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NASA

美國太空總署(NASA)與美國國家海洋暨大氣總署(NOAA)合作,使用超級電腦與天氣和氣候預測模型來測試颶風的歷史資料,以加強颶風預測的精準度,而NASA的科學家利用這些模型來研究熱帶風暴與颶風複雜的環境和結構,並由NOAA公告官方預測結果。

NASA戈達德太空飛行中心(Goddard Space Flight Center)的熱帶氣象學家使用數以百萬計的大氣觀測資料、圖形工具以及電腦程式碼來建立數位颶風模型,以模擬颶風的天氣和氣候條件。

NASA解釋,要能夠使用電腦模型來精準研究颶風並不容易,因為颶風這樣複雜的風暴系統要用電腦模擬來捕捉其本質和細節絕非易事。因此,NASA的科學家需要時常增加颶風研究的複雜性,來得到更好的預測結果並發出天然災害警報,以減輕生命財產的損失,而增加研究複雜性的方法包含了更新模型、整合新衛星的資料、更換老舊的衛星等。

科學家會使用過去知名的颶風資料來測試新版的預測模型,並透過查看模型中熱帶旋風的預測和分析,來監測熱帶風暴在不同版本模型差異,用這種方式來驗證更新後的預測模型是否能更有效地預測颶風的路徑和強度。

NASA戈達德太空飛行中心熱帶氣象科學家Marangelly Fuentes表示,我們能使用如卡崔娜颶風(Hurricane Katrina)來執行預測模型的測試,經過測試後可以顯示模型需要改進的地方,或是更新後的模型如何影響模型的預測結果或風暴系統的分析。

另外,模型的高解析度是理解颶風本質的重要關鍵因素,科學家會在模擬颶風的模型中,將地球的大氣轉換為多個小立方體(Cube),這些立方體的尺寸就代表著模型解析度高低,而改善模型的解析度就和提升照片解析度一樣,需要更高的畫素(Pixel),解析度越高的模型所產生的模擬颶風就能表現出越多的細節,提供研究人員能夠更加理解颶風的行為。

NASA戈達德太空飛行中心熱帶氣象科學家Oreste Reale解釋,我們會求解模型中每個立方體的基本方程式,這個基本方程式包含了大氣運動、能量和連續性的控制因素,而這些立方體的尺寸越小,就越能代表真實的大氣狀態。

根據NASA,在2005年,模型中立方體的尺寸大約是31英里(約50公里),現在立方體的解析度已經提高了四分之三倍,尺寸為8英里(約12.5公里)。

NASA以卡崔娜颶風為例,比較2005年和2015年模型的解析度,從圖中可以看出,2005年的模型明顯地低估卡崔娜颶風的威力。

(圖片來源/NASA)


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