190多个传感器和水位测量仪改进未来风暴的预测模型

从国际空间站上拍摄的飓风佛罗伦萨 图片来源：twitter

　　飓风登陆，众人逃离，本是常态，但却有一群人逆风而上。近日，在飓风佛罗伦萨袭击下的美国北卡罗来纳州，科研人员正为避免敏感样本、昂贵仪器受飓风影响而部署新实验，为在飓风期间收集数据作出努力。

　　完善飓风预测体系

　　美国国家海洋和大气管理局（NOAA）的研究人员Yuepeng Li告诉《中国科学报》记者，飓风到来之前，工作人员已在飓风路径附近部署一些设备测量风速、浪涌高度和浪涌剖面。研究人员一般每3或6小时预测一次飓风路径，利用航迹预报飓风可能引起的风暴潮规模，以协助决策者和科学界确定疏散区来疏散民众。

　　NOAA还参与了一项研究，利用几架鱼雷形状的深海机器人滑翔机研究飓风。位于萨凡纳的佐治亚大学斯基达韦海洋学研究所的滑翔机研究员凯瑟琳·爱德华兹表示，这些自动驾驶的飞行器能够在整个风暴过程中继续收集实时数据，这将为美国国家飓风中心发布更加精确的飓风预警和撤离信号提供依据。

　　研究人员在飓风后也担任着灾后重建的部分工作。Yuepeng Li表示，测量被损毁的房屋和建筑物，收集受灾数据，确定受影响最严重的地区，协助制定风暴后的救援和恢复方案都是研究人员的工作。

　　海洋生物如何逃离飓风

　　为避免飓风对科研仪器和数据的摧毁，研究船从水中被移出，露天的仪器被拆除或加固，海洋中珍贵的动物样本被撤离……飓风给科学研究制造了不少麻烦，但一些研究人员可能是欣喜的，因为飓风也提供了研究机会。

　　杜克大学微生物学家Dana Hunt正计划在毕业后进行一项研究。这项研究将研究生活在北卡罗来纳州堰洲岛水域中的细菌如何应对预计出现的风暴潮带来的大量海水涌入，以及雨水带来的巨大淡水增加。

　　更重要的是，佛罗伦萨为了解“鲸在飓风中如何行动”提供了机会。杜克大学的研究人员此前已经给深海的鲸贴上了标签，并将通过卫星监测它们的活动。

　　过去，渔民通过观察海豚等海洋生物的异常表现预知天气——海洋生物能够预测飓风等极端恶劣天气的到来，并及时逃离。“研究鲸等生物的逃离机制极具科研价值，但海洋生物行踪不定、飓风发生频率不定等因素使得这项研究难度十分大。”中国水产科学研究院南海水产研究所渔业资源研究室主任、研究员邱永松对《中国科学报》记者说。

　　得益于飓风的物理海洋学研究

　　飓风佛罗伦萨抵达前，研究人员在飓风路径中的建筑物上安装了压力传感器，帮助科学家模拟风暴波浪的高度和形状。与此同时，美国地质调查局的工作人员在卡罗来纳州、弗吉尼亚州、西弗吉尼亚州和马里兰州安装了190多个临时风暴潮汐传感器和水位测量仪。这些仪器提供的水位实时数据、海洋潮汐变化信息，能够帮助应急响应人员预估飓风造成的损失，同时帮助研究人员改进未来风暴的预测模型。

　　曾在飓风高发地佛罗里达州和北卡罗来纳州学习和研究的中国科学院南海海洋研究所研究员彭世球向《中国科学报》记者表示，飓风对上层海洋的搅拌所引起的近惯性震荡及其对海水温度、盐度和其他生物化学特性的影响等物理海洋学和海洋生物（化学）学的相关研究，一直是业界的研究热点。研究过程中，海上仪表观测数据对建立复杂的计算机模型和提高其预测精度发挥着重要作用。

　　“根据物理海洋和海气相互作用的研究成果建立的‘新一代南海海洋环境实时预报系统’，多次准确预测了我国南海和周边海域的台风路径、强度以及伴随的风暴潮和巨浪等海洋灾害，包括对近期超强台风‘山竹’过程的预报。”彭世球说。

　　此外，北卡罗来纳州立大学海岸建筑专家Spencer Rogers领导的研究小组正在研究建筑物如何受到飓风风暴潮、海浪和侵蚀的影响，以及如何建立更好的风暴潮模型。

　　Li表示，他们从飓风中学到了很多，并根据飓风调整了研究方向。例如，2017年，在飓风哈维之后，研究人员了解到降雨可能导致内陆淡水洪水泛滥。