是什么使得哈维如此极端的飓风?

是什么使得哈维如此极端的飓风?
左图:8月20日星期二结束的四天的降雨积累。29,2017在CDN。 右图:降雨预报为9星期二,8月,24星期三,8月9,29小时。 国家气象局表示,预报员需要改变他们平时的色彩比例,以说明得克萨斯州的极端降雨量。
国家气象局

五十英寸的雨。 九万亿加仑的水。 德克萨斯州的墨西哥湾沿岸,特别是休斯敦的大都市区,被哈维飓风所产生的雨水淹没。 而在撰写这篇文章时,雨水沿着墨西哥湾沿岸的一大片地区继续蔓延,洪水威胁一直延伸到新奥尔良东部,直到佛罗里达州的狭长地带。

即使是美国最潮湿,最潮湿的地区之一,降雨量和洪水也是破纪录的。 那么,是什么让哈维如此巨大的雨水生产者呢?

一场暴雨的“火车”

下降到一个给定位置的降雨量可以归结为一个令人惊讶的简单方程式:总降水量等于平均降雨率乘以降雨持续时间。 换句话说,最下雨的地方就在哪里呢 下雨时间最长。

一般的热带气旋是 高效的雨水生产者,因为它们从温暖的海洋吸入大量的水蒸气。 潮湿的空气升起,水汽凝结,大部分水流下雨。 热带气旋也可以持续很长时间; 如果他们的行动变慢,那么特定的地区可能会经历多天的强降雨。

即使与其他热带气旋相比,哈维的雨也非常艰苦,并且持续了很长时间。 星期六晚上(8月26)进入星期天早上(8月27),在哈维中心以东发展出一股强烈的风暴,并在休斯敦上空排列。 这是一个称为“回声训练”的过程,其中看起来单个雷暴细胞就像火车一样,反复经过同一个地方并带上它们 强降水。

这个降水带每小时产生多达六英寸的雨水 - 这个速度非常快 - 它在休斯敦大都会区域上空停留了好几个小时,还有一小段时间之后。 休斯敦市中心东南部的一个位置在短短三个小时内就录制了13.84英寸。 周六晚上到周日早上的这些降雨引发了休斯顿大都会地区的大规模洪灾。

无情的降雨

然后,在这个最初的激烈爆发之后,没有喘息的机会。 通常,当一个热带气旋从热带向美国转向时,它将与一个或多个中高纬度天气系统相互作用,在一两天之后,风暴就会发出。 但是今年八月,这个急流已经定位在得克萨斯州北部,所以这些骚乱都没有出现,哈维的流通中心自登陆以来几乎没有移动。 因此,在德克萨斯州(现在是路易斯安那州)的海岸线上,出现了强降雨的时期(在上面所描述的更多的雨带中),同时还有较轻的但仍然相当大的积聚。

雨量异常高,持续时间长的特点,造成了一个非常大的区域,在几天的时间内,30降到了45英寸。

我们这些研究极端降雨和洪水的人,以及居住在休斯敦及周边地区的人都知道,这个地区很容易受到非常大的降雨和破坏性的致命洪水的影响。 此前该地区出现极端降雨的旗手是热带风暴艾利森(2001),它在休斯敦附近的雨水中产生了40“,但过度积聚的地区相当集中,在2015阵亡将士纪念日再次发生大洪水,四月18-19,2016。

在4月份的2016事件中,几个小时内产生了一连串的暴风雨,形成了15“暴雨”,类似于哈维的“训练”雨带,但与哈维相比,暴雨覆盖的面积更大,雨量持续了好几天,相比之下,短短一天(截止周日上午8时27,2017),哈维降雨量超过16的区域比整个4月份的2016洪水事件要大几倍,至少随后又有两天的类似的积累。

龙卷风的风险

更糟糕的是,随着雨带上岸,也有不少龙卷风报道。 与登陆飓风有关的龙卷风是相当常见的,但在这次事件中,我发现龙卷风警报是在刚刚收到大量降雨的地方发出的。

我的研究小组已经研究了与多种危害情况相关的挑战,特别是当这种情况发生时 龙卷风和洪水的威胁发生 在同一个地方同一时间,因为对这些危险的保护性反应可能彼此不一致。 对于同时处于龙卷风和闪电洪水警报的人来说,同时出乎意料的是 - 这些重叠的警告平均每年发生在400次左右。

但在哈维时期,这种情况又出现了一个新的极端,那时在发出龙卷风警报的同时,紧急官员正在发送信息让人们去安全的屋顶(而不是冒着被夹在阁楼里的风险)。 这个令人心碎的(但也是英雄的)水上救援录像讲述了这个多方面的风暴对人类的巨大影响。

现货预测

哈维飓风的降雨最后一个显着的方面是准确的数值天气预报模式 - 以及使用它们进行官方预报的人类预报员 - 强调了令人难以置信的降水积累。

提前至少一个星期的中程预报模式显示,哈维在德克萨斯海岸停滞不前,产生极端降雨。 随着事件接近,基本上每个数值模型都显示了在25英寸上的积累。 通常,当气象学家看到模型预测事件将是前所未有的时候,我们对这一指导持怀疑态度,因为没有比较的参考点。 但在这种情况下,这些模型对于一个真正的重大事件的潜力是完全一致的,预测者看到了这种情况的严重性。

NOAA天气预报中心在星期五下午(8月份的25)做了官方的降雨预报(很少包括极端的数据),预测20的宽度大于40,隔离的地区高达XNUMX。“从未有过天气预报中心由于预报降水的不确定性通常不足以让人有足够的信心,所以提前三天发出过高的降雨量“高风险”,事实上,他们的协议甚至还没有提前发出这样的警报!但是对于哈维的降雨来说,他们连续几天都是这样做的,而且准确性很高,因为事件的预期极端(暴风雨之前的降雨预报的主要误差是他们把最大值位于休斯敦西南部,而不是集中在休斯顿。)

谈话研究极端降雨和山洪暴发的一个方面是可能产生大雨的各种各样的风暴系统,并试图弄清楚在这些不同的情况下各种成分是如何结合起来的,以便告知和改进未来的预测。 对于哈维飓风来说,研究人员和预测人员将分析导致这一创纪录的洪水多年的原因。

关于作者

Russ Schumacher,大气科学副教授, 科罗拉多州立大学

这篇文章最初发表于 谈话。 阅读 原创文章.

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