美洲早期的移民十分善於描述颶風的影響，不過對颶風的結構卻一點概念也沒有。一直到了十九世紀初，自然科學界才開始把颶風當成一個龐大的渦流系統或旋風。

颶風為巨型旋風

新英格蘭地區的馬具商雷德菲爾德（W. Redfield）是業餘的氣象學家，他在1821年周遊康乃狄克州各地，視察颶風從大西洋中部沿岸數州與新英格蘭地區向北肆虐後造成的災害。他注意到，康乃狄克州東部的樹木是向西北方倒下，但該州西部的樹卻是朝東南方倒下，於是他作出颶風為巨型旋風的假設，這個觀點不久後就獲得英國工程師雷德（W. Reid）觀察結果的支持。雷德當時在中美洲的巴貝多調查1831年一場颶風造成的災害，並利用航海日誌中的風場觀測紀錄，彌補他對當地風災紀錄的不足，確認了環狀風場的本質。

雷德菲爾德和一般人一樣，相信颶風僅向上延伸至約1.6公里高的大氣層；這個推論有一部分是根據觀察發現，颶風經常會遭微不足道的山丘地形嚴重破壞。然而在古巴，受過物理學訓練的耶穌會牧師凡尼（B. Vies）則主張，因為颶風會引發大量的捲雲，應該可向上延伸達數公里；捲雲是由冰晶組成的，而冰晶只能在較高大氣層，那種極度寒冷的條件下才能形成。

針對颶風高度引發的爭議一直到了1930年代才塵埃落定，當時的物理定律已經足以排除淺扁型颶風的可能性。今日我們知道，多數的颶風不僅穿過整個對流層，還延伸進入低平流層，有時還高達18公里左右。

1940年間偵察機和雷達的出現，以及1960年間人造衛星的問世，才讓科學家有辦法判定颶風的細部結構和演變過程。現今幾乎所有關於颶風的知識都是來自於飛機、雷達與人造衛星的觀測。

微小冰晶組成的捲雲幕

1999年弗洛依德颶風接近佛羅里達東岸時，衛星雲圖用電腦效果凸顯出暴風雨內部雲層的相對高度。圖中旋轉的大塊雲體寬約300公里，而弗洛依德的颶風眼直徑則約50公里。圍繞著颶風眼的是很深的環狀密雲，稱為眼牆。高層的雲構成一層薄幕，籠罩了大部分的環繞密雲體；這就是凡尼所說，由微小冰晶組成的捲雲幕。因為有這一層薄幕，我們無法看到薄幕下方有數個又深又密的螺旋狀積雨雲帶，散布在相對來說較晴朗的天空中。在颶風眼牆能觀察到最強的風，這些螺旋雲帶就在颶風眼牆外產生豪雨和陣陣強風。

我們再進一步來探討颶風眼。1994年一艘美國太空梭越過東北太平洋的愛蜜拉颶風時拍攝的照片，從中鳥瞰颶風眼，就像注視著浴缸排水孔的漩渦水流；只差在颶風眼的邊界是由雲構成，而且颶風眼的「漏斗」抵達海面時會戛然而止。由照片可見眼牆在颶風眼周圍形成環狀封閉且密實的白雲，最強的風雨就在這裡發生。不同於浴缸裡的漩渦水流，眼牆內的氣流繞著颶風眼向上移動，而非向下。眼牆內緣有螺旋狀條紋，低雲處的颶風眼底座則有兩個大型漩渦在打轉。

只憑照片絕對無法真實傳達身處於颶風眼時的感受。但想像一下，一個32公里寬、16公里高的羅馬競技場，周圍有一連串的冰晶沿著令人眩目的白牆落下。而由空中偵察機拍攝的照片，則能帶領我們略窺颶風眼之美。

不管颶風的外表多麼令人嘆為觀止，颶風結構和內部運作的方式則要靠人造衛星和飛機上的儀器才能揭曉。在偵察機問世之初，機組人員估計風速的方式，是往下觀察海面波濤洶湧程度。今日有大批精密的儀器，能自動蒐集大量高品質的資料，讓科學家帶回實驗室分析。

氣象雷達神通廣大

氣象雷達是不可或缺的設備之一，它的運作原理是傳送電磁輻射脈衝，然後測量受到雨滴、雪花、冰雹等各種降水形式散射回雷達的輻射。藉著測量輻射返回所需的時間，我們可以算出雷達和散射粒子之間的距離；另外藉著測量返回的輻射強度（且經過對距離的校正），我們可以推估降水含量。

冰雹之類的大型粒子比雨滴等小型粒子，更能有效率地進行散射，微滴和冰晶雖構成了我們所見的雲，但其大小不足以散射出偵測得到的輻射量。因此雷達螢幕呈現的空氣中降水含量，是以較大的雨滴和冰晶為主來考量的。雷達天線以繞圓圈的方式掃過周遭區域，並不斷傳送和接受輻射脈衝，所以能在幾秒內就將直徑數百公里的環型面積勘測完畢。 ◇

摘自《颱風》 天下文化 提供
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