動能量是颶風的主要作用嗎？我們為什麼會有颶風？
颶風迅速將熱量從海洋中轉移出去。它使海洋保持涼爽。颶風實際上是熱帶海洋的洩壓閥。
為什麼需要洩壓閥？
一般來說，全球天氣系統不喜歡出現巨大的溫度對比。如果一個地方很熱，另一個地方很冷，就會產生風，將暖空氣吹向冷空氣，將冷空氣吹向暖空氣。大氣總是在試圖消除這些溫度梯度。
同樣，雷暴將熱量從炎熱的海洋向上移動到較冷的大氣中，但它們沒有颶風那樣的強風，而颶風會產生大量的水分從海洋中蒸發到大氣中。颶風是雷暴的集合，但在沒有颶風的情況下，同樣數量的雷暴不會將熱帶海洋冷卻到相同的程度。如果沒有颶風，熱帶海洋將會變得非常熱，而且那裡與中緯度地區之間的對比將會產生與我們現在不同的天氣系統。
海洋變暖意味著颶風更加強烈。但您注意到大型風暴的數量實際上可能會減少。為什麼？
透過吸收海洋的熱量，颶風會在其身後留下較冷的海洋。一場大型風暴產生的冷卻效果比四場小型風暴更大。它留下了一個較冷的海洋，這不利於新風暴的形成。
這解釋了為什麼哈維變得如此之大；您的論文指出，墨西哥灣的水溫在8月下旬比平時高出幾度。但為什麼哈維持續這麼久？
在海洋上，颶風的環流通常會向各個方向延伸約1000英里，吸收水分並將其帶入風暴中。一旦登陸，風暴就會變幹並減弱。但即使哈維的兩側都在陸地上，它的螺旋臂帶仍然延伸到仍然非常溫暖的墨西哥灣上空。這使風暴得以持續。
幾天後，風暴再次移回墨西哥灣，然後再次登陸，然後向北移動。我們不認為這種移動與氣候變化有關。但當它確實回到墨西哥灣時，它重新增強的事實與氣候變化密切相關。儘管哈維從墨西哥灣吸收了大量能量，並特別冷卻了上層100米的水域，但較深的墨西哥灣仍然足夠溫暖，可以湧出並維持颶風級風力。
相關問題是，為什麼哈維在休斯頓上空停留了這麼長時間？一些專家認為這與氣候變化改變了急流的性質有關——使其彎曲更大，導致其在美國由西向東緩慢地蜿蜒移動——這可以幫助天氣系統停留在某個地方。
有些人認為這可能起了一定的作用。我傾向於認為它沒有。風暴路徑確實取決於天氣；一個高壓系統阻止了哈維像往常一樣向北或東北方向移動到陸地上。但那個高壓不是一個大的急流波結構的一部分。此外，由於北極地區的變化條件而導致的緩慢急流的想法仍然是一個有爭議的話題。我和其他人認為，熱帶地區的影響比極地地區的影響大得多。我們需要對此進行更多研究，但我認為熱帶地區的影響遠大於極地地區的影響。
論文的結尾討論了社會需要做些什麼來為更強烈的颶風做好準備。這是一種評論，這很不尋常。您為什麼決定加入這一部分？
物理科學家通常不談論影響和後果。他們通常將其留給社會科學家或經濟學家。但我們需要更多地將物理和社會影響聯絡起來。《地球的未來》雜誌旨在幫助彌合這一鴻溝。我們的研究與許多政策相關。它對於本屆政府尤其重要，本屆政府的運作規則似乎是要取消監管，即使這些監管是合理的，並且是基於科學的。
您還提出了易受颶風襲擊的地區應採取的行動。最關鍵的是什麼？
上個季度在波多黎各、佛羅里達州和德克薩斯州發生的颶風破壞表明，基礎設施應該為這種風暴做好加固準備，這種風暴肯定遲早會到來。曾經有很多會議——我參加過其中一些會議——在會上，政治家、國家和州的首腦都非常清楚兩個主要威脅：海平面上升和強烈的颶風。但他們並沒有為做好準備做太多事情。
在德克薩斯州，2008年颶風艾克過後，有人提議在休斯頓增加防洪措施，但遭到了否決。相比之下，在臺風帶的臺灣等地，已經加固了他們的基礎設施：排水系統、能夠承受4級和5級風暴的建築規範、應急系統。2015年，臺灣遭受了四次颱風襲擊，造成了洪水和破壞——但每次都在大約四天內恢復正常運作，因為他們已經建立了內建的韌性並做好了準備。美國的這些地方需要進行這種投資。