去年,许多早期对飓风桑迪的预测都认为该系统会在大西洋上减弱。然而,欧洲中期天气预报中心的研究人员开发的一个模型显示了一个更令人担忧的情况:风暴反而会转向西部,威胁东部沿海地区。该模型更精确的预测及时地确定了飓风在新泽西州附近登陆,以便居民能够寻找地势较高的地方。更准确预测的关键在于对风暴混沌行为的数学精通。
天气预报是通过计算机计算出来的,计算机求解涉及风速、气压、温度、空气密度和湿度等变量的方程。如果地球以某种方式只拥有一个天气系统,我们对预报的抱怨可能会结束。然而,实际上,地球拥有许多跨越边界和尺度相互混合的系统,这使得预报成为一个复杂的问题。
在桑迪飓风的案例中,预报员监测了一个称为位势涡度的高阶变量,这是一种衡量天气系统旋转程度的指标,以帮助预测风暴未来的发展。桑迪飓风造成灾难性登陆的一个关键因素被证明是由一个低压槽引起的这种旋转度量增强,当热带低气压最初形成时,该低压槽位于数千英里外的东北太平洋。当桑迪从加勒比海向北移动时,遥远的低压槽向东横穿美国,结果证明这是一条碰撞路线。10 月 29 日,当桑迪温暖潮湿的空气接近低压槽较冷的空气时,开始上升,掀起更强劲的风。当两个天气系统相互盘旋时,桑迪强度激增,并像欧洲研究人员预见的那样,弯曲向美国东北海岸线。该小组在桑迪登陆前大约一周所做的预测的最终准确性,可以归因于其模型在预测和捕捉这些天气系统之间相互作用方面的成功。
关于支持科学新闻
如果您喜欢这篇文章,请考虑通过以下方式支持我们屡获殊荣的新闻报道: 订阅。通过购买订阅,您正在帮助确保未来能够继续讲述关于塑造我们当今世界的发现和思想的具有影响力的故事。
这种暴风雨般舞蹈的逐步量化完全是通过谨慎应用数学来实现的。通过预测桑迪的登陆,从非常真实的意义上讲,欧洲团队的数学帮助拯救了美国人的生命。