190多個傳感器和水位測量儀改進未來風暴的預測模型

從國際空間站上拍攝的颶風佛羅倫薩 圖片來源：twitter

　　颶風登陸，眾人逃離，本是常態，但卻有一群人逆風而上。近日，在颶風佛羅倫薩襲擊下的美國北卡羅來納州，科研人員正為避免敏感樣本、昂貴儀器受颶風影響而部署新實驗，為在颶風期間收集數據作出努力。

　　完善颶風預測體系

　　美國國家海洋和大氣管理局（NOAA）的研究人員Yuepeng Li告訴《中國科學報》記者，颶風到來之前，工作人員已在颶風路徑附近部署一些設備測量風速、浪涌高度和浪涌剖面。研究人員一般每3或6小時預測一次颶風路徑，利用航跡預報颶風可能引起的風暴潮規模，以協助決策者和科學界確定疏散區來疏散民眾。

　　NOAA還參與了一項研究，利用幾架魚雷形狀的深海機器人滑翔機研究颶風。位于薩凡納的佐治亞大學斯基達韋海洋學研究所的滑翔機研究員凱瑟琳·愛德華茲表示，這些自動駕駛的飛行器能夠在整個風暴過程中繼續收集實時數據，這將為美國國家颶風中心發布更加精確的颶風預警和撤離信號提供依據。

　　研究人員在颶風后也擔任著災后重建的部分工作。Yuepeng Li表示，測量被損毀的房屋和建筑物，收集受災數據，確定受影響最嚴重的地區，協助制定風暴后的救援和恢復方案都是研究人員的工作。

　　海洋生物如何逃離颶風

　　為避免颶風對科研儀器和數據的摧毀，研究船從水中被移出，露天的儀器被拆除或加固，海洋中珍貴的動物樣本被撤離……颶風給科學研究制造了不少麻煩，但一些研究人員可能是欣喜的，因為颶風也提供了研究機會。

　　杜克大學微生物學家Dana Hunt正計劃在畢業后進行一項研究。這項研究將研究生活在北卡羅來納州堰洲島水域中的細菌如何應對預計出現的風暴潮帶來的大量海水涌入，以及雨水帶來的巨大淡水增加。

　　更重要的是，佛羅倫薩為了解“鯨在颶風中如何行動”提供了機會。杜克大學的研究人員此前已經給深海的鯨貼上了標簽，并將通過衛星監測它們的活動。

　　過去，漁民通過觀察海豚等海洋生物的異常表現預知天氣——海洋生物能夠預測颶風等極端惡劣天氣的到來，并及時逃離。“研究鯨等生物的逃離機制極具科研價值，但海洋生物行蹤不定、颶風發生頻率不定等因素使得這項研究難度十分大。”中國水產科學研究院南海水產研究所漁業資源研究室主任、研究員邱永松對《中國科學報》記者說。

　　得益于颶風的物理海洋學研究

　　颶風佛羅倫薩抵達前，研究人員在颶風路徑中的建筑物上安裝了壓力傳感器，幫助科學家模擬風暴波浪的高度和形狀。與此同時，美國地質調查局的工作人員在卡羅來納州、弗吉尼亞州、西弗吉尼亞州和馬里蘭州安裝了190多個臨時風暴潮汐傳感器和水位測量儀。這些儀器提供的水位實時數據、海洋潮汐變化信息，能夠幫助應急響應人員預估颶風造成的損失，同時幫助研究人員改進未來風暴的預測模型。

　　曾在颶風高發地佛羅里達州和北卡羅來納州學習和研究的中國科學院南海海洋研究所研究員彭世球向《中國科學報》記者表示，颶風對上層海洋的攪拌所引起的近慣性震蕩及其對海水溫度、鹽度和其他生物化學特性的影響等物理海洋學和海洋生物（化學）學的相關研究，一直是業界的研究熱點。研究過程中，海上儀表觀測數據對建立復雜的計算機模型和提高其預測精度發揮著重要作用。

　　“根據物理海洋和海氣相互作用的研究成果建立的‘新一代南海海洋環境實時預報系統’，多次準確預測了我國南海和周邊海域的臺風路徑、強度以及伴隨的風暴潮和巨浪等海洋災害，包括對近期超強臺風‘山竹’過程的預報。”彭世球說。

　　此外，北卡羅來納州立大學海岸建筑專家Spencer Rogers領導的研究小組正在研究建筑物如何受到颶風風暴潮、海浪和侵蝕的影響，以及如何建立更好的風暴潮模型。

　　Li表示，他們從颶風中學到了很多，并根據颶風調整了研究方向。例如，2017年，在颶風哈維之后，研究人員了解到降雨可能導致內陸淡水洪水泛濫。