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颶風如何形成及如何準備:科學指南

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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
圖片: NASA/Goddard Space Flight Center · CC BY 2.0 · Wikimedia Commons

重點

根據美國國家海洋和大氣管理局(NOAA)的說法,當溫暖的海水、潮濕不穩定的空氣、低風切和現有的天氣擾動在距離赤道足夠遠的地方組合時,柯氏力能夠組織旋轉,從而形成颶風。一旦風暴的持續風速達到74英里/小時,風暴就被正式稱為颶風,安全機構建議在風暴到來之前很久就製定供應套件和撤離計畫。

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每年,美國國家海洋和大氣管理局(NOAA)及其國家颶風中心的預報員都會追蹤在溫暖海域形成的數十個熱帶擾動。其中只有一些會發展成颶風。區別歸結為一組特定的大氣和海洋條件,這些條件是氣象學家數十年來一直在研究的。

颶風所需的要素

根據NOAA的大西洋海洋氣象實驗室(AOML),熱帶氣旋需要六個有利條件才能形成。海水必須在足夠深的地方至少達到26.5°C(80°F),提供驅動風暴的熱能。大氣必須隨著高度迅速冷卻以至不穩定,允許潮濕空氣自由上升。中層空氣必須相對濕潤,因為乾空氣會抑制氣旋所依賴的雷暴活動。

該系統還需要在距離赤道至少500公里處形成,以便由地球自轉產生的柯氏力能使空氣圍繞中心旋轉,而不是簡單地流入低氣壓區。也需要存在預先存在的擾動(具有某種旋轉和地表輻合),如熱帶波;AOML指出氣旋不會自行形成,需要這種擾動才能啟動。最後,需要垂直風切低於約10米/秒,因為較強的風切會在發展中的風暴組織起來之前將其撕裂。

NOAA的海洋服務部門用更簡單的術語描述了同樣的過程:熱帶波在溫暖的熱帶水域上移動,溫暖的空氣上升並創造一個低氣壓區,更多的空氣湧入並上升,而生長中的雲層中的凝結釋放熱量,進一步增強了系統。AOML警告說,即使所有六個條件都存在,風暴也不一定會形成—它們是必要的但對發展來說不充分。

從擾動到颶風:四個階段

氣象學家將熱帶系統的發展分為四個階段。它始於熱帶擾動,是幾乎沒有旋轉的雷暴群。如果風開始圍繞中心循環,它就變成了熱帶低氣壓。一旦持續風速達到39英里/小時,該系統就被命名並分類為熱帶風暴。當持續風速達到74英里/小時時,NOAA根據其發生的地點將其分類為颶風、颱風或熱帶氣旋。

NOAA的海洋服務部門解釋說,這些是同一類型的風暴但有不同的地區名稱:北大西洋、中北太平洋和東北太平洋的颶風;西北太平洋的颱風;以及在南太平洋和印度洋使用的通用術語熱帶氣旋。分類完全基於地理位置,而不是基於風暴之間的任何物理差異。

如何測量颶風的強度

一旦風暴達到颶風強度,美國國家颶風中心就根據薩菲爾-辛普森颶風風力等級對其進行評級,該等級完全基於最大持續風速並估計潛在的財產損失。該機構強調,該等級不考慮其他潛在致命危害,如風暴潮、降雨洪水和龍捲風。

薩菲爾-辛普森颶風風力等級(NOAA/國家颶風中心)
等級持續風速預期損失
174–95 英里/小時輕度損失:屋頂和壁板損毀,樹枝折斷,可能停電數天
296–110 英里/小時廣泛損失:屋頂和壁板損毀,許多樹木被連根拔起,大範圍停電持續數天至數週
3(主要)111–129 英里/小時毀滅性損失:住宅主要結構受損,樹木折斷阻擋道路,停電持續數天至數週
4(主要)130–156 英里/小時災難性損失:屋頂和牆壁嚴重損毀,電線桿倒塌導致地區隔離,停電持續數週至可能數月
5(主要)157 英里/小時或更高災難性損失:大多數房屋被摧毀,屋頂完全損毀,地區隔離,停電持續數週至可能數月,導致地區無法居住

哪些危害實際上會殺死人

美國國家氣象局(NWS)將風暴潮(由風暴風力推動的水位異常上升)認定為歷史上最致命的颶風危害,能夠沿著海灣和河口推進數英里。降雨洪水被描述為第二大死亡原因,NWS指出它可能發生在距離海岸數百英里的地方,並在風暴過去後持續數天。該機構還列舉了破壞性風、可能在颶風外層雨帶中旋轉的龍捲風,以及危險的海浪和離岸流,這些即使在風暴距離超過1,000英里時也可能威脅游泳者。

如何準備:逐步指南

美國疾病控制和預防中心(CDC)和NWS概述了三個階段的準備工作:颶風季前、風暴接近時和事件發生期間。

  1. 了解你的撤離區和洪水風險,並提前規劃多條旅行路線,遵循NOAA颶風防災資源的指導。
  2. 制定家庭通訊計畫以防手機服務中斷,包括家人走散時的集合點。
  3. 根據CDC指導建立一個應急包,包括至少三天的水和不易腐爛食物、藥物、手電筒、電池、重要文件、現金和手機充電器。
  4. 當風暴接近時,根據CDC建議加滿車輛油箱,加滿水容器,並固定或收起風可能變成拋擲物的戶外物品。
  5. 毫不延遲地遵循官方疏散命令。根據CDC的說法,保護財產不是留下來的理由,因為即使堅固建造的房屋也可能無法承受颶風。
  6. 如果原地避難,留在遠離窗戶和門的內室,即使在風暴間歇期間也要留在那裡,因為平靜的風暴眼之後可能會再次出現劇烈風力。
  7. 永遠不要駕駛或步行通過洪水。CDC警告說,車輛可能在只有6英寸的流動水中被沖走或熄火。
  8. 風暴過後,在返家前繼續監控官方警報,因為如倒塌的電線和洪水等危害可能持續存在。

即使堅固、建造良好的房屋也可能無法抵擋颶風。

— 美國疾病控制和預防中心

颶風季何時進行

CDC指出,大西洋和加勒比海颶風季每年從6月1日至11月30日,這是NOAA和國家颶風中心在該流域對熱帶系統進行例行追蹤的時期。

常見問題

需要什麼條件才能形成颶風?
NOAA的颶風研究部門列出了六個條件:海水在足夠深度至少26.5°C(80°F),大氣足夠不穩定以至潮濕空氣能夠上升,濕潤的中層空氣,在距赤道至少500公里處形成以便柯氏力能夠作用,具有某種旋轉的預先存在的擾動,以及低垂直風切。
風暴在什麼風速下變成颶風?
根據NOAA的海洋服務部門,一旦其最大持續風速達到74英里/小時(119公里/小時),熱帶系統就被分類為颶風、颱風或熱帶氣旋。
颶風、颱風和氣旋之間的區別是什麼?
它們是相同類型的風暴;名稱僅取決於它形成的地點。NOAA說颶風用於北大西洋和中部/東北太平洋,颱風用於西北太平洋,熱帶氣旋用於南太平洋和印度洋。
颶風期間最致命的危害是什麼?
美國國家氣象局將風暴潮認定為歷史上最致命的颶風危害,其次是內陸降雨洪水,這可能發生在距離海岸數百英里的地方。
颶風應急包應該包含什麼?
CDC指導列舉了至少三天的水和不易腐爛食物、藥物、帶額外電池的手電筒、重要文件、現金和手機充電器作為核心物品。

來源

  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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