每年6月1日至11月30日期間(通常稱為颶風(fēng)季節(jié)),美國(guó)東部、墨西哥灣沿岸、墨西哥、中美洲以及加勒比海地區(qū)經(jīng)常會(huì)受到颶風(fēng)的威脅。在世界其他地區(qū),這種類型的風(fēng)暴稱為臺(tái)風(fēng)或氣旋。颶風(fēng)登陸時(shí)會(huì)造成巨大的破壞,如果颶風(fēng)襲擊人口密集地區(qū),則會(huì)造成數(shù)以千計(jì)的人喪生,以及數(shù)十億美元的財(cái)產(chǎn)損失。
1995年在阿拉巴馬州Gulf Shores的State Pier,颶風(fēng)Opal掀起的巨浪極具破壞力
颶風(fēng)的定義
根據(jù)美國(guó)國(guó)家颶風(fēng)中心的解釋,“颶風(fēng)”就是產(chǎn)生于大西洋上的熱帶氣旋。“熱帶氣旋”是熱帶地區(qū)產(chǎn)生的低氣壓系統(tǒng)的統(tǒng)稱。
“最大表面持續(xù)風(fēng)力小于每秒17米(每小時(shí)62.7公里)的熱帶氣旋稱為熱帶低壓。當(dāng)熱帶氣旋的風(fēng)力達(dá)到至少每秒17米 (m/s) 時(shí),一般就稱為熱帶風(fēng)暴,并且人們一般會(huì)給它起一個(gè)名字。如果風(fēng)力達(dá)到每秒33米(每小時(shí)119公里),就稱之為“颶風(fēng)”。
颶風(fēng)是根據(jù)下列特征來定義的:
1 熱帶,颶風(fēng)形成于赤道附近的熱帶海洋區(qū)域。
2 氣旋,颶風(fēng)圍繞著位于中心的風(fēng)眼旋轉(zhuǎn)。在北半球,颶風(fēng)的方向?yàn)槟鏁r(shí)針旋轉(zhuǎn)(由西向東),在南半球則為順時(shí)針旋轉(zhuǎn)(由東向西)。后文中將對(duì)此做進(jìn)一步的說明。
3 颶風(fēng)是低氣壓系統(tǒng)。颶風(fēng)的風(fēng)眼總是一個(gè)低壓區(qū)。人們有史以來記錄的最低氣壓出現(xiàn)在颶風(fēng)內(nèi)。
4 圍繞風(fēng)暴中心旋轉(zhuǎn)的持續(xù)風(fēng)速至少為每小時(shí)119公里。
颶風(fēng)是怎樣形成的
颶風(fēng)形成于熱帶地區(qū),那里有溫暖的海水(至少攝氏27度)、濕潤(rùn)的空氣和會(huì)聚的赤道風(fēng)帶。大西洋上的大多數(shù)颶風(fēng)形成于非洲西海岸外,初始形態(tài)為雷暴,經(jīng)過溫暖的熱帶海水上空向外移動(dòng)。從雷暴發(fā)展到颶風(fēng)狀態(tài),要經(jīng)歷三個(gè)階段:
1 熱帶低壓:旋轉(zhuǎn)的云雨帶,風(fēng)速低于每小時(shí)61.15公里
2 熱帶風(fēng)暴:風(fēng)速每小時(shí)54.7至117.5公里
3 颶風(fēng):風(fēng)速大于每小時(shí)119公里
美國(guó)墨西哥灣沿岸的Ivan颶風(fēng)
美國(guó)東部時(shí)間2004年9月15日下午2:45
從雷暴發(fā)展到颶風(fēng)的時(shí)間可以短至幾個(gè)小時(shí),也可以長(zhǎng)達(dá)數(shù)日。盡管人們目前還不是完全理解颶風(fēng)形成的整個(gè)過程,但以下三個(gè)現(xiàn)象是颶風(fēng)形成過程中必然會(huì)有的:
1 暖濕海洋空氣不斷蒸發(fā)和凝結(jié)的循環(huán)
2 風(fēng)的模式:洋面上的風(fēng)不斷收縮聚合,較高處的風(fēng)較強(qiáng),且速度均勻
3 海洋表面和較高處的氣壓差(氣壓梯度)
海洋表面的暖濕空氣開始快速上升,隨著暖濕空氣的上升,水蒸汽冷凝,形成雷雨云和雨滴。冷凝會(huì)釋放出熱量,稱為凝結(jié)潛熱。凝結(jié)潛熱使高處的冷空氣升溫,使其上升。上升的空氣又被下方海水表面更溫暖潮濕的空氣所替代。如此不斷循環(huán),將更多的暖濕空氣帶入正在形成的風(fēng)暴中,不斷將熱量從海水表面向大氣中轉(zhuǎn)移。這種海水表面的熱交換使風(fēng)圍繞著一個(gè)中心旋轉(zhuǎn),這種旋轉(zhuǎn)則類似水從排水口排出時(shí)形成的漩渦。
颶風(fēng)Andrew由東向西緩緩穿過佛羅里達(dá)州南部,這張照片合成了1992年8月23、24和25日三天的圖像。
“會(huì)聚風(fēng)”是指以不同方向移動(dòng)而相互糾結(jié)在一起的風(fēng)。海水表面的會(huì)聚風(fēng)相互沖撞,將暖濕空氣推向上方。這股上升氣流增強(qiáng)了原先已經(jīng)從海面升起的氣流,從而加快了風(fēng)暴的旋轉(zhuǎn)和風(fēng)速。同時(shí),較高處(距離海面高達(dá)9公里)的勻速?gòu)?qiáng)風(fēng)沖散了風(fēng)暴中心的上升熱空氣,這樣就使得暖空氣不斷從海水表面升上來,維持了風(fēng)暴的循環(huán)結(jié)構(gòu)。如果在高處的不同海拔位置上,風(fēng)速不盡相同,并且存在著風(fēng)切變,那么風(fēng)暴就會(huì)失去相應(yīng)結(jié)構(gòu)并且減弱。
風(fēng)暴中心上方的高壓空氣(離海面9公里以上)同樣也減少了上升氣流的熱量,進(jìn)一步推動(dòng)了氣流循環(huán),促進(jìn)颶風(fēng)形成。隨著高壓空氣被吸入低壓的風(fēng)暴中心,風(fēng)速不斷增強(qiáng)。
颶風(fēng)的結(jié)構(gòu)
颶風(fēng)形成后,有三個(gè)主要部分:
1 風(fēng)眼:氣旋的中心,氣壓低且風(fēng)平浪靜
2 風(fēng)眼墻:風(fēng)眼周圍的區(qū)域,這里的風(fēng)最快最強(qiáng)
3 雨帶:從風(fēng)眼向外旋轉(zhuǎn)的雷暴帶,是維持風(fēng)暴的蒸發(fā)、冷凝循環(huán)的一部分
颶風(fēng)的破壞性
同樣是颶風(fēng),但大小可能會(huì)差別很大。有些風(fēng)暴很緊密,僅僅帶來一點(diǎn)風(fēng)和降雨。而有些風(fēng)暴則較松散,風(fēng)帶和雨帶范圍會(huì)超過幾百或幾千公里。1999年9月襲擊美國(guó)東部的Floyd颶風(fēng)對(duì)加勒比群島至新英格蘭均造成了影響。
Floyd颶風(fēng)為3級(jí)風(fēng)暴,給美國(guó)東部和加拿大帶來了強(qiáng)降雨和史無(wú)前例的洪澇災(zāi)害。該風(fēng)暴造成的死亡人員中,將近90%是被內(nèi)陸洪水淹死的。
1996年7月的Bertha颶風(fēng)也是3級(jí)風(fēng)暴,但其威力和影響范圍遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于Floyd。
氣象警報(bào)
根據(jù)在線氣象頻道的信息,熱帶風(fēng)暴和颶風(fēng)的警報(bào)共有四種。根據(jù)在風(fēng)暴附近的位置,您可能處于以下一種警報(bào)的范圍內(nèi):
1 熱帶風(fēng)暴警戒
2 熱帶風(fēng)暴警報(bào)
3 颶風(fēng)警戒
4 颶風(fēng)警報(bào)
如果一個(gè)地區(qū)在36小時(shí)內(nèi)可能有每小時(shí)54.7至117.48公里的持續(xù)風(fēng)力,發(fā)布熱帶風(fēng)暴警戒。熱帶風(fēng)暴警報(bào)則表示該地區(qū)很有可能在24小時(shí)內(nèi)出現(xiàn)上述情形。
如果一個(gè)地區(qū)在36小時(shí)內(nèi)可能出現(xiàn)颶風(fēng)(持續(xù)風(fēng)力超過每小時(shí)119公里),則發(fā)布颶風(fēng)警戒。颶風(fēng)警報(bào)則表示該地區(qū)很有可能在24小時(shí)內(nèi)出現(xiàn)上述情形。
颶風(fēng)造成的損失
颶風(fēng)造成的損失來自于許多方面。
1 颶風(fēng)帶來大量的降雨。一股強(qiáng)烈的颶風(fēng)在短短一兩天時(shí)間內(nèi)的降雨量能達(dá)到幾百毫米,大部分降雨在內(nèi)陸。這樣大量的雨水會(huì)造成內(nèi)陸洪水,使颶風(fēng)中心周圍的一大片地區(qū)徹底受災(zāi)。
Floyd颶風(fēng)的集中降雨和隨后的洪水,淹沒了北卡羅來那州東部的許多居民區(qū)和小鎮(zhèn)。就在Floyd颶風(fēng)到來之前幾周,Dennis颶風(fēng)兩次襲擊了北卡羅來那州東部,已經(jīng)使河流和水路的水位高漲。
2 持續(xù)的暴風(fēng)會(huì)損壞建筑。暴風(fēng)會(huì)吹翻車輛、吹倒樹木并且侵蝕沙灘(吹走沙粒,并且將潮水吹上沙灘)。
颶風(fēng)通常造成嚴(yán)重的建筑損毀。這幢位于美屬維爾京群島上的建筑已被夷為平地。
3 颶風(fēng)的主風(fēng)在前方刮起一道水墻,稱為風(fēng)暴潮。如果風(fēng)暴潮恰逢滿朝,則會(huì)侵蝕沙灘并造成嚴(yán)重的內(nèi)陸洪水災(zāi)害。
當(dāng)猛烈的颶風(fēng)風(fēng)力掀起高大強(qiáng)勁的海浪時(shí),靠近海邊的房屋特別容易遭受颶風(fēng)風(fēng)暴潮的損壞。
4 颶風(fēng)通常還會(huì)產(chǎn)生龍卷風(fēng),龍卷風(fēng)是范圍較小、但強(qiáng)度更高的氣旋風(fēng)暴,會(huì)造成其他破壞。
破壞的程度取決于一些因素:
1 颶風(fēng)的等級(jí)
2 風(fēng)暴是正面登陸還是僅僅擦過海岸線
3 一個(gè)地區(qū)受到颶風(fēng)左半部分的襲擊還是右半部分的襲擊
颶風(fēng)的右半部分更具破壞力,因?yàn)轱L(fēng)速和颶風(fēng)的移動(dòng)速度在那里會(huì)疊加。而在左半部分,一部分風(fēng)速為颶風(fēng)的移動(dòng)速度所抵消。
在狂風(fēng)、暴雨和洪水的共同作用下,颶風(fēng)能將一個(gè)沿海小鎮(zhèn)夷為平地,并可能對(duì)離海邊有段距離的城市造成巨大破壞。1996年,颶風(fēng)Fran侵入內(nèi)陸241公里,襲擊了北卡羅來那州的羅利市。成千上萬(wàn)的家園遭到破壞甚至徹底摧毀,幾百萬(wàn)棵樹木被吹倒,部分區(qū)域電力中斷長(zhǎng)達(dá)幾個(gè)星期之久,總體損失高達(dá)數(shù)十億美元。
當(dāng)一股颶風(fēng)形成后,人們會(huì)按照薩非爾·辛普森颶風(fēng)量級(jí)表劃分它的等級(jí)。這一分級(jí)系統(tǒng)有五個(gè)等級(jí)。
薩非爾·辛普森颶風(fēng)量級(jí)表
颶風(fēng)等級(jí) 風(fēng)速 影響
1 每小時(shí)119至153公里 風(fēng)暴潮高出正常范圍1.2至1.5米
部分洪水
建筑物受到輕微破壞或者沒有破壞
2 每小時(shí)155至177公里 風(fēng)暴潮高出正常范圍1.8至2.4米
樹木被刮倒
屋頂有損壞(木瓦剝落)
3 每小時(shí)178.6至209公里 風(fēng)暴潮高出正常范圍2.7至3.7米
建筑物內(nèi)部損壞
移動(dòng)房屋被摧毀
嚴(yán)重的洪水
4 每小時(shí)210至247.8公里 風(fēng)暴潮高出正常范圍4至5.5米
嚴(yán)重的內(nèi)陸洪水
部分房頂被吹走
建筑物嚴(yán)重?fù)p毀
5 高于每小時(shí)249.4公里 風(fēng)暴潮至少高出正常范圍5.5米
嚴(yán)重的洪水侵入內(nèi)陸較深的地區(qū)
對(duì)大多數(shù)木結(jié)構(gòu)的建筑造成嚴(yán)重破壞
3、4、5級(jí)的颶風(fēng)會(huì)造成大面積破壞,從引發(fā)嚴(yán)重的內(nèi)陸洪水到人員死亡、財(cái)產(chǎn)、農(nóng)業(yè)和牲畜方面的損失。
颶風(fēng)監(jiān)測(cè)與命名
北半球的颶風(fēng)逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)(由西向東),順時(shí)針穿過洋面(由東向西)。而南半球的颶風(fēng)則順時(shí)針旋轉(zhuǎn)(由東向西),逆時(shí)針移動(dòng)(由西向東)。這樣的運(yùn)動(dòng)規(guī)律叫科里奧利效應(yīng),是由地球自轉(zhuǎn)引起的。人們依靠衛(wèi)星遙感以及颶風(fēng)獵人和美國(guó)國(guó)家海洋和大氣局(NOAA)研究人員收集的數(shù)據(jù)來監(jiān)測(cè)并追蹤颶風(fēng)的形成和動(dòng)向。颶風(fēng)獵人是53rd Weather Reconnaissance Squadron/403rd Wing的成員,該組織位于密西西比州比洛克西市的Keesler空軍基地。颶風(fēng)獵人收集風(fēng)暴內(nèi)有關(guān)風(fēng)速、降雨量以及氣壓的信息。從1944年以來,颶風(fēng)獵人是美國(guó)國(guó)防部(管理美國(guó)軍方)內(nèi)唯一可以飛入熱帶風(fēng)暴和颶風(fēng)的組織。從1965年以來,颶風(fēng)獵人小組一直使用WC-130 Hercules,這是一種非常堅(jiān)固的渦輪螺旋槳飛機(jī)。這種飛機(jī)和運(yùn)輸機(jī)唯一的區(qū)別在于WC-130上安裝了專用高靈敏度氣象裝置。該小組每天可以在大西洋中部到夏威夷的范圍內(nèi)完成最多五次風(fēng)暴監(jiān)測(cè)任務(wù)。
從颶風(fēng)偵察飛機(jī)的窗口拍攝到的颶風(fēng)風(fēng)眼。
這架WC-130H是颶風(fēng)獵人用來飛入風(fēng)暴和颶風(fēng)的飛機(jī)之一。飛機(jī)上裝有特殊的氣象設(shè)備,用于收集風(fēng)暴內(nèi)的數(shù)據(jù)。
NOAA也部署用于颶風(fēng)研究的飛機(jī)。實(shí)際上,這些飛機(jī)很有名,不僅僅是因?yàn)闄C(jī)頭裝飾著一些人們常見的卡通形象。人們認(rèn)為NOAA的兩架WP-3D Orion是世界上最好的用于研究的飛行器。WP-3D Orion和颶風(fēng)獵人的C-130 Hercules一樣,也是渦輪螺旋槳飛機(jī)。“青蛙Kermit”和“豬小姐”分別為WP-3D Orion N42RF和WP-3D Orion N43RF飛機(jī),均裝有一組精良的儀器、雷達(dá)以及記錄系統(tǒng)。所有這些高科技儀器對(duì)于研究颶風(fēng)或者進(jìn)行其他氣象研究都非常重要。根據(jù)NOAA網(wǎng)站上的內(nèi)容,Kermit和豬小姐“每年有120天處于待命狀態(tài)或用于對(duì)颶風(fēng)的研究和觀測(cè),每年的飛行時(shí)間為300到400小時(shí)。”
氣象衛(wèi)星使用不同的傳感器來收集不同類型的颶風(fēng)信息:
1 可視:云層、循環(huán)模式
2 雷達(dá)/多普勒雷達(dá):降雨、風(fēng)速、降水量
3 紅外線:溫差、云層高度
所有這些信息會(huì)傳回位于佛羅里達(dá)州邁阿密市的美國(guó)國(guó)家颶風(fēng)中心,解讀后分發(fā)給全國(guó)和當(dāng)?shù)氐男侣劽襟w。美國(guó)國(guó)家颶風(fēng)中心運(yùn)用各種氣象模型對(duì)颶風(fēng)的行進(jìn)路線和強(qiáng)度進(jìn)行預(yù)測(cè),并向颶風(fēng)可能經(jīng)過的地區(qū)發(fā)布颶風(fēng)警戒與颶風(fēng)警報(bào)?,F(xiàn)代化的氣象系統(tǒng)具有追蹤、早期探測(cè)以及警報(bào)的功能,大大減少了颶風(fēng)中的死亡人數(shù)。
颶風(fēng)命名
為了更好地追蹤颶風(fēng),氣象官員決定為它們起名字。颶風(fēng)的名字由世界氣象組織選定。據(jù)美國(guó)國(guó)家海洋和大氣局(NOAA)所說:“幾百年來,西印度群島區(qū)域的颶風(fēng)通常以颶風(fēng)出現(xiàn)當(dāng)日所紀(jì)念的那位圣徒的名字命名。例如,San Felipe颶風(fēng)于1876年9月13日襲擊了波多黎各。1928年同一天襲擊波多黎各的風(fēng)暴就命名為San Felipe颶風(fēng)二號(hào)。”
在第二次世界大戰(zhàn)以前,颶風(fēng)僅以男性的名字來命名。從20世紀(jì)50年代早期開始,氣象組織僅采用女性的名字按字母順序?yàn)轱L(fēng)暴命名。到了20世紀(jì)70年代后期,命名的方式變?yōu)槟行耘c女性的名字互相交替。颶風(fēng)季節(jié)的第一個(gè)颶風(fēng)用首字母為“A”的名字命名,第二個(gè)颶風(fēng)用首字母為“B”的名字命名,依此類推。據(jù)NOA 所說,“颶風(fēng)名字列表帶有異國(guó)風(fēng)味,因?yàn)槠渌麌?guó)家也受颶風(fēng)影響,許多國(guó)家的公眾和氣象組織也對(duì)颶風(fēng)進(jìn)行追蹤。”
太平洋上的颶風(fēng)和大西洋上的風(fēng)暴采用兩組不同的名字。例如,2001年颶風(fēng)季節(jié)中的第一個(gè)颶風(fēng)位于太平洋,靠近墨西哥的阿卡普爾科,命名為“Adolf”。2001年颶風(fēng)季節(jié)大西洋上的第一個(gè)風(fēng)暴則命名為“Allison”。美國(guó)國(guó)家颶風(fēng)中心提供截至2006年的颶風(fēng)名字列表。
據(jù)NOAA所說:“如果颶風(fēng)造成了嚴(yán)重影響,任何一個(gè)受災(zāi)國(guó)家都可以根據(jù)世界氣象組織(WMO)的協(xié)議,申請(qǐng)讓該颶風(fēng)的名字退休。讓一個(gè)名字退休,意味著該名字至少10年不能重復(fù)使用,以便進(jìn)行歷史參照、開展訴訟和保險(xiǎn)索賠活動(dòng)等,同時(shí)也避免公眾對(duì)同名風(fēng)暴的混淆。”
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