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The Conversation 许可转载，这是一个报道最新研究进展的在线出版物。
当热带气象学家凝视卫星图像时，他们经常会捕捉到暗示着更不祥事件正在酝酿的微妙云层形态。
潜在飓风的最初迹象可以在风暴获得其强大动力的几天前被探测到。向外辐射的卷云、弯曲带状低层云的出现以及大气压的下降都是线索。
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这些早期线索对于预测可能发展成灾难性飓风的开端至关重要。
我是宾夕法尼亚州立大学的气象学教授，我的研究小组使用卫星和计算机模型来改进热带天气系统的预报。鉴于预测 2024 年大西洋风暴季将异常猛烈，能够探测到这些初始信号并提供早期预警比以往任何时候都更加重要。以下是预报员所寻找的。
飓风形成的有利条件
飓风通常始于大气热带波，即与雷暴群相关的低压区域。当这些热带波向西穿过热带海洋时，其中一些可能会发展成飓风。
飓风的形成取决于几个特定条件
距赤道的距离：热带气旋通常在距离赤道至少 5 度的地方形成。这是因为科里奥利力对于气旋系统的初始旋转至关重要，但在赤道附近较弱。科里奥利力是由地球自转引起的，它使移动的空气转向和旋转。
温暖的海面温度：海面温度必须至少为 26.5 摄氏度（约 80 华氏度）飓风才能形成。温暖的海水提供能量来驱动风暴，因为风暴从海洋中吸收热量和水分。
大气不稳定性和湿度：为了使热带气旋形成，大气需要不稳定。这意味着温暖的地面空气上升并保持比周围空气更温暖，使其能够继续上升并形成雷暴。还需要充足的水分，因为干燥的空气会导致云层蒸发并削弱雷暴内的上升运动。这些因素是热带波内聚集性雷暴发展的必要条件。
低垂直风切变：强烈的垂直风切变会撕裂正在形成的飓风。垂直风切变是指不同高度风向或风速的变化。它会扰乱风暴的形成和发展，并使飓风难以保持其涡旋对齐。
早期预报需要的不仅仅是卫星
识别飓风生命周期的早期阶段一直非常具有挑战性，因为在开阔的海洋上没有大量的地面站和探空气球来提供详细的大气信息。
一旦风暴开始形成，美国国家海洋和大气管理局 (NOAA) 的飓风猎人飞机通常会飞入其中，进行测量并投放传感器以获取更多数据。但这不可能发生在每一片卷云上，尤其是在发展中的系统远离海岸时。
气象学家目前用于预测飓风早期形成的主要工具之一是卫星图像，它可以提供有关云层模式、海面温度和其他大气条件的实时数据。例如，NOAA 运营的GOES 卫星帮助气象学家以前所未有的清晰度跟踪飓风的发展。这些卫星可以捕获多个波长的图像，使预报员能够分析风暴的各个方面，例如云层形成、降水和闪电活动。
然而，仅靠卫星观测无法为气象学家提供足够的信息来判断哪些热带波有可能发展成飓风。
为了提高预报的准确性，我们的研究小组开发了将实时卫星数据（包括湿度水平和云层模式）纳入计算机预报模型的方法。这个过程被称为数据同化，可以更精确和一致地描绘大气条件。因此，预报员可以从显着增强的预测能力中受益，尤其是在预测飓风的形成和发展方面。
我们目前正在与 NOAA 合作，以改进这些技术并将其更广泛地应用于改进飓风预报和更早的预警，以便公众有更多时间做好准备。
随着北美和加勒比地区的人们为预计将异常强烈的 2024 年飓风季做好准备，对准确的早期风暴预报的需求从未如此迫切。
本文最初发表于 The Conversation。阅读原文。