2015年8月14日

　　颶風(fēng)是地球上最強大的天氣事件。美國國家航空航天局（NASA）空間和科學(xué)探索技術(shù)為由其他聯(lián)邦機構(gòu)提供給美國人民的必要服務(wù)提供支持，如：颶風(fēng)天氣預(yù)測。

　　美國國家海洋和大氣管理局（NOAA）以及國家颶風(fēng)中心（NHC）利用各種工具預(yù)測這些風(fēng)暴的路徑。這些科學(xué)家們需要大量數(shù)據(jù)準(zhǔn)確預(yù)報颶風(fēng)。NASA衛(wèi)星、計算機模型、儀器設(shè)備、航空器和野外考察為科學(xué)家們更好的了解風(fēng)暴提供混合型信息。

這幅接近登陸路易斯安那州卡特里娜颶風(fēng)的可見光圖像于8月29日世界標(biāo)準(zhǔn)時間5點16分 （美國東部時間1點16分）由安裝在NASA 水色衛(wèi)星上的MODIS儀拍攝。

照片提供：NASA戈達德MODIS快速反應(yīng)小組

同步氣象衛(wèi)星（MTSTAT）云探測衛(wèi)星（CloudSat）獲取的臺風(fēng)海豚影像

　　照片提供：Natalie D. Tourville/科羅拉多州立大學(xué)

　　從NASA/JAXA GPM核心衛(wèi)星數(shù)據(jù)生成的5月16日“海豚”臺風(fēng)眼東北地區(qū)3D視圖顯示在太平洋開闊水域的暴雨速度，每小時超過65毫米（2.6英寸）

　　7月14日，RapidScat衛(wèi)星監(jiān)測到，除了西南區(qū)的強風(fēng)存在，在克勞德特流通中心周圍的持續(xù)風(fēng)速不強于每秒21米。

　　照片提供：NASA噴氣推進實驗室/ Doug Tyler

　　NASA研究之用

　　作為研究機構(gòu)，NASA的任務(wù)是創(chuàng)造新型觀測能力及分析工具，從而了解推動颶風(fēng)的基本過程并依此整合那些數(shù)據(jù)用于預(yù)報。NASA跨部門合作使得國家從中受益。

　　馬里蘭州格林貝爾特NASA戈達德太空飛行中心全球降水測量任務(wù)（GPM）項目科學(xué)家Gail Skofronick-Jackson指出，在衛(wèi)星和航空器出現(xiàn)之前，就像1935年勞動節(jié)的基韋斯特颶風(fēng)一樣，颶風(fēng)會摧毀整個城市。你不知道颶風(fēng)何時到來，直到來了已經(jīng)為時已晚。

　　撒哈拉沙漠以南雷暴與低氣壓區(qū)向西移動時，大西洋颶風(fēng)形成。這些槽線被稱為非洲東風(fēng)波。溫暖、潮濕的空氣在風(fēng)暴云內(nèi)上升，把周圍空氣吸進雷暴。像一個花樣溜冰者拉動胳膊增加旋轉(zhuǎn)速度一樣，這種向內(nèi)移動的空氣增加了風(fēng)暴云內(nèi)的空氣旋轉(zhuǎn)速度。這個跨越溫暖大西洋的氣旋每天重復(fù)這個周期，在有利環(huán)境下，海洋熱量可能加速形成一個巨大的漩渦。

　　NASA使用大量儀器來更多了解關(guān)于這些風(fēng)暴形成的進展。這些在一系列地球在軌航天器上的裝置包括：Aqua、Terra、GPM、NASA-NOAA Suomi NPP、Calipso、Jason-2和CloudSat。

　　馬里蘭州格林貝爾特NASA戈達德太空飛行中心地球科學(xué)運行經(jīng)理Eric Moyer表示，每個航天器有多個實現(xiàn)各種目的的儀器，這些通常是相輔相成的。通過Terra和Aqua衛(wèi)星，可以看到一場風(fēng)暴從一天發(fā)展到下一天--每一天上午和下午風(fēng)暴系統(tǒng)的情況。

　　NASA研究什么？

　　這些儀器分析了這些風(fēng)暴的不同方面，如：降雨率、表面風(fēng)速、云高、海洋熱、環(huán)境溫度和濕度。觀測這些因素幫助確定風(fēng)暴形成或風(fēng)暴加強的可能性。同樣，此數(shù)據(jù)使氣象學(xué)家更好地預(yù)測強颶風(fēng)襲擊陸地的地點、時間、和強度。

　　搭載在國際空間站上的NASA海風(fēng)測量雷達儀（RapidScat）測量海面風(fēng)，用來收集熱帶氣旋數(shù)據(jù)。這可以顯示在颶風(fēng)中最強風(fēng)的所在位置。由NASA QuikScat衛(wèi)星任務(wù)開始，RapidScat繼續(xù)進行長期衛(wèi)星觀測記錄。

　　科學(xué)家們必須完整地了解颶風(fēng)，以便預(yù)測它的軌跡和強度。這意味著氣象學(xué)家必須觀測風(fēng)暴云自身的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。

　　NOAA國家颶風(fēng)中心資深颶風(fēng)專家Michael Brennan指出，對風(fēng)暴云系統(tǒng)結(jié)構(gòu)進行觀測能夠幫助了解風(fēng)暴結(jié)構(gòu)和地點，提高預(yù)報?？茖W(xué)家大量依靠衛(wèi)星被動微波成像儀觀測風(fēng)暴的核心發(fā)生了什么。

　　搭載在GPM上的被動微波成像儀和NASA-NOAA Suomi國家極軌聯(lián)合任務(wù)能夠通過云冠進行觀測，使得科學(xué)家可以看到水在云中攪拌的位置。

　　Skofronick-Jackson指出，正像醫(yī)生通過使用X射線了解人體內(nèi)部癥狀一樣，輻射計能夠穿透云層了解氣旋結(jié)構(gòu)，了解風(fēng)暴云中的液態(tài)水和飄雪量，然后知道可能有多少水會降到地面產(chǎn)生洪水。衛(wèi)星觀測海洋至關(guān)重要，這將不會改變。陸地上的雷達只能探測到近距離的海洋，如果沒有航天器，可能需要每只船上都安裝雷達。通過結(jié)合衛(wèi)星數(shù)據(jù)的計算機模型，能夠預(yù)測風(fēng)暴路徑，現(xiàn)在只需要撤離一半以前需要撤離的沿海地區(qū)。這點非常重要，因為打包收拾搬進酒店，關(guān)閉企業(yè)是很費錢的。

　　計算機模型

　　計算機模型是NASA強大研究工具之一。

　　NASA全球模型和同化辦公室（GMAO），努力提高對颶風(fēng)的了解及評估模型和過程質(zhì)量。GMAO幫助確定缺失信息并決定需要增加到未來颶風(fēng)研究和預(yù)測的服務(wù)項目中的工作。

　　當(dāng)NASA發(fā)射更先進的對地觀測儀器時，研究團隊開發(fā)更高分辨率的模型，數(shù)據(jù)提取或數(shù)據(jù)同化過程能力得以提高。每一個新儀器使科學(xué)家和建模人員得以更近距離和更多樣化地研究熱帶氣旋。模型的分辨率越高、數(shù)據(jù)同化系統(tǒng)能力越強，從星載儀器提取數(shù)據(jù)及確定颶風(fēng)強度和尺度就越容易，諸如風(fēng)暴場和云的范圍。

　　航空計劃

　　NASA也通過野外考察任務(wù)開展颶風(fēng)研究。包括使用一系列研究儀器涉及從讀取濕度的輻射計，測量氣溶膠、濕度和風(fēng)力的激光雷達，測量高分辨率溫度、氣壓、濕度及風(fēng)力資料的下投式系統(tǒng)，到測量風(fēng)暴中降水和風(fēng)力三維數(shù)據(jù)的多普勒雷達系統(tǒng)。這些儀器監(jiān)測颶風(fēng)和熱帶風(fēng)暴演變過程中的結(jié)構(gòu)與環(huán)境。

　　NASA颶風(fēng)研究的最近野外考察任務(wù)是颶風(fēng)和極端風(fēng)暴哨兵任務(wù)（HS3）。連續(xù)3年，HS3任務(wù)進行了大西洋地區(qū)影響颶風(fēng)形成基礎(chǔ)和強度變化的過程研究。此任務(wù)使用了“全球鷹”高空、長航時飛機，此飛機可以在海拔55000英尺（16764米）以上高度持續(xù)飛行26小時。從弗吉尼亞州瓦勒普斯飛行基地起飛，“全球鷹”無人機可以覆蓋整個大西洋，通過12到18個小時在西大西洋風(fēng)暴上空飛行，使大西洋中部或東部風(fēng)暴早期階段測量得以實現(xiàn)。

　　未來任務(wù)　　2016年，NASA將發(fā)射由8顆小衛(wèi)星星座組成的全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)（CYGNSS）。為更好地了解颶風(fēng)強度突增現(xiàn)象，CYGNSS將探測颶風(fēng)內(nèi)部核心細節(jié)。CYGNSS的優(yōu)勢在于它能頻繁對風(fēng)暴進行測量。這樣使得CYGNSS觀測貫穿熱帶氣旋整個生命周期，同時對由風(fēng)暴眼內(nèi)部或近風(fēng)暴眼位置形成的海面風(fēng)進行準(zhǔn)確測量。目的是提高颶風(fēng)強度預(yù)報水平。

　　原文題目：How Does NASA Study Hurricanes?

　　來源：http://www.nasa.gov/feature/goddard/how-does-nasa-study-hurricanes

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