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图说飓风
更新日期:2016-12-13 22:33:04
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——图解地球上最强有力的风暴


提供者 David Fierstein


进入飓风频发的时节后,总会有人鼓励我去讲述这些可怕的风暴背后的科学故事。它们每年不可避免又毫无预兆地发生着。只有在某些飓风造成破坏性的打击后,我们才会忽然意识到,尽管我们人类集合了力量、智慧和改变世界的科技,但有时候,我们却如此微不足道、不堪一击。
那么,对于这些非同寻常的天气现象,我们知道些什么呢?了解这个学科当然需要做大量的阅读,但是如同许多其他科学现象那样,通过信息图表来解读飓风可能是最有效的途径。
下面这幅图来自于《科学美国人》2004年10月刊,它向我们解释了飓风的形成过程。(值得注意的是,这篇题为《控制飓风》(Controlling Hurricanes)的文章描述了科学家试图通过改变飓风的形成条件从而减弱它们的影响的野心。然而十二年后,这个目标似乎还远未达成。)


“解剖”飓风
一些科学家认为,他们或许能够通过改变飓风中心、甚至是周围环境的原始物理条件(例如空气温度或湿度),来减弱飓风或者把它们引开。为了实现这个目标,他们需要准确而详细的预测数据。在这里,我们简单概述这些强有力的风暴的形成过程。(原文刊载于《科学美国人》2014年10月刊)
热带海洋不断向空气中释放热量和水汽,在海洋表面形成了大量暖湿气流——这是飓风的源头①。随着暖湿气流的攀升,水蒸气遇冷凝结形成了云和雨②。这种冷凝作用产生的热量进一步促使雷雨云形成,并令其继续攀升③。
热带海洋上空的热量释放形成了一个海平面上的低压区,区域外部的暖湿气流也向这里聚集④。空气持续性地流动到新生的雷暴区,将大量的热量、空气和水转移向高空⑤。这种上升运动和热量释放进一步加剧了周围空气向逐渐形成的风暴中心的汇聚。在地球自转的作用下,它们开始旋转⑥。这个过程快速进行,最终构成风暴。
随着风暴加剧,一个飓风眼——平静而具有低气压的飓风中心形成了⑦。飓风眼被四周的云和强风构成的眼壁环绕⑧。至此,风暴形成了飓风。与此同时,飓风上部的平流层像一个盖子,失去了大量水蒸气的上升热气流在遇到平流层后便不能再攀升了。一部分干燥空气落回飓风眼⑨和云带之间⑩,而剩下的远离风暴中心盘旋而下?。 这时,周围大规模的气流引导着飓风按其路径前行。


图片来自于《科学美国人》2004年10月刊Ross N. Hoffman的文章《控制飓风》,提供者:David Fierstein


另外一个重要的问题是飓风发生在何地。下面这幅由John Nelson提供的地图对飓风的布局做了可视化汇总。它显示了从1851年到2012年间所有存在记录的飓风。这幅从南极看去的立体投影图具有相当重大的启发意义。尤其显著的是,数据自身也以近似于飓风的螺旋状分布。


提供者 John Nelson, 点击下面链接跳转到三维可视化模式


四年前,Nelson把他漂亮的可视化图像贴上他的博客,随即便受到了广泛好评并被大量分享。今年6月,他在博客上发布了一篇文章,文中他重新审视了该项目,并解释了他是如何制作这幅地图的。
所以,虽然我们还不太可能在短时间内控制飓风,但是我们至少可以十分精确地将它们可视化。为了降低这些巨大而善变的自然界猛兽所造成的破坏,人们需要做出大量努力,而从本地以及全球的角度理解飓风的行为则是其中重要的一步。


作者Amanda Monta?ez 是《科学美国人》的图像编辑助理。


(翻译:杨柳  审校:吴非)


原文链接【科学美国人博客】:
http://blogs.scientificamerican.com/sa-visual/visualizing-hurricanes/


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