颶風(Hurricane),發生在東北太平洋和大西洋地區,中心風力達到12級以上、風速達到每秒32.7米的熱帶氣旋稱為颶風。
颶風的定義及分類
編輯定義
颶風(hurricane)指發生在東北太平洋和大西洋地區上的熱帶氣旋。颶風一詞源自加勒比海言語的惡魔Hurican,亦有說是瑪雅人神話中創世眾神的其中一位,就是雷暴與旋風之神Hurakan。
分類
風速達到32.7米/秒以上的熱帶氣旋,根據不同區域,可以分為臺風、颶風和龍卷風。臺風和颶風都是熱帶氣旋(tropical cyclone)。根據世界氣象組織的定義,中心風力一般達到12級以上、風速達到每秒32.7米的熱帶氣旋均可稱為臺風或颶風,發生在西北太平洋及中國南海上的熱帶氣旋叫臺風(typhoon),發生在東北太平洋和大西洋上的叫颶風(hurricane)。另外,臺風和颶風還有一個“小兄弟”,那就是發生在印度洋上的旋風(cyclone)。臺風、颶風和旋風本質相同,只是由于出生地不同而擁有了不同名字。
臺風和颶風有何不同(來源:科學船長)颶風與龍卷風也不能混淆。后者的時間很短暫,屬于瞬間爆發,最長也不超過數小時。此外,龍卷風一般是伴隨著颶風而產生。龍卷風xxx的特征在于它出現時,往往有一個或數個如同“大象鼻子”樣的漏斗狀云柱,同時伴隨狂風暴雨、雷電或冰雹。龍卷風經過水面時,能吸水上升形成水柱,然后同云相接,俗稱“龍取水”。
颶風命名
編輯颶風的命名由來(來源:钚科學)
命名發展
對于北大西洋颶風的最早命名,要追溯到1825年。美國氣象學家、作家伊萬·特里希爾在他的《颶風》一書中提到,在加勒比海地區,人們最早是使用基督教中圣人的名字來命名颶風,比如1825年7月颶風“圣安娜”。1953年,美國國家颶風中心開始使用首字母為A、B、C、D……等女性人名來給颶風命名,其中xxx個被命名的是1953年的一號颶風“愛麗絲”,第二個是“芭芭拉”,都給墨西哥和美國帶來巨大的大洪水。隨后,反對用女性名字命名颶風的運動高漲,抗議信幾乎淹沒了美國國家颶風中心。但氣象學家們卻堅持己見,仍用女性名字表命名颶風。直到1979年,“塞西爾”颶風橫空出世,這是美國歷史上xxx次用男性名字命名的颶風。自此以后,颶風命名的規則沿用至今。
命名規則
如今,世界氣象組織對北大西洋颶風采用六張人名表進行命名,每六年循環一次;每張表上的人名按照首字母順序從A到W(26個字母中除去Q、U、X、Y、Z)排列,每年21個,且男女名字交替使用。比如,今年給美國造成重大損失的“哈維”和“艾爾瑪”,就是2017年的命名表上排在北大西洋區域第七和第八的名字,哈維是男性名字,而艾爾瑪是女名。由于北大西洋地區颶風相對不多,以W為首字母的名字已經夠用。
現有名稱
北大西洋颶風名稱
(包含加勒比海、墨西哥灣名稱)參考資料:
北太平洋東部名稱
參考資料:
北太平洋中部名稱
參考資料:
颶風形成
編輯形成源地
發生在東北太平洋和大西洋。
形成原理
颶風形成原理(來源:瑞奇樂學園)起初,空氣中形成一陣氣流紊亂,隨后發展成一片低氣壓。然后,風開始從風暴雛形周圍的高氣壓區域漸漸進入中心區域。溫暖的海水給空氣加溫,越靠近風暴中心溫度越高。海洋給成長中的風暴不斷補充著溫度和濕度,為其提供能量,使風暴中心的暖濕氣流能上升得更快。當上升到一定高度時,暖濕氣流開始凝結,并形成雷暴雨。如果條件合適的話,熱帶低氣壓有可能發展成為熱帶風暴,并最終成為颶風。
形成條件
颶風形成需要三個條件:溫暖的水域;潮濕的大氣;海洋洋面上的風能夠將空氣變成向內旋轉流動。在多數風暴結構中,空氣會變得越來越暖并且會越升越高,最后流向外界大氣。如果在這些較高層次中的風比較輕,那么這種風暴結構就會維持并且發展。在颶風眼(即颶風中心)中相對來說天空比較平靜。最猛烈的天氣現象發生在靠近颶風眼的周圍大氣中,稱之為颶風的眼墻。在眼墻的高層,大多數空氣向外流出,從而加劇大氣的上升運動。風暴中心上升氣流的凝結能產生熱量,這種熱量可以使得氣流上升得更快。氣流被擠出了風暴頂部,就像煙從煙囪中飄出去一樣。很快,風暴底部又有更多的氣流涌進來,以此彌補被擠出的氣流。這樣,風暴相當于自己在給自己補充能量。熱帶低氣壓有可能發展成為熱帶風暴,并最終成為颶風。
形成過程
風暴中心上升氣流的凝結能產生熱量,這種熱量可以使得氣流上升得更快。氣流被擠出了風暴頂部,就像煙從煙囪中飄出去一樣。很快,風暴底部又有更多的氣流涌進來,以此彌補被擠出的氣流。這樣,風暴相當于自己在給自己補充能量。由于一些外界因素,風暴的形成過程有可能被靠近風暴煙囪頂端的強風所阻斷。當風暴向北前進時,其速度會逐漸加快。當它的速度達到每小時55英里時,在這樣的前進速度,再加上風暴右方的內部風速,可以形成一級颶風,并在狹窄區域內會很快將其變為四級颶風。當颶風到達陸地上空時,其力量會被削弱,力量削弱并不是由于摩擦的原因。事實是,當颶風到達陸地上空時,它就失去了其能源供應——溫水。在數個小時內,一場四級或五級颶風就會被削弱成熱帶風暴。但是,在海面上吸收的那些濕氣仍有可能造成陸地上持續幾天的大風雨。陸地上的颶風力量遭到削弱,不僅是因為失去了熱源,還因為失去了濕氣的來源。這就減小了在中心地區形成雷暴的可能性,同時也減少了對流,因此削弱了風暴的力量。然而,研究發現,颶風在著陸時出現的很多奇怪現象都跟摩擦理論有關。在著陸時,颶風頂端那些能持續一分鐘或更長時間的風會受到粗糙地形,如灌木叢、樹林和房屋等的影響而減弱。但是同時也會引發一陣危險的狂風。由于受到粗糙地形的影響,強風會變得狂躁起來,引起地面上持續幾秒鐘的狂風。
颶風的結構特征
編輯颶風在北半球都是逆時針方向旋轉的。因為當一個低氣壓區域形成時,風就會開始向靠近該區域表面的中心位置移動。而地球是始終在大氣層下面旋轉著的。在北半球,地球的旋轉使得風向朝右偏斜,從上空看,這種偏斜十分明顯。這種現象被稱為科里奧利效應(Coriolis Effect)。在這種效應的作用下,北半球的所有風暴都是逆時針方向旋轉的。而南半球的風暴卻是順時針方向旋轉的。臺風和颶風都屬于北半球的熱帶氣旋,只是它們產生海域不同。兩者在水平、垂直結構上有以下特點:
水平結構
風眼
風眼是颶風的中心結構。下沉氣流,多為無風狀態,少云或無云,平均直徑為40千米,颶風眼的大小與颶風強度有一定聯系,臺風眼收縮,眼墻緊密是強臺風的特征,臺風眼放大,眼壁組織疏松,云墻松散是臺風減弱衰亡的特征。
臺xxx平結構圖
風眼壁
云墻區,與颶風眼共同組成颶風的內核。上升氣流,溫度向中心迅速升高,氣壓呈漏斗狀急速下降,風速達到xxx,形成強烈對流天氣和狂風暴雨強臺風xxx風速可達60~70米/秒以上, 平均寬10~100 千米。
螺旋云雨帶
在颶風xxx的呈螺旋狀結構的云帶或雨帶,螺旋云雨帶通常有幾條雨帶并存,雨帶之間存在狹窄的無云帶,由外向颶風眼螺旋式卷入。下沉氣流,多為暴雨天氣,無云帶為晴天向邊緣移動,平均寬度20~100 千米。
垂直結構
低層區
流入層,從地面起至3千米的高度區(主要為500~1000米之間的摩擦層),四周空氣向中心流入,受地轉偏向力的作用呈氣旋式旋轉,越接近臺風中心旋轉半徑越短,離心率越大,在地轉偏向力和離心率的共同作用下,氣流無法達到颶風眼位置,在眼壁區圍繞颶風眼呈螺旋式上升。
臺風垂直結構圖
中層區
過渡層,從地面起3千米至8千米的高度區,氣流沿切線方向環繞颶風眼壁螺旋上升。
颶風影響
編輯颶風變異
自1900年以來,颶風的破壞力一直呈現出增強的趨勢。在全球颶風生成地,颶風中心附近xxx持續風速正變得越來越強,氣候變暖可能正在加劇這一趨勢。颶風強度增加最明顯的區域是北大西洋。1979年~1997年,北大西洋共生成777個熱帶氣旋,其中有136個為強颶風;1998年~2017年,北大西洋生成熱帶氣旋1572個,其中達到強颶風標準的有529個。北大西洋生成強颶風的概率每十年增加49%,在氣候變化的影響下,颶風的力量正變得更加強大。不僅如此,它持續時間也在增長。研究表明,氣候變化導致北大西洋登陸颶風衰減速度變慢,持續時間更長。
氣候影響
研究表明變暖的海洋造成了颶風變異的原因。颶風的能量來自于熱帶海洋中的熱量:海洋溫度越高,海表下的溫暖水域越深,就可以給颶風提供更多的能量。在繪制氣象數據圖時,可以清楚地看到颶風減弱的時間在增加,其波動起伏的趨勢與海表溫度的變化趨勢相吻合。對于颶風而言,從海表吸收的暖濕水汽就是強化和維持其破壞力的“燃料”,而來自水汽的熱能則轉化為颶風發展所需的動能。模擬結果顯示,即使每個颶風以相同的強度登陸,在更暖水域上生成的颶風衰減速度更慢;如果颶風登陸后沒有攜帶水汽,那么海表溫度對其衰減速度就不再產生任何影響。
人類影響
人類活動排放的溫室氣體產生的溫室效應導致地球系統能量不斷增加,這些能量不斷積聚在海洋中,致使海洋熱含量持續上升。據統計,溫室氣體產生的熱量90%以上都被海洋吸收了,吸收如此多熱量的海洋正在加速變暖,這為孕育長壽命的颶風提供了有利條件。
檢測與預防
編輯檢測
傳統的颶風監測方法依賴于衛星、飛機與地面氣象觀測。隨著科技進步,各自都表現出局限性,衛星不能很好地觀測到颶風強度的急劇變化,且當颶風喪失一些熱帶氣旋特征時,衛星觀測手段難以估計其強度。氣象監測部門的偵查飛機則無法對颶風內部的結構進行有效、持續和全面的觀測。地面氣象觀測臺站更是遠離颶風中心,無法直接監測颶風中心的強度和結構。現有科技研究發現,颶風擾動激發海浪,海浪在海底產生壓強擾動,如擊鼓一般將能量傳遞給固體地球,產生微弱的地震波。因此,通過測量由颶風觸發的微弱地震波,科學家可以迅速定位震源位置并測量其強度,實現對颶風的實時、有效監測。即可以利用地震學來實現一種有效、實時的颶風監測方式。
預防
世界各地的氣象工作者利用現代技術,如衛星、天氣雷達和計算機等跟蹤熱帶氣旋的發展。熱帶氣旋可能會突然減弱或改變其路徑,因此難以預測。然而,氣象工作者使用最先進的技術并開發了數值天氣預報模式等現代技術來預報熱帶氣旋如何演變,包括其移動和強度變化;何時何地登陸以及登陸速度等。然后由有關國家的國家氣象部門發布官方預警。每年大約形成80個熱帶氣旋。世界氣象組織(WMO)熱帶氣旋計劃可提供有關這些災害的信息,WMO災害性天氣信息中心則會提供實時的熱帶氣旋警報。WMO框架能夠及時、廣泛地傳播有關熱帶氣旋的信息。由于國際合作與協調,熱帶氣旋從形成的早期階段就開始受到監測。WMO通過其熱帶氣旋計劃對全球和區域層面上的活動進行了協調。由WMO指定的區域專業氣象中心(專門開展涉及熱帶氣旋的活動)和熱帶氣旋預警中心正在本組織的熱帶氣旋計劃內發揮作用。這些中心的作用是探測、監測、跟蹤和預報各自區域內的所有熱帶氣旋。這些中心可實時向國家氣象水文部門提供咨詢信息和指導。
等級分類
編輯世界氣象組織對熱帶氣旋的定義和分類標準是,按熱帶氣旋中心附近xxx平均風力將熱帶氣旋劃分為四級:風力<8級為熱帶低壓;風力8~9級為熱帶風暴;風力10~11為強熱帶風暴;風力12級及以上為颶風。對颶風的強度等級是按照一分鐘持續風速劃分的,稱為“薩菲爾-辛普森颶風等級”,風速單位為“英里每小時”而不是常用的“公里每小時”或“米每秒”。熱帶氣旋等級分為熱帶低壓、熱帶風暴、1-5級颶風一共七個級別,其中3級或以上的颶風又稱為“主颶風(Major Hurricane)”,強度大約對應中國南海的超強臺風級。參考資料:
颶風危害
編輯颶風的相關視頻(來源:77說視)在颶風壽命延長后,可能帶來的破壞力將不僅局限于沿海,而是會延伸至更遠的內陸,造成的經濟損失也更重。2017年的颶風“哈維”在美國得克薩斯州東部地區附近停留了近一周,造成1250億美元的損失;2018年的颶風“佛羅倫薩”登陸美國后以緩慢的速度在內陸推進與逗留,形成持續數天的強降雨,累計降水量達1000毫米。“隨著全球氣溫升高,內陸地區可能會受到更大影響,而這些地區由于缺乏相應的防御設施和經驗,應對颶風的能力可能比沿海地區更差。如果不遏制全球變暖,颶風壽命都將延長,殺傷力也將xxx增強。為此,沿海和內陸地區需進一步加強對熱帶氣旋和風暴潮的監測預警能力,提高對強颶風等極端天氣氣候事件的預測水平,從傳統預報轉向基于影響的預報;加強防洪排澇基礎設施建設,改進城市排水系統,提高高層建筑的抗風能力;還需開展對重點領域、關鍵行業及脆弱地區氣候變化影響和適應能力評估,提升適應策略的針對性和可操作性等。
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