老式氣象氣球如何預示厄瑪颶風的路徑

預報員依賴衛星和飛行來追蹤颶風,但氣球增加了關鍵的精確度  

2017年9月7日,在密蘇里州斯普林菲爾德國家氣象局辦公室,工作人員梅根·特里準備發射氣象氣球,這是為了更好地預測颶風厄瑪的行為而採取的努力的一部分。

湯姆·奧爾森 NOAA

本週,每六個小時,在一次氣象編排中,數十個國家氣象局(NWS)辦公室同時釋放氣象氣球。這是一項旨在幫助回答一個大問號的努力,這個問號本週一直陰森地籠罩在佛羅里達州上空,隨著颶風厄瑪的逼近:這個州,如果有的話,哪個部分將承受有史以來在北大西洋測得的最強颶風之一的衝擊,這場風暴已經在加勒比地區留下了破壞的痕跡?

來自衛星的高解析度影像和戲劇性的“颶風獵人”飛入5級風暴的飛行都獲得了所有的榮耀。但是,儘管它們是颶風預測的重要方法,但自20世紀30年代以來一直是氣象界中堅力量的老式氣象氣球,可以提供關於大型天氣模式相互交織的難題的一些最詳細、最可靠的資料,這些模式最終決定了像厄瑪這樣的風暴的去向。當它們像孩子鬆開手中的派對氣球一樣被釋放後,它們攜帶的儀器會測量從地面到平流層的大氣狀態,提供美國東部整個區域大氣層的即時三維橫截面。然後,這些資料被輸入到天氣模型中,希望能夠讓預報員更清楚地瞭解厄瑪的未來。“這次風暴將會對某些人造成毀滅性的打擊,”密蘇里州斯普林菲爾德國家氣象局辦公室的氣象學家邁克·格里芬說。

預報員幾天前就知道厄瑪將向北轉向美國大陸,但他們不知道確切的轉向時間——而在這種情況下,“何時”對於風暴最終襲擊哪裡、可能造成什麼樣的破壞以及官員儘早下令疏散的能力至關重要。為了弄清楚這一點,預報員必須觀察給密蘇里州帶來晴朗天氣或給弗吉尼亞州帶來降雨的相同天氣模式,因為這些模式也提供了推動和拉動颶風移動的力量。


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報道 訂閱。透過購買訂閱,您正在幫助確保關於塑造我們當今世界的發現和想法的具有影響力的故事的未來。


到目前為止,厄瑪正被西大西洋上空的高壓區推向西移。但預計它將藉助美國東部正在形成的低壓槽的拉力向北轉向。如果低壓槽強大並深入美國東南部,厄瑪將更快地轉向,並可能襲擊佛羅里達州、佐治亞州和南卡羅來納州的海岸,給人口密集的海岸線帶來毀滅性的風暴潮和狂風。但如果低壓槽較弱並保持在更北的位置,厄瑪可能會在其旅程的後期轉向,並沿著佛羅里達州中部或西海岸移動,從而最大限度地減少風暴潮風險(因為其最強風將向近海吹拂)。

儘管最先進的衛星持續監測更大的天氣狀況,但它們是基於它們檢測到的光波長來間接測量風和水蒸氣等事物,因此它們不如直接測量準確,美國國家海洋和大氣管理局颶風研究部的西姆·阿伯森說。這就是氣象氣球提供的高質量直接測量的用武之地。

這項技術並不花哨。每個五英尺直徑的氣球都攜帶一個小的、可消耗的儀器包,它被包裹在泡沫塑膠中,並在從地面上升到100,000英尺的高度時測量溼度、溫度和風。它將資料無線電回傳,提供大氣層大部分深度的詳細橫截面快照。這些資訊被插入天氣模型中,為預測提供初始條件。這些測量結果還有助於為衛星所看到的情況提供地面真相。

在正常情況下,全國各地的國家氣象局辦公室每12小時同時釋放一次氣象氣球,阿伯森說,這種安排通常足以瞭解大氣層的狀況。但是,由於對可能具有歷史意義的風暴的預測不確定,國家颶風中心週日要求幾個國家氣象局辦公室進行額外的氣球釋放,以便將更多的高質量資料輸入模型,希望能改善預測。美國國家氣象局天氣預報中心預報業務部主管格雷格·卡賓說:“這裡的想法是,更詳細的資訊,具有相對較高的準確性,可能會有利於預測。”這將使預報員更好地瞭解美國東部上空的低壓槽將有多強和多深。

根據國家氣象局的母公司NOAA的說法,額外的釋放從美國中部開始,然後向東擴充套件到包括52個國家氣象局辦公室。格里芬說,這種大規模的協調努力,包括額外的發射,是相當罕見的,通常只用於可能造成重大破壞並帶有特別不確定預測的颶風。參與厄瑪行動的俄克拉荷馬州諾曼國家氣象局辦公室的預報員達里爾·威廉姆斯說,上次發生這種情況是在2012年颶風桑迪來臨之前,當時預報員試圖衡量影響桑迪路徑的冷鋒的進展。例如,當預報員預計會爆發強風暴和龍捲風時,有時也會在區域範圍內使用額外的釋放。

預報員表示,只要國家颶風中心要求,國家氣象局辦公室就會進行額外的發射——可能至少到週五,屆時他們希望更好地掌握誰在風暴的路徑中。

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
© .