美国,又遭灾了

2021-09-10 07:06

飓风袭去,满目疮痍 

 

8月29日四级飓风“艾达”在美国路易斯安那州登陆,在接下来的几天内,“艾达”席卷了美国东北部,在8个州引发了洪水和龙卷风。截至到9月6日,“艾达”已经造成了68人死亡。


飓风“艾达”行进路线(图:wikipedia)▼


路易斯安那州南部一个教区的景观变化

(灾前与灾后,图:NASA)▼

 


飓风“艾达”袭击美国


北美东部夏令时间8月26日上午11时,美国国家飓风中心将一个热带低气压编号09,该天气系统在此之前于加勒比海西南部形成,已经在委内瑞拉地区造成了大量的降水,引发了山洪、泥石流,造成了20人的死亡。但此时人们还不知道,这个热带低气压会在几天后成为历史上袭击美国的第五大飓风,对生命财产安全造成了更大的打击。


此时还只是一个对美国没啥影响

且平平无奇的热带低气压九号而已

(加勒比海区域上空)(图:NASA/NOAA)▼


6个小时之后,热带低气压升级为热带风暴,美国海洋大气管理局的飞机“飓风猎人”驶入其中,测得此时的近中心低层最大持续风速大约为65km/h。


当气旋系统的中心附近持续风力达到63km/h-87km/h

即可升级为热带风暴

(图:CIMSS)▼


艾达一路向西北进发,并持续增强,在进入墨西哥湾前的开曼群岛时就已经增强为了飓风(最大持续风速达到120km/h)。在墨西哥湾内,飓风“艾达”更时发展迅猛,8月29日凌晨0时刚刚被确认为三级飓风,一个小时之后就发展为四级飓风,并于当日中午12时以最大持续风速240km/h的强度在路易斯安那州富春港登陆。


8月29日,“艾达”的风眼正经过富春港

其持续的风速也导致了多个龙卷发的爆发

(图:NWS New Orleans)▼


飓风“艾达”登陆时,造成了数人死亡,路易斯安那州超过100万户停电,密西西比州也有将近5万户停电。


路易斯安州的港口城市新奥尔良夜间灯光对比

受灾地区的电力,燃料供给都出现了问题

也严重影响到了当地居民的生活需求

(图:NASA)▼


路易斯安那州是美国南部石油和天然气的主要生产基地,天然气产量居全美第二位,石油储量占全美的11%,富春港为全美供应18%的石油。美国最大的私营原油码头路易斯安那海上石油港(LOOP)坐落在距离路易斯安那州18英里的开放海域上,它是美国唯一能够卸载超级油轮的码头,处理着美国10-15%的国内和进口石油。


飓风过后,路易斯安那州海岸发现大量石油泄漏

(图:NOAA)▼


作为美国工业重镇,该州的石油化工生产不可避免的受到严重的影响。由于飓风“艾达”来袭,路易斯安那州乃至整个墨西哥湾沿岸95%的石油和天然气生产已经关闭。为了应对由于生产不足带来能源短缺问题,能源部正在交付150万桶的战略石油储备给埃克森美孚公司位于路易斯安那州的炼油厂。与此同时,多家化工企业关闭了数百万吨的乙烯、丙烯和PVC等化工装置。


密西西比三角洲沿岸炼油厂被飓风破坏

(图:壹图网)▼


随着“艾达”登陆后向东北转向,离开路易斯安那州和密西西比州,墨西哥湾的居民得以休整的机会,但是“艾达”的影响并没有就此结束。在登陆后的第四天,飓风“艾达”降级为低气压,到达了美国人口稠密的东北部,与来自北方的冷空气相遇,形成了创造纪录的暴雨。


8月27日至9月2日期间艾达在移动过程中

产生的大气可降水总水汽示意

(图:NASA)▼



数据显示,纽约市中央公园当日降水量达到217mm,1小时降水量达到96mm,单时降水量打破城市历史记录,新泽西州东北部城市纽瓦克当日降水量达到256mm,也打破了城市历史记录。在暴雨之下,地铁停摆,全市交通瘫痪,美国东部纽约州、新泽西州、宾夕法尼亚州等8个州60人死亡。


9月2日,纽约市各行政区在24小时内的降雨峰值

 


灾害发生机制


在西大西洋沿岸袭击美国的飓风,基本上最初都形成于从加勒比海到非洲西海岸北纬10°~20°的海洋范围内。这一区域的海洋表面温度常常在夏季超过30°C,因此每年的夏季正是美国飓风高发的时间,过高的海表面温度成为预测飓风在经过时强度增加的指示仪。


海面温度超过26.5 ℃是飓风形成的要素之一

而每年的大西洋飓风都会在海面高温作用下而迅速增强

(2021年8月11日   图:NASA)▼


“艾达”在加勒比海形成后发展并不显著,而在经过墨西哥湾途中迅速增强。其中,墨西哥湾作为美国飓风的“温床”起了关键作用。墨西哥湾洋面温度显著高于同纬度的海洋,中部和东北尤其显著,这恰是“艾达”准备登陆路易斯安那州前的必经之路。温暖的洋面给“艾达”供给了足够的热量和水汽,在洋面水汽不断蒸发并在飓风内凝结的过程中,释放的大量潜热使得“艾达”在一天半的时间内从普通飓风迅速发展为四级飓风,其最大持续风速直逼五级飓风。


靠近陆地的水域温度更高且又在飓风的行进道路上

登陆时的强度就会高于在海洋上的威力


在美国南部登陆的“艾达”跨越了超过1500公里后,将暴雨灾害带给了美国东北部地区,其背后的原因是多天气系统混合的作用。


首先,“艾达”残余的低气压系统推动着温暖且湿润的气团向新泽西州方向移动,遇到北方的较冷的气团形成了暖锋(下图中红色贝壳线表示)。恰巧的是,在锋面上横亘着一支由南向北的低空急流(下图中蓝色箭头表示)——离地面1000到4000米的空中风速大于12米每秒的气流通道。


随着暖锋的移动,暖空气沿着锋面滑升于冷气团上面

残余的低气压系统本就不稳定,也就会造成更强的降水

(图:NOAA)▼


低空急流由于具有强大的输送低空水汽和热量的能力,以及具有显著促进附近大气上升运动的特点,常常跟较大范围的暴雨联系在一起。而此时的纽约市和长岛正处在低空急流作用最严重的位置,低空急流同时借助了锋面形成的完美坡道,源源不断的向高空输送水汽,最终在纽约造成了强烈的暴雨。


暴雨混着龙卷风,不仅造成了大水漫灌的洪灾

也导致了大量建筑物被破坏,造成人员财产损失

(图:壹图网&twitter)▼


飓风在美国东南部登陆,深入美国东北部后造成暴雨并引发洪水的情况曾经多次发生,如发生在1969年的Camille,1972年的Agnes,1975年的Eloise,2004年的Gaston和2011年的Lee,这些灾害都具有相似的气象机制。


下图为9月6日(左侧)热带风暴“Lee”的温带残余

(图:NOAA)▼


“李”给美国东部和东南部带来的降雨总量

(图:Weather Prediction Center)▼


其次,全球变暖对此次飓风灾害亦有贡献。IPCC报告显示过去40年间,全球3-5级热带气旋的比例很可能增加了,高置信度的研究结论指出,人类活动造成的气候变化使得热带气旋得以带来更多、更集中的降水。聚焦此次飓风活动,比往年更高的海表面温度非常有利于飓风的形成和发展,北美大陆地表和大气的持续偏暖状态促进了美国东北部地区对流云团的发展。


从跨越一个多世纪的美国平均气温(上)

和降水(下)变化图中

可以直观的看出全球变暖的趋势

气温升高也导致更多的水从海洋和陆地表面蒸发

(图:NOAA/NCEI)▼

 


饱受飓风之苦


美国飓风和我国的台风在本质上是一个东西,他们都有同一个名字——热带气旋,但是由于发生位置不同,被冠以不同的名称。台风(Typhoon)指发生在西北太平洋的热带气旋,飓风(Hurricane)发生在西北大西洋和东北太平洋。


在北半球,以本初子午线和国际日期变更线

作为区分飓风区和台风区的界线

(图:Wiki)▼


不同的名称只不过是因为被“本土化”了

(仅作参考 底图:Wiki)▼


在飓风风速的定义上,美国也与我国不同,美国采用1分钟平均风速定义热带气旋强度,而我国采用2分钟平均风速定义。通常而言,测量时间越短,可能达到的平均风速越大,因此单从公布的风速上看,飓风的强度似乎比较大。三级飓风大致上可以认为已经达到了我国超强台风的强度等级。


不管是从等级还是风速上

不同区域直接对比都会存在一定的差异


飓风“艾达”到达新奥尔良市的当天,正值飓风“卡特里娜”16年的纪念日。卡特里娜在路易斯安那州登陆前达到了五级飓风强度,之后在美国东部和南部多个州造成了超过1800人死亡,以及超过1000亿美元的损失,成为了美国历史上最严重的飓风灾害事件。首当其冲的新奥尔良市一度陷入无政府的混乱状态,在新奥尔良市人心中留下了难以磨灭的伤痛。


“卡特里娜”共登陆了三次

主要受灾区就是路易斯安那州和密西西比州

(图:NOAA)▼


“卡特里娜”造成的破坏不仅仅是天灾,更是人祸。在飓风登陆之前,有关气象部门准确且及时地预报了登陆时间和地点,但是政府并没有采取有效的防灾减灾措施。新奥尔良市市长于飓风登陆当天清晨才发出强制撤离令,作为避难所的“超级穹顶”和市会议中心食物、生活必需品和药品严重不足,且没有安排任何医务人员在避难所。迟迟等不到其他地区援助的新奥尔良市民多次发生骚乱,在城市警力不足的情况下市内抢劫风潮愈演愈烈,有2名警察抵不住压力自杀,200名警察申请辞职。


新奥尔良市是北美洲最容易被飓风光临的地方

在“卡特里娜”25日第一次登陆佛罗里达后仍没有提高警惕

匪夷所思的行为让城市和国民买单

(图:wiki)▼


就在去年8月27日,另一四级飓风“劳拉”袭击了路易斯安那州,其登陆时的强度甚至超过“卡特里娜”登陆时强度,卡特里娜登陆时已降为三级飓风。有了“卡特里娜”的沉痛教训,政府这次积极有效的采取了预防措施。


劳拉在卡梅伦登陆时强度接近峰值

也是路易斯安那州有记录以来登陆的最强飓风

向内陆移动过程中降为热带低压,造成的影响没有过分延伸

(图:NASA)▼


在“劳拉”登陆的一天前,得克萨斯州南部海岸城市超过38.5万人以及路易斯安那州南部20万人被要求撤离,美国红十字会预备了700人的救援队伍,有序关闭了墨西哥湾沿岸的大部分石油和天然气钻井平台,在“劳拉”登陆将近一周前,得克萨斯州和路易斯安那州就已经宣布一些县或教区进入了紧急状态。


时任总统特朗普在飓风过后到达灾区视察

(图:wiki)▼


除此之外,在“卡特里娜”之后,政府花了数十亿美元用于重建沿岸的湿地和加强堤坝系统,湿地好像海绵一样,能够大量吸收降水,减少洪水侵袭的强度,此前这些湿地在城市建设中被大量破坏,加强后的堤坝系统则能更好地抵御飓风登陆带来的风暴潮。


人类,在与自然灾害的斗争中没有一劳永逸的成功,只有步步为营的不断前行。


麻了...

(图:shutterstock)▼



参考文献:

1.http://www.cma.gov.cn/2011xzt/2013zhuant/2013tfzt/2013tfrstf/201306/t20130621_217155.html

2.https://twitter.com/i/status/1432014084908609543

3.https://mp.weixin.qq.com/s/_4P6Zu3G1-T9lz0b4aUBBw

4.https://www.washingtonpost.com/weather/2021/09/02/heres-what-made-new-york-city-flooding-so-devastating/

5.https://insideclimatenews.org/news/02092021/hurricane-ida-coastal-resilience-climate-change-restoration/

6.http://www.weather.com.cn/zt/kpzt/1656586_3.shtml



本文转载自微信公众号:地球知识局

作者满凯


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