如何精准预测龙卷风?


  美国密苏里州乔普林市的居民在龙卷风袭击他们的城市之前的24分钟收到了警报。这样就给很多人躲藏的时间,但是尽管有警报,还是有很多人丧生。气象学家希望能够更早的对人们发出警报,这样或许会挽救更多的生命,在预测产生龙卷风的条件上,他们做的更好了。但是龙卷风形成的快速性和无秩序性会使得我们用更精确的方法对它们进行预测的技术能力落空。

  美国国家气象局(National Weather Service)以及它的风暴预测中心(Storm Prediction Center)发布了龙卷风警报的两种形式:预报和警报。预报是在孕育龙卷风的风暴出现时警告人们,现在被叫做提前5天预警(10年前,最好的情况是可以提前三天发出警告)。但是预报只能告诉人们龙卷风可能会来,时间和地点都不精确。

  另一方面,在目击者报告龙卷风或在雷达数据表明一个龙卷风正在形成的时候发布警报。二十年前,在龙卷风到达前的平均5分钟内居民会收到警报。现在这个时间增加到了平均15分钟。但继续扩展这个时间范围是困难的。

  气象学家已经使用了丰富的资源进行龙卷风预测。他们琢磨雷暴的数学模型并试图更好的理解引起风暴并产生龙卷风的条件。模型要求大量的数据,如温度模式和大气中的风向,国家气象局的气象学家罗杰·爱德华兹(Roger Edwards)说。这些数据来自于雷达、激光雷达(光探测和测距)和遥感器。另外,美国国家海洋和大气管理局从卫星上采集了大气数据。这些卫星包括地球同步卫星,它在赤道上方2万2300英里处旋转,并拍摄西半球的气象图片,还有极地轨道卫星,监控温度、气压和其它因素的变化。

  在地球上,气象学家使用许多工具来模拟龙卷风接近的区域的大气条件信息。雷达和激光雷达帮助研究人员测量风速和雷暴。他们可以部署探空气球和安装了传感器的无人驾驶飞机,这些传感器用于采集气压、温度、风和湿度数据。

  一些科学家开始走向野外。在一个著名的项目——龙卷风(或涡流)实验中旋转起源的验证中,气象学家驾驶装载便携式雷达的汽车并使用无人驾驶飞机来测量龙卷风的局部特性。他们的目标是发现为什么一些空气漩涡或中气旋形成了龙卷风,而其他的就驱散了。

  这些努力已经帮助研究人员为所谓的总体效果预测开发了许多算法研究模型。在这个过程中,研究人员把聚合信息插入到许多不同的模型中。他们对模型支持的热点和区域分析的结果试它们最有可能发生恶劣的天气活动。

  结果,龙卷风预报变得更精确,更易于气象学家预测龙卷风最有可能着陆的地点。但是有一点,气象学家仍不能有效的对龙卷风到达之前的条件进行测量或建模。也不能保证这些条件在龙卷风形成之前存在很长的时间。

  “你发布太多的警报,人们就会满足。我们不想在错误的方向上走的太远,”奥克拉荷马大学(University of Oklahoma)的气象学家麦克·里奇曼(Mike Richman)说。

  里奇曼相信,未来,在某种情况下,警报可以在龙卷风袭击之前40分钟发出。但是龙卷风将袭击的地点很难更加精确,他和其他科学家说。

  “它们是动态非线性过程驱动的大气极端和小规模事件,”国家气象局的警报协调气象学家格雷格·卡宾(Greg Carbin)说。“它们在本质上是不可预测的。”