大约两年前，迈阿密大学应用海洋物理学系主任 Brian Haus 在台湾海岸外的西太平洋研究风暴。他和他的团队追逐飓风。有时，飓风会完全错过放置在它们路径上来追踪强度和速度的传感器密集型浮标。有时则不会。
这次，研究人员运气很好。不仅一个，而且两个超级台风同时击中了他们的设备。更幸运的是，他们的大部分设备都没有损坏。他和他的团队等待风暴平息后才离开港口去回收他们的记录设备。但在他们能够收回浮标之前，一场名为“灿都”的风暴违背了预报。它没有减弱，而是以全力向他们冲来。Haus 和他的研究同事发现自己经历了九天的“最不舒服”的 30 英尺巨浪。
今年夏天，迈阿密大学启动了耗资 4500 万美元的海洋技术与生命科学海水综合体，该综合体将配备一个工具，为 Haus 和其他研究风暴的科学家提供更稳定、可预测和可控的访问其工作中重要资源——飓风本身。
这个飓风模拟工具名为 SUSTAIN（SUrge-STructure-Atmosphere Interaction 的缩写），是一个装在小房子里的茶壶风暴。建成后，它将具备在实验室中创造 5 级飓风的独特能力，在由每分钟泵入 1000 加仑的真实海水组成的 3D 波场中。
有了它，科学家们将能够更好地理解飓风由温暖水域驱动的过程。
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我们知道飓风经过深层暖水时会增强，而经过较冷区域时会减弱。但我们对这种能量转移在分子层面的实际过程知之甚少。通过使用盐水，模拟器更准确地产生了海雾和泡沫，这被认为会影响其向大气中的蒸发。目前，直接传递的热量有多少，通过蒸发传递的热量有多少，是完全未知的。通过模拟不同类型的海浪和风况，有些海浪和风况有更多的泡沫，有些则较少，科学家们可以使用热敏电阻来测量空气和水温的变化，以模拟在泡沫量不同的情况下热量转移的变化。
了解这个过程如何为飓风提供动力，将使科学家和气象学家能够构建更智能的模型，从而更准确地预测它们。而且，在野外进行这些观测既不可能，也不容易，也不安全。他说，“在海上，你必须面对真正的野兽，但在实验室里，我们有机会随时随地按照我们想要的方式创造飓风。”
飓风模拟器和 SUSTAIN 由 Cambridge Seven 设计，这是一家跨学科的建筑和工程公司，其起点是 50 年前赢得新英格兰水族馆项目的竞标，因为他们是唯一一家在提案中提及鱼类的公司。Cambridge Seven 的副总监 Peter Sollogub 表示，飓风模拟器由三个主要部件组成
第一个是 1400 马力的风扇，最初适用于通风矿井等。为了产生时速 150 英里的风，它将从校园的应急发电机组汲取能量，该发电机组通常在风暴造成的停电期间使用。风扇紧邻敏感的仪器，必须隔离其振动。Sollogub 说：“这就像你的右手在飓风中，左手却在做视网膜手术。”风速通过激光和声学风速计（也称为风速计）来测量。
第二部分是波浪发生器，它使用 12 个不同的桨推动盐水。这些桨以不同的速度和速率同步移动，可以产生各种尺寸、角度和频率的波浪，从平静、有序的涌浪到混乱的波涛。为了减少波浪折射，池子的末端有一个多孔的抛物线形海滩来消散波浪能量。
水箱的第三个方面是水箱本身，它宽 6 米，长 20 米，高 2 米。它由三英寸厚的透明亚克力制成，可以从所有侧面观察里面的情况。他们必须为产生“行为良好、高速流动”的空气创建管道，以便测试准确。
美国国家海洋和大气管理局（NOAA）大西洋海洋学和气象学实验室主任 Bob Atlas 对 SUSTAIN 寄予厚望，认为它将对我们预测风暴强度能力产生影响。Atlas 说，当卡特里娜登陆时，NOAA 和全国人民都意识到，“我们在路径预测方面取得了巨大的进步，但我们还没有真正地在预测飓风强度方面取得突破。”
Bob Atlas 致力于预测恶劣天气，他最初在美国空军工作，保持了 95% 以上的准确率。他的职业生涯随后转向研究和建模，先是 NASA，现在是 NOAA。该机构的飓风预测改进项目在 2005-2011 年期间，路径预测提高了 26%，强度预测提高了 14%。Atlas 将这些改进归功于更先进的模型，这些模型还整合了来自飓风侦察飞机的多普勒雷达——这两者都是迈阿密大学的飓风模拟器也将有助于改进的。
SUSTAIN 的设计具有很大的上方空间，远程传感专家计划将摄像头向下对准，模拟气象卫星的视角。将通过摄像头进行的远程测量与激光在水箱中进行的实际测量进行比较，以精确调整我们远距离测量风暴和海浪的能力。但 Atlas 补充说，SUSTAIN 设施还有一个更实际的方面，它将告诉我们更多关于我们所生活的世界如何应对暴力天气的信息——而不仅仅是关于风暴。SUSTAIN 的所有威力都可以针对人造和自然结构模型——建筑物、海滩、海堤——进行测试，以便建筑师和工程师能够测试风暴潮和浪花对城市和海岸的影响。（是的，他们计划用模型碰撞摩天大楼。）
Atlas 说：“NOAA 必须能够预测风暴。但最终，公众需要知道的是他们的街道和家园是否会被淹没，以及当飓风登陆时他们的家园是否能够幸免。为此，我相信这个设施可以提供帮助。”
本文的一个版本最初于 8 月份发布在 PopSci.com 上。
