今天小編分享的科學經驗：美國連遭天災，傷亡慘重，歡迎閲讀。
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NO.2682-美國連遭天災
文字：小哲
校稿：朝乾 / 編輯：澄澈
10月9号夜間，美國佛羅裏達州遭遇今年最大風王——飓風"米爾頓"，飓風一路摧枯拉朽，橫穿佛羅裏達半島中部，造成了至少20人死亡。
"米爾頓"破壞力驚人
所過之處，一片狼藉
（圖：TRT）▼
評級機構穆迪認為，"米爾頓"将造成1750億美元損失，相當于佛州GDP的13%，破壞力超過了2005年的"卡特裏娜"飓風。
佛羅裏達被直接貫穿▼
飓風之大，一鍋裝不下
幾乎填滿了半個墨西哥灣
（飓風"米爾頓" 圖：NOAA）▼
僅僅在半月前，飓風"海倫妮" 橫掃美國東南部多個州，帶走了至少191條人命，是"卡特裏娜"之後美國最致命的飓風。
剛剛被"海倫妮"肆虐過的佛州
廢墟還沒來得及掃
這"米爾頓"又來了
（"海倫妮"過後的佛州坦帕市 圖：E.Dorsey）▼
美國的氣象災害和地理環境息息相關。其展現出的某種劣勢，可能和我們對美國地理的一般印象有很大出入。
一般印象裏，美國的地理環境可以説是王炸開局，占盡了各種優勢：
在落基山脈和阿巴拉契亞山脈之間，寬闊的密西西比河匯聚了眾多支流，形成了一個面積達到310萬平方公裏的遼闊流網域，約等于一整個印度。
母親河密西西比，幾乎橫跨半個美國
橫屏 密西西比河流網域▼
這其中又包括153萬平方公裏的中央大平原，黑土層的面積也高達120萬平方公裏，作為對比，中國三大平原加起來也只有85萬平方公裏。
這麼好的一塊土地，再加上東西兩大洋、南北無強鄰，美國本土就成了一個兼顧海陸的超大号天府之國。
美國，天選之國？
（橫屏 美國地形圖 圖：reddit）▼
但優勢和劣勢往往一體兩面，美國開闊平坦的密西西比河流網域，确實有利于農業、工業、航運、鐵路的快速展開，但也讓冷暖空氣可以快速推進，墨西哥和加拿大固然威脅不到美國，但是墨西哥灣和北極可以。
還記得《後天》麼
説得就是北大西洋暖流崩了以後
北極冰鋒長驅南下，大半個美國被埋了的故事
雖是科幻片，卻有很強的事實依據▼
"柔軟的腹部"
美國大平原以南就是墨西哥灣，屬于熱帶和亞熱帶海網域，由于接受了更多的太陽輻射，海水十分温暖。
陽光、沙灘、大海、美女
墨西哥灣的正确打開方式？
（墨西哥灣旅遊勝地坎昆 圖：壹圖網）▼
而在七千公裏外，在低緯度東風的吹拂下，温暖的南赤道洋流在南美的聖洛克岬分流，其北支的圭亞那暖流沿着南美海岸經加勒比海注入墨西哥灣。又進一步提高了這裏的表層水温，相比東邊同緯度的大西洋水温要高出2～3℃。
南赤道洋流—圭亞那暖流—佛羅裏達暖流—
北大西洋暖流
這是一趟穿越南北半球的遼闊征程▼
每年夏天，從加勒比海到非洲西海岸，北緯10°-20°區網域内的海洋表面温度常常超過30°C，會發育出大量飓風，這就是"大西洋飓風季節"。
這些飓風一路轉進，有一部分會轉進到墨西哥灣，此時墨西哥灣的海水表面温度可以達到32°C，大西洋飓風來到這裏，被狠狠地加強了一把，為登陸美國做最後的準備。
"飓風池"發育—墨西哥灣加強—直撲美國
這是很多北大西洋飓風短暫而絢爛的一生
被吹秃了的佛羅裏達，恰好處在飓風的主要路徑上▼
登陸美國的飓風，有的年份多有的年份少，但肯定年年都有，美國成立了國家飓風中心（NHC），專門監控大西洋和太平洋上的熱帶天氣系統，并将飓風分為五個等級。
飓風和台風其實是一回事兒
都是生成風力達到12級的北半球熱帶氣旋
只不過"產地"和等級分類不同
西太平洋海網域生成的叫台風，分三級
東太平洋和大西洋海網域上生成的叫飓風，分五級▼
那些破壞力最強的飓風往往兼具兩個特點：他們都在墨西哥灣獲得了充足的補給，以及從南方"柔軟的腹部"闖入美國内陸。
2005年8月25日，熱帶風暴"卡特裏娜"持續增強為飓風後，穿越佛羅裏達南部，進入墨西哥灣，此時墨西哥灣海水表面温度超過32°C，卡特裏娜迅速增強為5級飓風，"卡特裏娜"中心最高持續風速高達280km/h。
吸飽了水汽的"卡特裏娜"
變成了罕見的超強五級飓風
即将給新奧爾良帶來滅頂之災▼
8月29日，加了buff的"卡特裏娜"再次登陸路易斯安那州，密西西比河口的新奧爾良一度陷入混亂的無政府狀态，當時多個避難所的食品、藥品、生活必需品嚴重不足，由于遲遲等不到援助，騷亂和物資搶劫也層出不窮，這場災難至今還是新奧爾良難以磨滅的傷痛。
整座城市都被水泡了
（災後新奧爾良城區 圖：wiki）▼
"卡特裏娜"在登陸後加速向東北轉進，由于美國中部一馬平川，幾乎沒有地形障礙，"卡特裏娜"橫掃美國南部和中部多個州，造成超過1800人死亡和1000多億美元的損失。這一場飓風就刮掉了美國當年GDP的1％。
人沒了，家也沒了
（災後新奧爾良城郊住宅區 圖：wiki）▼
十六年後的2021年，飓風"艾達"在加勒比海形成，一路向西北進發，進入墨西哥灣後快速發展，8月29日凌晨0點剛剛被确認為三級飓風，一個小時後就變成四級飓風，當天中午就以最大持續風速240km/h的強度在路易斯安那州登陸。
16年後，飓風"艾達"卷土重來
登陸風速加強為四級
橫掃路易斯安那州▼
9月1日，也就是三天後，降級為後熱帶氣旋的"艾達"在橫掃中部大平原後，于夜間侵襲紐約，暴雨導致部分地區發生洪水，至少8人死亡，美國國家氣象局也首次對紐約市部分地區發布了暴雨洪澇緊急警報。
宇宙中心紐約市，也被淹慘了
（紐約地鐵被淹 圖：twitter）▼
從距離上看，新奧爾良到紐約的距離相當于從廣州到北京，而"艾達"的美國遠征就仿佛台風從廣州登陸，通過陸路沿着京廣線一路向北，并在北京引發洪水。但僅憑常識就知道，這在中國幾乎是不可能的。
距離相當于從廣州刮到北京
一路翻越崇山峻嶺
台風也就被磨得一幹二淨了▼
墨西哥灣确實給飓風加了buff，但要想貫穿美國北伐紐約，毫不設防的美國大平原也是必要條件。
而反觀中國的地形，從浙江一直到廣西的東南海岸線遍布山地丘陵，地形的阻擋與摩擦，會讓風力迅速下降，所以一般的台風很難深入我國内陸。
比如2022年的台風"暹芭"登陸時風速達到35m/s，僅僅一天後就減弱為中心風速16m/s的熱帶低壓，勉強到達廣西東北部的"暹芭"已經很難确認其環流中心，"暹芭"這輩子都過不了長江了。
台風"暹芭"登陸後
被嶺南的大山來回揉搓
還沒出廣西就快形魂消散了▼
極渦"親自挂帥"
面對熱帶風暴，美國"柔軟的腹部"可謂門户洞開，而在兩千公裏外的北方，美加邊境是世界上最長的不設防邊界，中央大平原連接着被長期侵蝕磨平的加拿大地盾，一塊平地連着一塊更大的平地，向遙遠的北極敞開了胸懷。
也就是説在駐巴芬島北海龍王面前
從哈德孫灣到墨西哥灣，幾乎無險可守
南北向的密西西比河上空，寒流可以肆意流淌
（底圖：shutterstock）▼
北極由于太陽輻射較少，低温的冷空氣密度大，就下沉到地面附近，表現為"冷高壓"，而在高空則表現為"冷低壓"，高空的寒冷空氣在地轉偏向力的作用下圍繞着北極自西向東旋轉，形成了一個逆時針旋轉的環流系統，稱為極地渦旋，簡稱"極渦"。這是北半球冷空氣和寒潮天氣背後最大的boss。
極地渦旋迅速南下席卷北美
（12月23日至25日平均氣温預測）▼
在冬季，北半球的極渦會分裂偏移，產生兩個中心，分别位于西伯利亞與加拿大巴芬島上空，所以這兩個地區特别寒冷。
相當于分出好多條北海龍王
每一條南下都是一次大寒潮
（圖片：NOAA）▼
平時，中緯度高空的西風帶會環繞在極渦周圍，将極地的冷空氣牢牢鎖住。 但如果西風帶減弱、會形成較大的"波動"，高空的西南風和西北風，會帶動低空的冷空氣南下，讓温帶也體驗下啥叫北極。
得克薩斯和阿拉斯加成了一個温度
等于免費體驗了一把北極
（2月15日北美氣温，圖：NASA）▼
這些冷空氣吹過平坦的加拿大地盾，來到同樣平坦的美國大平原，那當然要繼續南下、繼續降温。
2021年2月極渦甚至"親自挂帥"，冷空氣沿着落基山脈東側，從中央大平原一路向南，速度極快，橫掃半個美國，紐約海面出現肉眼可見的結冰過程，冷空氣直達墨西哥灣沿線，在得克薩斯州與暖空氣交匯，天降大雪。
平時炎熱的得州
被長驅直入的冷空氣貫穿
（衞星圖：NOAA）▼
這種冷空氣南下對于位置靠北的加拿大人早就習以為常，但對于南方的得州人屬于突然襲擊。
仙人掌：我是誰、我在哪、這是啥
（得州首府-奧斯汀，圖：shutterstock）▼
當時大量新能源設備停止運轉，得州的電力供應一度減少四成，電價飙升，很多人在寒風中無電可用。獨立于全美的得州電網也在事後被廣為诟病。
風暴過後，從太空中望去
夜晚的城市多了一塊塊"黑斑"
（得州第一大城休斯頓前後對比 圖：wiki）▼
美國頭上懸着巴芬島極渦，中國頭上也懸着西伯利亞極渦，不過中國一系列的東西向山地形成了陰山-燕山、秦嶺等地形防線，冷空氣在南下過程中被大幅削弱，發展極限大概就是雲貴邊界的準靜止鋒。
冷空氣最遠也就到這兒
西南的大山實在翻不過去了▼
所以中國受寒潮影響最嚴重的還是内蒙和東北而非中國南方，像美國每年都會發生的大範圍暴風雪，在中國好幾年甚至十幾年才有一次。
龍卷風走廊
美國這種南北通透的地形除了有利于大規模極端天氣的推進，還會在相對微觀的尺度上出現更加壯觀的奇景，比如龍卷風。
一路火花帶閃電
繼續在災區傷口上撒鹽
（飓風"米爾頓"過後形成的龍卷風 圖：R. kumar）▼
龍卷風如果發生在上海、廣東或許能衝上熱搜，但在美國那真是稀松平常，美國是全球龍卷風最集中的地區，每年記錄1000多次，是歐洲的三倍。
美國：龍卷風這個世界第一，真是不要也罷
（世界龍卷風圖 圖：reddit）▼
在美國内部，龍卷風又特别集中于龍卷風走廊（Tornado Alley）。這條走廊從得克薩斯州延伸到俄克拉荷馬、堪薩斯、内布拉斯加、科羅拉多和南達科他。
放大看一看
美國中西部大平原地區紅到發紫的地方
就是龍卷風走廊了
（美國龍卷風災害風險 圖：FEMA）▼
龍卷風集中于此與地理環境息息相關，這裏是美國大平原的西側，緊貼着落基山脈，來自墨西哥灣的低空暖濕氣流可以很順暢地流入這裏，而高空的西風帶在輕松繞過落基山脈後，帶來的幹冷空氣與北上的暖濕氣流交匯于龍卷風走廊。
西邊的幹冷空氣和東邊的暖濕氣流
在中部的龍卷風走廊地帶交匯▼
此時高空為密度大的冷空氣，低空為密度小的熱空氣，這種極不穩定的結構會激發強烈的對流，迅速成雲致雨，產生激烈的雷暴天氣。
密度大的反而在上面
這種颠三倒四的狀态，會引發激烈的雷暴天氣▼
在雷暴環境下，南北氣流會在風場上經過復雜的過程形成"超級單體"，"超級單體"瘋狂旋轉形成漏鬥雲，當漏鬥雲向地面延伸并不斷變細增強時，龍卷風就出現了。
在不穩定的大氣條件下，低層向北的暖濕氣流，與高層西風帶上自西向東的急流風向，有明顯的不同，這種垂直上的風場的劇烈變化稱為"風切變"。在風切變的作用下，氣流會發生旋轉，形成水平旋轉的空氣管。
▼
而在雷暴中、激烈的對流中，暖濕空氣形成的上升氣流，可以将水平旋轉的空氣管變為垂直的從高空延伸下來、持續旋轉上升氣流的天氣系統，稱為"超級單體"，帶來破壞性的冰雹、強風、山洪等災害。
發展到"超級單體"這個階段
龍卷風就快要成熟了▼
"超級單體"在旋轉中有時會形成漏鬥雲，當漏鬥雲向地面延伸并不斷變細增強時，龍卷風就形成了。
龍卷風雖然尺度較小，壽命也就一個小時左右，但風速高達100-175m/s，數倍于強台風。所過之處破壞力極強，2020年美國龍卷風就造成了25億美元的損失，2011年4月龍卷風災難遍及中部多個州，一個月就死了三百多人。
彷佛地獄降臨人間
（科羅拉多州龍卷風 圖：壹圖網）▼
對比中國，來自北方的冷空氣也會與來自南方的暖濕氣流交匯，從而產生主雨帶。
但中國西部東西最大跨度接近3000公裏、海拔将近4、5千米的青藏高原，可以接受到更多的太陽輻射，顯著加熱高原地表及周邊的大氣，這個大火爐将由西風帶攜帶的高空冷空氣消減和阻擋得幾乎幹幹淨淨。
即使高空冷空氣勉強翻上了青藏高原
上面還有巍峨的群山等着
這下是怎麼也翻不過去了
（圖：圖蟲創意）▼
于是，低空入侵我國的冷空氣就變得磨磨唧唧，非常容易與低空暖濕氣流形成拉鋸。因此中國的暴雨猛烈且易持久，暴雨強度和數量比美國高不止一個量級。
這樣的條件遠非美國平均海拔2千多米、縱列的落基山可比的，輕松翻越這排低山的強冷空氣與大平原上的暖濕氣流激烈交匯，給美國龍卷走廊這裏帶來大風和冰雹等強對流天氣，其強度和數量都比中國高了不止一個量級。
落基山脈看似巍峨
其實平均海拔才兩千多米
擋不住西邊刮過來的強冷空氣▼
由此可見，無險可守的中央大平原，使美國完全暴露在周邊的強冷空氣與暖空氣的影響下，無論是熱帶飓風、北極冷渦還是龍卷風，都會造成極大破壞。
在全球變暖的大背景下， IPCC（聯合國政府間氣候變化專門委員會）第六次評估報告已經指出，未來飓風可能變多變強、其風速、降水、破壞性都會增強、越來越不穩定的極渦也極易誘發寒潮，通透的美國無疑首當其衝。
這份來自聯合國IPCC的權威報告
認為美國未來将遭受更多極端氣候災害▼
可見世界上沒有絕對的地理優勢，真的是福兮禍所伏，但畢竟有錢人都去東西海岸和陽光地帶了，中部的災害，只能再苦一苦紅脖老鐵了。
其實美國災害背後的成因有着廣泛的全球影響，比如我國也是北極渦旋南下的主要受害國，歐洲生命線-北大西洋暖流也跟美國的飓風同源，厄爾尼諾可能同時引發中國南方的洪水和美國中部的龍卷風，真的是牽一發而動全身。
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*本文内容為作者提供，不代表地球知識局立場
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