根据30年的研究,热带气旋强度正在增强

Weak tropical cyclones have gotten at least 15% more intense over the past 30 years.
Weak tropical cyclones have gotten at least 15% more intense over the past 30 years.Image: Unsplash/NASA
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  • 最新研究显示,过去30年间,弱热带气旋的强度至少增强了15%。

  • 这意味着,几十年前可能只会造成轻微损失的风暴,随着地球变暖正变得更加危险。

  • 研究人员表示,沿海社区需要为未来这种强度增强以及同期海平面上升做好更充分的准备。

过去30年来,全球热带气旋的强度一直在增强,而且增强的不只是那些广为人知的大型气旋。我们的新研究发现,全球各地热带气旋活动海盆中的弱热带气旋强度至少增强了15%。

这意味着,几十年前可能只会造成轻微损失的风暴,正变得更加危险,因为地球正在变暖。

海洋变暖为风暴增强提供了更多能量,理论和气候模型也表明,强风暴会变得更强,但强度并不容易记录。我们找到了一种测量强度的方法:利用风暴下方的洋流,并借助数千个漂流浮标——这些漂浮装置大小如沙滩球,可充当实验室,向全球传回测量数据。

为何强度一直难以测量

热带气旋是大型风暴,具有旋转的风和云,形成于温暖的海水之上。在大西洋,它们被称为热带风暴或飓风;在西北太平洋,则被称为台风。

热带气旋的强度是判断风暴可能造成多大损失的最重要因素之一。然而,仅凭卫星观测很难准确估算其强度。

强度通常根据距海面约33英尺(10米)处的最大持续地面风速来衡量,测量时段为1分钟、2分钟或10分钟,具体取决于负责测量的气象机构。飓风发生时,几乎不可能抵达风暴的这一区域。

对于一些风暴,美国国家海洋和大气管理局(NOAA)的气象学家会驾驶专用飞机进入气旋,并投放测量设备,在设备下落过程中收集详细的强度数据。但还有更多风暴没有以这种方式进行测量,偏远海盆的情况尤其如此。

目前,全球有超过1,100个漂流浮标正在追踪热带气旋。美国(蓝点)运行着其中的430多个。Image: 美国国家海洋和大气管理局(NOAA)

我们的研究于2022年11月发表于《自然》杂志,介绍了一种新方法,利用洋流推断热带气旋强度;目前已有大量漂流浮标在测量洋流。

漂流浮标如何工作

漂流浮标是一种漂浮球体,内部装有传感器和电池,并连接一个“阻力锚”,形似风向袋,拖曳在水下,以帮助浮标保持稳定。漂流浮标随洋流移动,并定期向卫星传输数据,包括水温和位置。位置数据可用于测量洋流速度。

图示为美国国家海洋和大气管理局(NOAA)的漂流浮标,以及帮助其在热带气旋期间也保持稳定的阻力锚。Image: 美国国家海洋和大气管理局(NOAA)

自美国国家海洋和大气管理局(NOAA)于1979年启动全球漂流浮标计划以来,全球海洋中已部署了超过25,000个漂流浮标。这些设备累计提供了约3,600万条记录。其中,超过85,000条与弱热带气旋有关——包括热带风暴或1级飓风、台风;约5,800条与较强热带气旋有关。

这些数据不足以分析全球强气旋的情况,但我们可以发现弱热带气旋强度的变化趋势。

原理如下:风通过摩擦力将动量传递给海洋表层水体,从而驱动洋流。风速与洋流之间的关系称为埃克曼理论,为我们利用漂流浮标测得的洋流推算风速提供了理论基础。

我们推算出的风速与附近浮标阵列直接测得的风速一致,这证明了利用漂流浮标测量结果估算热带气旋强度的新方法是可靠的。

风暴下方的证据

在分析这些记录时,我们发现,1991至2020年间,弱热带气旋引发的洋流在全球范围内变强。我们计算得出,洋流增强对应于弱热带气旋强度增加15%至21%,且这种增强发生在所有海盆。

在包括中国、韩国和日本在内的西北太平洋,数量相对较多的可用漂流浮标数据也显示,强热带气旋的强度持续上升。

我们还从卫星测得的水温变化中发现了强度增强的证据。热带气旋经过海洋时,会从温暖的表层海水中获取能量,并搅动下方的水层,在身后留下冷水带。更强的热带气旋会将更多深层冷水带到海洋表面,导致海表降温幅度更大。

需要牢记,即使是弱热带气旋也可能造成灾难性影响。热带风暴“梅吉”在菲律宾称为“阿加顿”,它引发了山体滑坡,并被认为造成了菲律宾214人死亡,时间为2022年4月。初步估算显示,2022年11月飓风“妮可”以1级风暴强度袭击佛罗里达州时,造成的损失超过5亿美元,其中沃卢西亚县单一县就遭受了这些损失。

2022年大西洋飓风季于11月30日正式结束,共有14场命名风暴和8场飓风。全球气温上升将如何影响热带气旋的生成数量,目前尚不清楚;但我们的研究结果表明,沿海社区需要为未来形成的热带气旋强度增强以及同期海平面上升做好更充分的准备。

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