热带气旋:影响与危害

  2013年11月,台风“海燕”席卷过后,菲律宾的塔克洛班市成为一片废墟。这也证实了气旋同地震一样,是最具破坏性的自然现象之一。专业气象设备正在全世界范围对其加以监控,并向涉及相关风险的人群发出警告。然而,我们依然要做好万全准备,来面对这可怕的灾难。

1. 热带气旋的影响

  每一年,气旋、台风以及飓风都会影响全球多国。其带来的强风、强降雨、巨浪和风暴潮造成了严重的人员伤亡和财产损失。这些危险现象不仅仅出现在岛屿和海岸附近。即便是强度有所减弱的飓风,也常常会对内陆地区造成一定破坏,主要表现为洪水和山体滑坡。哪怕是与海洋相距数百公里的地区,有时也无法幸免于难。

环境百科全书-热带气旋-洪水
图1.1991年4月,气旋过后,孟加拉国戈尔诺普利河附近洪水泛滥。

  过去五十年间,热带气旋已造成近百万人死亡。之所以会有如此惊人的死亡人数,是因为易受灾地区的人口正不断增长。这一方面是由于发达国家民众向往阳光,选择前往这些地区居住或旅游,另一方面也是由于这些地区本身就处于人口增长之中。在发达国家,因为预测方法的改进,死亡人数已显著降低。但与此同时,灾难破坏带来的平均财产损失正在急剧上升。例如,2005年8月,飓风“卡特里娜”席卷新奥尔良,造成了至少1000亿欧元的损失。在人员伤亡方面,受灾最严重的地区是孟加拉国。该国于1970年11月和1991年4月两次遭受飓风袭击,这两次飓风各夺去了二十余万人的生命。此外,1998年10月登陆洪都拉斯和尼加拉瓜的飓风“米契”,2008年席卷缅甸伊洛瓦底江三角洲的热带风暴“纳吉斯”,以及2013年冲击菲律宾的台风“海燕”,均造成数万人死亡。

环境百科全书-热带气旋-飓风灾害
图2. 1998年10月,在特古西加尔巴街上,人们正在清理飓风“米契”留下的滑坡废墟。(来源:http://s.hswstatic.com/gif/worst-hurricanes-10.jpg)

  气流经过海洋表面时会聚集水分,水分凝结后形成降水。在气旋中心周围100 km半径内,日累积降雨量约为10 cm。但对于天气活动剧烈的地区以及某些特定区域(如风眼墙或者多山地区),降雨量达到该值的5到10倍也并不稀奇。气旋着陆后,由于陆地表面比海洋更粗糙,风速会因摩擦变慢,并导致接近海岸的气旋象限(cyclone quadrant)出现强烈的收敛。这使得气流上升更为剧烈,加速水分凝结,从而增加降水。一般而言,着陆后风眼墙会很快减弱。然而,气旋的外围降水带对这种转变却更为耐受,通常会侵入内陆地区,带来暴雨。

环境百科全书-热带气旋-洪水泛滥
图3.2005年8月,飓风“卡特里娜”过后,新奥尔良洪水泛滥。

  飓风的风速位居全球前列。在风眼墙下,其风速通常超过200 km/h,甚至可以达到350 km/h。只有龙卷风能在风力上胜其一筹,但龙卷风的规模较小,持续时间更短。气旋各处风的分布往往是不对称的:在北半球移动时,气旋右侧的风通常更强烈,反之,南半球移动的气旋一般左侧风力更强。当气旋经过时,风中携带的大小不一的碎屑便会呈抛射状击中裸露在外的物体。但造成最大破坏的不是持续性的风,而是风力和风向的变化,这种变化会削弱建筑结构。地形变化催生出规模数公里且更为剧烈的局部环流,内陆的情况也随之更加变幻莫测。

环境百科全书-热带气旋-造成的危害
图4.1974年圣诞节期间,澳大利亚北部的达尔文市被热带气旋“崔西”夷为平地。(来源:https://s.yimg.com/ea/img/-/140824/cyclone_tracy_19vivve-19vivvs.jpg)
环境百科全书-热带气旋-危害
图5.受气旋强风影响,海洋表面布满白色泡沫与浪花轨迹。(来源:http://www.tudelft.nl/uploads/RTEmagicC_atlas09e_02.jpg)

  海洋表面在气旋强风的影响下,会形成高达十米的涌浪(swell)。涌浪的方向与风相同,均围绕风眼旋转。当气旋移动时,不同风向的风所引发的涌浪相交叠,会形成危险的交叉涌浪(cross swell)。当风速200 km/h时,浪花会四散形成一种水分饱和的雾,充斥海面上空数十米的区域。这样一个缓冲区在强气旋的演变中起到重要作用,不仅减少了表面摩擦,而且限制了海洋与大气之间的能量交换。

环境百科全书-热带气旋-海浪
图6.2008年5月,热带风暴“纳吉斯”持续期间,海浪侵袭缅甸伊洛瓦底江三角洲。(来源:NASA地球观测站)

  在深海海域,风的摩擦和中心低压只会造成局部海平面的微弱升高,最多不超过几十厘米。但在沿海浅水区,上述效应会导致水位急剧上升,引发如海啸一般的“风暴潮”(Storm Surge)。在北半球,气旋移动方向的右侧浪高最大,南半球则刚好相反。轻型气旋可产生约1-2 m的浪高,一些较为强烈的气旋则会导致超10 m的巨浪。风暴潮与天文潮的叠加引发了“风暴潮汐”(Storm Tide)。较深的海水和海岸的反射会在局部加剧这种异常潮汐的强度。根据地形的不同,海水可以深入内陆多达数十公里。

2. 热带气旋的预测

环境百科全书-热带气旋-气象中心分布情况
图7.区域专责气象中心(RSMC)的分布情况。(来源:blog.metservice.com/[此信息由MetService免费提供。尽管如此,MetService与《环境百科全书》没有关联,也不为其提供背书,且不参与该信息的呈现方式。])

  世界气象组织已为飓风监测和预报分配好了职责。五个“区域专责气象中心”(RSMC)在各自负责的区域内提供气旋轨迹和强度预测。迈阿密区域专责气象中心(美国)负责北大西洋和太平洋东北部;留尼旺岛专象中心受法国气象局管辖,负责监测印度洋西南部的情况;新德里专象中心(印度)着重监测阿拉伯海和孟加拉湾一带;东京专象中心(日本)监测着太平洋西北部的台风;太平洋西南部的扰动由楠迪专象中心(斐济)监管。北太平洋中部地区由夏威夷的火奴鲁鲁专象中心负责。印度洋东南部和澳大利亚北部的监测工作则由澳大利亚、印度尼西亚和巴布亚新几内亚的数个中心分管。任何达到热带风暴标准的扰动都会由相应的专象中心进行命名。除了破坏性最大的气旋外,其余气旋的名称一般取自于预先确定并定期更新的名单,通常为男子或女子的姓名。

  预测气旋的运行轨迹和演变是区域专责气象中心的主要任务。得益于改进过的观测方法和数值模型,近几十年来,平均统计误差每年下降约1%。根据卫星云图推断出的气旋中心位置,不确定性范围仅为几十公里。至于预测方面,预测期每拉长一天,不确定性范围都增加约100 km。因此,气旋的24、48及72小时位置预测偏差不会超过100、200和300 km。以上仅仅是平均值,预报的可靠性还因气旋及周边环境而异。此外,对公众而言,误差较大的预测往往会比相对准确的预测产生更大的影响。预测更慢以及更不稳定的轨迹是有一定难度的。由于气旋内部过程及其与环境的相互作用十分复杂,目前气旋强度(如风力、降水量、浪高等)预测方面的进展仍有局限。

环境百科全书-热带气旋-轨迹
图8. 澳大利亚气象局于2015年11月28日对热带气旋“突尼”轨迹的预报。灰色面积表示不确定性范围,随着预测期不断延长,该范围也逐渐扩大。
(来源:
http://la1ere.francetvinfo.fr/nouvellecaledonie/2015/11/29/cyclone-tuni-aux-samoa-inondations-et-glissements-de-terrain-310405.html)
环境百科全书-热带气旋-误差演变
图9. 气旋位置(左)及其强度(右)在的年均预测误差随时间的变化趋势。
(来源:http://www.nhc.noaa.gov/)

3. 风险的防范

环境百科全书-热带气旋-废墟
图10. 1989年9月17日,强热带气旋“雨果”过境瓜德罗普后,留下一片废墟。
(来源:http://www. guadeloupe. franceantilles. fr/actualite/education-sante- environnement/ dossier-cyclone-en-guadeloupe/)

  气旋监测可能是天气预报对经济和社会影响最大的领域。向安全当局和公众传递气象信息(观察到的气旋状况、预期的轨迹和演变)至关重要。预警程序必须事先明确,不同级别的气旋来临时,当局和民众应当作出不同级别的反应。就损失和社会影响而言,主要任务包括经济和民间活动的中断、流离失所者的住宿、紧急救济的提供以及后续的灾后重建。因此,既要避免因低估埋下巨大风险隐患,也要避免因高估削弱居民和官员对预测的信心。

环境百科全书-热带气旋-破坏
图11. 2002年1月22日,气旋“迪纳”过境留尼汪岛后,当地的一片柳杉地受到了严重破坏。

  法国的一些海外省和海外领地正面临着热带气旋风险:如西印度群岛的瓜德罗普岛和马提尼克岛、印度洋的留尼汪岛、太平洋的新喀里多尼亚和波利尼西亚。在岛上,疏散居民,让其远离受威胁区域几乎是不可能的,重点是要确保民众的生命财产安全。“专业气旋应急计划”(Specialised Cyclone Emergency Plan)规定了信息通知和专业服务动员方面的责任。该计划的执行工作由国家代表(包括各海外省省长及各领地高级专员)负责,根据法国气象局地方办事处的观察和预测结果进行决策和管理。

  飓风过后,灾后恢复需要迅速的行动和国家的大力支持。然而,只有发达国家能够真正做到这一点,而在其他地区,飓风留下的伤疤或将持续数年。同时,需要赔偿的巨大损失也会使保险公司陷入困境。考虑到索赔的规模高达数亿到数百亿欧元,这些公司还会与其他公司进行再保险。通过这样一场金融多米诺效应,气旋在热带国家掀起的自然风暴将会在伦敦、苏黎世、纽约或东京等较为风平浪静的市场再度掀起经济风暴。

 


参考资料及说明

封面图片:www.commondreams.org


环境百科全书由环境和能源百科全书协会出版 (www.a3e.fr),该协会与格勒诺布尔阿尔卑斯大学和格勒诺布尔INP有合同关系,并由法国科学院赞助。

引用这篇文章: ROUX Frank (2024年2月24日), 热带气旋:影响与危害, 环境百科全书,咨询于 2024年4月25日 [在线ISSN 2555-0950]网址: https://www.encyclopedie-environnement.org/zh/air-zh/tropical-cyclones-impacts-and-risks/.

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