以下文章经许可转载自对话,这是一个报道最新研究的在线出版物。
本文是“对话”本月关于飓风系列文章的一部分。您可以在这里阅读该系列的其余文章。
“不要只关注那条细细的黑线”是前国家飓风中心(NHC)主任马克斯·梅菲尔德早在20世纪90年代就提出的标志性警告。当2004年8月飓风查利穿过古巴时,媒体和佛罗里达州西南部居民最好听取这个建议。人们过于关注预测在坦帕附近登陆的路径,而很少有人意识到南部仅70英里的夏洛特港也在飓风警报之下。尽管多年来热带气旋预报有了显著改进,但它们仍然远非完美,夏洛特港的居民很快就会发现这一点。
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风暴会袭击我吗?
2003年飓风伊莎贝尔的精准路径预测等引人注目的成功,可能助长了查利登陆前人们的自满情绪。而事实上,热带气旋的运动是一个被充分理解且相对简单的物理过程:风暴受到周围大规模大气环流的引导。
在过去的四分之一世纪里,计算机模型在很大程度上已经能够有效地预测飓风的路径。它们使用来自各种传感器的全球测量数据,估计当前的大气状态,并使用某些物理定律向前推算,以获得飓风的未来位置。随着大气观测的数量和准确性的不断提高,使我们能够输入更准确的初始条件,并且更快的计算机允许我们的数值模型复制这些观测提供的越来越精细的细节,路径预测稳步提高。
这种进步可以在NHC的“不确定性锥”的演变中清楚地看到,该锥体由预期在三分之二的时间内包含风暴实际位置的圆圈形成。通过这种衡量标准,自致命的飓风卡特里娜以来的十年中,飓风路径的不确定性已减少了近40%。随着我们的预测准确性提高,不确定性锥已经变小。
当然,我们在NHC很高兴看到这种改进,但我们仍然担心,最近风暴(如艾琳、桑迪甚至2015年的安娜)的非常成功的路径预测可能会导致用户产生不切实际的期望。
但是情况会有多糟?
另一方面,事实证明,预测飓风强度(与风暴相关的最高一分钟平均风速)更加困难。读者可能已经看到并记住了许多预测失败的例子。其物理原理要复杂得多,涉及到几英里或几十英里的小规模特征和过程,而不是控制路径的数百或数千英里宽的特征。
在20世纪90年代初期,成功预测路径的数值模型对于强度预测来说仍然过于粗糙。并且,即使它们具有足够的分辨率,飓风眼墙内部和周围的观测也远远不够,无法使这些模型有一个良好的开端。在客观指导很少的情况下,预报员依靠直觉和经验的结合,直到开发出统计模型来研究过去类似情况下的风暴是如何表现的。但即使是统计模型也没有经验丰富的预报员好。因此,毫不奇怪,在整个90年代和00年代,NHC的官方强度误差基本上没有变化,在平均两天误差中,锁定在实际风速之上或之下约15节。
然而,在过去的几个季度中,强度预测误差大幅下降,尤其是在两天及更长时间的预测中。在某种程度上,这仅仅是运气好——强烈的风切变和干燥的下沉空气在最近几个季度主导了大西洋盆地,限制了强烈和快速增强的风暴的数量——当风暴保持较弱时,预测误差往往会很低。
但美国国家海洋和大气管理局(NOAA)的飓风预报改进项目(HFIP)是一个为期10年、目前已完成一半的项目,也应获得一部分功劳。HFIP支持对研究、建模和预报员工具开发的大量投资,所有这些都紧密围绕着改进国家飓风中心可用的客观指导。
2011年,飓风艾琳从巴哈马群岛向北卡罗来纳州移动。
美国国家气象局的区域飓风模型(称为HWRF)一直是HFIP支持改进的重点。通过提高分辨率(能够“看到”越来越小的大气特征)、更准确地估计与海洋的能量交换和处理云的算法,以及更精细地摄取来自飓风内核的数据,HWRF模型变得足够熟练,甚至在一些回顾性测试中击败了NHC的人工预报员。虽然可能需要一个活跃的大西洋飓风季节来真正评估我们取得了多少进展,但我们已经开始看到真正的进步。不幸的是,HFIP的资金今年被削减了一半以上,使未来的进步面临风险。
近20年后,即使科学取得了进步,马克斯·梅菲尔德的建议仍然是明智的——不要只关注那条细细的黑线!预测是不确定的,当飓风威胁时,理解这种不确定性对于明智的决策至关重要。为了帮助教育用户,NHC建立了一个专门用于预测准确性的网页。请顺便浏览一下,看看我们的预测表现如何。最后,即使NOAA和其他机构预计2015年大西洋飓风季节相对平静,也要记住:在您家附近只需要一场糟糕的风暴就会让您度过糟糕的一年。