产生风暴潮的物理过程

风暴潮是定义为一个圆顶的海平面上升高度的方法与强烈的飓风。持续的海风,结合减少空气压力,迫使水位上升,尤其是在浅水影响的境界。尽管热带或温带气旋理论上可以产生任何海洋盆地,热带气旋产生最具破坏性的激增极端水位高度和人类的影响。

了解热带cyclone-generated风暴潮气候学需要一个简短的检查形状热带气旋发展的物理过程。这些参数包括海洋表面温度超过26度(阿里1996;荷兰1997;灰色1998),和接近热带辐合区(ITCZ),或者它的区域表现,如南太平洋辐合区(SPCZ)(德标2008)。接近全球的低压是必要提供大气气旋发展提升(阿里1996;杜布et al . 1997;De规模2008)。此外,热带气旋之间往往形成5°-25°的纬度,因为在这些纬度科里奥利参数是足以产生的动态潜力面积对流(灰色1998)。科里奥利参数是一个函数的纬度,没有科里奥利迫使在赤道和更高的强迫在高纬度地区,赤道附近的热带气旋的发展通常是抑制(灰色1975)。尽管科里奥利参数更有利于气旋发展在高纬度地区,迫使最大,海水冷却器和超然ITCZ的纬度向极约25度纬度抑制热带气旋的发展。图1和表1揭示热带的最有利地区风暴之发展形成观察到的热带气旋,平均每年在每一个海洋盆地(Landsea 2007)。

一旦热带气旋发展,大气环流通常会引导气旋从起源、有时运输的干扰数千公里的起源点。特定的海洋盆地的大气环流将管理的确切路径风暴。为每个盆地典型环流模式存在,取决于几个物理因素。例如,顺时针环流在百慕大群岛和夏威夷高位,占主导地位的大洋中特性在北大西洋和北太平洋,通常分别产生偏东信风10至25度纬度最高的地区热带气旋生成。这个典型的环流模式导致大多数这些盆地的热带气旋偏东信风最初向西旅行,前北转方法北美和东亚。图2描述了这个模式与270年8月发生的热带气旋轨迹从1886 - 2006年在北大西洋。

热带气旋的空间模式,一直成为热带气旋发展和运动的过程被认为是自然地理的上下文中。暴露岛屿、半岛和斗篷经常登陆频率最高的经验。海岸曲线凸的方式,比如北卡罗来纳州海岸,沿着东海岸的美国,大陆和经验更高频率的伸出比骨材内弯沿海热带气旋袭击,比如格鲁吉亚海岸,西南650公里处(Keim et al . 2007年)。

当热带气旋接近海岸线,几个额外的因素确定合成风暴潮的特点。这些因素包括最大持续气旋在登陆和离岸风,最低中央的压力,气旋大小,向前运动和角接近海岸,海岸线的形状和深度测量法,流水和障碍物的存在。

图1所示。全球热带气旋生成的地区,平均每年每盆飓风强度的系统。

风应力是主要的因素迫使风暴潮和飓风产生的破坏性波(哈里斯1963)。风速和水之间存在定量关系的高度,随着风压力施加一个力水,增加指数随着风速的增加(1996年阿里)。Kurian et al。(2009)状态,风应力占80 - 85%的

Tropica !风暴或者更强(持续风速大于17米/秒)

飓风/台风

(持续风速大于33米/秒)

Tropica !风暴或者更强(持续风速大于17米/秒)

盆地	平均	百分比	平均	百分比
大西洋	9.7	11.6	5.4	12.0
东北太平洋	16.5	19.7	8.9	19.8
西北太平洋	25.7	30.7	16.0	35.6
N印度	5.4	6.5	2.5	5.6
西南印度	10.4	12.4	4.4	9.8
来自SE印度	6.9	8.2	3.4	7.6
来自西南太平洋	9.0	10.8	4.3	9.6
在全球范围内	83.7	One hundred.	44.9	One hundred.

表1。年平均发展的热带气旋数量选择海洋盆地,从Landsea (2007)。

表1。年平均发展的热带气旋数量选择海洋盆地,从Landsea (2007)。

图2所示。8月北大西洋盆地跟踪飓风,1886 - 2006,从Keim和穆勒(2008),改编自诺伊曼et al。(1993)。

生成的激增,然而,最近的研究发现其他气旋变量的重要性在风暴潮高度,一些科学家可能认为这些数据库里et al .(2009)提供的过高估计风速的影响。应该注意的是,pre-landfall风速可能影响最大风暴潮山庄在更大程度上比风速在登陆,尤其是飓风,迅速加强或削弱方法海岸。约旦和Clayson(2008)发现了24小时,pre-landfall强度和平均12小时pre-landfall瞬时风速似乎风暴潮的最佳预测高度。这似乎违反直觉,尽可能多的气象学家,以及媒体,关注预测风速在登陆。然而,大气中的动量转移到水,一样强烈风吹水表面,需要时间,因此使飓风,迅速削弱(加强),他们通常方法海岸产生比预期的高(低)激增。卡特里娜飓风和威尔玛(2005)例证了这一现象。国家飓风中心预测下调了卡特里娜飓风的飙升风暴接近密西西比海岸时迅速削弱,但升级威尔玛飓风的增长预测西南佛罗里达飓风登陆前迅速加剧。事后来看,这两个变化增加预测错误,增兵水平预测使用离岸强度比预测更准确占突然强度变化之前登陆(约旦和Clayson 2008)。

之间存在反比关系空气压力和风暴潮的高度。这种关系有时被称为反向指标的效果,或法律的反向指标(Welander 1961)。作为指标测量大气压力施加向下的力在给定的位置在地球表面,降低气压读数意味着更少的从上方大气是迫切的,因此,使海平面上升。海平面上升大约1厘米每毫巴气压减少(Welander 1961)。这表明气压的差异占相对较小的组件风暴潮上升。例如,考虑飓风卡米尔,异常强烈的飓风袭击美国密西西比海岸1969年墨西哥湾,产生气压观测有史以来最低的国家之一在美国。最低中央的压力在这个飓风是905毫巴(辛普森et al . 1970年),或约108毫巴小于1013毫巴的大气平均压(2010年国家航空和宇宙航行局)。反向指标的效果表明,减少空气压力在这气旋仅占1.08米风暴潮上升,或大约14%的最大风暴潮高度7.5米,通过基督教,密西西比州(辛普森et al . 1970年)。

气旋大小是一个重要因素,一直低估了直到最近,在非常大的飓风卡特里娜(2005)和艾克(2008)生成激增超过预期(爱尔兰et al . 2008年)。风暴大小之间的关系和增长水平可能被低估了,因为风暴研究从1950年代到1970年代缺乏大规模风暴的例子像卡特里娜(爱尔兰et al . 2008年)。卡特里娜飓风的规模可能使风暴,一个3级风暴在登陆减弱,生成增加高度超过5级卡米尔沿着相同的海岸线。卡特里娜飓风的5级风,有一天在登陆之前,使风暴生成这样一个巨大的浪潮。人们相信巨大的卡特里娜的大小然后使它保持这个巨大的激增,同时它也削弱了之前的海岸线。因此,卡特里娜飓风查理(2004)和(2005)还表明飓风登陆前的生命周期可以在生产中扮演一些角色。例如,飓风查理的快速强化在登陆之前不允许大量激增的随着时间的推移,像卡特里娜飓风,这削弱了在登陆之前。

98°96°94°92°90°88°86°84°82°80°

经度{华W)

图3所示。高水概要飓风艾克在墨西哥湾,从选择创建风暴潮伯格(2009)提供的观察。

除了生产更高的激增,较大的气旋也淹没海岸线。在建模实验中,爱尔兰et al。(2009)发现,10公里半径增加飓风压力,一定程度的飓风大小,增加了20 - 100%的海岸线被淹没在高冲击,至少2米高在这个特定的实验。这种推理部分解释了为什么飓风艾克(2008)淹没超过350公里的德克萨斯州和路易斯安那州海岸线至少有2米的风暴潮(参见图3)。气旋运动是在上涨中经常被忽略的一个因素的研究(“政府改造”和李2009)。韦斯伯格和郑(2006)解决速度激增气旋生成高于气流气旋,因为速度风暴有更多的时间来重新分配水。风暴也合理的速度将提升水位长时期,因此,增加的时间沿海社区易受破坏和海浪。

海岸线形状和天然和人工障碍物的存在流水,如沿海森林和堤坝对风暴潮产生深远的影响,有时会产生极端的局部水位差异(贾维和诺依曼2005年)。最高的激增通常发生在水在垂直方向靠近海岸,特别是当注入水湾和海湾。沿海开放的先进的循环模型流体动力学(ADCIRC)卡特里娜飓风的增加显然描绘了这些局部差异沿着密西西比河新奥尔良南部(跨部门绩效评估专家组报告2006)。自然和人工堤坝沿着河边抑制流入激增这条河从东到西,因此加强涌河东侧的水平。在一些地方增加水平在河的东边比西边高出3米,不到两公里远

(图4)。风暴潮水平也提高沿着密西西比河海湾出口达到2 (MRGO达到2),从东北大风吹,几乎垂直于堤坝在本节(Ebersole et al . 2010年)。

图4所示。沿海开放的先进的循环模型流体动力学(ADCIRC)产生的最大风暴潮地图沿着路易斯安那州和密西西比州卡特里娜飓风在墨西哥湾海岸。原始来源是跨部门绩效评估专家组(IPET)报告,2006年,尽管这个图形是改编自Keim和穆勒(2009)。

图4所示。沿海开放的先进的循环模型流体动力学(ADCIRC)产生的最大风暴潮地图沿着路易斯安那州和密西西比州卡特里娜飓风在墨西哥湾海岸。原始来源是跨部门绩效评估专家组(IPET)报告,2006年,尽管这个图形是改编自Keim和穆勒(2009)。

注:1。这图给出了米的水位NAVD88之上。2。飙升ADCIRC模型揭示了戏剧性的局部差异在风暴潮密西西比河堤坝新奥尔良南部的。飙升的水平在河的东边比西边高超过3米的河在某些地点。

浅深度测量法提高风暴潮因为更深水流不能带走多余的水分,因此,水浅地区积累(Rappaport和Fernandez-Partagas 1995)。海湾和海湾,尤其是与大的河流三角洲,因此,一般经验飙升超过海岸线毗邻大海或陡峭的大陆架上。例如,极端浅水区附近的口的密西西比河由大量的淤泥沉积,提高水平的飓风激增,三角洲附近的轨道。这些浅水增强增兵的卡特里娜飓风卡米尔(1969)和(2005),帮助这些气旋生成两个美国历史上最大的暴风雨。通过基督教,密西西比州,在东部海岸的湾圣路易斯,风暴潮峰值的位置观察到这两个事件。

陈et al。(2008)假设的浅水域南密西西比海岸,由从密西西比河三角洲叶,是卡特里娜飓风的激增的主要原因是相当高的,并且增加可能是4米降低卡特里娜飓风追踪了更广泛和更急剧倾斜的大陆架,类似于深度测量法莫比尔湾南部的阿拉巴马州(图5)。

继续阅读:信息“

这篇文章有用吗?

0 0