科学探索|聚焦“伊恩”的飓风眼：NASA科学家正在分析使风暴变得如此灾难性的力量聚焦“伊恩”的飓风眼：NASA科

当飓风“伊恩”走向第三次登陆时（这次是在南卡罗来纳州），美国宇航局（NASA）的科学家们正在仔细研究风暴的最新图像，并分析使其成为如此灾难性的力量。

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9月28日，当风暴接近佛罗里达州西南部时，Landsat 8卫星直接从“伊恩”的飓风眼上方经过。上面的自然色图像是由操作陆地成像仪 (OLI) 在当地时间上午11:57获得的，也就是风暴在卡亚科斯塔登陆前三个小时。
在风暴中心的圆形晴朗天气区被称为飓风眼。它被一圈高耸入云的强大雷暴所包围，称为“眼墙”，是飓风中风力最强的部分。沿着眼墙边缘的漩涡云是中间涡旋。这些是小规模的旋转特征，在风力特别强的飓风中发现。

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根据美国国家飓风中心的说法，当伊恩的“眼墙”进入佛罗里达州时，其最大持续风速为每小时150英里（240公里）。这相当于萨菲尔-辛普森飓风等级中的4级风暴。它的速度也足以撕掉房屋的屋顶和折断电线。
Justin Whitaker说：“伊恩飓风眼中那些令人惊叹的低空云层漩涡可能为影响飓风强度的一些重要过程提供线索。”他是美国宇航局短期预测研究和过渡中心（SPoRT）的一名研究员。SPoRT团队位于马歇尔太空飞行中心，专注于利用NASA的数据改善天气预报。“在SPoRT，我们正在研究这些内核的不对称性如何影响飓风的结构、其加强的潜力，以及闪电是否会在风暴的眼墙内发生。”
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上面的动画描述了2022年9月25日至29日期间伊恩风场的演变。最强的风显示为亮黄色；更温和的风是橙色和亮紫色的阴影。大气数据已经通过NASA的戈达德地球观测系统模型（GEOS）运行，这是一个数据同化模型，科学家用它来分析全球天气现象。GEOS模型从30多个来源摄取风数据，包括船舶、无线电监测仪、浮标、滴水仪、卫星和飞机。该模型的输出是在0.25到0.3度的网格上进行的，所以它不一定能捕捉到由地表单个仪器测量到的阵风峰值。
当飓风“伊恩”在9月27日经过古巴并进入墨西哥湾时，其飓风眼的直径大约有12英里（20公里）。当风暴向东北方向汹涌而去时，卫星观察到第二个更大的飓风眼在原飓风眼周围形成并最终包围了原飓风眼。这是一个叫做眼壁替换周期的过程。眼墙替换周期在强飓风中很常见，通常会导致风场在更大的范围内扩散。
“当飓风形成同心眼壁和内部眼壁崩溃时，就会发生眼壁置换周期（又称眼墙置换周期，Eyewall replacement cycle），”Charles Helms解释说。他是NASA戈达德太空飞行中心的一名大气科学家。“因此，飓风眼会变大很多，这些周期往往与强化的暂时停顿有关。关于这些周期，我们还有很多不了解的地方，它仍然是热带社区的一个活跃的研究课题。”
在“伊恩”的案例中，眼壁置换周期导致飓风眼的直径扩大到34英里（55公里），导致眼墙也扩大。正如一些飓风专家所指出的那样，这意味着Charley的整个飓风范围将适合“伊恩”的飓风眼。(飓风“伊恩”是一个紧凑的4级风暴，在2004年袭击了佛罗里达州的同一地区）。
Helms说：“虽然飓风Charley的强度与伊恩相似，并对邻近地区以及整个佛罗里达州中部造成了相当大的破坏，但Charley相对较小，而且移动迅速。飓风伊恩比飓风Charley大得多，而且移动速度慢得多。这意味着在飓风伊恩期间，建筑物受到大风和风暴潮影响的时间要比飓风Charley期间长得多。”