注意:龍捲風走廊正在向東遷移

龍捲風爆發正在從得克薩斯州和俄克拉荷馬州向田納西州和肯塔基州移動,那裡的人們可能沒有做好準備

Map shows large tornado outbreak regions for two time intervals: 1950 through 1980 and 1989 through 2019. The highest-density area has shifted east, from Oklahoma and Arkansas to Kentucky and Tennessee.

丹尼爾·P·赫夫曼

國平均每年遭受約1200次龍捲風襲擊。龍捲風在美國很普遍——遠遠超過世界其他任何地方——因為其地理位置創造了完美的條件,尤其是在春季和夏季。來自太平洋的西風在翻越落基山脈時釋放水分,隨著它們向東移動,變得高空、乾燥和涼爽。類似的冷風也可能從加拿大南下。與此同時,來自墨西哥灣的低空、溫暖、潮溼的空氣向北流動。沿著這些路徑的平坦地形使風能夠在不同的高度相對不受阻礙地移動,直到它們彼此相遇。它們碰撞的角度往往會產生不穩定的空氣和風切變,這是有利於龍捲風形成的兩個重要因素。儘管在其他地方,如烏拉圭和孟加拉國,也存在一些類似的氣團衝突,但美國上空的力量要強大得多。加拿大在全球排名第二,每年發生100次龍捲風。

圖片來源:馬修·特沃姆布利

雖然從 20 世紀 50 年代到 90 年代,龍捲風在全國東半部的許多地方都有發生,但它們最常襲擊龍捲風走廊,這是一個以得克薩斯州東北部和俄克拉荷馬州中南部為中心的橢圓形區域。最近,這個中心向東移動了 400 到 500 英里。在過去十年左右,龍捲風在密蘇里州東部和阿肯色州、田納西州西部和肯塔基州以及密西西比州北部和阿拉巴馬州北部變得普遍——這是一個新的風暴集中區域。


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圖片來源:丹尼爾·P·赫夫曼(地圖);來源:“ Examining the Changes in the Spatial Manifestation and the Rate of Arrival of Large Tornado Outbreaks”,作者:Niloufar Nouri 和 Naresh Devineni,發表於Environmental Research Communications,第 4 卷;2022 年 2 月(資料

2023 年初的龍捲風活動充分體現了這一趨勢。3 月 24 日,一場風速達每小時 170 英里的強烈龍捲風襲擊了密西西比州羅林福克,造成至少 26 人死亡。一週後,新龍捲風走廊的風暴造成 30 多人死亡,4 月 4 日的另一場風暴損壞了密蘇里州玻林格縣的 80 多處建築物。這些事件都發生在 4 月和 5 月的旺季來臨之前。

過去兩年收集的資料顯示,除了單獨的風暴之外,大型龍捲風爆發——由單個天氣系統產生的多個龍捲風——正在更加明確地向東轉移。這些龍捲風群也比舊龍捲風走廊更集中在更小的地理區域。而且,爆發可能變得更加猛烈和頻繁。“看起來我們美國只有一次龍捲風的日子可能會減少,而出現多次龍捲風的日子會增多,”紐約城市大學副教授納雷什·德維內尼說,他共同領導了 2021 年對大型龍捲風爆發的地理分析。

為什麼現在會發生這種轉變?大多數龍捲風是由超級單體風暴——一種具有旋轉上升氣流的強雷暴——產生的。當溫暖、潮溼、低空空氣與涼爽、乾燥、高空空氣相互作用時,往往會形成超級單體風暴,而氣候變化正在產生更溫暖、更潮溼的空氣。加拿大環境與氣候變化部的龍捲風專家祖豪·曹說,當局部大氣不穩定時,龍捲風也更容易發展,“而變暖會增加不穩定性”,他共同領導了最近一項關於風暴著陸位置的研究。氣候變化也在使墨西哥灣變暖,這可以將大量水蒸氣輸送到美國東南部。

研究表明,所謂的幹線也在向東移動。這條假想線從美國-墨西哥邊境向北延伸到加拿大,將美國較溼潤的東部與較乾燥的西部隔開。(在東部,玉米等需水量大的作物占主導地位;在西部,耐旱小麥占主導地位。)這條線幾個世紀以來大致沿著西經 100 度線延伸,自 19 世紀末以來已向東移動了約 140 英里。普渡大學大氣科學榮譽退休教授歐內斯特·阿吉在 2022 年The Conversation中寫道,幹線“可能是對流的邊界——暖空氣上升和冷空氣下沉,這會助長風暴”。

由超級單體風暴形成的龍捲風接近其最後階段,即“繩索狀消散”階段,此時它呈現這種形狀。圖片來源:米奇·多布羅納

氣候變化也可能延長典型的龍捲風季節。溫和的冬季意味著,可能產生超級單體風暴的不穩定氣團可能在 3 月甚至更早的時候在美​​國東南部變得更有可能出現。

龍捲風走廊向東移動不僅僅是一個氣象奇觀。這種轉變是嚴重的:龍捲風避難所在得克薩斯州和俄克拉荷馬州很常見,但在其他地方則不然。東南部人口更加稠密,移動房屋(在暴風雨中表現不佳)更為常見。東南部的龍捲風也比西部更常發生在夜間,部分原因是風可以在天黑後從墨西哥灣帶來充足的水汽。研究表明,夜間發生的龍捲風造成人員傷亡的可能性是白天的 2.5 倍。

新的重點區域的地方和州政府可能希望改善社群避難所和預警系統,加強建築規範,更好地裝備應急響應人員,並教育居民在龍捲風來襲時該做什麼以及不該做什麼。

馬克·菲舍蒂大眾科學擔任高階編輯已有 17 年,報道可持續發展問題,包括氣候、天氣、環境、能源、食物、水、生物多樣性、人口等等。他分配和編輯記者和科學家的專題文章、評論和新聞,並以這些形式寫作。他編輯“歷史”欄目,該雜誌的部門回顧了整個時期的科學進步。他是兩本衍生雜誌的創始執行主編:大眾科學·思維大眾科學·地球 3.0。他 2001 年為該雜誌撰寫的自由撰稿文章“淹沒新奧爾良”預測了像卡特里娜颶風這樣的風暴將給這座城市帶來的廣泛災難。他的影片 人死後你的身體會發生什麼? 在 YouTube 上的觀看次數超過 1200 萬次。菲舍蒂曾為紐約時報、體育畫報、史密森尼、技術評論、快公司等多家媒體撰寫自由撰稿文章。他與全球資訊網的發明者蒂姆·伯納斯-李合著了《編織網路》一書,該書講述了網路是如何建立的真實故事。他還與微生物學家埃莉諾·列維合著了《新殺手疾病》。菲舍蒂曾任 IEEE Spectrum MagazineFamily Business Magazine 的執行主編。他擁有物理學學位,並兩次擔任路易斯安那州百年學院的阿塔韋公民文化研究員,該學院授予他榮譽博士學位。2021 年,他獲得了美國地球物理聯合會的羅伯特·C·考恩持續科學新聞成就獎,以表彰其在地球和空間科學方面的傑出報道職業生涯。他曾在美國全國廣播公司 (NBC) 的《與媒體見面》、美國有線電視新聞網 (CNN)、歷史頻道、美國國家公共廣播電臺 (NPR) 新聞和許多新聞廣播電臺節目中露面。在 X (以前的 Twitter) 上關注菲舍蒂 @markfischetti

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馬修·特沃姆布利 是一位自由插畫家和資訊圖表設計師。他的作品可以在 www.matthewtwombly.com 上檢視

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丹尼爾·P·赫夫曼 是一位獨立的製圖師和地圖製圖教育家。赫夫曼的更多作品可以在 https://somethingaboutmaps.com 上找到。

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大眾科學 Magazine Vol 329 Issue 1本文最初以“新的龍捲風走廊”為標題發表於 大眾科學雜誌 第 329 卷第 1 期(),第 70 頁
doi:10.1038/scientificamerican0723-70
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