在《龙卷风》与《龙卷风暴》之间，龙卷风科学在三十年内取得了巨大进步

大约30年前，在经典灾难片《龙卷风》中，“多萝西”被故意送入俄克拉荷马州F5级龙卷风中。这部电影讲述了追逐风暴的科学家试图使用一种特殊的仪器（一种装有数百个传感器的气象设备，以《绿野仙踪》中龙卷风骑师女主角的名字命名）来了解这种自然界最可怕现象的内部运作机制。现在，其刚刚上映的独立续集《龙卷风暴》，讲述了另一群追逐风暴的人，他们希望利用今天的技术和知识来实际扰乱和消散这些怪物般的现象。

对比这两部电影可以看出，自最初的电影以来，龙卷风科学发生了多大的变化，最初的电影中使用的雷达和计算机技术现在已经过时。“自从[《龙卷风》]以来，我们已经取得了长足的进步，”美国国家海洋和大气管理局国家强风暴实验室（NSSL）的研究气象学家伊丽莎白·史密斯说。她称，大部分进步来自于“渐进式变化的累积总和”，而不是像原片中描绘的那些单一项目。此后，一些进步在几十年内将虚构变成了现实，使最新电影能够探索在管理和应对危险天气事件方面更大的可能性。

在1996年的原作中，海伦·亨特饰演的角色乔·哈丁希望通过从漏斗云内部获取数据，以更好地了解龙卷风的工作原理，从而将龙卷风的预警时间从3分钟延长到15分钟。在过去的几十年里，这个科幻梦想已经变成了现实。“现在，当我们发布预警时，平均提前时间为15分钟，”NSSL的高级研究科学家哈罗德·布鲁克斯说。虽然这在宏伟的计划中似乎只是一个小小的增加，但它为人们争取到了更多的时间到达避难所。

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这种进步源于各种新技术，包括更详细的雷达读数和更强大的计算机。但史密斯说，最关键的发展是计算机模型，它可以更详细地呈现风暴，并且可以更快、更准确地处理观测数据，从而更好地预测这些风暴将要做什么。

早期建模工作侧重于从观测数据构建风暴的数字渲染图——类似于多萝西的任务。但今天的龙卷风模拟实际上正在展示不同模拟中龙卷风结构中前所未见的方面。追风者后来在实地验证了这些现象。“现在发生的情况恰恰相反，而不是试图外出并采样某些东西以在模型中表示，”史密斯说。“这是一个巨大的范式转变。”

现代预报模型有时甚至可以提前一个多小时预测龙卷风着陆。然而，这种延长的预警时间并不总是有帮助。“人们往往会优先考虑其他活动，而不是在提前一到两个小时的通知下立即采取安全措施，这不是我们想要的反应，”NSSL的研究科学家肖恩·沃夫说。2011年的一项研究通过公众调查发现，大约30分钟是首选的预警时间，它平衡了紧迫性和足够的提前时间以确保安全。

改进的计算机建模意味着美国国家气象局的风暴预测中心（负责发布龙卷风观察和预警）可以精确定位位置——而不是发布旧的县级警报，这些警报经常到达远离任何龙卷风威胁的人们。通过使用更精确的预警来减少误报，这些创新有助于保持公众的警惕性。现在，预报员正在尝试先进的计算机技术，例如机器学习，希望他们可以更快、更精确地分析大量数据，以进一步提高预警时间和准确性。

观测性龙卷风研究也已转向关注更大规模的风暴三维结构。激光雷达（光探测和测距）等关键技术已变得至关重要。这些工具使研究人员能够绘制出产生龙卷风的较大风暴不断变化和复杂的结构图，以试图了解为什么相似的环境条件可能会在一个风暴中引发龙卷风，但在附近的另一个风暴中却不会。这种复杂性突出了在风暴内收集单个数据点的局限性（《龙卷风》戏剧性地描绘了一种方法，但现在不太有用）。“在如此小的空间内发生了如此多的事情，我们需要一次性看到所有这些，才能了解正在发生的事情，”沃夫说。

新电影中的科学家超越了改进预警的目标，探索了可能扰乱龙卷风的想法。然而，实际上，实现这一壮举背后的科学仍然遥不可及。布鲁克斯说，从理论上讲，故意中和龙卷风的概念是可能的，但龙卷风内部蕴含的能量是巨大的；要扰乱真正的龙卷风，需要输入的能量规模在物理上或实际上都是不可行的。“就能量而言，龙卷风每秒释放的能量大约相当于一颗原子弹，而雷暴每秒可以释放数十颗氢弹的能量，”他说。

即使人类能够以某种方式摧毁来袭的龙卷风，产生风暴的大气条件仍然会持续存在——可能会立即形成另一个龙卷风。相对而言，“龙卷风只不过是风暴中烧焦的屁，”布鲁克斯说。沃夫说，中和一个龙卷风是一个诱人的概念，值得探索，但最终，“人类不应该扮演上帝来干预这类自然现象。我们的重点应该放在增强面对此类事件的人口韧性和加强保护上。”

虽然新电影中的科学在某些方面是牵强的，但现代气象科学非常真实且令人震惊的技术和科学成就对于乔·哈丁和她的团队来说，似乎就像科幻小说一样。这些进步不仅对气象科学或好莱坞奇观很重要，而且还挽救了无数生命。“这项工作对日常生活具有影响力，”史密斯说，“这让你脚踏实地。”