今天小编分享的科学经验：美国连遭天灾，伤亡惨重，欢迎阅读。
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NO.2682-美国连遭天灾
文字：小哲
校稿：朝乾 / 编辑：澄澈
10月9号夜间，美国佛罗里达州遭遇今年最大风王——飓风"米尔顿"，飓风一路摧枯拉朽，横穿佛罗里达半岛中部，造成了至少20人死亡。
"米尔顿"破坏力惊人
所过之处，一片狼藉
（图：TRT）▼
评级机构穆迪认为，"米尔顿"将造成1750亿美元损失，相当于佛州GDP的13%，破坏力超过了2005年的"卡特里娜"飓风。
佛罗里达被直接贯穿▼
飓风之大，一锅装不下
几乎填满了半个墨西哥湾
（飓风"米尔顿" 图：NOAA）▼
仅仅在半月前，飓风"海伦妮" 横扫美国东南部多个州，带走了至少191条人命，是"卡特里娜"之后美国最致命的飓风。
刚刚被"海伦妮"肆虐过的佛州
废墟还没来得及扫
这"米尔顿"又来了
（"海伦妮"过后的佛州坦帕市 图：E.Dorsey）▼
美国的气象灾害和地理环境息息相关。其展现出的某种劣势，可能和我们对美国地理的一般印象有很大出入。
一般印象里，美国的地理环境可以说是王炸开局，占尽了各种优势：
在落基山脉和阿巴拉契亚山脉之间，宽阔的密西西比河汇聚了众多支流，形成了一个面积达到310万平方公里的辽阔流網域，约等于一整个印度。
母亲河密西西比，几乎横跨半个美国
横屏 密西西比河流網域▼
这其中又包括153万平方公里的中央大平原，黑土层的面积也高达120万平方公里，作为对比，中国三大平原加起来也只有85万平方公里。
这么好的一块土地，再加上东西两大洋、南北无强邻，美国本土就成了一个兼顾海陆的超大号天府之国。
美国，天选之国？
（横屏 美国地形图 图：reddit）▼
但优势和劣势往往一体两面，美国开阔平坦的密西西比河流網域，确实有利于农业、工业、航运、铁路的快速展开，但也让冷暖空气可以快速推进，墨西哥和加拿大固然威胁不到美国，但是墨西哥湾和北极可以。
还记得《后天》么
说得就是北大西洋暖流崩了以后
北极冰锋长驱南下，大半个美国被埋了的故事
虽是科幻片，却有很强的事实依据▼
"柔软的腹部"
美国大平原以南就是墨西哥湾，属于热带和亚热带海網域，由于接受了更多的太阳辐射，海水十分温暖。
阳光、沙滩、大海、美女
墨西哥湾的正确打开方式？
（墨西哥湾旅游胜地坎昆 图：壹图网）▼
而在七千公里外，在低纬度东风的吹拂下，温暖的南赤道洋流在南美的圣洛克岬分流，其北支的圭亚那暖流沿着南美海岸经加勒比海注入墨西哥湾。又进一步提高了这里的表层水温，相比东边同纬度的大西洋水温要高出2～3℃。
南赤道洋流—圭亚那暖流—佛罗里达暖流—
北大西洋暖流
这是一趟穿越南北半球的辽阔征程▼
每年夏天，从加勒比海到非洲西海岸，北纬10°-20°区網域内的海洋表面温度常常超过30°C，会发育出大量飓风，这就是"大西洋飓风季节"。
这些飓风一路转进，有一部分会转进到墨西哥湾，此时墨西哥湾的海水表面温度可以达到32°C，大西洋飓风来到这里，被狠狠地加强了一把，为登陆美国做最后的准备。
"飓风池"发育—墨西哥湾加强—直扑美国
这是很多北大西洋飓风短暂而绚烂的一生
被吹秃了的佛罗里达，恰好处在飓风的主要路径上▼
登陆美国的飓风，有的年份多有的年份少，但肯定年年都有，美国成立了国家飓风中心（NHC），专门监控大西洋和太平洋上的热带天气系统，并将飓风分为五个等级。
飓风和台风其实是一回事儿
都是生成风力达到12级的北半球热带气旋
只不过"产地"和等级分类不同
西太平洋海網域生成的叫台风，分三级
东太平洋和大西洋海網域上生成的叫飓风，分五级▼
那些破坏力最强的飓风往往兼具两个特点：他们都在墨西哥湾获得了充足的补给，以及从南方"柔软的腹部"闯入美国内陆。
2005年8月25日，热带风暴"卡特里娜"持续增强为飓风后，穿越佛罗里达南部，进入墨西哥湾，此时墨西哥湾海水表面温度超过32°C，卡特里娜迅速增强为5级飓风，"卡特里娜"中心最高持续风速高达280km/h。
吸饱了水汽的"卡特里娜"
变成了罕见的超强五级飓风
即将给新奥尔良带来灭顶之灾▼
8月29日，加了buff的"卡特里娜"再次登陆路易斯安那州，密西西比河口的新奥尔良一度陷入混乱的无政府状态，当时多个避难所的食品、药品、生活必需品严重不足，由于迟迟等不到援助，骚乱和物资抢劫也层出不穷，这场灾难至今还是新奥尔良难以磨灭的伤痛。
整座城市都被水泡了
（灾后新奥尔良城区 图：wiki）▼
"卡特里娜"在登陆后加速向东北转进，由于美国中部一马平川，几乎没有地形障碍，"卡特里娜"横扫美国南部和中部多个州，造成超过1800人死亡和1000多亿美元的损失。这一场飓风就刮掉了美国当年GDP的1％。
人没了，家也没了
（灾后新奥尔良城郊住宅区 图：wiki）▼
十六年后的2021年，飓风"艾达"在加勒比海形成，一路向西北进发，进入墨西哥湾后快速发展，8月29日凌晨0点刚刚被确认为三级飓风，一个小时后就变成四级飓风，当天中午就以最大持续风速240km/h的强度在路易斯安那州登陆。
16年后，飓风"艾达"卷土重来
登陆风速加强为四级
横扫路易斯安那州▼
9月1日，也就是三天后，降级为后热带气旋的"艾达"在横扫中部大平原后，于夜间侵袭纽约，暴雨导致部分地区发生洪水，至少8人死亡，美国国家气象局也首次对纽约市部分地区发布了暴雨洪涝紧急警报。
宇宙中心纽约市，也被淹惨了
（纽约地铁被淹 图：twitter）▼
从距离上看，新奥尔良到纽约的距离相当于从广州到北京，而"艾达"的美国远征就仿佛台风从广州登陆，通过陆路沿着京广线一路向北，并在北京引发洪水。但仅凭常识就知道，这在中国几乎是不可能的。
距离相当于从广州刮到北京
一路翻越崇山峻岭
台风也就被磨得一干二净了▼
墨西哥湾确实给飓风加了buff，但要想贯穿美国北伐纽约，毫不设防的美国大平原也是必要条件。
而反观中国的地形，从浙江一直到广西的东南海岸线遍布山地丘陵，地形的阻挡与摩擦，会让风力迅速下降，所以一般的台风很难深入我国内陆。
比如2022年的台风"暹芭"登陆时风速达到35m/s，仅仅一天后就减弱为中心风速16m/s的热带低压，勉强到达广西东北部的"暹芭"已经很难确认其环流中心，"暹芭"这辈子都过不了长江了。
台风"暹芭"登陆后
被岭南的大山来回揉搓
还没出广西就快形魂消散了▼
极涡"亲自挂帅"
面对热带风暴，美国"柔软的腹部"可谓门户洞开，而在两千公里外的北方，美加边境是世界上最长的不设防边界，中央大平原连接着被长期侵蚀磨平的加拿大地盾，一块平地连着一块更大的平地，向遥远的北极敞开了胸怀。
也就是说在驻巴芬岛北海龙王面前
从哈德孙湾到墨西哥湾，几乎无险可守
南北向的密西西比河上空，寒流可以肆意流淌
（底图：shutterstock）▼
北极由于太阳辐射较少，低温的冷空气密度大，就下沉到地面附近，表现为"冷高压"，而在高空则表现为"冷低压"，高空的寒冷空气在地转偏向力的作用下围绕着北极自西向东旋转，形成了一个逆时针旋转的环流系统，称为极地涡旋，简称"极涡"。这是北半球冷空气和寒潮天气背后最大的boss。
极地涡旋迅速南下席卷北美
（12月23日至25日平均气温预测）▼
在冬季，北半球的极涡会分裂偏移，产生两个中心，分别位于西伯利亚与加拿大巴芬岛上空，所以这两个地区特别寒冷。
相当于分出好多条北海龙王
每一条南下都是一次大寒潮
（图片：NOAA）▼
平时，中纬度高空的西风带会环绕在极涡周围，将极地的冷空气牢牢锁住。 但如果西风带减弱、会形成较大的"波动"，高空的西南风和西北风，会带动低空的冷空气南下，让温带也体验下啥叫北极。
得克萨斯和阿拉斯加成了一个温度
等于免费体验了一把北极
（2月15日北美气温，图：NASA）▼
这些冷空气吹过平坦的加拿大地盾，来到同样平坦的美国大平原，那当然要继续南下、继续降温。
2021年2月极涡甚至"亲自挂帅"，冷空气沿着落基山脉东侧，从中央大平原一路向南，速度极快，横扫半个美国，纽约海面出现肉眼可见的结冰过程，冷空气直达墨西哥湾沿线，在得克萨斯州与暖空气交汇，天降大雪。
平时炎热的得州
被长驱直入的冷空气贯穿
（卫星图：NOAA）▼
这种冷空气南下对于位置靠北的加拿大人早就习以为常，但对于南方的得州人属于突然袭击。
仙人掌：我是谁、我在哪、这是啥
（得州首府-奥斯汀，图：shutterstock）▼
当时大量新能源设备停止运转，得州的电力供应一度减少四成，电价飙升，很多人在寒风中无电可用。独立于全美的得州电网也在事后被广为诟病。
风暴过后，从太空中望去
夜晚的城市多了一块块"黑斑"
（得州第一大城休斯顿前后对比 图：wiki）▼
美国头上悬着巴芬岛极涡，中国头上也悬着西伯利亚极涡，不过中国一系列的东西向山地形成了阴山-燕山、秦岭等地形防线，冷空气在南下过程中被大幅削弱，发展极限大概就是云贵边界的准静止锋。
冷空气最远也就到这儿
西南的大山实在翻不过去了▼
所以中国受寒潮影响最严重的还是内蒙和东北而非中国南方，像美国每年都会发生的大范围暴风雪，在中国好几年甚至十几年才有一次。
龙卷风走廊
美国这种南北通透的地形除了有利于大规模极端天气的推进，还会在相对微观的尺度上出现更加壮观的奇景，比如龙卷风。
一路火花带闪电
继续在灾区伤口上撒盐
（飓风"米尔顿"过后形成的龙卷风 图：R. kumar）▼
龙卷风如果发生在上海、广东或许能冲上热搜，但在美国那真是稀松平常，美国是全球龙卷风最集中的地区，每年记录1000多次，是欧洲的三倍。
美国：龙卷风这个世界第一，真是不要也罢
（世界龙卷风图 图：reddit）▼
在美国内部，龙卷风又特别集中于龙卷风走廊（Tornado Alley）。这条走廊从得克萨斯州延伸到俄克拉荷马、堪萨斯、内布拉斯加、科罗拉多和南达科他。
放大看一看
美国中西部大平原地区红到发紫的地方
就是龙卷风走廊了
（美国龙卷风灾害风险 图：FEMA）▼
龙卷风集中于此与地理环境息息相关，这里是美国大平原的西侧，紧贴着落基山脉，来自墨西哥湾的低空暖湿气流可以很顺畅地流入这里，而高空的西风带在轻松绕过落基山脉后，带来的干冷空气与北上的暖湿气流交汇于龙卷风走廊。
西边的干冷空气和东边的暖湿气流
在中部的龙卷风走廊地带交汇▼
此时高空为密度大的冷空气，低空为密度小的热空气，这种极不稳定的结构会激发强烈的对流，迅速成云致雨，产生激烈的雷暴天气。
密度大的反而在上面
这种颠三倒四的状态，会引发激烈的雷暴天气▼
在雷暴环境下，南北气流会在风场上经过复杂的过程形成"超级单体"，"超级单体"疯狂旋转形成漏斗云，当漏斗云向地面延伸并不断变细增强时，龙卷风就出现了。
在不稳定的大气条件下，低层向北的暖湿气流，与高层西风带上自西向东的急流风向，有明显的不同，这种垂直上的风场的剧烈变化称为"风切变"。在风切变的作用下，气流会发生旋转，形成水平旋转的空气管。
▼
而在雷暴中、激烈的对流中，暖湿空气形成的上升气流，可以将水平旋转的空气管变为垂直的从高空延伸下来、持续旋转上升气流的天气系统，称为"超级单体"，带来破坏性的冰雹、强风、山洪等灾害。
发展到"超级单体"这个阶段
龙卷风就快要成熟了▼
"超级单体"在旋转中有时会形成漏斗云，当漏斗云向地面延伸并不断变细增强时，龙卷风就形成了。
龙卷风虽然尺度较小，寿命也就一个小时左右，但风速高达100-175m/s，数倍于强台风。所过之处破坏力极强，2020年美国龙卷风就造成了25亿美元的损失，2011年4月龙卷风灾难遍及中部多个州，一个月就死了三百多人。
彷佛地狱降临人间
（科罗拉多州龙卷风 图：壹图网）▼
对比中国，来自北方的冷空气也会与来自南方的暖湿气流交汇，从而产生主雨带。
但中国西部东西最大跨度接近3000公里、海拔将近4、5千米的青藏高原，可以接受到更多的太阳辐射，显著加热高原地表及周边的大气，这个大火炉将由西风带携带的高空冷空气消减和阻挡得几乎干干净净。
即使高空冷空气勉强翻上了青藏高原
上面还有巍峨的群山等着
这下是怎么也翻不过去了
（图：图虫创意）▼
于是，低空入侵我国的冷空气就变得磨磨唧唧，非常容易与低空暖湿气流形成拉锯。因此中国的暴雨猛烈且易持久，暴雨强度和数量比美国高不止一个量级。
这样的条件远非美国平均海拔2千多米、纵列的落基山可比的，轻松翻越这排低山的强冷空气与大平原上的暖湿气流激烈交汇，给美国龙卷走廊这里带来大风和冰雹等强对流天气，其强度和数量都比中国高了不止一个量级。
落基山脉看似巍峨
其实平均海拔才两千多米
挡不住西边刮过来的强冷空气▼
由此可见，无险可守的中央大平原，使美国完全暴露在周边的强冷空气与暖空气的影响下，无论是热带飓风、北极冷涡还是龙卷风，都会造成极大破坏。
在全球变暖的大背景下， IPCC（联合国政府间气候变化专门委员会）第六次评估报告已经指出，未来飓风可能变多变强、其风速、降水、破坏性都会增强、越来越不稳定的极涡也极易诱发寒潮，通透的美国无疑首当其冲。
这份来自联合国IPCC的权威报告
认为美国未来将遭受更多极端气候灾害▼
可见世界上没有绝对的地理优势，真的是福兮祸所伏，但毕竟有钱人都去东西海岸和阳光地带了，中部的灾害，只能再苦一苦红脖老铁了。
其实美国灾害背后的成因有着广泛的全球影响，比如我国也是北极涡旋南下的主要受害国，欧洲生命线-北大西洋暖流也跟美国的飓风同源，厄尔尼诺可能同时引发中国南方的洪水和美国中部的龙卷风，真的是牵一发而动全身。
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*本文内容为作者提供，不代表地球知识局立场
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