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飓风如何形成以及如何做好准备:科学指南

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iss056e162175 (Sept. 12, 2018) --- Cameras outside the International Space Station captured a stark and sobering view of Hurricane Florence the morning of Sept. 12 as it churned across the Atlantic in a west-northwesterly direction with winds of 130 miles an hour. The National Hu
图片: NASA/Goddard Space Flight Center · CC BY 2.0 · Wikimedia Commons

要点

根据美国国家海洋和大气管理局(NOAA)的数据,当暖海水、潮湿不稳定的空气、低风切变和现有的天气扰动结合在距赤道足够远的地方时,科里奥利力能够组织旋转,从而形成飓风。当风暴的持续风速达到74英里/小时时,该风暴才被正式称为飓风,安全机构建议在风暴来临之前制定应急物资清单和疏散计划。

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每年,美国国家海洋和大气管理局(NOAA)及其国家飓风中心的预报员都会追踪在温暖海域上空形成的数十个热带扰动。其中只有部分会发展成飓风。这种差异归结为一套具体的大气和海洋条件,气象学家已经研究了几十年。

飓风需要的要素

根据美国国家海洋和大气管理局大西洋海洋学和气象实验室(AOML)的数据,热带气旋需要六个有利条件才能形成。海水必须在足够的深度上至少达到26.5°C(80°F),为风暴提供驱动能量的热量。随着高度增加,大气必须足够快速地冷却以变得不稳定,允许潮湿空气自由上升。中层空气必须相对湿润,因为干燥空气会阻碍气旋所依赖的雷暴活动。

该系统还需要在距赤道至少500公里处形成,这样科里奥利力(由地球自转产生)可以使空气围绕一个中心旋转,而不是简单地流向低压区。还需要一个预先存在的扰动,具有一定的旋转和地表辐聚,如热带波;AOML指出气旋不会自行形成,需要这种扰动才能开始。最后,需要垂直风切变低于约10米/秒,因为更强的风切变会在发展中的风暴组织起来之前将其撕裂。

美国国家海洋和大气管理局的海洋服务用更简单的术语描述了同样的过程:热带波穿过温暖的热带水域,温暖的空气上升并形成低压区,更多空气涌入并上升,生长中的云内的冷凝释放热量,进一步加强了系统。AOML警告说,即使存在所有六个条件,风暴也不一定会形成——这些条件对于发展是必要的,但不充分。

从扰动到飓风:四个阶段

气象学家将热带系统的增长分为四个阶段。它始于热带扰动,即几乎没有旋转或没有旋转的雷暴群。如果风开始围绕中心循环,它就成为热带低气压。一旦持续风速达到39英里/小时,该系统就会被命名并归类为热带风暴。当持续风速达到74英里/小时时,美国国家海洋和大气管理局将其分类为飓风、台风或热带气旋,具体取决于其在世界上的位置。

美国国家海洋和大气管理局的海洋服务解释说,这些是同一类型的风暴,但地区名称不同:北大西洋、中北太平洋和东北太平洋的飓风;西北太平洋的台风;以及南太平洋和印度洋使用的通用术语热带气旋。分类纯粹基于地理位置,与风暴之间的任何物理差异无关。

如何衡量飓风的强度

一旦风暴达到飓风强度,美国国家飓风中心就会使用萨菲尔-辛普森飓风风力等级对其进行评级,该等级仅基于最大持续风速并估计潜在的财产损失。该机构强调,该等级不考虑其他可能致命的危害,如风暴潮、降雨洪水和龙卷风。

萨菲尔-辛普森飓风风力等级(美国国家海洋和大气管理局/国家飓风中心)
等级持续风速预期损失
1级74–95英里/小时轻微损害:屋顶和墙面损害、树枝断裂、可能断电持续数天
2级96–110英里/小时广泛损害:屋顶和墙面损害、许多树木被连根拔起、大范围停电持续数天至数周
3级(大飓风)111–129英里/小时毁灭性损害:房屋主要结构受损、树木折断阻挡道路、停电持续数天至数周
4级(大飓风)130–156英里/小时灾难性损害:屋顶和墙壁严重破坏、电线杆倒塌导致地区隔离、停电持续数周至可能数月
5级(大飓风)157英里/小时或更高灾难性损害:大多数房屋被摧毁、屋顶完全破坏、地区隔离、停电持续数周至可能数月、导致地区无法居住

哪些危害实际上会致人死亡

美国国家气象局(NWS)指出,风暴潮——由风暴风力推动的异常水位上升——在历史上是最致命的飓风危害,可以沿着海湾和河口内陆推进数英里。降雨洪水被描述为第二大致命原因,美国国家气象局指出它可能发生在距海岸数百英里的地方,并在风暴过后持续数天。该机构还列出了破坏性风、可能在飓风外雨带中形成的龙卷风,以及危险的海浪和离岸流,即使在风暴远在1000英里外也可能威胁游泳者。

如何准备:逐步指南

美国疾病控制和预防中心(CDC)和美国国家气象局概述了三个阶段的准备工作:飓风季节前、风暴接近时和事件期间。

  1. 了解您的疏散区和洪水风险,并提前规划多条出行路线,遵循美国国家海洋和大气管理局飓风防灾资源的指导。
  2. 制定家庭沟通计划以防止手机服务中断,包括人员分散时的集合点。
  3. 根据疾病控制和预防中心的指导,准备一个应急物资包,包括至少三天的水和食物、药物、手电筒、电池、重要文件、现金和手机充电器。
  4. 当风暴接近时,根据疾病控制和预防中心的建议,加满您的汽车油箱、装满水容器,并固定或收起可能被风吹成抛体的户外物品。
  5. 立即遵守官方疏散命令。根据疾病控制和预防中心的说法,保护财产不是留下的理由,因为即使建造坚固的房屋也可能无法承受飓风。
  6. 如果就地避难,请留在远离窗户和门的内部房间,即使在短暂的平静期间也要留在那里,因为风暴的平静眼睛之后可能会出现强风的回归。
  7. 切勿驾驶或行走通过洪水。疾病控制和预防中心警告说,车辆可能被冲走或在仅6英寸的流动水中熄火。
  8. 风暴过后,继续监测官方警报,然后再返回家中,因为倒下的电线和洪水等危害可能会持续。

即使是坚固、建造良好的房屋也可能无法抵抗飓风。

— 美国疾病控制和预防中心

飓风季节何时开始

疾病控制和预防中心指出,大西洋和加勒比海飓风季节每年从6月1日至11月30日,这是美国国家海洋和大气管理局和国家飓风中心对该盆地热带系统进行常规追踪的时期。

常见问题

形成飓风需要什么条件?
美国国家海洋和大气管理局飓风研究部列出了六个条件:海水在足够的深度上至少达到26.5°C(80°F)、大气足够不稳定以允许潮湿空气上升、潮湿的中层空气、在距赤道至少500公里处形成以便科里奥利力可以作用、具有某些旋转的预先存在的扰动,以及低垂直风切变。
风暴以什么风速成为飓风?
根据美国国家海洋和大气管理局的海洋服务,一旦热带系统的最大持续风速达到74英里/小时(119公里/小时),它就被分类为飓风、台风或热带气旋。
飓风、台风和气旋有什么区别?
它们是同一类型的风暴;名称仅取决于形成的位置。美国国家海洋和大气管理局表示,飓风用于北大西洋和中部/东部北太平洋,台风用于西北太平洋,热带气旋用于南太平洋和印度洋。
飓风期间最致命的危害是什么?
美国国家气象局指出,风暴潮在历史上是最致命的飓风危害,其次是内陆降雨洪水,可能发生在距海岸数百英里的地方。
飓风应急物资包中应该包含什么?
疾病控制和预防中心的指导列出至少三天的水和不易腐烂的食物、药物、带有备用电池的手电筒、重要文件、现金和手机充电器作为核心项目。

来源

  1. NOAA Ocean Service — How do hurricanes form?
  2. NOAA AOML Hurricane Research Division — TCFAQ A15: How do tropical cyclones form?
  3. NOAA National Hurricane Center — Saffir-Simpson Hurricane Wind Scale
  4. National Weather Service — Hurricane Safety
  5. CDC — Preparing for Hurricanes or Other Tropical Storms
  6. NOAA Ocean Service — What is the difference between a hurricane and a typhoon?

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