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飓风:这些破坏性风暴是如何形成的,以及为什么它们如此强大

台风、飓风、热带气旋……这些都是同一种旋转风暴的不同名称。

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2018年9月12日上午,国际空间站的摄像机捕捉到了佛罗伦萨飓风穿越大西洋时的景象。图片来源:NASA

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飓风、台风、热带气旋……它们都指的是同一种东西:一个由强风组成的巨大涡旋所包围的低压区。从远处看很美,但近距离看,飓风是致命的。它们可以用狂风、暴雨和风暴潮摧毁社区,风暴潮会将海水真正地推到陆地上。

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飓风的影响不容小觑。20世纪初一次臭名昭著的风暴摧毁了德克萨斯州一个城市的一半;另一次风暴甚至可能改变了美国革命的进程。这些强大而巨大的风暴的形成配方很简单:温暖的海水、特定的天气条件和一点点旋转就足以形成跨越1000英里的飓风。

名字有什么含义?**热带气旋**是这些旋转风暴系统的官方名称,但根据其地理位置,你可能会听到不同的名称;具体来说,在美国被称为**飓风**,在西太平洋国家被称为**台风**。澳大利亚和印度等地则直接称之为**热带气旋**。

酝酿一场飓风

飓风始于海上不起眼的零星雷暴。当海水足够温暖(至少80华氏度)时,它就会加热其上方的空气。暖空气上升,导致大气压力下降。如果存在很大的风切变,低压系统就会被风吹散。但如果风切变很小,低压区就会吸引附近更多的空气,这些空气也会被加热、上升并加剧下方的低压系统。

在某些情况下,这个系统会变得足够大,其风也会开始被科里奥利力扭曲,从而形成一个围绕着风眼的旋转风暴的开端。这个技巧也赋予了飓风如此长的寿命和强大的力量。由于被吸入和上升的空气被旋转,它们实际上并不会进入风眼来抵消低压。结果是形成了一个受保护的低压区域,可以继续吸引风并增强自身。当这些风达到74英里/小时(约119公里/小时)时,气象学家就将其定为1级飓风。只要有温暖的海水维持上升气流,并且风切变保持较低,这个涡旋就会继续肆虐。

飓风季节通常从**6月持续到11月**,尽管风暴也曾在此之前或之后出现。你以为安全了,可以搬回水边住了……

神奇的科里奥利效应

即使静止在赤道上,由于地球自转,你的身体实际上以大约1000英里/小时(约1600公里/小时)的速度移动。但这个速度会因你所处的位置而异。离赤道越远,地面——以及你站立的地面——旋转得越慢。但风不像我们一样被束缚在地面上。

因此,当一阵风从赤道移开时,它就开始超过其下方的地面,因为风保持其原始速度,而下方的地球却在减速。结果,它会弯曲。这意味着在北半球,吹向热带低压或飓风中心的气流会向右弯曲,而在南半球则向左弯曲。这种运动与风暴中心低压系统的拉力之间的张力,会在北半球产生一个逆时针旋转的涡旋,在南半球则反之。

这种现象——或者说缺乏这种现象——也解释了为什么在赤道5度以内存在一个无飓风区。科里奥利力(以法国科学家加斯帕尔-古斯塔夫·德·科里奥利的名字命名)在那里不足以形成涡旋。

(图片来源:杰伊·史密斯)

杰伊·史密斯

风切变

**风切变**是指短距离内风速的差异。很大的风切变——比如,如果地面附近风速慢,但云层上方风速快——会撕裂上升的气流。当这种情况发生在海洋上时,就会阻止形成产生飓风的低压系统。

(图片来源:杰伊·史密斯)

杰伊·史密斯

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可怕的名字

还记得飓风EP022018吗?当然不记得。虽然热带低压只有枯燥的技术描述,但给飓风起人类的名字一直是一个长期传统。其理由是,拟人化使科学家和公众更容易谈论大型风暴。但情况并非一直如此。

过去,飓风的命名有些随意:有时根据它们发生的圣徒日命名,有时根据它们袭击的地理位置命名。然后,在二战期间,气象学家开始非正式地给风暴起女性名字,美国于1953年开始使用官方的女性名字列表来命名大西洋飓风。1979年,男性名字被加入到列表中,性别障碍才最终被打破。

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如今,大西洋飓风名单由世界气象组织维护,包含六组轮换的21个名字。本季的第一个飓风会以字母A开头,第二个以B开头,以此类推,男女名字交替使用。

世界不同地区有自己的名单,所以如果你听到“飓风塞尔吉奥”或“奥梅卡”,也不必惊讶。这些名单永远不会改变,除非发生特别破坏性的风暴——那些名字会被出于尊重而退役。

2004年9月15日的伊万飓风。(图片来源:NASA)

美国宇航局

进行建模

飓风如此巨大,预测它们的走向一定很容易,对吧?并非如此。气象学家依靠几种不同的天气模型来预测飓风的未来,而计算过程非常复杂。这些模型模拟的是整个地球的天气,但如果科学家们使用所有可能的变量和数据,即使是超级计算机也无法处理。相反,他们会进行简化。例如,他们会取云层行为的平均值,并假设所有云都以这种方式运作。由于不同的模型以不同的方式简化大气,它们有时会产生分歧。

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目前预测飓风的“三大”模型是欧洲、英国和美国的模型。尽管欧洲模型通常最准确,但它仍然不能总是正确。最好的预测来自于结合所有模型的预报。在预测飓风方面,人多力量大。

2012年8月艾萨克飓风的可能路径预测。(图片来源:NOAA)

美国国家海洋和大气管理局(NOAA)

五级灾难

如今,飓风根据萨菲尔-辛普森等级进行评级,该等级根据风速将它们分为五个类别。但该等级因未考虑降雨量而受到批评,降雨量也会造成重大损害。一些大气科学家曾倡导为更强的风暴设立第六级,但对此想法尚未达成官方共识。

**1级:** 74-95 mph(2012年的艾萨克飓风):屋顶和窗户受损。浅根的树木可能被连根拔起。可能发生停电。

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**2级:** 96-110 mph(2014年的亚瑟飓风):飞溅的碎片对人和牲畜构成重大风险。移动房屋可能遭受严重损坏,未经加固的砖石墙可能会倒塌。大范围停电。

**3级:** 111-129 mph(2016年的奥托飓风):即使是坚固的房屋也可能遭受广泛损坏,而老旧的金属和砖砌建筑可能会倒塌。大多数高层建筑的窗户会破碎,停电可能持续数周。

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**4级:** 130-156 mph(2017年的哈维飓风):飞溅的碎片带来极高风险。大多数移动房屋和结构不良的房屋将被摧毁,即使是坚固的房屋也可能失去屋顶或墙壁。树木会被折断或连根拔起,停电可能持续数周。

**5级:** 157+ mph(2017年的玛丽亚飓风):大量房屋和建筑物被摧毁。窗户几乎消失;树木、标志和电线杆被夷为平地;屋顶很可能会被掀翻。停水停电可能持续数月。

著名飓风

  • **最强风暴:** 1979年的台风“蒂普”创下了最低气压记录(870毫巴),这意味着它拥有历史上最强大的低压系统驱动。

1979年的台风“蒂普”(图片来源:朝日新闻/盖蒂图片社)

朝日新闻/盖蒂图片社

  • **最糟糕的大西洋飓风季:** 2005年创纪录地出现了28个热带风暴,其中15个变成了飓风。其中五个风暴破坏力巨大,名字被退役;四个达到了5级:艾米莉、卡特里娜、丽塔和威尔玛。

  • **美国最致命:** 1900年的加尔维斯顿飓风造成6000至12000人死亡。

1900年加尔维斯顿飓风(图片来源:国会图书馆/盖蒂图片社)

国会图书馆/盖蒂图片社

  • **全球最致命:** 1970年的孟加拉国气旋造成30万人死亡,加尔维斯顿与之相比简直小巫见大巫。这种极端破坏主要是由于风暴潮,高潮和地理因素加剧了风暴潮的威力。风暴还摧毁了9000艘海洋渔船,而该地区严重依赖渔业为食。

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  • **最强风力:** 1996年,热带气旋“奥利维亚”的风力达到每小时250英里(约400公里/小时)以上。

  • **单日降雨量最多:** 1966年的丹尼斯飓风最为潮湿,在24小时内降雨量达到71.8英寸(约1824毫米)。

1780年的大飓风在小安的列斯群岛造成至少24000人死亡,并摧毁了当时为美国独立战争聚集的英国和法国舰队。

飓风与气候变化

飓风的动力来自温暖的海水,因此气候变化导致更多、更强的风暴似乎是显而易见的。根据研究人员的说法,这只说对了一半。虽然他们预测随着海洋变暖,强烈飓风的数量将增加,但未来飓风的总数实际上可能会减少。

这是因为飓风的形成依赖于温暖的海洋和较冷的对流层之间的温差。变暖的大气意味着整体温度更均匀,飓风也更少。

但是,尽管风暴总数减少,但更强风暴造成的损害可能会继续增长。风暴不仅会更强,带来更多降水,而且沿海开发仍在继续,这意味着飓风有更多东西可以摧毁。

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2018年,佛罗里达狭地在迈克尔飓风登陆后遭受了重大破坏。该飓风后来被归类为5级飓风。(图片来源:Mark Wallheiser/Getty Images)

Mark Wallheiser/Getty Images


编者注:早期版本的故事中有一张照片的说明错误地识别了迈克尔飓风的强度。在登陆后,该飓风被重新归类为5级。

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