书城科普读物百科知识-科普新课堂:海洋遨游
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第37章 飓风

海洋上破坏力最强的风暴之一的飓风,曾经被认为是海神发恐的最有力的证据,正是气候和海洋之间相互作用的产物。过去的几十年,海洋学和气象学的发展,已经让我们能很好地了解到飓风是在何时何地怎样形成的。

当风速超过每小时120公里(74mph)时,风暴则形成了飓风、台风或者是旋风。飓风一词来自于Hunraken,玛雅族的风神,被用于描绘发生在大西洋和东太平洋靠近加利福尼亚和墨西哥海岸的暴风雨。在澳大利亚北部及印度洋,海洋中相同的旋涡式的暴风雨被称作龙卷风,来自于西腊语kvkloma,意思是“盘绕的蛇”。在太平洋西北部,它们被称作台风,来自于中国短语daaih-fung,意思是“大风”。尽管他们有不同的名字且发生在不同的地方,但是这些暴风雨都是在同一源头--海洋产生的。

只有当适当的条件存在时狂暴而强大的飓风才会产生。

基本前提是温暖的水(至少26℃/79)、地球的风场的干扰以及导致风螺旋式前进的动力(科氏力)。最温暖的大洋水出现在赤道的热带区。然而,因为赤道地区的科氏力可以忽略,所以此处不会形成飓风。但在赤道以南和以北的地区,条件是成熟的,尤其在炎热的夏天期间,因此飓风倾向于夏季在地球的这两个地带形成,一是在北纬4°~30°,另一个是在南纬4°~30°。风暴可能也会在边界形成,但通常其发源地是中间一条窄窄的区域。通常形成飓风的一种典型的风扰动是东部信风的大气波。

在大西洋的飓风季节内(6~9月),每3~4天,信风中出现一次东向信风。当风从非洲吹到美洲时,海面附近的空气汇集成低压区,升高,在大气中形成了一个峰。东向波有时会毫无危害地移到北部,但是如果在峰下面有大量的温暖海域和温暖潮湿的空气,东向波可能会形成不断升高的狂暴。在下面的温暖海水至少有60米(200英尺)深;否则风造成的混合作用将把冷水带到表面,从不断增长的暴风雨中吸收热量和能量。

如果条件正好,海洋上温暖的空气将上升并携带下部潮气进入不断加强的风暴中。随着空气上升,来自底部的空气被不断吸入,表面风开始向东向波产生的低压区汇集。由于无处可去,汇集的空气上升,从热的海面上吸收更多的潮气。

在更高的空中,上升的潮气及温暖的空气冷却浓缩,产生厚重的云和大量雷雨。云的形成释放了巨大的能量,导致上升空气的密度降低,上升得更高。在海面,更多的空气被吸收,进入一个不断增长的上升云柱,从而使海面上气压降得更低。

在海面汇集上升的风,开始围绕中央低压旋转并且形成暴风雨的中心。

在风暴中心,风几乎是垂直的,因而它表面上看起来一片沉静。但是在其外围--风墙区域风旋转极快。在北半球,风围着低压逆时针旋转(风向向下并向右偏转);在南半球,它们顺时针旋转。在温暖潮湿的海面上,旋风速度加快,导致更多的水蒸发。汇集的风携带大量湿气旋转越来越快,在不断增长的风暴中上升。再向上,更多的雷雨产生导致下层更多的空气被吸收。只要下面的温暖海水能不断提供水蒸气,风暴就能达到飓风的强度并且继续增长。如果上层大气中存在剪切风,就能破坏正在积累的风暴;或者正在逼近的前锋可以引导较凉的海面上的风暴。但是,如果条件适当,且没有以上两种情况,飓风就可以形成,加强,张牙舞爪地向陆地移动。

1998年,米奇飓风袭击了中美洲,尤其是洪都拉斯和尼加拉瓜。一万多人丧生,损失约数十亿美元。由于暴风雨减速,滞留,在这个地区上空盘旋了数个小时,倾泻了巨量的降雨,便这次暴风雨的影响大大加重。在强暴雨作用下,山洪暴发,农业崩溃,急速的泥河埋葬了数以千计的房屋和人。

安德-鲁飓风,在1992年8月袭击了南佛罗里达,也导致了数十亿美元的损失以及数千无家可归的人。但幸运的是,由于及时警报和疏散,仅43人死亡。在强烈的暴风下,损失并不是来自雨水--仅178厘米降雨--而是猛烈的旋风和下沉气流。幸运的是,安德-鲁飓风移动得非常快,可达每小时32公里(20mph);不幸的是,它聚集的风速在200公里/时(124mph)以上,并且产生了2~5米高的风暴潮。

飓风和其他袭击海岸的风暴能产生危险的风暴潮。当海平面上升,海水向岸奔涌且向陆地扩张时,风暴潮就会产生。

风暴潮发生时,会导致洪水、巨浪、险流以及大面积的冲蚀。

风暴潮由几种海洋和大气条件引起。当风暴向海岸移动时,它的低气压区与风暴周围的正常气压区形成压力差,将海水压入低压区,形成水柱。汇集风将海水不断截入水柱,大量聚集的海水从水柱流出冲向海岸。强风也能产生撞击海岸的大浪使海平面抬升得更高。这种由压力引起的海面上升和强风结合而成的风暴潮造成的后果是灾难性的。当风暴过去,风螺旋似的离开海岸,水退回到海中,此时风暴潮更危险。急速危险的水流冲蚀着陆地,携带海水到达陆地,在海底向海岸逐渐倾斜的区域,海底摩擦能增强风暴潮。1815年,在一次6米风暴潮顶部浪高达3米的飓风袭击了长岛。近4米高的水沿着海岸向北冲击,直冲入罗德岛州的大街小巷。正在欣赏音乐会的人们爬到了戏院的包厢上才幸免于汹涌的洪水。近700人死亡,数百个家园被毁。

现在科学家们利用计算机模型,海洋学仪器以及海底和海岸地图能预测风暴潮。对于位于海平面上或低于海平面的城市,例如新奥尔良,风暴潮预测灾害预防很重要。一种模型表明,如桌3号飓风,正好袭击美国东北部,在纽约附近的某些区域,它则能产生8米(26英尺)的风暴潮,接近肯尼迪机场,水面可高达7米(23英尺),海港达6米(20英尺)。

今天我们有精密的卫星遥感技术、飞行侦察机以及计算机模型来帮助预测飓风的形成和路径。卫星图片被用于确认和定位正在形成的风暴。为了得到更精确的风暴强度的图像,美国空军预备队和国家海洋大气部派飞机直接飞入不断增高的海浪中。为了测量变量,诸如风、气压以及风暴内的湿度,飓风探测机配备了特殊装备。随后,风暴数据被输入计算机模型,此模型也考虑了以前的飓风路径、海面温度、上部的主导风等。计算机模拟被用于预测飓风可能的路径。因为有几种不同的飓风模型,有时它们并不一致,因此,在做官方预报以前,科学家们会运行所有的模型,看看大部分得到的结果是什么。对于大部分飓风,计算机模型已经相当精确;然而,自然界仍能不时地出乎我们的意料。某些已经被了解的飓风,会出人意料地撤退、转弯、环行或向前急冲。为了能更好的预测飓风的路径和强度改变,我们要了解的还有许多。最近,包括精密测量及对飓风内云和雨进行三维绘图的高超技术无疑将为我们了解飓风的行为提供新的信息。

一般,每年只有大约10%的东向波能发展形成足够规模的飓风。有些人忧虑,全球变暖也许会提高每年形成的飓风的数量和强度。不可避免地,飓风将发展、加强、威胁性地向海滨移动。一次又一次,地球将在海洋和天空中释放它的强有力的本性。作为地球的居民,我们在他的仁慈之下生活着,但是通过对飓风形成、移动和袭击的方式有明确的了解,我们就能理智的准备,警告处于危险的人们,尽力把生命、土地和财产的损失降到最小。