这是2003年9月大西洋上的飓风伊莎贝尔：一场5级风暴，一台有一个国家那么大的引擎，正在旋转。如果你顺着它的螺旋云带看去，就会发现近地面的风都朝同一个方向旋转：逆时针。赤道以北的每一个飓风都是这样旋转的，而赤道以南的每一个都朝相反方向旋转。这种规律并非偶然。它是由地球本身造成的。
0:27在这一讲中，我们将了解飓风靠什么驱动、它为什么会这样旋转，以及风眼内部发生了什么。我们将回顾两场改变了美国的风暴，并看看曾经误差超过350英里的预报，如今是如何把误差缩小到约100英里的。
0:44我们先从燃料说起。飓风是一台热机，它靠温暖的海水运转。海面温度必须至少达到26.5°C，约80°F。而且，海水必须在约50米深的范围内都保持这样的温度。这张地图显示的是2005年8月下旬的海洋，最温暖的海水用红色表示。这也解释了为什么飓风季在夏末达到高峰，因为那时海洋已经用了几个月的时间吸收太阳的热量。
1:13这台引擎是这样工作的。温暖的海水蒸发，上方的湿润空气随之上升。空气上升时，其中的水蒸气凝结成云，而凝结会释放热量。这些热量使空气上升得更快，从而从海面吸入更多湿润空气，于是这个循环不断自我维持、自我增强。在一天之内，一个普通飓风释放的热量，是全世界全部发电量的100多倍。
接下来是旋转。空气从四面八方涌向风暴中心的低压区；如果行星是静止不动的，空气就会径直流入。但地球在自转，任何在地球表面长距离移动的物体都会发生偏转：在北半球向右偏，在南半球向左偏。原因如下。赤道上的地面以每小时约1,670公里的速度向东移动，而两极附近的地面几乎不动。流向极地的空气带着自身向东的旋转运动，而越靠近地轴，这种旋转就带着它走得越快，因此它会跑到下方地面的前面，路径也随之弯曲。这种偏转被称为科里奥利效应。
2:30结果，空气永远不会直接到达中心。它绕着中心弯曲前进，整个风暴就卷成了一个螺旋：在北半球呈逆时针，在南半球呈顺时针。了解这一点后，任何一张飓风的卫星图像都能告诉你它位于哪个半球。
2:47然而，在赤道上，完全没有侧向偏转。在赤道两侧约5度、也就是每侧约550公里的范围内，科里奥利效应太弱，无法让风暴旋转起来。这就是为什么飓风几乎从不在那里形成，也几乎从不从一个半球进入另一个半球。
现在，让我们深入风暴的中心看一看。这是2015年10月位于墨西哥海岸外的飓风帕特里夏。它的风速达到每小时345公里，即每小时215英里，是有记录以来所有飓风中最强的。在它的中心，云层中有一个洞：风眼。
3:30这是伊莎贝尔的风眼近景。风眼内部的空气在下沉，因此风很小，天空甚至可能放晴。你看到的这些涡旋是中尺度涡旋，也就是在风眼内部旋转的较小空气漩涡。飓风的风眼直径通常为30到60公里，环绕它的是眼墙，那是一圈高耸的云墙，风力在那里最强。当风眼经过一座城镇时，风会突然减弱，随后又从相反方向以同样的强度再次刮来。
4:02在海平面测得的最低气压，就是在一个风眼内部记录到的。1979年，西太平洋上的台风泰培最低气压降到了870毫巴。泰培也是有记录以来最大的热带气旋，直径约2,200公里。如果把它放在北美洲上，它将覆盖美国一半的宽度。
风暴为什么要有名字呢？预报员常常要同时追踪好几场风暴，而冗长的描述在无线电通话中很容易被混淆。大西洋风暴在1950年首次被命名，使用的是当时的无线电字母表：Able、Baker、Charlie。1953年开始使用女性名字，1979年男性名字也加入了名单。
4:54当好几场风暴同时活跃时，名字确实能起到很大作用。2020年9月14日，大西洋上同时有五个热带气旋在旋转，此前只在1971年出现过一次。世界气象组织为大西洋准备了六套名单，轮流使用，因此每个名字每六年就会再次出现。例外的情况是，如果一场风暴造成的死亡或损失极其惨重，它的名字就会被永久停用，卡特里娜、玛丽亚、伊恩和海伦就是如此。
5:311900年与2005年
那两场风暴中的第一场发生在1900年9月8日。得克萨斯州的加尔维斯顿当时是该州最富裕的城市之一，它建在一座沙岛上，岛上的最高点高出海面不到9英尺。当时没有卫星，没有雷达，海上的船只也没有无线电，所以没有人能看出这场风暴在墨西哥湾上已经变得多么强大。
5:54海水上涨了15英尺以上，席卷了几乎整座岛屿。到早上时，至少8,000人已经死亡，这至今仍是美国历史上死亡人数最多的自然灾害。加尔维斯顿在一道17英尺高的海堤后面进行了重建，随后又用千斤顶把城市的大部分地区一栋房子接一栋房子地抬高。
6:15一百零五年后，卡特里娜来了。2005年8月28日，它在墨西哥湾中部是一场5级风暴，风速达每小时175英里。从路易斯安那到佛罗里达的整条海岸线都在它的路径上。
6:30第二天早上，卡特里娜在路易斯安那登陆，那时它已经减弱为3级。然而，新奥尔良的大部分地区位于海平面以下，靠堤坝保护；随着风暴潮上涨，堤坝和防洪墙在大约50处地方决口。全城百分之八十的地区被淹。总计近1,400人死亡，损失达125,000,000,000美元。
6:56那些水大部分并不是从天上落下来的。它是在防洪墙垮塌时，从湖泊和运河涌进来的。从那以后，这座城市被一套耗资14,500,000,000美元、由堤坝、闸门和水泵组成的系统环绕，这是陆军工程兵团建造过的最大规模的土木工程项目之一。
现代预报员对这些风暴来袭的预见能力，远远超过当年加尔维斯顿的任何人。如今，每一份预报都附有一个像这样的锥形图。这个锥形并不表示风暴的大小。它显示的是风暴中心可能前往的地方，每三次中有两次，中心会始终处于锥形范围之内。
7:371990年，国家飓风中心的三天预报对风暴位置的误差平均超过350英里。到2020年代中期，平均误差约为100英里。这种进步来自卫星、直接穿越眼墙飞行的飓风侦察机，以及在强大超级计算机上运行的计算机模型。
8:01仍然难以预测的是强度。在非常温暖的海面上，一些风暴增强的速度快得惊人，预报员把这一过程称为快速增强，其定义是风速在一天之内至少提高每小时35英里。2024年10月，飓风米尔顿在前往佛罗里达的途中，在大约一天内从1级增强到5级。
现在来看看世界的另一边。这是2016年2月南太平洋上的气旋温斯顿，两天后，它作为南半球有记录以来最强的风暴之一袭击了斐济。它靠同样温暖的海水和同样的引擎运转，但请看它的螺旋。这一个是顺时针旋转的。
8:48那么，有三件事需要记住。第一，飓风是一台靠温暖海水运转的热机，海水温度至少为26.5°C。第二，地球的自转使它旋转：在赤道以北逆时针，在赤道以南顺时针，这就是为什么飓风几乎从不在赤道上形成。第三，自1990年以来，对风暴去向的预报已经改进了三倍多，但它会变得多强仍然是难点。
9:19下次你从太空中看到飓风时，看看它旋转的方向。如果它逆时针旋转，它就在赤道以北；如果它顺时针旋转，它就在赤道以南。还要记住它靠什么运转：靠它下方温暖的海水，并由一颗永不停止自转的行星带动旋转。感谢收看Earth Explained。订阅以收看下一个故事，并在EarthWatch24-7上随时观看地球直播。
