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假想大地震
ShakeOut Earthquake Scenario

美國地質調查所的研究計畫

科學人2010年7月號2050年大預言

 

 

 

 

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掌控颶風
颶風及颱風這些強烈熱帶風暴 能否以人為掌控其行進路徑與強度?
撰文╱霍夫曼(Ross N. Hoffman)
翻譯/蔡雅鈴

每年,威力強大的旋轉風暴挾帶時速超過120公里的強風,橫掃熱帶海洋並侵襲海岸,往往沿帶造成廣大面積的破壞。這些旋轉風暴在西太平洋稱為颱風,在大西洋與東太平洋稱為颶風,而在印度洋則稱為旋風,當它們重擊人煙稠密的地區時,可能會造成上千人死亡與數十億美元的財產損失,而且完全沒有任何東西可以阻擋它們。

難道我們對這些自然界可怕的力量真的永遠束手無策嗎?我與研究夥伴都不如此認為。我們的研究團隊正在探索如何將颶風推移到比較不危險的路徑上,或是減弱它們的強度。雖然要達到這個大膽的目標可能還要花上幾十年,但是我們的成果顯示,現在開始研究其可能性,一點兒也不嫌早。

一旦考慮要控制颶風時,研究人員必須非常準確地預測其行進路線,以及找出會影響颶風行為的物理性變化(例如溫度的改變),而且還要知道如何製造出這些變化。這個研究雖然才剛起步,但是由過去幾年來成功執行的颶風電腦模擬可知,調控颶風在未來應該可以實行。此外,造成各種天氣預報困難的因素—大氣對微小刺激的極端敏感性,可能就是我們試圖控制颶風的關鍵。例如我們的研究一開始就利用小幅度變動颶風的初始狀態來改變颶風的路徑,這個嘗試結果非常成功,後續的研究也都相當順利。

颶風成形於:當熱帶海洋釋放熱以及水氣至大氣中,在海面產生大量溫暖潮濕的空氣(1),暖空氣會上升,而在上升途中水氣會凝結形成雲或雨(2),凝結會釋放熱,使得發展中的雷雨雲裡的空氣向上爬升到更高處(3)

如要理解颶風與颱風等強烈熱帶風暴為何易受人為干預的影響,就必須從了解它們的本質與起源著手。颶風(颱風亦同)是誕生在熱帶海洋上的雷雨雲團。低緯度海洋不斷提供熱與水氣給大氣,海面上方因而產生溫暖潮濕空氣。當這些空氣上升,水氣會凝結形成雲或降水。凝結會釋放熱,這些熱就是當初在海洋表面的水,蒸發時所吸收的太陽能量。這所謂的「凝結潛熱」釋放,使得空氣浮力增加,透過此自我增強回饋的過程而繼續上升。最後熱帶低壓會開始組織與強化,形成我們所熟知的「風眼」(無風的中心地帶,颶風會繞其旋轉)。當颶風接觸到陸地時,暖水的補充來源被切斷,其強度因而迅速減弱。

馭風之夢
因颶風的大部份能量,來自海面上水氣凝結成雲雨時釋放的潛熱,因此希望馴服這個頑強巨人的先驅研究人員,便專注於利用人造雨技術來改變凝結的過程,這也是當時要影響天氣現象唯一可行的方法。1960年代早期,美國政府任命了一個名為「破風計畫」的科學顧問小組,從事一系列勇敢(或許該說是有勇無謀)的實驗,以釐清該方法究竟可不可行。

「破風計畫」小組的目標是減緩颶風的發展,採用的方法則是使用人造雨技術增加眼牆(風眼四周的高風速環狀雲區)外圍第一個降雨帶的降水量。他們利用飛機在颶風內部最高、最冷處投灑碘化銀,它四散的顆粒物質,應當能做為因上升運動而過冷的水氣在結冰過程中所需要的凝結核。如果一切皆如預期,雲將迅速成長,消耗掉海面供應的溫暖潮濕空氣,從而取代了先前的眼牆。透過這個過程,風眼的半徑將變大,颶風的強度因而減弱,這個方法類似於旋轉的溜冰者,將手臂張開以降低轉速一般。

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