科学家揭示改进飓风预测的新型技术

在2017年，飓风“哈维”在德克萨斯州沿海登陆后，其异常的降雨量刷新了美国历史记录，成为最具破坏性的风暴之一。为了提升对未来类似飓风的轨迹、强度及降雨量的预测准确性，宾夕法尼亚州立大学的科学家开发了一种创新技术，利用现有数据集，以减少预测误差。

助理研究教授Yunji Zhang指出，通过集成现成数据，新技术能够显著提高对热带气旋的精准预报能力，进而为未来灾害提供更好的预警和准备。“我们发现，利用现有资源进行更高效的预测途径存在，这将有助于提升对飓风相关危害的应对策略。”

在预测过程中，科学家们引入了低地轨道卫星收集的微波数据，将其融入传统的计算机天气预报模型中。在以“哈维”飓风为例的研究中，这种方法显示了对预测风暴路径、强度和降雨量的显著改善。Zhang解释道：“在海洋上空，我们缺乏飓风中心风眼墙及其内部降水情况的直接观测。了解这些细节对于预估风暴强度至关重要。”

此研究基于团队过往的工作成果，即通过数据同化优化飓风预测。数据同化旨在构建当前天气状况的最精确图像，考虑到大气层微小变化可能带来的预测误差。过去，科学家们整合了美国地球同步运行环境卫星（GOES-16）的红外亮度温度数据，以改善大气中的水汽和云层形成图谱。然而，红外传感器只能捕捉到云顶现象，而微波传感器则能提供风暴发展后云层下方活动的全新视角。

Zhang强调，当飓风进入成熟阶段时，微波数据尤为关键，此时云层结构清晰，但无法观察到其底部的动态。这是飓风最具威胁性时刻，因其强大且临近登陆点，对人类构成严重威胁。此时，微波数据提供了关键信息。

在《地球物理研究快报》上，研究人员报告称，结合同化的红外和微波数据，相较于单一的红外辐射，能显著减少对飓风“哈维”的预测误差，包括轨道、快速增强及峰值强度。这一综合数据集的使用使得预测风暴快速增强的时间提前了24小时，这是风暴迅速增强的关键时段。

通过这些创新技术的应用，科学家们正逐步提升对极端天气事件的预测精度，为公众和社会提供更为及时、有效的预警服务。