颶風艾達為何變得如此巨大且迅速

墨西哥灣的一個渦流和一些重水汽起了關鍵作用

颶風艾達於週日襲擊路易斯安那州,其一個令人震驚的特徵是它從墨西哥灣的1級狀態迅速升級到登陸時的4級。風暴的持續風速在週六從每小時85英里飆升至次日登陸時的每小時150英里。 這種力量的升級如此之快和極端,以至於美國國家海洋和大氣管理局國家颶風中心(NHC)將艾達描述為一場迅速增強的風暴。

美國國家颶風中心(NHC)的預報員目前依賴一個標準來對這種風暴進行分類:當其持續風速在24小時內增加至少30節(約35英里/小時)時。 過去,“快速加深”一詞已應用於熱帶風暴,如果其中心氣壓在24小時內下降至少42毫巴(約0.61磅/平方英寸或psi)。 值得注意的是,艾達的氣壓在24小時內下降了56毫巴(約0.81 psi),使其有點像“超級快速增強的風暴”,馬薩諸塞州法爾茅斯伍德韋爾氣候研究中心的大氣科學家詹妮弗·弗朗西斯說。 艾達的氣壓下降位置比大西洋有記錄以來的任何其他風暴都更偏北,美國國家海洋和大氣管理局(NOAA)的氣象研究員薩姆·利洛週日在推特上表示。

弗朗西斯在研究北極氣候系統的快速變化方面擁有豐富的經驗——這項研究涉及大氣對海冰的影響以及氣候變化引起的來自較低緯度的熱量和水分的轉移等主題。 這項工作使她能夠研究它們對更南方的天氣模式的影響,包括冬季風暴和颶風等極端天氣事件。


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大眾科學》請弗朗西斯解釋是什麼導致了艾達力量的爆發。

[以下是採訪的編輯稿。]

哪些因素導致風暴迅速增強?

首先,它需要在海洋中以深層額外溫暖的水的形式存在大量的能量儲備。 如果該層較淺,則它不包含足夠的能量來為快速增強提供燃料。 因此,風暴將迅速耗盡它,並且不會發生增強,尤其是快速增強。 第二個需要是水蒸氣,由於大氣和海洋變暖,水蒸氣在過去幾十年中一直在增加。 較溫暖的水會將更多的水蒸氣蒸發到空氣中,而較溫暖的空氣可以容納更多的水蒸氣。 自1990年代中期以來,我們已經看到大氣中水蒸氣的總量在全球平均水平上增加了約4%。 水蒸氣實際上包含了風暴用來增強自身力量的燃料。 當水蒸氣(一種您看不到的氣體)在風暴中凝結成雲時,它會釋放出大量的熱量。 這增加了大氣中的上升運動,從而導致熱帶風暴的巨大雷暴。 風切變傾向於撕裂由於水蒸氣凝結而發生的熱空氣上升氣流。 當這些氣流變得傾斜或被撕裂時,您就不會形成為熱帶風暴發展提供動力的巨大雷暴。

氣象學家表示,墨西哥灣的一個渦流在艾達的快速增強中發揮了作用。

在墨西哥灣,颶風卡特里娜和艾達都在那裡經歷了快速增強,那裡有一團非常溫暖的深水,這與來自加勒比海的被稱為環流的洋流有關。 您可以將其視為海洋中的一條河流,從溫暖的加勒比海流入墨西哥灣,然後向東流向佛羅里達州南部,然後沿著東海岸向上,在那裡被稱為墨西哥灣暖流。 有時,環流在墨西哥灣形成一個向北的彎曲,從而形成渦流或額外的溫暖深水池。 這不是一個不尋常的現象,但是當它發生並且熱帶風暴來臨並經過它時,就像給風暴喝能量飲料一樣。 能量從那個非常溫暖的水池中湧入風暴。 卡特里娜和艾達的情況都是如此。

快速增強的風暴是否隨著氣候變化變得越來越普遍?

是的,這是我們擁有的關於氣候變化如何影響熱帶風暴的最清晰的訊號之一。 我們正在透過燃燒化石燃料來使大氣變暖,並且我們正在使海洋變暖。 由於這兩個因素,現在大氣中的水分更多了,因為它可以更容易地從海洋中蒸發到可以容納更多水蒸氣的較溫暖的大氣中。 這一切都有助於熱帶風暴增強所需的燃料。

您能否詳細說明氣候變化在增加快速增強風暴數量方面的作用?

海洋正在吸收我們排放到大氣中的額外溫室氣體所捕獲的熱量的約90%。 因此,僅憑這一點,就提供了快速增強所需的大部分成分——僅僅是擁有溫暖的海水,就像人為造成的氣候變化產生的風暴的超強電池一樣。 但是,此外,當我們確實遇到快速增強的風暴和非常強的風暴時,就像我們在艾達中看到的那樣,這也會產生更強的風,從而造成更大的風害,正如我們肯定看到的那樣。 更大的風暴潮,當然,它疊加在更高的海平面之上,是氣候變化的另一個直接影響。 這些更強勁的風產生的海浪也疊加在更高的風暴潮和海平面上升之上。 所有這些因素都因氣候變化而變得更糟。 大氣中水蒸氣含量的增加正在導致更頻繁和更強的暴雨——無論是熱帶風暴、雷暴還是東北風暴,強降水事件的頻率都在增加。

預報員能否判斷風暴是否會迅速增強?

衛星只能測量地表海洋溫度。 它們無法告訴我們溫暖的水層有多深。 這確實是目前的一大障礙:我們通常在海洋的大部分割槽域都無法獲得這些資料。 我們只是不知道在大多數地方該層有多深。 目前一些研究的重點是弄清楚如何獲得關於海洋上層500英尺(約152米)中儲存了多少能量的更好資訊,因為這確實是為風暴提供能量的地方。

獲取這些資料的方法包括在海面下游泳的自主海洋滑翔機,測量溫度、鹽度和其他特徵。 可以測量海面高度的衛星也可能有所幫助,因為較溫暖的水體會佔用更多的空間。 因此,當某個位置積聚了大量溫暖的水時,通常,您會在那裡的海面上看到一個隆起,可以從太空探測到。

可以採取哪些措施來緩解和應對快速增強的熱帶風暴?

我們人類已經將大氣用作垃圾場超過50年了。 我們一直在將所有這些廢氣(主要來自燃燒化石燃料)排放到大氣中。 我們早就知道,這些氣體捕獲的熱量主要進入海洋,從而為這些風暴提供燃料,同時也使大氣變暖。 這實際上是我們需要治療的潛在疾病,可以這麼說。 解決這個問題的方法是停止排放這些吸熱氣體。 社會各階層,從國家政府到公司和個人,都可以在其中發揮作用。 我們知道太陽能、風能和其他可再生能源可以完全替代我們的電力。 我們只需要更快地著手去做。

個人可以做什麼?

我們可以在我們自己的生活、我們自己的社群和州一級做出很多選擇,例如激勵措施來支援購買更高效的汽車,購買更高效的電器或更好地為您的房屋隔熱。 我們必須全力以赴。

我們還必須做好準備。 我們現在的行動將影響[未來]變暖的發生方式。 我們將看到更多的極端情況; 我們將看到更多快速增強的風暴; 我們將看到更多的熱浪和更多的火災。 因此,我們需要為此做好準備。

當房屋在十年內第三次被淹沒時,花費稅款來幫助那個人在同一個地點重建房屋是否有意義? 這是沒有意義的。 而且你知道,人們沒有意識到我們的大量稅款都用於此類事情。 我們聽到“哦,緊急資金將用於幫助人們在南卡羅來納州附近的這個低窪島嶼上重建”。 人們應該感到憤怒。 我認為他們沒有將他們貢獻的資金與某些我們真的不應該重建基礎設施的地點所用的資金聯絡起來。

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