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气候 · 指南

飓风如何形成、加强和全球分类

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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

飓风始于海洋上至少80°F的海水上的一个雷暴群,这个雷暴群在低压中心周围组织起来,吸收热量和水分。一旦持续风速达到74英里/小时,就成为飓风,然后根据仅风速在五级Saffir-Simpson等级上排名。这类风暴在西北太平洋被称为台风,在其他地方被称为气旋,不同国家对风速的测量方式不同。

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每个飓风季节,同样的问题都会重新出现:海洋雷暴群如何转变成能够摧毁海岸线的风暴?美国国家海洋和大气管理局(NOAA)和世界气象组织(WMO)发布了用于全球追踪这些系统的物理步骤和分类规则。

风暴形成所需的要素

根据NOAA的大西洋海洋学和气象实验室(AOML)的说法,热带气旋需要表面海水温度至少为80°F(27°C),这种温暖延伸到大约150英尺的深度。上方的大气必须随着高度的增加而足够快速地冷却,以便让雷暴发展,中层必须有足够的水分,这样干空气不会阻止上升的云。

还有两个条件很重要。垂直风切变——表面和高层大气之间风速和风向的变化——必须保持低值,否则它会倾斜并撕裂正在发展的风暴。系统必须离赤道足够远,通常根据AOML至少300英里,以便让科里奥利效应施加旋转,使风暴围绕中心组织起来。这就是为什么飓风基本上从不在赤道上形成。

从扰动到飓风:四个阶段

NOAA的国家飓风中心根据风速将热带气旋发展分为一系列阶段,如NHC词汇表中定义和NOAA/AOML所述。

  1. 热带扰动:当水蒸气凝结成云时,形成一个雷暴群,释放热量,使周围空气升温并上升,吸入后面更多的湿空气。
  2. 热带低压:一旦围绕环流组织的风速达到约25–38英里/小时,系统被分类为低压。NHC词汇表将正式上限设定为33节(38英里/小时)。
  3. 热带风暴:根据NHC词汇表,一旦持续风速达到34–63节(39–73英里/小时),该系统被命名并分类为热带风暴。
  4. 飓风:根据NHC词汇表,一旦最大持续风速达到64节(74英里/小时),该风暴正式成为飓风。

飓风如何加强

当热带风暴加强时,其雷暴组织成向眼壁中的深对流环带供给的螺旋带,眼壁包含风暴最强的风,AOML解释说。在该环内,空气在相对平静、晴朗的眼中下沉,风暴形成一个温暖的中心——其中心处温度异常高的空气柱,进一步降低中心气压并促进额外的加强。来自温暖海水的持续热量和水分输入维持这个引擎;当风暴移动到较冷的水上或吸入干空气时,它会减弱。

Saffir-Simpson等级:仅按风速排名

一旦风暴成为飓风,美国国家飓风中心(NHC)根据仅最大持续风速在Saffir-Simpson飓风风速等级上排名,这是一个1到5的等级。

Saffir-Simpson飓风风速等级(NHC)
等级风速(英里/小时)风速(公里/小时)
174–95119–153
296–110154–177
3111–129178–208
4130–156209–251
5157或更高252或更高

NHC将3、4和5类分类为"主要飓风",表示等级高端的风损害。该机构明确指出该等级仅涵盖风:它"不考虑其他可能致命的危险,如风暴潮、降雨洪水和龙卷风",并注意任何类别的飓风,包括热带风暴,都可能产生危险的风暴潮和洪水。

相同的风暴,不同的名称:全球分类

物理现象在全球是相同的,但命名和警告责任根据WMO协调的海洋盆地进行分割。NOAA/AOML指出这种风暴在大西洋和东/中太平洋被称为飓风,在西北太平洋被称为台风,在南太平洋和印度洋被称为气旋。

WMO热带气旋计划将预报和命名职责分配给指定的区域专业气象中心(RSMC)和地区机构:RSMC迈阿密(NHC)根据RA IV飓风委员会涵盖大西洋和东太平洋;RSMC东京(日本气象厅)根据ESCAP/WMO台风委员会涵盖西北太平洋;RSMC新德里涵盖北印度洋;RSMC留尼汪涵盖西南印度洋;RSMC纳迪与地区热带气旋警告中心一起涵盖南太平洋和东南印度洋,根据WMO社区平台。

盆地之间的一个关键技术区别是如何测量持续风。NHC词汇表将最大持续表面风定义为距离地面10米处最高的一分钟平均值——NHC和美国联合台风警告中心使用的标准。大多数其他国家气象机构遵循WMO指导并使用10分钟平均值,这通常会对同一风暴产生较低的峰值,因为较短的平均时间窗口捕捉到持续风内的更高阵风。

在比较不同盆地的风暴时为什么这很重要

由于平均方式的差异,东京报告的台风的风速数据与使用一分钟平均方式的美国机构报告的同一风暴的风速数据将不匹配,即使描述的是相同的强度。读者在比较大西洋、太平洋和印度洋盆地的风暴强度时,应该在直接比较数字之前检查使用的平均标准和类别等级——Saffir-Simpson或国家等级(如日本的)。

常见问题

热带风暴在什么风速下成为飓风?
根据NHC词汇表,热带气旋一旦其最大持续风速达到64节(74英里/小时),就被分类为飓风。
飓风形成需要什么样的海洋温度?
NOAA/AOML指出海面需要至少为80°F(27°C),这种温暖延伸到约150英尺的深度,以为热带气旋的发展提供足够的热量和水分。
飓风、台风和气旋之间的区别是什么?
它们是同一类型的风暴;名称取决于它在哪里形成。NOAA/AOML说它在大西洋和东/中太平洋被称为飓风,在西北太平洋被称为台风,在南太平洋和印度洋被称为气旋。
Saffir-Simpson等级是否测量洪水和风暴潮风险?
不。NHC明确指出Saffir-Simpson飓风风速等级仅基于最大持续风速,不考虑风暴潮、降雨洪水或龙卷风。
为什么同一风暴的风速数据在国家之间有时会不同?
NHC和美国联合台风警告中心使用一分钟平均值来定义持续风,而大多数其他国家机构遵循WMO指导并使用十分钟平均值,这通常对同一风暴产生较低的数据。

来源

  1. NOAA National Hurricane Center — Saffir-Simpson Hurricane Wind Scale
  2. NOAA National Hurricane Center — Glossary of NHC Terms
  3. NOAA/AOML Hurricane Research Division — Frequently Asked Questions
  4. World Meteorological Organization — Tropical Cyclone Regional Bodies

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