颶風哈維已經連續第四天淹沒得克薩斯州東南部，廣闊區域被數英尺深的水淹沒。專家表示，哈維在一個地方滯留的時間比記憶中的任何熱帶風暴都長。這只是颶風極端性之一；這場風暴在許多方面都超出了圖表。《大眾科學》想了解原因，我們向氣象學家傑夫·馬斯特斯尋求幫助。馬斯特斯是Weather Underground的聯合創始人，這是一個全國氣象學家獲取有關惡劣天氣的內部資訊的網站。馬斯特斯還撰寫了一篇關於噴射氣流為何變得怪異的精彩文章。
為何颶風哈維如此迅速地從1級颶風爆發到4級？
上週三晚上，8月23日，哈維還是一個熱帶低氣壓，但在短短八個通宵小時後，它就形成了一個颶風眼壁。“這非常快，”馬斯特斯說。週五，它迅速從1級颶風膨脹到4級。這是因為它恰好經過了一個極暖海水區域，稱為渦流。這個熱水點的溫度比周圍的墨西哥灣高1到2華氏度，而墨西哥灣本身已經比平均水平高1到2華氏度，在某些地方達到85或86華氏度。水溫越高，它驅動到風暴中的能量就越多。2005年摧毀新奧爾良的颶風卡特里娜也以類似的方式蘑菇雲般地發展到4級，因為它也經過了墨西哥灣的一個熱渦流。
為何哈維如此滯留在得克薩斯州上空？
颶風是具有逆時針螺旋風的圓形結構，但它們是由更大氣層中的較大風型引導的，這些風型將它們向一個方向推動。在哈維的案例中，美國東南部的巨大高壓系統正試圖將風暴向一個方向推動，但美國西南部的巨大高壓系統正試圖將風暴向相反方向推動。“這些系統的強度相等，並且相互抵消，”馬斯特斯說，哈維因此被困。“在颶風兩側都有強度相等的高壓系統是非常不尋常的。”馬斯特斯回憶起另一次大型風暴系統發生這種情況是在1998年的颶風米奇，它襲擊了中美洲，估計在宏都拉斯造成7000人死亡。
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哈維現在怎麼會逆轉方向，從它來的地方回到墨西哥灣上空？
美國東南的高壓系統也試圖將哈維向西推，但現在風暴已經撞到了美國西南的高壓系統，後者正在將其推回東方。在任何一天，其中一個系統都可能暫時贏得這場大氣乒乓球比賽。馬斯特斯說，一個低壓槽系統一直在哈維北部建立，並且可能會加強到足以開始將颶風向北拉動。週一早上釋出的國家天氣預報表明，這種情況可能會在本週晚些時候發生。
得克薩斯州第2特遣部隊搜救隊的一名成員在一個被毀的公寓大樓中工作，試圖尋找在颶風哈維於2017年8月27日經過得克薩斯州羅克波特後可能仍在公寓大樓中的任何人。 信用：喬·雷德爾 Getty Images
即使哈維不再在海洋上空，它怎麼能產生如此極端的降雨量？
這個問題的答案令人著迷。通常，颶風從海洋中吸取水分，並在風暴區域周圍釋放出來作為雨水，尤其是在東北象限。但哈維在得克薩斯州東南部如此大的區域內降下了如此多的水，以至於風暴正在將這些水吸回自身，並再次傾瀉下來作為更多的雨水。洪水區域如此之廣，以至於它像海洋的一部分一樣，將溫暖的水分輸送到哈維。“你只需要大約50%的陸地被水覆蓋，這種情況就會發生，”馬斯特斯說。“顯然我們在得克薩斯州擁有超過這個比例。”
哈維有可能作為陸地上自我延續的降雨機器存在嗎？
馬斯特斯說，氣象學家還無法回答這個問題。“如果它完全靜止不動，它能長時間維持自身嗎？”他問道。“這是一個有趣的理論問題。我們只是不知道。”
為何哈維的雨帶在夜間而不是白天加強？
這種現象實際上是大型颶風的典型特徵：它們在白天減弱，在夜間加強。“在夜間，高層大氣冷卻，”馬斯特斯解釋說。“這會產生不穩定，從而增加整個颶風系統中雷暴的上升氣流。這些氣流從海洋表面——或被淹沒的陸地——吸取更多的水分。”
為何哈維造成如此深度的沿海洪水，即使海洋風暴潮並不算太高？
這個答案也很有趣。風暴潮通常是熱帶系統最致命的方面。颶風卡特里娜的風暴潮淹沒了新奧爾良。颶風桑迪的風暴潮淹沒了紐約市和新澤西州。哈維的風暴潮遠沒有那麼高，但水還是沿著得克薩斯州海岸的某些部分堆積起來。馬斯特斯說這被稱為“複合洪水”。由於數英尺的降雨，河流已經非常洶湧，它們正衝向墨西哥灣沿岸，但當這些河流試圖流向大海時，風暴潮正從內陸襲來。馬斯特斯說，兩種潮汐在海岸相遇，“水從兩側堆積起來”。任何地點的地形和海拔都可能使複合洪水更加嚴重。例如，在加爾維斯頓，海浪潮大約為三英尺，但實際水潮大約為九英尺。
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