飓风的速度可达每小时200英里

2005年8月,居住在美国墨西哥湾密西西比州古尔夫波特市和比罗克西市之间沿90号海滨公路的科基 · 佩雷特(Corky Perret)在遭受“卡特琳娜”强飓风袭击后,几乎什么都没有留下。面对10米高的巨浪,一切都给冲刷走了。他说:“完了,我什么都没有了。”

佩雷特是渔业办事处的职员,飓风过后他愿留下重建家园,但不知怎么办才好。当初他在当地建房定居时,很少有风暴袭击。“现在这种好日子已经过去了”,他说,“今后的风暴袭击可能会更厉害些,因为沿海的防波设施部分已被冲毁了。

近年来,大西洋飓风发作频频,出现了许多热带风暴,“威尔马”是大西洋飓风中最强烈的一次。去年“卡特琳娜”飓风给新奥尔良市带来了巨大的灾难。

气候变暖引发飓风频繁?针对大西洋频频生成的热带风暴,1996年风暴预测专家曾一致认为:大西洋风暴是正常周期循环的一部分,没有迹象表明气候变暖与世界各地日趋增多的大风暴之间的联系。

到了1998年,科罗拉多州立大学的气象学家威廉 · 格雷(William Gray)和麻省理工学院的克里 · 伊曼纽尔(Kerry Emanuel)在飓风强度的增加与气候变暖之联系的论证上稍稍前进一步。在《美国气象学会会刊》1998年发表的文章中,他们的结论是空气中CO2含量的增加并不影响热带风暴发生的频率或改变其影响区域,但其强度仅增加10%左右。

现在这项结论遭到了质疑。大量的论文提出警告,认为过去30年来随着气候的变暖,不仅风暴的频率增加,强度提升,持续的时间也延长,带来更多雨量,甚至缺乏有效的预报途径。伊曼纽尔就是主张气候变暖会加速风暴发生的代表,他在论文中写道:“未来的温室效应会提升热带旋风破坏性的潜力。随着各国沿海沿岸居民的增加,到21世纪飓风造成的损失将更具破坏性。”

飓风是怎么形成的?

1998 年8 月24 日, 安德鲁飓风呼啸着光临了佛罗里达和科勒尔盖布尔斯。上图: 屋顶写着: 安德鲁到过这儿。中图: Naranja 湖区满地狼藉。下图: 一块木板穿树而过。

在世界范围内,每年约发生85次热带旋风,其中2/3达到飓风的程度,逐年来总的发生次数并无多大改变,但其分布地区有变化。如在大西洋上空产生较多风暴,太平洋上空则较少产生风暴;反之,如太平洋产生较多风暴,大西洋就较少。但世界风暴集中地区则是西北太平洋地区,该地区集中了世界风暴总数的1/3。2004年日本就遭受10次强台风袭击,为常年的3倍。

热带旋风的形成过程:开始时是一连串的雷雨风暴,继而形成一股暖而潮湿的空气在热带洋面上徘徊。当热空气上升时,水蒸汽凝结变成水滴,释放出潜热加热周围的空气,并将热空气送往大气高层(潜热是热带飓风的形成因素之一)。

如果近旁有足量的风暴云存在,暖湿的空气就会形成伊曼纽尔所谓的“空气柱”从洋面垂直通往高空同温层的边界。与此同时,空气柱在上升过程中其底部的低压吸收了周围许多空气,并以水汽凝结释放潜热的形式使空气柱获得更多的能量在洋面上游走。随着空气柱的一再上升,其底部则进一步降压。如果这种现象发生在赤道南北纬4°以上,一种复合的加速度则作用于流入柱内的空气,且越转越快最终形成旋风。

当条件有利时,热带旋风在形成中迅速获得能量,从低气压转为风暴,最后变为飓风,其能量之大是惊人的。美国国家海洋和大气管理局(NOAA)的克里斯 · 兰德西(ChrisLandsea)曾计算过,典型的飓风一天持续能释放1015焦耳的能量,相当于100万颗投在日本广岛的原子弹。幸运的是,飓风内大部分能量是向其上空中散发,而不是向侧面散发。

面对飓风所带来的破坏,气候转暖只能使情况更糟。初始形成的湿空气柱一般只在洋面温度超过26℃时形成。当海洋温暖时,大部分洋面超过这个温阈。每超过温阈1℃,都能提升飓风的强度。“卡特琳娜”飓风发生时,此时墨西哥湾洋面温度为30℃左右,这也为伴随着温度的上升将会发生更多、更强飓风的观点提供佐证。

如何“消灭”飓风

但飓风科学奠基人之一的格雷指出,几十年前关于飓风形成的气象条件中,有一个条件是洋面温度与洋面上空的温度之差,即初始风暴云就是靠这种温差造成的对流而形成的。气象模型指出,气候变暖后将同时提高高空和洋面温度,洋面则在触发飓风前虽温度高些,但热带产生飓风的潜力大致保持不变。

气象模型同时也认为,气候变暖也不会扩大飓风形成带的范围。飓风通常在有空气上升的“热带内部会聚区”地段发生(该区随季节不同在赤道上下游走,区内既有热空气上升,附近也有其他空气下降)。超过纬度20°的南北侧,下降空气常常能阻断风暴的形成,或飓风在较温暖的洋面形成后受下降空气的影响远离热带地区。

还有更为复杂的情况。即使条件齐备,如果没有大气扰动的触发,飓风也不会形成,甚至有大多数热带风暴在成长为飓风之前中途夭折。因此,如果气候变暖会更频繁地为飓风形成创造条件,则更应知晓如何不去触发它们,并一旦形成后,如何去消灭它们。

设想有两条途径可“消灭”飓风:第一是截断它的“燃料”,即截断潮湿的热空气,而后者来自温暖的海水。当风暴正在形成中,洋面上激起的浪致使洋面温度下降。此时,特别是遇上移动缓慢的风暴,由于燃料的缺失,风暴很快会结束。

第二个途径是风能阻断潮湿的空气柱。即使在风暴的形成过程中,只要引入干燥的空气也能破坏一次潜在的飓风,或阻止雷云的形成。气象模型目前对小规模飓风的形成缺乏相应的说明,但部分展示的是气候变暖后增加了上层大气的风速,直到瓦解飓风的形成。

不确定性

由于飓风的发生具有很大的不确定性,致使不同的计算机模型对气候变暖的预测产生不同的结果:有的表明将增加飓风的肆虐,有的则预测会减少。这种分歧是不足于令人惊奇的,即使是今天最好的模型,也不足以预测飓风是否会形成。因为对于飓风这种大气现象我们的知识还很不足,许多机理是我们不知道的。亚特兰大乔治亚技术学院的彼得 · 韦伯斯特(Peter Webster)说:“如果我们能了解为什么世界每年会发生约85次的风暴,而不是200次或25次,那么我们就能说出气候变暖后飓风发生的前景是什么?所谓预测,只不过是统计数字的外推而已。”

另一种复杂性是气温的变化促使或减缓自然界气候循环而影响飓风季节的杀伤性。“厄尔尼诺”现象,即周期性发生的逆转的风向和洋流。当发生厄尔尼诺现象时,热带西太平洋的暖流向东扩散,其结果是:该年的飓风增多了,直到厄尔尼诺现象结束。

还有其他因素在起作用。大西洋的风暴大多形成于西非洲,只有当该地区有雨时才可能形成大的风暴。这可能当西非洲处于干旱时,干燥、多尘的风吹向大西洋,阻断了飓风的形成。但这无助于预测其他温暖区域产生的飓风。至今没有人弄明白气候变暖会对厄尔尼诺现象产生何种影响。

面对这种不确定性,直到今日研究者们一致认为,通过气候变暖来预测某地区飓风形成的模型是不可能的。从全球看来,学说和最新模型只对将来发生的飓风略增一点知识。

2005年8月,伊曼纽尔出版了他的研究成果。他普查了以往半个世纪内全世界飓风强度记录后认为,与以往相比,风暴持续的时间平均延长了60%,风速提高了15%,其结果是典型的飓风破坏力增加了70%。

在世界上研究风暴的专家中,目前格雷的主要兴趣放在占全世界风暴发生10%的大西洋海域上,其余90%发生在太平洋和印度洋等地的风暴则是韦伯斯特和伊曼纽尔所关心的。

在美国历史上,造成损失最大的一次强飓风发生在1900年袭击得克萨斯州加尔沃斯顿的那次飓风,死亡人数比2005年“卡特琳娜”袭击新奥尔良还多。但两者与1970年袭击东巴基斯坦(现在是孟加拉国)死亡50万人的那场飓风相比,则相差悬殊。而最强大的飓风发生在1974年,台风中心压力为820毫巴、风速300公里/小时、直径2174公里。幸运的是这次飓风到达日本前大大地减弱了,没有造成太大的损失。

但要预测像“卡特琳娜”那样的飓风在美国何时再次发生却十分困难。据伊曼纽尔估计,要摸清飓风袭击美国的次数和强度需要50年时间,因为发生的频率太低了。但北大西洋过去十年间飓风发生的频率是没有先例的,这可能与气候变暖有某种联系。这是伊曼纽尔在《自然》杂志中著文所述的。