群聚飓风 - 彭博社
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每个人都在谈论天气,但没有人对此采取行动。无论塞缪尔·L·克莱门斯是否曾说过这些确切的话,改变天气一直是一个古老的梦想。埃及祭司、中世纪的巫师和美洲土著的萨满教士都有专门的咒语和舞蹈来实现这个梦想。在马克·吐温的时代,中西部充斥着声称能够让它下雨的江湖骗子。
今天,一小部分科学家正在进一步探索这个想法。其中之一是罗斯·N·霍夫曼,马萨诸塞州列克星敦的气象与环境研究公司(AER)的研究副总裁。他预测,总有一天将有可能驯服飓风,或者至少将它们引导远离城市,以免它们造成像卡特里娜飓风那样的破坏。
事实上,霍夫曼已经在计算机模拟中实现了这一壮举。利用1992年安德鲁和伊尼基这两场重大风暴的数据,他能够展示出相对较小的大气调整可以产生巨大的影响。对于在那年九月袭击夏威夷考艾岛的伊尼基,霍夫曼通过在登陆前六小时注入不到两摄氏度的气温上升,将模拟风暴向西偏移了60英里。对于安德鲁,保持危险风速远离佛罗里达海岸需要将气温提高至三摄氏度。目前没有可行的方法来进行这样的调整,但这并没有阻止霍夫曼在虚拟现实中探索这个想法。
霍夫曼的研究可以追溯到1970年代末,当时他在麻省理工学院攻读1980年的气象学博士学位。他的导师是爱德华·N·洛伦兹,这位气象学家在1972年的演讲中普及了所谓的混沌理论中的蝴蝶效应,演讲题为“巴西的一只蝴蝶的翅膀扇动会引发德克萨斯州的龙卷风吗?”(在那次演讲的十年前,洛伦兹的类比是“海鸥翅膀的扇动”。)
霍夫曼回忆道:“一旦我了解了混沌理论,我意识到在某个特定时刻进行微小的改变可能会产生巨大的影响。”他想将自己的论文基于使用混沌理论进行天气控制的潜力,但被劝阻了。天气改造是一个敏感话题——而且仍然是。因此,他不太可能筹集到足够的资金来进行所有必要的模拟,以开始揭示支配天气系统表面混乱的规则。
在麻省理工学院之后,霍夫曼在NASA进行天气研究,然后于1983年加入AER。但他的梦想并没有消退。2001年,他听说了NASA先进概念研究所,该所由NASA资助,但作为一个独立的孵化器,专注于超前的想法。该研究所提供了55万美元,霍夫曼开始寻找那些扇动蝴蝶的变化。“在伊尼基飓风期间,我们试图找到尽可能小的扰动,以便六小时后,飓风会偏离100公里到西边,”他说。“你不想做出巨大的改变。那会消耗太多能量。”
根据今天的科学,霍夫曼的计划是注入足够的热量以在他的模拟中使飓风的温度上升哪怕一点,纯属科幻。他设想有轨道卫星配备巨大的太阳能热收集器阵列,将能量传送到地球。霍夫曼承认,这种设备在几十年内不太可能被发射,尽管太阳能卫星在NASA和欧洲航天局中一直是热门话题。
在2004年10月的《科学美国人》封面故事中,科学美国人,霍夫曼提出了一些引人注目的替代轨道卫星的方案。其中一个是向围绕飓风眼的云层喷洒造雨化学物质。通过迫使眼墙释放一些滋养风暴的温暖水分,可能有助于减弱威胁性的飓风。
这样的策略实际上已经过测试。从1961年开始的10年间,美国海军和联邦气象研究人员对四个飓风进行了播种——不是眼睛,而是东北象限,那里风力最强。每个飓风播种了两天。在四次任务后,风速据报道下降了10%到30%。另外四次任务则没有成果。多年后,在1983年,飓风研究的进展表明,播种外部区域从一开始就是注定失败的,因此这个名为“风暴狂怒”的项目被终止。
尽管如此,科学家们现在想出了一个新策略:通过覆盖海洋表面来防止飓风吸收水分和能量。英国气象局的研究员达米安·R·威尔逊提出,通过向海洋倾倒数千加仑可生物降解的植物油来制造油膜。当麻省理工学院的研究人员进行一些实验以测试这个想法时,他们发现波浪将油膜打碎成小水池,因此在即将来临的飓风的狂风巨浪中可能不会有效。
但霍夫曼坚称,“像喷洒表面这样的事情是值得追求的。”他认为,麻省理工学院的朋友们可能错过了一个关键方面:“飓风吸入空气,因此可能可以利用表面涂层在距离飓风一定距离处使空气干燥。”
在气象专业人士和业余爱好者中,关于如何干扰或“遮挡”飓风的建议层出不穷。这些建议从投放核弹到通过拖曳冰山进入热带地区来冷却海洋不一而足。核弹解决方案纯属愚蠢,因为它会产生放射性雨水。而冷却海洋可能也不现实。“这需要大量的能量,因为水在开始升温之前具有很高的吸热能力,”霍夫曼说。此外,一场飓风的能量是结束第二次世界大战的原子弹的10倍,因此北大西洋的所有冰山可能都无法解决问题。
虽然霍夫曼相信工程师最终会学会如何管理飓风,但他和许多人认为,在物理学尚未更好理解之前,不应尝试这样做。如果没有这些,试图将像卡特里娜这样的风暴引导远离新奥尔良,可能会导致它撞向佛罗里达。“如果你在一个地方减轻了风暴的影响,怎么知道不会让其他地方的人更糟糕?”在圣地亚哥的东伦德科学企业公司的首席执行官伯纳德·J·“本”·东伦德问道,他已经研究严重天气的修改达20年。同时,东伦德指出,清理卡特里娜后的费用可能高达3000亿美元——仅仅是一场风暴。“难道这不是告诉你,是时候资助一项严肃的努力来理解天气并找到应对方法了吗?”
作者:奥蒂斯·波特,纽约