编者注（2023年8月28日）：这篇文章重新发表是因为热带风暴伊达利亚预计将在周三登陆佛罗里达州之前迅速增强为大型飓风。
弗吉尼亚基岛位于佛罗里达州的家门口，就在迈阿密市中心的东南方，并且牢牢地处于飓风巷的袭击区——这是一片温暖的水域，非常适合飓风形成，并向东横跨大西洋延伸至非洲。自19世纪中叶以来，已有250多个飓风袭击了美国大陆，通常造成灾难性后果。弗吉尼亚基岛也是国家海洋和大气管理局海洋与气象实验室的所在地，科学家们正在努力不断改进飓风预报。他们长期以来最棘手的问题之一是难以预测相对较小的风暴何时会突然爆发强度和严重性——这种现象常常让身处险境的人们措手不及。
迈阿密大学罗森斯蒂尔海洋、大气和地球科学学院的飓风研究员莎拉尼亚·马祖姆达尔说：“我们睡觉时，看到卫星上的风暴看起来非常杂乱。然而，我们第二天早上醒来，突然之间，它就增强了。”该学院也位于弗吉尼亚基岛。“所以我们都问，‘为什么会这样？’”
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答案并不总是明确的，这使得快速增强（气象学家将其定义为飓风的最大持续风速在24小时内飙升每小时35英里或更多）极其难以预测。然而，准确预测飓风的强度尤为重要，因为风暴力会随着风速呈指数倍增。当风速加倍时，作用于房屋、电线和其他基础设施的力量会增加四倍。研究表明，随着气候变暖，更多风暴将经历快速增强——并且以更快的速度增强——。
现在，借助一种耗时三年多开发的新模型，NOAA科学家认为他们不仅能够更早地提供快速增强的预警，还能更好地预测降雨和风暴潮等影响。国家飓风中心的预报员将于今年夏天开始使用这种名为飓风分析和预报系统 (HAFS) 的新模型。“在我看来，我们改进预报的速度不够快，无法克服[沿海]地区人口在15年内翻两番的情况，”NOAA大西洋海洋和气象实验室飓风研究主任弗兰克·马克斯说。
2004年飓风查利是最令人警醒的快速风暴增强案例之一。在风暴来临之前很久，佛罗里达州西南海岸就发布了警报。在查利袭击前大约24小时，预报称它将从2级风暴增强为3级风暴。但在8月13日的短短五个小时内——以及登陆前不到六个小时——风暴的风速飙升了34英里/小时。当它袭击佛罗里达州卡普蒂瓦岛时，风速达到了150英里/小时，仅比5级状态低几英里/小时。这是自5级飓风安德鲁于1992年摧毁霍姆斯特德市以来袭击佛罗里达州的最强风暴。查利造成了超过150亿美元的财产损失，只有它的小尺寸和相对较快的前进速度才使其免于造成更大的破坏。“任何时候风暴在靠近陆地时发生增强——特别是如果这种增强被低估或根本没有预报到——公众都将面临更大的风险，因为他们将准备不足，”奥尔巴尼大学的飓风研究员和建模专家克里斯汀·科尔博西耶罗说。“因此，生命损失和基础设施损坏的可能性将大大增加。”
某些关键因素决定了热带气旋（热带风暴或飓风的广义术语）的形成、强度以及增强速度。驱动每个热带气旋的引擎是对流：大量潮湿的上升空气在地表形成真空，吸入周围空气形成螺旋风。这种对流是由温暖的海洋水域和高湿度驱动的，而干燥的空气则通过蒸发冷却风暴并阻碍对流。也必须盛行平静的天空，因为称为切变的交叉风会撕裂新生飓风的涡旋。因此，获取有关风暴环境条件的信息“非常重要——但这不足以确定快速增强是否会发生，”NOAA研究气象学家约翰·卡普兰说。
风暴的内部物理过程对于这个过程也至关重要。例如，如果其中心周围的雷暴非常对称，压力就会“像石头一样下降”，马克斯说——中心压力越低，围绕它的风速就越高。科尔博西耶罗没有参与HAFS的工作，她解释说，这种对称性使正在形成的云释放的热量滞留在风暴的眼壁中。反过来，这会助长更多的对流。飓风的圆柱形眼壁也必须保持笔直向上，而不是倾斜。科尔博西耶罗说，如果它倾斜，加热会扩散到更大的区域，压力下降就不会那么剧烈。
由于模型在捕捉这些内部过程方面存在局限性，直到2010年代初期，预报仅预测了12%的快速增强热带风暴。在随后的十年中，科学家们能够利用国会的额外资金派遣无人机和载人“飓风猎人”飞机直接从风暴眼壁收集有关风速、湿度和温度的更多数据。这种更详细的数据使计算机模型能够更准确地描述——并因此预测——风暴行为，从而帮助气象学家改进他们的预报。科罗拉多州立大学前NOAA飓风预报员、现任高级研究科学家马克·德玛丽亚表示，目前的模型准确预测快速增强的概率为32%。德玛丽亚说：“快速增强的固有可预测性可能很低，因为涡旋发展方式中微小的、无法观察到的变化可能会对现象发生的时间产生巨大的影响。”
借助HAFS，预报员希望通过捕捉至少一半的快速增强风暴来提高他们的记录。HAFS提供了更详细的风暴内部动力学表示和更多的数据可供使用，并且它还可以比当前模型更快地整合这些数据——这意味着可以更频繁地更新预报。另一项关键创新涉及将HAFS模型“嵌套”在更大的全球预报系统 (GFS) 模型中，其中HAFS像放大镜一样以比以前的飓风模型更高的分辨率扫描海洋。这种嵌套让预报员能够应对另一个主要挑战：估算冷锋和高压区等大规模大气特征如何影响飓风的内部物理过程。“全球不同地区的冷锋可能会影响飓风的路径和强度，”NOAA高级气象学家兼HAFS首席架构师桑达拉曼·“戈帕尔”·戈帕拉克里希南说。
HAFS于7月1日正式投入运行，这意味着国家飓风中心的预报员在今年夏天的预测中可能会依赖它提供的指导，以及其他模型。戈帕拉克里希南说，他很高兴看到HAFS的表现，并预计它会比它取代的模型做得更好。“我们将像老鹰一样盯着它，”马克斯说。