随着“格雷森冬季风暴”向美国大西洋沿岸推进，新英格兰地区正紧张地等待着大雪和强风。据新闻报道，这场风暴已经袭击了不习惯恶劣冬季天气的地区——佛罗里达州、佐治亚州、弗吉尼亚州和卡罗来纳州——伴随着雨雪混合。这不是典型的冬季风暴——气象学家一直在预测格雷森将很快转变为一种特别强烈的系统，称为“炸弹气旋”。《大众科学》采访了气象学家、Weather Underground联合创始人杰夫·马斯特斯，了解袭击美国东部的强大冬季风暴背后的科学原理。
[以下是采访的编辑稿。]
到底什么是“炸弹气旋”？
炸弹气旋是一种迅速增强的低压系统——要符合“炸弹气旋”或“炸弹生成”事件的资格，必须在24小时内气压下降至少24毫巴。当风暴的气压像这样迅速下降时，它会驱动更强的风，因为风试图吹向以平衡气压差异。大气不喜欢有不同的气压，所以会发生的事情是风会从高压流向低压，试图平衡这种差异。
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对于这场被命名为格雷森的风暴，最大的担忧是东海岸大部分地区会出现高达每小时60英里的强风。这些强风可能会导致大量停电。
这种“炸弹”效应只是产生强风，还是也会带来更冷的天气和更多的降水？
当出现迅速增强的风暴时，所有影响都会增加。随着风力增强，你还会从风暴边缘吸入更多的水蒸气到中心，在那里水蒸气被向上挤压并凝结——你会得到更多的降水。与此同时，由于风暴变得更深，它能够从加拿大北部吸入比不那么强烈的时候更多的北极空气。因此，它的影响范围增加了。这意味着它的北部会变得更冷，反之，它的东南部会变得更温暖。风暴的中心将位于非常温暖的墨西哥湾暖流之上，这将为风暴提供大量水分蒸发，当寒冷的空气位于北侧时，它会在周围形成大雪。
什么样的物理条件会形成炸弹气旋？
发生的情况是，急流出现了一个很大的扭曲。急流是高空风带，它在中纬度地区从西向东移动。但急流可能会急剧下沉并出现扭曲，使其形成一个大的环路，向南延伸很远，然后又向北延伸很远。这意味着你现在正在这个扭曲的东侧引入非常温暖的空气向北流动——在这种情况下，流向墨西哥湾暖流，那里也有大量温暖的水。在距离那里几百英里的西边，现在你有寒冷的北极空气与正在向北拉动的温暖潮湿空气相邻。这两种温差很大的气团相互作用，风暴就形成在那个高能量边界上。
风暴正在做的事情是，它正在从两个气团之间的温度差异（更技术地说，是密度差异）中获取能量。因此，寒冷的北极空气和来自海洋的温暖潮湿空气之间的对比越大，你的风暴就会越强烈。在这种情况下，扭曲非常剧烈，因此急流边界两侧的气团差异非常大——这正在驱动风暴。此外，你还会从海洋本身获得一些能量，就像飓风一样。飓风从温暖的海洋中获取能量——它们直接从海洋中吸取能量。这场风暴格雷森也将从非常温暖的墨西哥湾暖流水域中获得一些能量。
这种类型的风暴有多不寻常？
就美国东北海岸而言，通常每年会出现一次[炸弹气旋]。我们在2017年3月经历了一次，它帮助在东北地区引发了大雪，并给美国东南部带来了更大的北极爆发，造成了超过10亿美元的冻害。前一年，在2016年1月，也发生了一次大型东北风暴，造成了超过20亿美元的损失。我们今年也希望会有一场。虽然一切都很难说——当你建立这样的模式时，一个月内出现两次大型东北风暴是很常见的。但我目前在模型中没有看到任何迹象表明今年会发生这种情况。
但是如果你看看他们预测的这场风暴的中心气压，它将降到960毫巴以下，这是非常低的。我在过去10年中没有发现任何风暴做到过这一点。因此，这将是一场异常强烈的风暴，它将给沿海地区带来很多影响。特别是，我有点担心波士顿以南沿岸的一些地区的沿海洪水。我们预计那里会有两到三英尺的风暴潮，造成严重的沿海洪水。
“炸弹气旋”是一个新术语吗？
“炸弹”这个术语至少从1980年就出现了。那是它第一次被定义的时候。我已经使用了这个术语35年了，但它在最近几年才变得更加流行。媒体可能帮助推动了人们对这个术语的迷恋。
有些人将这场风暴与飓风相提并论——这公平吗？
在某些方面。结构是不同的，能量来源也不同，因此你将会看到影响方面的巨大差异。但它的大小与飓风相同，并且具有类似的風力。实际上，它的气压比你在同等风力的飓风中看到的要低得多。但是像这样的冬季风暴不会像飓风那样将最强风力集中在眼墙中，因此对于冬季风暴而言，要获得飓风级的风力，所需的压力要比飓风低得多。
预计这场风暴过后气温会降得很低——为什么？
风暴是一个逆时针旋转的低压区，这意味着在其西北侧，那些逆时针吹的风将从加拿大向新英格兰地区拉下大量的北极空气。周六早上会非常冷——我认为在缅因州你会看到一些零下30度的读数，在新罕布什尔州和缅因州北部，气温很难升到零度以上。可能在波士顿会升到零度以上；纽约，最高气温可能只有个位数。
气候变化是否在这场炸弹气旋中发挥了作用？
我们预计它会发挥一些作用，因为气候变化正在从根本上影响大气并改变风暴产生的基本状态。因此，由于全球变暖导致海洋温度升高，可能会有更多的水分可供这场风暴利用——这可能会增加这种风暴的影响。还有一些问题是关于全球变暖是否可能正在影响急流，而急流是这场风暴的重要触发因素。[气候变化]可能会使急流出现更多的曲流，更多的大环路——这些扭曲——从而驱动这类风暴。这是一个活跃的研究领域，对于气候变化如何影响这些风暴，尚未达成一致的科学协议。