气象科普

海洋变暖延长登陆飓风生命史

发布时间:2020-12-11 16:28:40 作者: 字体:

本期嘉宾:日本冲绳科学技术大学院大学教授 皮纳基·查克拉博蒂

日本冲绳科技大学院大学博士 李林

美国普林斯顿大学研究员 杨文昌

国家气候中心副研究员 尹宜舟

采访人:中国气象报记者 吴鹏

如美国国家海洋和大气管理局(NOAA)预测的,今年刚刚结束的大西洋飓风季,飓风活动“极度活跃”:共生成30个命名风暴,其中13个发展成飓风,包括6个强飓风。而在正常情况下,一个大西洋飓风季平均出现12个命名风暴,其中6个演化为飓风,包括3个强飓风。今年大西洋生成的风暴数量已远远高于正常水平,是有记录以来生成风暴最多的飓风季。
  飓风“变异”
  自1900年以来,飓风的破坏力一直呈现出增强的趋势,最恶劣的飓风发生频率是100年前的3倍以上。之前有研究表明,过去40年,在全球飓风生成地,飓风中心附近最大持续风速正变得越来越强,气候变暖可能正在加剧这一趋势。
  飓风强度增加最明显的区域是北大西洋。1979年~1997年,北大西洋共生成777个热带气旋,其中有136个为强飓风;1998年~2017年,北大西洋生成热带气旋1572个,其中达到强飓风标准的有529个。过去近40年,北大西洋生成强飓风的概率每十年增加49%。
  如果将飓风比作一个巨人,那么在气候变化的影响下,这个巨人的力量正变得更加强大。不仅如此,它的“寿命”也在增加。研究人员李林和皮纳基·查克拉博蒂近日发表在《自然》杂志上的一项研究表明,气候变化导致北大西洋登陆飓风衰减速度变慢,持续时间更长。换句话说,飓风变得更“抗衰老”了——1960年北大西洋飓风可能在登陆后一天内强度衰减75%,而当前飓风的衰减率为50%。
  水汽为飓风“续命”
  那么是什么原因导致飓风更“抗衰老”呢?分析认为是变暖的海洋。飓风的能量来自于热带海洋中的热量:海洋温度越高,海表下的温暖水域越深,就可以给飓风提供更多的能量。
  “在绘制数据图时,我们可以清楚地看到飓风减弱的时间在增加,其波动起伏的趋势与海表温度的变化趋势相吻合。”李林说。飓风是热力发动机,就好像汽车的发动机一样。在汽车发动机中,燃料燃烧将热能转化为机械能。对于飓风而言,从海表吸收的暖湿水汽就是强化和维持其破坏力的“燃料”,而来自水汽的热能则转化为飓风发展所需的动能。“一旦飓风登陆,来自海洋的水汽供应急剧减少,甚至被切断,这就相当于停止向汽车发动机供应燃料。没有燃料,汽车将会无法行驶;而没有水汽来源,飓风将消亡。”尹宜舟说。
  模拟结果显示,即使每个飓风以相同的强度登陆,在更暖水域上生成的飓风衰减速度更慢;如果飓风登陆后没有携带水汽,那么海表温度对其衰减速度就不再产生任何影响。可见,虽然飓风登陆后,其与海表之间的联系被切断,不再能够获得海洋的水汽供应,但其体内仍然携带着一定量的水汽,这些水汽在移动过程中逐渐消耗。
  过去50年中,北大西洋的海水温度升高了0.6℃左右。在变暖海洋中生成的飓风可吸收和储存更多的水汽,衰减速度相应减慢。“当前关于飓风衰减的理论模型并未将水汽考虑进去,只是将登陆后的飓风视为干燥的气旋,因地面摩擦而逐渐衰减,但我们的研究表明这些模式存在明显缺陷。科学家在利用气候模式预测海洋变暖对飓风的影响时,应充分考虑飓风中所含水汽的重要性。”李林说。
  “怪兽”深入内陆地区
  人类活动排放的温室气体产生的温室效应导致地球系统能量不断增加,这些能量不断积聚在海洋中,致使海洋热含量持续上升。据统计,温室气体产生的热量90%以上都被海洋吸收了。吸收如此多热量的海洋正在加速变暖,这为孕育长寿命飓风等天气“怪兽”提供了有利条件。此前也有研究指出,大气越温暖,能够锁住的水分就越多,极端风暴也就更“湿”——空气每升温1℃左右,可以多容纳7%的水分,所带来的风雨影响就更猛烈。
  在飓风寿命延长后,可能带来的破坏力将不仅局限于沿海,而是会延伸至更远的内陆,造成的经济损失也更重。例如,2017年的飓风“哈维”在美国德克萨斯州东部地区附近停留了近一周,造成1250亿美元的损失;2018年的飓风“佛罗伦萨”登陆美国后以缓慢的速度在内陆推进与逗留,形成持续数天的强降雨,累计降水量达1000毫米。“随着全球气温升高,内陆地区可能会受到更大影响,而这些地区由于缺乏相应的防御设施和经验,应对飓风的能力可能比沿海地区更差。”皮纳基·查克拉博蒂说。
  值得注意的是,在中国、日本及东南亚国家登陆的台风,初步结果表明其衰减速度同样在减慢。因此,如果不遏制全球变暖,无论是飓风还是台风,寿命都将延长,杀伤力也将大大增强。
  “为此,沿海和内陆地区需进一步加强对热带气旋和风暴潮的监测预警能力,提高对强飓风等极端天气气候事件的预测水平,从传统预报转向基于影响的预报;加强防洪排涝基础设施建设,改进城市排水系统,提高高层建筑的抗风能力;还需开展对重点领域、关键行业及脆弱地区气候变化影响和适应能力评估,提升适应策略的针对性和可操作性等。”杨文昌说。



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海洋变暖延长登陆飓风生命史
2020-12-11 16:28:40

本期嘉宾:日本冲绳科学技术大学院大学教授 皮纳基·查克拉博蒂

日本冲绳科技大学院大学博士 李林

美国普林斯顿大学研究员 杨文昌

国家气候中心副研究员 尹宜舟

采访人:中国气象报记者 吴鹏

如美国国家海洋和大气管理局(NOAA)预测的,今年刚刚结束的大西洋飓风季,飓风活动“极度活跃”:共生成30个命名风暴,其中13个发展成飓风,包括6个强飓风。而在正常情况下,一个大西洋飓风季平均出现12个命名风暴,其中6个演化为飓风,包括3个强飓风。今年大西洋生成的风暴数量已远远高于正常水平,是有记录以来生成风暴最多的飓风季。
  飓风“变异”
  自1900年以来,飓风的破坏力一直呈现出增强的趋势,最恶劣的飓风发生频率是100年前的3倍以上。之前有研究表明,过去40年,在全球飓风生成地,飓风中心附近最大持续风速正变得越来越强,气候变暖可能正在加剧这一趋势。
  飓风强度增加最明显的区域是北大西洋。1979年~1997年,北大西洋共生成777个热带气旋,其中有136个为强飓风;1998年~2017年,北大西洋生成热带气旋1572个,其中达到强飓风标准的有529个。过去近40年,北大西洋生成强飓风的概率每十年增加49%。
  如果将飓风比作一个巨人,那么在气候变化的影响下,这个巨人的力量正变得更加强大。不仅如此,它的“寿命”也在增加。研究人员李林和皮纳基·查克拉博蒂近日发表在《自然》杂志上的一项研究表明,气候变化导致北大西洋登陆飓风衰减速度变慢,持续时间更长。换句话说,飓风变得更“抗衰老”了——1960年北大西洋飓风可能在登陆后一天内强度衰减75%,而当前飓风的衰减率为50%。
  水汽为飓风“续命”
  那么是什么原因导致飓风更“抗衰老”呢?分析认为是变暖的海洋。飓风的能量来自于热带海洋中的热量:海洋温度越高,海表下的温暖水域越深,就可以给飓风提供更多的能量。
  “在绘制数据图时,我们可以清楚地看到飓风减弱的时间在增加,其波动起伏的趋势与海表温度的变化趋势相吻合。”李林说。飓风是热力发动机,就好像汽车的发动机一样。在汽车发动机中,燃料燃烧将热能转化为机械能。对于飓风而言,从海表吸收的暖湿水汽就是强化和维持其破坏力的“燃料”,而来自水汽的热能则转化为飓风发展所需的动能。“一旦飓风登陆,来自海洋的水汽供应急剧减少,甚至被切断,这就相当于停止向汽车发动机供应燃料。没有燃料,汽车将会无法行驶;而没有水汽来源,飓风将消亡。”尹宜舟说。
  模拟结果显示,即使每个飓风以相同的强度登陆,在更暖水域上生成的飓风衰减速度更慢;如果飓风登陆后没有携带水汽,那么海表温度对其衰减速度就不再产生任何影响。可见,虽然飓风登陆后,其与海表之间的联系被切断,不再能够获得海洋的水汽供应,但其体内仍然携带着一定量的水汽,这些水汽在移动过程中逐渐消耗。
  过去50年中,北大西洋的海水温度升高了0.6℃左右。在变暖海洋中生成的飓风可吸收和储存更多的水汽,衰减速度相应减慢。“当前关于飓风衰减的理论模型并未将水汽考虑进去,只是将登陆后的飓风视为干燥的气旋,因地面摩擦而逐渐衰减,但我们的研究表明这些模式存在明显缺陷。科学家在利用气候模式预测海洋变暖对飓风的影响时,应充分考虑飓风中所含水汽的重要性。”李林说。
  “怪兽”深入内陆地区
  人类活动排放的温室气体产生的温室效应导致地球系统能量不断增加,这些能量不断积聚在海洋中,致使海洋热含量持续上升。据统计,温室气体产生的热量90%以上都被海洋吸收了。吸收如此多热量的海洋正在加速变暖,这为孕育长寿命飓风等天气“怪兽”提供了有利条件。此前也有研究指出,大气越温暖,能够锁住的水分就越多,极端风暴也就更“湿”——空气每升温1℃左右,可以多容纳7%的水分,所带来的风雨影响就更猛烈。
  在飓风寿命延长后,可能带来的破坏力将不仅局限于沿海,而是会延伸至更远的内陆,造成的经济损失也更重。例如,2017年的飓风“哈维”在美国德克萨斯州东部地区附近停留了近一周,造成1250亿美元的损失;2018年的飓风“佛罗伦萨”登陆美国后以缓慢的速度在内陆推进与逗留,形成持续数天的强降雨,累计降水量达1000毫米。“随着全球气温升高,内陆地区可能会受到更大影响,而这些地区由于缺乏相应的防御设施和经验,应对飓风的能力可能比沿海地区更差。”皮纳基·查克拉博蒂说。
  值得注意的是,在中国、日本及东南亚国家登陆的台风,初步结果表明其衰减速度同样在减慢。因此,如果不遏制全球变暖,无论是飓风还是台风,寿命都将延长,杀伤力也将大大增强。
  “为此,沿海和内陆地区需进一步加强对热带气旋和风暴潮的监测预警能力,提高对强飓风等极端天气气候事件的预测水平,从传统预报转向基于影响的预报;加强防洪排涝基础设施建设,改进城市排水系统,提高高层建筑的抗风能力;还需开展对重点领域、关键行业及脆弱地区气候变化影响和适应能力评估,提升适应策略的针对性和可操作性等。”杨文昌说。


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中国气象局 陕西省政府网站