大西洋飓风

飓风被认为是地球上最惊人的气象现象之一。强风、巨大的云层和强烈的风暴联合起来，向海洋前进，到达大陆，夷平沿途的一切，倒下的树木，建筑物的破坏，自然景观的变化，以及致命的受害者，仅仅是这些不可预测的事件可能产生的一些后果。由于它们达到了巨大的强度，风速可以超过350公里/小时，因此它们被归类为真实的自然灾害整个城镇都消失在狂暴的狂风之下。如今，没有任何装置能够抵消它的力量;这个人变成了一个单纯的旁观者。飓风所造成的破坏主要是人员和物质损失，但有必要指出的是，飓风也带来了一些好处，如在农业发展依赖降水的地区增加降水，以及大坝和水体的补给，这对人口的发展至关重要。飓风这个词起源于古老文明的土著宗教。玛雅人以风暴之神Hunraken命名。加勒比海的一种文化，泰诺人把飓风称为他们认为恶意的上帝。如今，飓风不被认为是邪恶的力量，但由于其强大的力量，以及巨大的生命损失和物质损失的潜力，它们被认为是自然界中最强大的现象之一。

热带飓风是唯一有名称的自然灾害。与其他自然现象相反，这些名字在发生之前就已经为人所知，以及它们可能产生的影响地震龙卷风和洪水。吉尔伯托，卡特里娜，密歇根和伊西多罗，举几个最近的例子，是一个非常特别的形象，因为它造成了严重的破坏。这些现象虽然各有特点，但都有共同的特点。飓风在加勒比和中美洲造成的破坏是一种改变历史的力量，它将在未来在这些地区继续发挥作用。危险是由热带气旋风暴的特征因素组合而成的:海平面升高、强风和强降水。就其地理位置而言，尤卡坦半岛就是一个例子，它直接或间接地受到了西加勒比地区大部分飓风的影响。飓风的直径可以和半岛本身一样长，所以实际上任何形成的飓风都或多或少地影响着半岛的东部海岸。

为了说明飓风的威力，如果我们考虑直径为~ 800km的表面上的空气质量为~ 2x1012吨，以平均速度为~ 15 ~ 20ms -1旋转，我们可以很容易地计算出能量为~ 1011KWh，那么漩涡系统集中的能量估计为> 1016j。这相当于2000多颗广岛原子弹爆炸时释放的能量。这就解释了飓风在接触人口稠密地区时的毁灭性影响。北大西洋的飓风经常袭击加勒比群岛、墨西哥和美国。只要一场飓风袭击他们的海岸，就可能夺去数百人的生命，造成数十亿美元的损失，几乎每年都有一两次这样的飓风摧毁这些地区。他们在所有人中名列前茅自然灾害(16)。卡特里娜飓风(图1)不仅摧毁了新奥尔良市，还摧毁了路易斯安那州和阿拉巴马州的广大地区，这就是一个例子。热带飓风有时是由弱风和不稳定的风驱动的，这使得预测它们更加困难。已发布的警告已大大改善，导致死亡人数减少。

图1所示。美国宇航局卫星拍摄的卡特里娜飓风是袭击北大西洋海岸最致命的5级飓风

因此，今天很多努力都致力于更好地了解飓风的形成和增强，以揭示与其他物理过程的联系，例如，与过去270年相比，20世纪70年代和80年代大西洋飓风活动较少，但过去30年的破坏性越来越大。此外，即使自1990年初以来有热带气旋频率增加的总体趋势，但也有一些年份没有遵循这种趋势，例如2006年的情况。总的来说，我们希望不同重点的不同研究的聚集有助于改进对其复杂轨迹的预测，以便更好地预测飓风的出现，预测其可能的破坏，然后在足够的时间内对受威胁的人群发出警告。

飓风是发生在海水相对温暖(温度在26 - 27摄氏度左右)的热带地区的扰动。它们的特点是有一个巨大的低压中心，空气以极快的速度围绕着这个中心旋转，范围长达几百公里。飓风有一定的结构，它们的分类取决于风力的强度、大气压力和它们可能造成的潜在损害。在强烈的太阳加热的推动下，每年第二学期产生快速蒸发，在海洋赤道热水域上空产生大型向上的高温高速圆形风流，速度高于60Km/hr，旋转速度超过350Km/hr。热带气旋是一个科学术语，指的是在热带水域发展起来的强烈旋转的巨大大气质量的封闭气象环流。这些大尺度、非锋面和低压系统发生在世界上被称为热带飓风盆地的地区。

因此，热带气旋是一种低压系统，位于热带海洋的热水域之上(在巨蟹座热带和摩羯座热带之间，距离赤道至少40 - 50度)。强烈的加热、低压和由此产生的强大蒸发使旋转速度迅速增加风速．这个巨大的系统一般从东向西移动，略微向北移动，但向东偏移也不例外。这些例外是危险的，特别是对墨西哥西海岸和美国。通常这些气旋被称为飓风。如果它们在大西洋和东北太平洋上形成。

我们以后用旋风和飓风这两个词是无所谓的。如果它们诞生在西太平洋上，它们就被称为台风。由于地球自转，它们在北半球逆时针旋转，在北半球顺时针旋转南部半球．在热带气旋形成的最初时刻，当封闭等压线的环流速度达到18 ms-1(即< 34 kt或61 km/h)时，该系统被称为热带低压(TD)。这被认为是处于形成阶段的热带飓风。如果持续风速在18至32毫秒- 1(34至63千吨，即62至115公里/小时)之间，则称为热带风暴(TS)，并有特定的名称。同样，当风速超过119公里/小时或> 33 ms-1 (> 64 kt)时，该系统被称为飓风(或台风)。这是公认的定义大西洋飓风和太平洋台风开始的速度。它们在极低的表面有一个确定的压力核，可以低于930百帕。在大西洋、加勒比海或墨西哥湾，平均每年会形成10场热带风暴，其中大约6场最终会变成飓风。在三年的时间里，北大西洋海岸平均会遭遇五次飓风，其中两次被认为是更大的飓风。一般来说，热带低气压和热带风暴的危险性小于飓风; however, they can still be mortal. The winds of the depressions and tropical storms are not the most dangerous thing.

暴雨、洪水和龙卷风等严重的自然现象是最大的威胁。飓风可以被描述为热带夏季形成的热空气流引起的湍流现象，这股热空气流到达北极，弥补了厄瓜多尔和北极之间的温差。一个反向电流从北到南，弥补了压力差。这种南北环流和南北环流在北半球的水平，加上地球的日常环流，造成了信风，是从风的角度来看，主要因素是造成飓风形成的情况。形成飓风的另一个条件是地球的温度海洋表面，作为形成现象的能量来源，温度应为> ~ 26oC。在这种情况下，起源于海洋的湿热气柱成为风的核心，围绕着它旋转，后来形成了所谓的飓风“眼”。

邻近空气逐渐参与旋转，整个涡旋直径扩展至500 ~ 1000 km。随着圆周速度的进一步增大，有时达到150 ~ 160 kt (80 ms-1)，整个漩涡扩散成一个直径数百公里的巨大圆环。正如我们之前所说，在它的中心有一个相对平静的区域，称为飓风的“眼”。在它周围，旋转速度最大，并在中心外减小。随着圆周速度的增加，整个涡旋扩散成一个直径数百公里的巨大圆环(表1)。在它的东西运动中，整个系统扫过一条约1000公里宽的车道。它逐渐加强它的旋转风速，简单地冷却热的海洋表面(例如(47))。这些系统有时在海洋上空停留20 - 30天，描述了复杂的轨迹。这种现象的能量损失通常发生在飓风移动到沿海地区并进入大陆时。

飓风维持其活动所需的能量来自于它从海洋表面蒸发的水蒸气凝结过程中释放出的热量，形成云状物和强烈的降水。当飓风进入大陆时，由于停止了表面的强烈蒸发过程，它的强度会迅速下降。飓风就像一台蒸汽机，湿热的空气为它提供燃料。当阳光加热海水时，潮湿的空气变暖;当他们把它变成热空气球时，它开始膨胀并上升。更潮湿的空气取代了空气，同样的过程又开始了。地球的自转最终给这个系统一个圆周运动，这个系统开始旋转，并像一个巨大的旋转陀螺一样移动。像所有的飓风一样，这种旋转在南半球是顺时针的，在北半球是逆时针的。

参数	范围	平均	单位
直径(D)	200 - 1300	500	公里
眼睛	6 - 80	50	公里
腐烂速度(V)		0	ms-1
持续时间	130	8	天
动能	4 - 8	6	Twh
表面风:		> 33	ms-1
能量来源		潜在的热释放
等价的能量		2000枚原子弹广岛型
生活(北大西洋)		1700年的20万
损害(北大西洋)		1900年的11800亿美元

表1。飓风基本参数

表1。飓风基本参数

所有由飓风形成的热带低气压几乎都是在相同的条件下形成的，它们在很长一段时间内都保持着相同的气象特征。从一个事件到其他事件的物理差异在于每个事件可以达到的速度和它们可以停留的时间。

最近对飓风形成的研究指出了同样的原因，即猛烈空气循环在它们和释放的热量转换时，它凝结的水蒸气包含在空气中，从表面上升到一个非常广泛的区域。这种条件意味着有适当的潜热供应，以及某种触发和维持上升的机制垂直运动需要产生蒸汽的凝结，并随之释放潜热。当一个特定区域的海水温度如前所述，等于或高于26o C，当同一区域的海水与任何海岸或岛屿的距离大于400km，并且在同一区域内存在与任何扰动相关的辐合，无论是热带波，极地水道，热带间辐合线或区域，都可以满足这些要求。条件不稳定是一种有利于在潜在区域形成飓风的大气状态;不稳定的存在与热带飓风形成的有利月份之间有明确的关系。

的海洋温度和相对湿度高在低层和低层也是飓风发展的必要条件。图2显示了北半球夏季海水表层温度的地图。黄色、橙色和红色代表了维持飓风所需的水温。组织环流的另一个必要条件是区域内空气的上升和解放蒸发潜热发生的原因，是它们发生在5度的高纬度，因为在低纬度科里奥利(地球旋转)的组织效应非常低。正因为如此，当飓风位于地球自转力足够强的南北半球热带或亚热带海洋中时，其自转运动开始于低压中心附近，而该低压中心的水面温度在26.5度以上时，飓风就会形成并加强。热带气旋的主要发展地区

图2所示。卡特里娜飓风和海洋表层温度

是由西经25度和60度，北纬8度和23度所包围的盆地，其中海洋热含量对飓风形成的影响几乎是恒定的(图3)。根据旋转速度，其极端超过165节(> 300公里/小时)，飓风本身有几种分类方式，通常是基于旋涡风速及其破坏力。1969年，联合国组织要求评估飓风通过对某类房屋造成的损害。在此基础上，北美工程师赫伯特·萨菲尔和时任美国国家飓风中心主任罗伯特·辛普森，根据飓风经过后的最低气压、风力和潮汐，制定了衡量飓风可能造成的潜在损害的测量量表。这就是现在所知道的萨菲尔-辛普森等级，包括七个类别:热带低气压、热带风暴和从飓风1型到飓风5型的五类飓风(表2)。独立于飓风类别，当它们的转换速度很小或几乎为零时，如果它们在一个地点停留的时间较长，它们可能造成的损害就会更强烈。根据这个尺度，飓风的演变如下:

-产生(热带低气压):首先是形成一个特殊的大气低气压，因为风开始在地面增加，最大速度为62公里/小时或更低;云开始有组织，压力下降到接近1000百帕斯卡。

-发展(热带风暴):热带低气压逐渐增大，并具有热带风暴的特征，即风力持续增强，最大风速可达63至117公里/小时;云以游丝状分布，并开始形成一个小眼，几乎总是以循环形式，压力下降到小于1000 hpa。在这个阶段，它收到一个与世界气象组织(飓风委员会)制定的名单相对应的名称。以前，每次飓风

图3所示。控制地理盆地，那里的水面温度几乎是恒定的。

范围	范围	范围
风暴结	公里/小时	米/秒
Td 30 - 34	56 - 62	15 - 17
第35 - 64节	63 - 118	18 - 32
H165 - 82	119 - 153	33 - 42
H2 83 - 95	154 - 177	43 - 49
H3 96 - 113	178 - 209	50 - 58
H4114 - 135	210 - 249	59 - 69
H5 > 135	> 249	> 69

表2。已减弱。风速是以当天圣人的名字命名的，因为它已经形成或已经被观察到。它适合澄清，如果一个飓风的原因飓风对一个国家有重要的社会和经济影响，它的名字不会再出现在名单上。

-成熟(飓风):热带风暴增强，具有飓风的特征，即风速达到最大，甚至可以达到370公里/小时，多云区域扩大，在直径500 - 900公里之间达到最大延伸，产生强烈的降水。飓风眼的直径从24公里到40公里不等，是一个没有云的平静区域。在这一成熟阶段，飓风的强度通过萨菲尔-辛普森等级的1 - 5级逐步增大。

-消散(最后阶段):系统中心的压力开始增加，风逐渐减弱，系统逐渐减弱。在这个阶段，穿透陆地的飓风成为热带外飓风。飓风结束的一个核心因素是温暖的海水提供的能量缺乏。另一种说法是，当流星到达地球时，与不规则的地面摩擦，引起流星云状膨胀，并在强降雨中滞留和消散。另一个因素是飓风会遇到寒流．

图4所示。1999年飓风弗洛伊德的一系列图像(海军研究实验室)

图4展示了在飓风发展阶段的6天内拍摄的一些图像:在图1中，我们看到一个良好的热带扰动有利于12小时后的热带低气压，在图2中，我们看到一个热带低气压持续升级。在照片3中，飓风弗洛伊德在热带风暴中增强。在图4中，人们已经可以观察到弗洛伊德是1级飓风，而在图5中，它已经被观察到是4级飓风。

热带气旋的增强取决于许多因素(9)，包括海洋热含量和接近陆地等。当飓风位于两个半球的热带或亚热带海洋中时，地球自转的力量(科里奥利)足够强大，以至于旋转运动开始于低压中心周围，并且其表面的水温相当温暖，飓风就会形成并加强。主要区域的位置并不稳定，因为这服从于最大海洋加热中心的位置，这些中心反过来又受到加利福尼亚的冷流和太平洋的赤道暖逆流的影响，以及热带风暴分支的漂移暖流“墨西哥湾流”。此外，它们不会独自停留在陆地上，不受表面温度的影响。

对热带飓风轨迹的分析表明，墨西哥沿海地区没有一个不受热带低气压的威胁，在许多情况下，热带低气压达到了飓风的强度。在墨西哥湾和太平洋，这个国家的海岸很容易受到热带风暴的影响，尽管它们在这两个海岸的表现有所不同。在墨西哥东南部产生的洼地，特别是在坎佩切银行(Bank of Campeche)，它们通常向北移动，而加勒比地区的洼地则向西移动，直到触及中美洲的海岸或尤卡坦半岛的海岸。当他们越过它时，他们消失了，但还不足以被废除，由于半岛的狭窄，所以当他们到达墨西哥湾时，他们再次发现温暖的海水使他们变得珊瑚礁，恢复了他们的愤怒，继续他们的破坏性工作。在一项关于上世纪上半叶北大西洋低气压活动的研究中，一些调查人员发现，自1932年以来发生在墨西哥湾的低气压活动中，有78%以上发生在墨西哥湾，只有36%达到了飓风强度;这些低气压持续时间为4.4天，飓风持续时间为2.2天。海湾的封闭形式决定了风暴持续时间短，频率低，因为风暴迅速到达陆地，然后消失。尤卡坦半岛是受洼地影响最大的地区，在前面提到的全部洼地中，有46%的洼地受影响。在过去20年里，该地区飓风的频率和强度都有所增加;1988年9月，吉尔伯托当选，米奇当选1998年10月．

当气候赤道向两极方向移动时，带着高温使空气和海水加热，从而形成一个低压区，飓风季节就给出了原理。这通常发生在5月到11月之间。综上所述，飓风的形成需要具备以下几个要素:

-压力:在天气尺度的低层和低表面压力中见证或预先存在一个辐合带。

-温度> 80oF:在这个温度下，海水以所需的速度蒸发，从而形成系统。就是这样蒸发过程以及最终水蒸气的凝结云的形态它释放出能量，给系统力量来产生强风和暴雨。自从热带地区它的温度通常很高，它们不断地产生以下必要的元素。

-湿度:由于飓风需要像燃料一样的蒸发能量，所以一定有相当高的湿度，这在海上更容易发生，所以飓风的前进和能量的增加更容易发生，到达大陆时减弱。

-风:靠近海面的暖风的存在允许大量的蒸发，并且它开始上升，没有大的挫折，产生一个负压，向内向上以游丝状爬升到空气中，允许蒸发过程继续。在高处大气水平风应该很弱，这样结构才能保持完整，循环不会中断-环流(或自旋):地球的旋转给这个系统一个圆周运动，它开始旋转，并像一个巨大的旋转陀螺一样移动。在北半球，这种转动与时钟指针的转动相反，而在南半球，这种转动是有利的。

最后值得一提的是，气象学家对北大西洋飓风的记录可以追溯到19世纪。在过去的半个世纪里，这些记录是基于广泛的测量，包括船舶和陆地报告、高空气球探测和飞机侦察。最近，它还包括雷达成像和卫星照片．眼中心的地理位置和旋转速度每12小时测量一次，最近每6小时公布一次。

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