影響美國的氣旋
冷渦氣旋是溫帶氣旋的一種,因發展極速,威力巨大,被稱為又「炸彈氣旋」。
1、什麼是低氣壓系統?
低氣壓系統是指在海平面高度上,大氣氣壓較鄰近地區低的區域。風朝這片低壓區域聚合時,由於地球自轉所產生地轉偏向力,大氣在旋轉過程中,發生偏向,在北半球形成逆時針的空氣旋渦,北南球形成順時針的空氣旋渦,氣象學上稱氣旋,也是低壓系統。
系統內部的循環會讓空氣向上移動到大氣中,在那裡空氣中由於上升導致水分凝結,然後形成降水。
氣旋和反氣旋示意圖
特殊氣旋---龍捲風
「毫巴」是氣象學家用來描述氣壓,也就是因為空氣的重量產生的力的單位。地球表面的標準大氣壓是1013.2毫巴,【1毫巴等於100帕 (hPa)】。而一個氣旋裡的氣壓降得越低,它帶來的風暴就越猛烈。強颶風的中心氣壓通常是900毫巴,看似不大的氣壓變化能造成巨大的不同。
2、「炸彈氣旋」的定義
大氣氣壓的下降讓風暴系統獲得更多的空氣並持續增強,但如果氣壓是在一天內或者更短的時間內急劇下降了至少24毫巴,在氣象學上就會被稱為"炸彈氣旋"。
"炸彈氣旋"學名稱爆發性溫帶氣旋,一般指由冷空氣結合暖溼氣流快速發展而來的溫帶氣旋,由於它爆發強,發展快,破壞力巨大,會帶來強烈的暴風雪和降溫,威力如同炸彈,因此美國的氣象學家形象地稱它為"炸彈氣旋"。
但這個"炸彈氣旋"並不是美國特產,溫帶氣旋在我國也很常見,大家耳熟能詳的蒙古氣旋、東北冷渦、黃淮氣旋都屬於這個大家族。
影響我國的極地冷渦
3、我國的「炸彈氣旋」
不過,我國的溫帶氣旋性子相對比較溫和,很少出現比較強的"炸彈氣旋",但少,不意味著沒有。
2007年3月初,山東、遼寧、吉林出現極端暴風雪天氣,這次天氣的元兇就是由一個快速發展的溫帶氣旋出海引發的,雖然我們沒有給它起一個特別炫酷的名字,但暴風雪影響也是很大,遼寧鞍山降雪量達到78毫米,遼寧全省交通幾乎癱瘓。山東威海、煙臺、濰坊等市先後遭受風暴潮和暴風雪襲擊,瞬時最大風力13級,海上最高潮位達3.21米。
沿海地區的風暴潮
因為大多數的「炸彈氣旋」主要發生在海上,因此其影響有限,有些「炸彈氣旋」在海上發生-發展-消亡,除了業內人士以外,都不會引起媒體和人們的注意。
2018年1月4-5日,一個"炸彈氣旋"襲擊北美東海岸地區。這次襲擊美國東北部的「炸彈氣旋」,它在21個小時內氣壓降低了53 hPa, 這一氣壓降低速度創美國近年之最,中心氣壓降低到951 hPa,這一數值已經堪比三級颶風。比如2017年重創美國的四級颶風哈維中心最低氣壓達到937 hPa。
炸彈氣旋的螺旋狀雲帶達數千公裡
4、「炸彈氣旋」的威力
事實上,除了氣壓低到颶風級別,其風速也達到颶風等級,比如"炸彈氣旋"影響嚴重的美國羅得島和麻薩諸塞州最高風速達每小時134公裡,這麼強的風速已經達到了美國一級颶風的等級,也超過了東亞沿岸的颱風標準。
在天氣雲圖上,"炸彈氣旋"的螺旋狀雲帶空間尺度一般在數千公裡,與颶風的空間尺度不相上下,甚至還要更大一些,因此當這樣的系統發展起來,蔓延數千公裡,往往能夠影響像美國這樣的大國甚至一半的國土和超過一半的人口。
密西根州聖約瑟夫的燈塔成了「冰塔」
美國這次暴風雪過程異常寒冷,時速159公裡的狂風咆哮美國東北部最高峰華盛頓山,將這一地區氣溫降至-38℃,接近歷史最低溫度。體感溫度達到-69℃。注意,是體感溫度,這和我們平時天氣預報中看到的氣溫並不是一回事,體感溫度通常綜合了風力、溼度等影響因子,像這次美國的"炸彈氣旋"由於風力巨大,溼度也大,帶來的風寒效應明顯,因此體感溫度會很低,同樣氣溫,有風就會感覺更冷一些,溼度大的話,寒意會更重。
此次"炸彈氣旋"造成了美國有史以來最嚴重的風寒,大量的公民因為無法適應突變的環境而生病甚至失去生命。與炸彈氣旋相對應的天氣現象為狂風、嚴寒和暴風雪,進一步引起海水倒灌、樹木房屋倒塌、停水停電、航班延誤。
海水倒灌,然後被凍結住了
暴風雪使美國多個機場陷入混亂
5、「炸彈氣旋」的成因
「炸彈氣旋」是氣象學家們進行理論分析的完美模型,集合了形成中緯度天氣系統的三個主要元素:
一是來自低緯度和熱帶地區的強水汽輸送。
二是中緯度地區強烈的溫度對比,氣旋南面和東面為來自低緯度的強暖溼氣團,而氣旋北部和西部為來自高緯度和極區的強冷空氣,這種溫度對比越強,發展起來的氣旋系統越強烈。
三是中高層大氣的強大的低壓槽,多數情形下還有切斷低壓發展。
熱帶的颶風
儘管「炸彈氣旋」強度與來自熱帶的颶風系統可比,「炸彈氣旋」和颶風(颱風)系統還是在動力學過程和形成機理上截然可分。
颶風(颱風)是熱帶現象,而氣旋是中高緯度現象。
中緯度氣旋系統發展主要是源自中緯度的強烈的溫度差(溫度梯度,斜壓性),而颶風和颱風靠的是熱帶海洋水汽潛熱釋放對颱風源源不斷的能量補充,颶風往北移動登陸後迅速減弱,而氣旋一般入海後還會迅速增強。
比較起來"炸彈氣旋"要比颶風難熬一點,颶風多發生在熱帶和夏秋季節,而炸彈氣旋專挑冬季最冷時刻,伴隨有暴風雪和嚴寒天氣。
平均而言,在北半球每年會出現大概45個這樣的強氣旋,而南半球會出現大概26個。因為氣旋主要是出海後或者在沿岸增強,所以"炸彈氣旋"主要影響大洋的沿海國家,比如北美,西歐,日本等地。
北極渦旋在日本海製造出了一個新的風暴
炸彈氣旋在雲圖上已經顯露出了它張牙舞爪之勢
日本首都東京降下大雪
日本把"炸彈氣旋"翻譯為「爆彈低氣壓」,每年大概會有20個這樣的「爆彈低氣壓」影響日本。例如2014年12月29日發展起來的低壓中心最低達到949.8hPa,這一強度達到了大多數強颱風的等級,造成日本南部地區暴雨如注,北部地區暴雪封山。
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