这不是佛罗里达州狭长地带居民想要醒来听到的消息：飓风迈克尔一夜之间增强为 4 级风暴，风速达到每小时 140 英里。而且这还不是终点。这场飓风继续显著增强，直到周三下午以破坏性的 155 英里/小时的风速袭击陆地中心，仅略低于 5 级飓风的级别。
迈克尔在短短 24 小时内从 2 级跃升至 4 级，绝非飓风首次出现如此大幅度的强度跃升：飓风哈维去年袭击德克萨斯州之前也迅速增强，2004 年的查理飓风在袭击佛罗里达州西南部之前，仅用三个小时就完成了与迈克尔相同的跃升。
自查理飓风以来的 14 年里，气象学家在理解风暴为何会经历如此快速的增强（通常定义为风暴在 24 小时内增强 30 节（34.5 英里/小时））以及预测它们何时何地会发生方面取得了重大进展。即使在过去两年中，一些新的预测方法也为长期以来似乎难以解决的问题带来了希望。“我认为我们正在看到巨大的飞跃，”美国国家大气研究中心的项目科学家克里斯·罗佐夫说。
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#飓风迈克尔 在风暴于美国东部时间下午 1:30 左右在佛罗里达州墨西哥海滩附近登陆时增强。 @NOAA 的 #GOESEast 卫星捕捉到了这张 4 级飓风登陆的景象。来自 @NHC_Atlantic 的最新更新： https://#/gcFrOMm2RR pic.twitter.com/ZIqmQslbYP
— NOAA 卫星 (@NOAASatellites) 2018 年 10 月 10 日
3 种要素
热带风暴或飓风要快速增强，需要三个关键要素：低风切变、温暖的海水和高湿度。第一个要素指的是大气层上下层以不同速度和不同方向吹动的风。强风切变会使飓风失去平衡并扰乱其发展。温暖的海水增加了地球表面与大气层中较冷层之间的温差，从而增加了空气的不稳定性，并为驱动风暴的对流提供燃料。湿度降低也会剥夺对流过程的燃料。
迈克尔同时具备了这三个要素——对于一年中的这个时候，在墨西哥湾如此靠北的地区来说，这是一种不寻常的情况。通常，到十月份，冷锋已经开始向美国南部推进，带来相对较高的风切变和干燥的空气。但奥尔巴尼纽约州立大学的大气科学家布莱恩·唐说，迈克尔一直嵌入在相当潮湿的气流中。他还补充说，海水通常也已开始从夏末峰值降温，但今年停滞不前的空气模式使墨西哥湾的海水异常温暖。
但迈阿密大学的飓风研究员布莱恩·麦克诺迪说，即使具备所有这些要素，“也无法保证”会发生快速增强。罗佐夫说，如果没有飓风核心内的过程“共同完成这项工作”，这种情况就不会发生。准确地模拟这些过程——即使提前一天——也极其困难，因为它们发生在如此小的规模上。但研究人员已经开始了解要寻找的信号，模型也在不断改进。“我们肯定越来越了解这种情况发生的更多细节，”唐说。
与较大的风暴相比，风速较高且雷暴集中在其中心附近的更紧凑的风暴似乎更容易经历快速增强。它较小的尺寸意味着它可以更有效地将空气拉向其中心，集中角动量；经典的类比是花样滑冰运动员如何收回手臂以更快地旋转。飓风查理就是一个能够做到这一点的微型风暴的典型例子。除了它所处的有利环境外，迈克尔在周二也显示出其中一些迹象，包括表明靠近其核心的强烈雷暴的闪电。
改进预测
在过去的十年中，计算机模型变得更加详细，其中一些专门用于寻找快速增强的可能性。麦克诺迪说，对于迈克尔，“他们看到所有条件都已具备，这种情况会发生。”
罗佐夫正在研究另一种帮助预测快速增强的方法：他使用机器学习让计算机获取飓风模型的预测，并寻找接近匹配的历史示例。这些匹配是否涉及快速增强可以帮助预测当前风暴是否可能发生这种情况。罗佐夫说，这种方法比其他一些模型更好地捕捉到了迈克尔会发生的情况。他希望美国国家飓风中心最终可能会将其用作其预测工具之一。
随着模型变得更加复杂，并且随着观测为科学家提供更多示例以供剖析，从而了解潜在的物理原理，快速增强的预测仍有改进空间。但是，由于所涉及的关键过程规模较小，因此对于这种强度跃升可以提前多久预测可能存在限制；预测开始时存在的任何微小误差都会随着预测时间的推移而不断放大。相比之下，在预测飓风将要行进的路径时，这些误差并不重要，因为该路径是由大气中更大的模式决定的。
飓风迈克尔肯定会成为科学家深入研究以改进其模型和预测的案例研究之一。罗佐夫和其他人引用研究快速增强和改进风暴预警的原因之一是，这种在登陆前最后一刻增强的可能性。但他说，尽管这种情况是“我们在理论上讨论的内容”，但没有气象学家真正希望在现实生活中看到它发生。