風暴潮:今年反常颶風季背後的科學

氣象學家J. 馬歇爾·謝潑德解釋了墨西哥灣的颶風勞拉以及熱帶氣旋的成因

NOAA 衛星於 8 月 23 日拍攝了勞拉和馬可的影像,它們是 2020 年大西洋颶風季第 12 和 13 個被命名的風暴。

大西洋颶風季的高峰期已經到來,名副其實:上週後期,兩個風暴勞拉和馬可在墨西哥灣和加勒比海地區相對較小的範圍內形成。它們的形成已經使本季的可用風暴名稱的字母順序過半——這清楚地表明,在災難性的疫情和重大的經濟不確定性中,2020 年正在滿足對非常活躍的季節的預測。

雙重風暴的出現恰好在颶風卡特里娜於 2005 年 8 月 29 日襲擊路易斯安那州 15 週年之前。那次破壞性的事件——仍然是襲擊美國的最嚴重的風暴之一——也是一個大片季節的一部分。2005 年的季節保持著命名風暴最多的記錄,用完了所有計劃的名稱,迫使預報員使用希臘字母作為備用。如果風暴以當前的速度持續到本季 11 月 30 日的正式結束,這種情況今年可能會再次發生。這些風暴對美國構成威脅,因為被稱為百慕大高壓的高壓區已經向西移動,這使得它們更有可能襲擊東海岸或墨西哥灣沿岸。

熱帶風暴馬可已經消失,但它給墨西哥灣沿岸帶來了一些明顯的降雨。颶風勞拉似乎構成了更大的威脅,其“不確定性錐體”(氣象學家預測颶風可能採取的可能路徑範圍)顯示它可能會作為一場主要的颶風襲擊路易斯安那州西部或德克薩斯州東部的海岸。


關於支援科學新聞

如果您喜歡這篇文章,請考慮透過以下方式支援我們屢獲殊榮的新聞事業: 訂閱。 透過購買訂閱,您正在幫助確保有關當今世界塑造的發現和想法的有影響力的故事的未來。


為了分析兩個風暴如此靠近是多麼不尋常——以及氣候變化如何與颶風趨勢和風險相適應——《大眾科學》採訪了氣象學家兼佐治亞大學教授 J. 馬歇爾·謝潑德。

[以下是經過編輯的採訪記錄。]

在一個海洋盆地中的同一區域看到兩個風暴有多不尋常?

我不認為在一個盆地中有兩個以上的風暴有任何不尋常之處;我們在大西洋或太平洋盆地經常看到這種情況。現在,在同一時間在墨西哥灣看到兩個風暴是非常不尋常的。事實上,如果這兩個風暴都是墨西哥灣的颶風——一度看起來有這種可能性——我認為這在衛星時代 [自 1960 年代中期以來] 是前所未有的。但即使現在,我們看到的情況是,在之前的一週裡,兩個不確定性錐體基本上在幾天內相互交叉——這很奇怪。

什麼條件使這兩個系統能夠在時間和空間上如此靠近地發展?

一直以來,我們都知道這將是一個活躍的大西洋颶風季。水域非常溫暖,現在墨西哥灣的水域是地球上最溫暖的一些。一年中的這個時候也是我們開始看到風切變 [當風在大氣層的不同高度以不同的方向吹時] 更為放鬆的時候。所以,通常情況下,颶風季節的高峰期往往在 8 月 20 日左右開始升溫。這也是一年中我們開始看到較少灰塵 [這會阻礙風暴] 從非洲飄來的時間。背景中還有其他一些事情正在發生:有一種叫做馬登-朱利安振盪和開爾文波 [穿過大氣並影響天氣的模式] 的東西。我們能夠看到,活動將會再次回升,因為這些 [現象] 將會有一個相位,這將導致大氣層普遍向上推。你會有更多的上升氣流。

關於氣候變化在助長這種情況中的作用,我們能說些什麼?

我認為這種更早更溫暖的水的產生與我們在氣候變化環境中預期的非常一致。我們正處於高辛烷颶風燃料的時代。我認為颶風勞拉也有合理的快速增強的機會(這是 24 小時內一定的壓力下降)在墨西哥灣。而且,這部分是由我們在墨西哥灣擁有的超溫暖水域推動的。在討論氣候變化時經常被忽略的一件事是,大部分變暖都發生在海洋中——90% 或更多。正如我經常在我的講座中所說的那樣,所有的變暖都會以某種方式回到大氣中。颶風是它做到這一點的方式之一。

我認為近年來出現了一些非常有說服力的證據——儘管尚不清楚這兩個風暴中的任何一個是否會這樣做——但我確實認為有非常確鑿的證據表明氣候變化正在導致風暴減速或停留更長時間——在某些情況下,正如我們在 [颶風] 哈維和弗洛倫斯身上看到的那樣,會停滯不前。我認為我們已經看到強風暴向北移動更多。我們甚至在本賽季早些時候就看到了這種情況,當時我們在大西洋中部和東北部,在我們傾向於看到這些事物發生的邊緣地帶形成了一些熱帶風暴。我認為,如果我們確實像一些模型對颶風勞拉的指示那樣,出現 3 級或更高級別的風暴,那將只是延續這些真正強烈的風暴——快速增強的風暴的趨勢。

最後,關於氣候變化和颶風,我想說的另一件事是我一直堅信的事情:早在 2007 年,我就在同行評議的文獻中發表了一篇論文,研究了“颶風和熱帶風暴對沿海降雨的貢獻是什麼?”我實際上是想為未來的研究建立一個基線,因為我想知道颶風或熱帶風暴平均每年在美國沿海地區貢獻多少降雨量。我還沒有進行後續研究,但我懷疑颶風可能已經變得更潮溼了。我懷疑它們只是更多產的降雨製造者。你經常聽到氣候變化是國家安全的威脅倍增器,但它是颶風的影響倍增器。

如果像勞拉和馬可的情況一樣,背靠背的風暴襲擊同一地區,會有什麼額外的風險?

一是我們正處於大流行病中。因此,如果通常因 COVID-19 而關閉的避難所關閉——或者如果您與很多人在避難所中,並且這會因 COVID-19 而增加風險,那麼這會使疏散計劃複雜化。

其次——我在週末的時候有點擔心這個問題,當時看起來馬可會仍然是一場颶風——但是你能想象人們剛從洪水甚至可能較小的風害中恢復過來,然後在 48 小時後不得不應對可能更強的風暴嗎?從後勤上來說,為一場風暴做好準備和從中恢復過來已經足夠困難了。

我在 Twitter 上看到的另一件事——我真的沒有考慮過,但實際上這是一個很棒的觀點——是:我們的一些風暴潮模型以及我們用於危險預警的其他一些東西,將如何應對背靠背的風暴?當海洋可能沒有按照模型的一些假設和引數化所說的那樣執行時,它們可以重置和校準自身嗎?

在我們即將迎來卡特里娜颶風 15 週年之際,我們對颶風的理解和氣候變化的作用自那時以來發生了怎樣的變化?

我認為我們在過去 15 年裡在路徑預測方面有所改進;錐體可以說繼續縮小。我認為如果你今天看到卡特里娜颶風的同一個錐體與 15 年前相比,它今天會窄得多。不幸的是,我們仍然在強度預測方面有點困難。取得了一些進步,但正如我們從馬可和勞拉身上看到的那樣,強度預測仍然非常棘手。這僅僅是因為我們需要模型的一些物理學正在以我們通常沒有測量值的方式發生,就像我們從探測 [如氣象氣球] 中獲得的大型大氣導向電流的測量值一樣。

我是美國國家科學院 [科學、工程和醫學] 的極端天氣歸因報告的作者之一,該報告回顧了我們在氣候變化歸因於極端天氣事件方面所處的位置。我們發現,我們非常明確和確信熱浪、極端降雨事件、可能的一些乾旱事件和缺乏寒冷事件高度歸因於氣候變化。颶風更多地屬於中間。這僅僅是因為,在那份報告中,我們使用了“三條腿的凳子”方法:氣候模型必須能夠重現該事件,你必須對該事件有良好的物理理解,並且你必須有一個足夠強大的記錄。我認為在 2005 年,我們可能更沒有能力將氣候變化的某些方面歸因於颶風。在 2020 年,我認為歸因訊號——至少在強度方面,可能在更強颶風的停滯和向北遷移方面——我認為我們有更多的資訊。我想說,今天我們有更復雜、更好的歸因研究。如果我們現在要編寫這份美國國家科學院的報告,我認為颶風歸因訊號可能會在某種程度上向上移動。

Andrea Thompson is an associate editor covering the environment, energy and earth sciences. She has been covering these issues for 16 years. Prior to joining 大眾科學, she was a senior writer covering climate science at Climate Central and a reporter and editor at Live Science, where she primarily covered earth science and the environment. She has moderated panels, including as part of the United Nations Sustainable Development Media Zone, and appeared in radio and television interviews on major networks. She holds a graduate degree in science, health and environmental reporting from New York University, as well as a B.S. and an M.S. in atmospheric chemistry from the Georgia Institute of Technology. Follow Thompson on Bluesky @andreatweather.bsky.social

More by Andrea Thompson
© .