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布萊恩·豪斯教授，邁阿密大學羅森斯蒂爾海洋與大氣科學學院維持實驗室主任。

這是南佛羅里達一個晴朗的夏日，但是在邁阿密大學（UM）羅森斯蒂爾海洋和大氣科學學院的維持實驗室裡，一場風暴正在肆虐，世界上最大的颶風模擬池正在全力運轉。一組感測器收集有關結構穩定性的資料，5級強度的風和浪擊打著一座臨時的高蹺房屋，擊打著它的地基。海洋科學家、海洋研究中心主任布萊恩·豪斯（Brian Haus）把整個身體都靠在三英寸厚的丙烯酸樹脂上，好像他想離現場更近一些。我小時候在南佛羅里達長大，經歷過幾次颶風，但從來沒有經歷過這麼大的颶風，或者從這個角度來看——從來沒有見過鋸齒狀的海浪侵蝕海岸線，也沒有聽過時速157英里的颶風的可怕威力。

SUSTAIN（浪湧結構大氣相互作用設施的簡稱）大約和一個彈藥庫一樣大：75英尺長，20英尺寬，6。5英尺深。翻轉開關，研究人員擾亂將近40000加侖的平靜的水面變成一個人造的自然之力，作為一個巨大的風扇透過吸收空氣風洞，旋轉它在一些房間，和投擲到盒子，水下槳攪拌波濤洶湧的海浪。風和水相撞。噴霧粒子撞擊丙烯酸樹脂的表面，就像數百萬只小蟲子撞擊擋風玻璃一樣。我幾乎聽不到豪斯在嘈雜聲中大喊大叫。

“我們在空氣中看到的所有波動都是與波浪相互作用的結果，”他說，或許是在觀察我沒有觀察到的東西。透過研究這些相互作用，豪斯和他的團隊希望能夠回答這樣的問題：颶風是如何增強強度的？工程師們可以建造什麼樣的結構來幫助驅散風暴潮？“我們可以控制條件，讓我們能夠看到這些具體問題。”

浪湧結構大氣相互作用設施的颶風模擬器從下面看到。

與此同時，在佛羅里達國際大學（FIU）以西約20英里的地方，研究人員使用一種名為“風之牆”（WOW）的設施來根據需要召喚颶風。該設施的8英尺高的風扇陣列被設計用來摧毀。為了提高建築設計的整體完整性，他們抹掉了尾隨其後的物體，將建築推向失敗。

而且研究還不能馬上進行。溫暖的海水就像颶風的燃料，因此隨著氣候變化加劇和海洋溫度上升，科學家預測颶風將變得不那麼頻繁，但威力更大。像豪斯這樣的研究人員希望透過他們最先進的模擬器獲得關鍵的洞見，幫助改進預測模型，並在下一次大地震來臨前加固我們的沿海城市。

製作一場颶風

颶風是易變的東西，從熱帶風暴爆發到幾乎沒有預警的5級颶風是眾所周知的。以威爾瑪颶風為例。2005年，威爾瑪颶風在墨西哥登陸時，僅用了幾個小時，就從一架Cat-2型躍升至一架Cat-5型，令氣象預報員感到意外。

颶風“威爾瑪”在美國國家海洋和大氣管理局GOES-12衛星捕捉到的短短几小時內，迅速從2級增強到5級

豪斯說：“颶風的迅速加劇是我們正在努力解決的重大問題之一。”

在1500萬美元的維持儲罐中，有三個關鍵組成部分可以製造颶風。第一個是它的風扇，其1460馬力的發動機消耗的能量如此之大，以至於它依賴一個應急備用發電機，這樣就不會消耗校園裡正在進行的各種生命科學研究的重要能量。當豪斯開啟機器時，機器開始發出低沉的嗡嗡聲，幾分鐘後就變成了低沉的噴氣發動機的轟鳴聲。

第二個關鍵特徵是它的12個水下槳的陣列，可以建立無數的波浪型別，從平靜和統一到混亂和複雜。豪斯說：“如果我們只是讓風吹過盒子上的水，我們就無法研究真實海洋上的各種條件。”這些槳可以讓研究人員“代表海洋表面的所有隨機性。”

最後，水槽的丙烯酸外殼本身也是至關重要的。維持性是透明的，可以讓研究人員從各個角度觀察颶風的內部活動。在豪斯和我所站的地方，我們可以看到風暴的橫截面。從上面，遙感器可以像衛星一樣向下觀察和監測風暴，這或許有助於改善氣象衛星的測量結果。研究人員甚至可以將鐳射放置在水箱下方，試圖從水下收集資訊。豪斯開玩笑說：“我想讓它的設計能讓勒布朗·詹姆斯在裡面行走。”

自2015年建造以來，SUSTAIN一直被用於進行各種測試，這些測試難度太大，也太危險，無法在真正的風暴中進行。

豪斯的主要興趣之一是海-氣介面，也就是風和水相遇的地方。大風將空氣和海洋攪成泡沫狀，其摩擦產生的複雜能量轉移，在真正的風暴中幾乎無法測量。維持使研究人員和他們的監測裝置處於最重要的位置。豪斯和他的團隊希望利用這些相互作用建立更好的模型，能夠預測颶風強度的增長。

豪斯說：“透過使用一大堆詳細的計算機模型（來解決這個問題），你可以試著找出颶風的去向。”“但我們仍然有一個問題，那就是它們能以多快的速度增長。這種表面上的轉移可能是其中很大一部分。”

土木工程師也將受益於在水箱中進行的研究。一項正在進行的研究正在調查混合礁石和防波堤如何能夠耗散能量，保護沿海地區不受海平面上升和更強風暴的影響。在我訪問期間，兩個穿孔結構位於坦克的中央。豪斯解釋說：“我們的想法是，你可以在這些建築中加入有生命的海岸線，比如紅樹林，而不是僅僅用堅固的直線牆作為海岸線。”初步結果表明，當海浪經過珊瑚時，海浪能減少30%。

邁阿密是美國最容易受到氣候變化威脅的城市之一，因為海洋正在不知不覺地向更高的海岸蔓延。豪斯希望透過研究海洋表面的氣體和熱量傳遞，利用“持續”來更好地理解海水變暖會如何影響颶風。他說：“人們說海洋變暖會導致更強的颶風，因為你需要溫暖的海水來驅動颶風。”“我們實際上可以測量熱量轉移的速度。”

SUSTAIN的前身已經被用於改進颶風熱帶風暴和颶風預報模型。坐在巨大的新坦克旁邊的是它苗條的弟弟，一個狹長的波浪坦克，豪斯和他的團隊仍然用它進行小規模的實驗。第一代機器只有目前油箱的一小部分大小，只能達到Cat-3左右的風速，但研究仍然揭示了風和水之間的摩擦阻力在更高風速下的作用與預期的不同。豪斯說：“在強度預報方面，我們在實驗室研究的基礎上建立的阻力系數關係現在被用於所有颶風預報。”這一發現已被用於製作更好的颶風模型，並縮小預測颶風路徑的“不確定性錐”。

歡迎來到風之牆

當氣象學家給颶風命名時，颶風的人格化並沒有結束。風暴也有它的個性。颶風接近地面時，會以奇特的方式跳舞和打旋。風越高，它的速度也越快。

FIU的研究人員利用國家風險工程研究基礎設施風實驗設施牆（簡稱WOW）來重現颶風風的獨特特徵，並研究這些風如何與建築發生碰撞，從單戶住宅到高層建築。他們的目標是減少風暴對建築環境的影響，從而挽救生命和金錢。

佛羅里達國際大學國家風險工程研究基礎設施風牆。

WOW由12把扇子排成兩排。這條曲線有助於將風引導到中心以提高速度。風扇將周圍的空氣吸入一個收縮區，在那裡，空間越狹小，空氣的速度就會急劇加快。然後，風會立即衝進一個叫做“流動管理區”的大盒子裡，在那裡，塔尖和機械瓦會產生一層摩擦力，減緩風的速度，並在靠近地面的地方增加一點湍流。透過這種方式，WOW不僅複製了Cat-5風的速度，還複製了它們瘋狂的動力學。

FIU國際颶風研究中心外聯教育部門的負責人Erik Salna說：“颶風風不是很好，不是直的，不是層流的，也不是平穩的。”“在現實生活中，風速隨著高度的增加而增加，在地面上有建築物和樹木等物體，它們會造成摩擦。”

研究人員可以從裝置旁邊的控制室控制WOW，風速可達每小時160英里，還可以調整安裝在風扇後面旋轉平臺上的模型。他們使用感測器和高畫質攝像機來監控模型的狀況，從而深入瞭解結構是如何以及為什麼會失靈的。

該設施建於2012年，在安德魯颶風（Hurricane Andrew）摧毀南佛羅里達州整個社群20年後，由美國國家科學基金會（National Science Foundation）出資900萬美元興建，旨在幫助防止風災演變為災難。WOW正在幫助改善美國和國外的建築設計。當建築Boeri工作室想要在米蘭建造鬱鬱蔥蔥的Bosco垂直森林時，設計師們首先在WOW上測試了這個結構的模型，以確保樹木不會像綠色的炮彈一樣在大風中飛離。

當滿負荷執行時，WOW不會出拳。它的設計目的是測試建築物的破壞程度，這意味著在風室後面幾百英尺的空地上發現一個臨時屋頂並不罕見。

而且有充分的理由——颶風也不會造成衝擊。僅在過去15年裡，大西洋就經歷了10次Cat-5颶風，造成數千人死亡，數千億美元的損失。隨著氣候變化威脅到更強大的颶風，揭開這些致命風暴的秘密比以往任何時候都更加緊迫。