飓风的诞生：气象学家在寻找热带气旋形成的早期迹象时寻找什么

潜在飓风的最初迹象可以在风暴获得猛烈势头前几天被发现。

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当热带气象学家凝视卫星图像时，他们经常会看到微妙的云层结构，暗示着更不祥的事情正在酝酿。

在风暴获得猛烈势头之前几天，就可以检测到潜在飓风的最初迹象。向外辐射的纤细卷云、低空弯曲带状云的出现以及大气压力的下降都是线索。

这些早期线索对于预测可能发展为灾难性飓风的发生至关重要。

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我是宾夕法尼亚州立大学的气象学教授，我的研究小组使用卫星和计算机模型来改进热带天气系统的预报。预计 2024 年大西洋风暴季节将特别猛烈，因此能够检测到这些初始信号并提供早期预警比以往任何时候都更加重要。这就是预测者所寻找的。

飓风形成的条件已经成熟

飓风通常始于大气热带波，即与雷暴簇相关的低压区域。当这些热带波浪穿过热带海洋向西移动时，其中一些可能发展成飓风。

飓风的形成取决于几个具体条件：

距赤道的距离：热带气旋通常与赤道成至少 5 度角。这是因为对于气旋系统初始旋转至关重要的科里奥利力在赤道附近较弱。科里奥利力是由地球自转引起的，地球自转使移动的空气旋转和旋转。

温暖的海面温度：海面温度必须至少 26.5 摄氏度（约 80 华氏度）才能形成飓风。当风暴从海洋吸收热量和水分时，温水提供了驱动风暴的能量。

大气不稳定和水分：要形成热带气旋，大气必须不稳定。这意味着温暖的地表空气上升并保持比周围空气温暖的状态，使其能够继续上升并形成雷暴。还需要充足的水分，因为干燥的空气会导致云层蒸发并削弱雷暴中的向上运动。这些因素对于热带波内聚集性雷暴的发展至关重要。

低垂直风切变：强烈的垂直风切变可以将正在形成的飓风撕裂。 垂直风切变是不同高度处风向或风速的变化。它破坏了风暴的形成和发展，使飓风很难保持其涡旋对齐。

早期预报需要的不仅仅是卫星

认识飓风生命周期的早期阶段非常具有挑战性，因为没有大量的地面站和气象气球来提供公海上的详细大气信息。

一旦风暴开始形成，美国国家海洋和大气管理局的飓风猎人飞机通常会飞过风暴，进行测量并投放传感器以获取更多数据。但这种情况不可能发生在每片稀疏的云中，特别是当正在发展的系统远离海岸时。

气象学家目前用来预测飓风早期形成的主要工具之一是卫星图像，它提供有关云模式、海面温度和其他大气条件的实时数据。例如，NOAA 运行的GOES 卫星帮助气象学家以前所未有的清晰度跟踪飓风的发展。这些卫星可以捕获多个波长的图像，使预报员能够分析风暴的各个方面，例如云层形成、降水和闪电活动。

然而，仅靠卫星观测并不能为气象学家提供足够的信息来了解哪些热带波浪可能发展成飓风。

为了提高预测准确性，我们的研究小组开发了将实时卫星数据（包括湿度水平和云模式）纳入计算机预测模型的方法。这一过程称为数据同化，可以更精确、一致地描述大气状况。因此，预报员可以受益于显着增强的预测能力，特别是在预测飓风的形成和进展方面。

我们目前正在与 NOAA 合作完善这些技术，并将其更广泛地应用到更好的飓风预报和早期预警中，以便公众有更多的时间做好准备。

随着北美和加勒比地区的人们为预计2024 年特别强烈的飓风季节做好准备，对准确的早期风暴预报的需求从未如此强烈。

这篇编辑过的文章是根据知识共享许可从 The Conversation 重新发布的。The Conversation。阅读原始文章。