劳拉这样的飓风为何如此强大

克里斯·斯洛库姆是美国国家海洋和大气管理局以及科罗拉多州立大学大气合作研究所的物理学家。本文最初发表于《对话》杂志。

飓风劳拉在前往路易斯安那州海岸时迅速增强，在不到 24 小时内就从热带风暴增强为大型飓风。到它登陆时，它已经是一场强大的四级飓风，风速达到每小时 150 英里。

近年来，大西洋已经经历了数次像这样迅速增强的飓风。

2018 年，飓风迈克尔在袭击佛罗里达州狭长地带之前，在一天之内意外地从 2 级飓风跃升至 5 级飓风。2017 年的飓风哈维、伊尔玛和玛丽亚也符合快速增强的定义：24 小时内风速至少增加 35 英里/小时。根据美国国家飓风中心的初步报告，劳拉在 24 小时内风速增加了 65 英里/小时，更令人印象深刻的是，8 月 25 日至 8 月 27 日期间风速增加了 80 英里/小时。

但是，近年来这些快速增长的强大风暴是否意味着快速增强正变得越来越普遍？

随着有关飓风的信息通过社交媒体和手机应用程序传播开来，像我这样的飓风科学家经常听到这个问题。考虑以下几点很有用：美国飓风的历史、大西洋目前如此活跃的原因以及导致风暴如此迅速增强的因素。

是什么导致风暴爆发？

就像糕点师需要所有原料才能成功制作蛋糕一样，像劳拉这样的风暴也需要有利的条件才能形成并迅速增强。

有三个关键因素促使飓风迅速增强：

• 温暖的海水。飓风从温暖的地表水中吸收能量，特别是当温度至少达到 80 华氏度或更高时。
• 充足的水分或大气含量，以维持云层。
• 低垂直风切变。这是衡量风速和风向如何随大气高度变化的指标。高风切变会扰乱云层，使风暴难以聚集在一起。

当所有这些因素都存在时，就会形成和组织猛烈的雷暴，从而形成坚固的眼墙。海洋温度的大规模变化，如厄尔尼诺-南方涛动和大西洋多年代际涛动，也会对飓风活动产生影响。

由于这些成分不断变化，大西洋飓风季每年都有所不同。正如科罗拉多州立大学和美国国家海洋和大气管理局制作的季节性预报所警告的那样，今年的飓风成分有利于形成一个活跃的季节，届时将出现更多大型飓风。对 1981 年至 2012 年风暴的回顾发现，70% 的大西洋大型飓风（达到 3 级或更高级别）都经历了快速增强。

为什么不是所有的风暴都发展得这么快？

仅仅拥有适当的水温和湿度并不能确保风暴迅速增强或成为大型飓风。

我们看到飓风马可就是如此。它在飓风劳拉到来之前横扫了墨西哥湾，但在登陆前减弱为热带风暴。

风切变是一大区别。为马可飓风核心提供动力的雷暴很难与其环流保持联系，因为墨西哥湾的强风切变将它们带走。

当当时的热带风暴劳拉经过古巴进入墨西哥湾时，强风切变条件已经消退，为劳拉形成灾难性的大风和危险的风暴潮提供了有利的环境。

就像滑冰运动员在旋转过程中将手臂收拢以加快旋转速度一样，劳拉眼墙的雷暴会拉动风暴周围的大气，导致风速加速至 4 级风暴。虽然这个过程还有其他复杂性，但我与同事进一步开发的强化理论框架强调了眼墙雷暴相对于风暴最大风速的位置如何引发快速强化。这一理论得到了“飓风猎人”飞行期间收集的眼墙观测结果的支持。

那么，这些事件是否变得越来越普遍了？

这是一个具有挑战性的问题，也是一个活跃的研究课题。

由于快速增强的飓风相当罕见，因此目前还没有足够的信息来判断快速增强是否更频繁地发生。飓风研究界自卫星时代开始以来，以及自 20 世纪 70 年代以来的常规风暴穿透“飓风猎人”飞行以来，才对风暴强度进行了一致、可靠的观测。

近年来，我们看到了更多快速增强的事件，一些科学家得出结论，气候变暖可能在其中发挥了作用。然而，这些年来，我们也经历了更活跃的飓风季节，需要在这方面做更多的工作来了解全球趋势，比如为什么飓风穿越海洋盆地的速度更慢。

为了解答这个难题，飓风研究人员正在利用历史记录来帮助完善风暴的数学理论和计算机模拟，以更好地理解风暴的快速加剧。新知识将继续改善预报指导，并让我们更好地了解飓风在不断变化的气候系统中将如何变化。