瀚海狼山:台风和飓风的发生原理是什么?能被人工干预吗?
2018-09-18 07:39:50
最近中美两国接连被强风暴袭击。大西洋上的佛罗伦斯飓风在美国东海岸已经造成了4人死亡,数百万人逃离家园;而从昨天登陆广东台山的台风山竹,也已经造成2人遇难,对经济大省广东的影响巨大。目前山竹已经进入广西境内,带来的狂风暴雨还在继续。
中美同时遭遇强风暴,感觉很像你给我一拳,我立即还你一脚。那么这两个相距万里,却几乎同时发生的大型风暴,他们之间有没有因果联系,和传说多年的气象武器有没有关系?像中美这样的世界大国,到底有没有能力对台风和飓风的路径和破坏力进行人工干预呢?
首先要说一点,台风和飓风,虽然名称不同,但他们在本质和外在表现上,是一模一样的,只是一个发生在西太平洋,一个发生的西北大西洋,习惯叫法不同而已。两者都是大型热带气旋的强化版,而运动路线也有很大的相似之处。
大型热带气旋的发生,有很明显的地域分布特征。从本质上说,热带气旋和大洋表层的水温有直接的关系。一般只有夏秋季海洋表层平均水温超过28摄氏度的海域,才会产生热带风暴。热带风暴被地球自转偏向力强化后,才会发展成台风或者飓风。
若我们看一下地球仪,就会发现,南半球南极洲以北的海域,是地球上唯一一处可以贯通的环球水域,这里恰好有强烈的西风带,因此这里是全球唯一可以东西贯穿洋流的地带。这个环球洋流,被南极洲产生的断裂冰山不断的降低冰水混合海流的温度,因此这个环球洋流的温度是全球最低的。这个洋流还会碰上非洲、大洋洲、特别是南美洲的南部陆地尖端,这样就形成了向北而去的寒流。凡是寒流经过的海域,水温都会降低。因此几万年来,寒流上空,从来不会产生热带风暴。
也就是说,在南半球的西风带、南部非洲西海岸的大西洋,澳大利亚以西的印度洋,以及面积最大的整个东南太平洋上空,在几万年来,是从来是没有热带风暴产生的。
产生热带风暴最多的海域,就是平均水温最高和面积最广的西太平洋、古巴以东的大西洋,这里恰恰是中国大陆和美国本土的东南方向。这两个地方产生的热带气旋,占据了全球气旋的90%!另外在印度半岛以南的印度洋,夏威夷以东的东北太平洋,澳大利亚东北的赤道附近的太平洋,这三个地方产生的热带气旋占全球另外的10%。而巴西以东的大西洋虽然非常广阔,因为平均水温低,却几乎没有热带风暴产生,当地从有人类记载以来,数百年来,只产生两过2次强度不大的热带风暴。
由上可见,台风和飓风的产生,有非常明显的规律性,是海洋自然能量聚集的后果。明显非人力可以引发或者控制。那些从来不会产生热带风暴的地方,无论人类怎么折腾,也不可能引发一个热带气旋。比如秘鲁和智利以西的东南天平洋,这里的海域面积可能占全球水域总面积的三分之一,却从来是风平浪静,从来没有台风,过去没有,现在没有,将来也不会有。当年的麦哲伦正是从东向西,航行过这片海域,从火地岛一直航行到了菲律宾的东岸(应该是在冬季到的菲律宾),却没有遇到任何风暴,因此他得出“太平洋”的结论。之所以如此,就是因为超级强大的秘鲁寒流的存在,拉低了整个东南太平洋的水温。
中国大陆和美国本土面对的热带气旋、台风和飓风,之所以夏季才开始出现,而到了秋后威力才最大,往往是此时北半球大洋西部的表面海水温度,到了一年中的最大值。风暴的强度,和生产风暴云团海域的水温直接相关。
不论台风还是飓风,一般不发生在赤道的正上空,而最多是在赤道和南北回归线之间的,10度到20度之间的海域,因为这里的地球自转偏向力,能让巨大的上升云团旋转起来,并向西移动,最后在地球表面画一个大致顶点在西部的抛物线,风暴发展的最后阶段,往往是北上或南下后,被强大的西风带吹散。
台风和飓风在北半球的大洋上,之所以越吹强度越大,在于他形成后,可以得到从高温的大洋表面不断上升的水汽的能量补充。这样整个台风或者飓风系统,就形成了一个像飞机的涡轮发动机一样的倒立的超级旋转发动机结构体。
大洋表面的上升热水汽,不断被吸入台风眼,盘旋上升到高空后,温度下降,水汽凝结成水滴,这里面富含的热量被释放,就转换成了台风系统旋转的角动量。因此台风中心越转越快,最猛烈的台风中心的风速已经接近90米每秒,这是非常可怕的。可以摧毁任何阻挡他的人造物体,不论是房屋,树木还是船舶。
登陆后的台风和飓风之所以维持不了几天,第一,是因为他从海面吸收水汽和热量的这个动力来源,已经消失了;第二是因为陆地上的山峰和地表的剧烈摩擦阻挡,会让这个巨型涡轮机的结构体最终破碎。
中国大陆东面,面对台风最频繁的浙江、福建和广东,东面有中国台湾岛和菲律宾岛上高山,可以大大的削弱台风的最大强度。就像这次山竹若没有菲律宾岛上高山的减速,那么登陆广东后的风力至少会到17级以上。但是台风系统的一般高度,会高达15000米到20000米,以上两岛上的高山,最高也不到4000米,并不能完全挡住或者打散台风的动力结构,只能延缓和降低台风的威力。而美国东部沿海,没有任何这样的高山,因此飓风的登陆风速甚至会超过西太的台风。
台风和飓风的这套“吸热、放热、旋转”动力结构,其平均功率是非常惊人的。我们知道,氢弹的爆炸威力巨大,但是氢弹的反应爆炸阶段,百万分之一秒就结束了,此后的火球膨胀和蘑菇云腾起,只是后续效应。而一个大型台风的平均功率,等于在这个系统中,每隔着几十秒钟扔进去一个百万吨当量级别的氢弹!在台风的整个生命周期中,需要不停的往里扔。维持台风的能量来源就是简单的海面水汽的上升和凝结,但是这个凝结总量是以百亿吨水汽为单位计算的,因此总能量相当惊人,不亚于氢弹不停的连续爆炸。可见台风形成后的总能量多么的庞大。以人类现在手段,即使用最大当量的氢弹,也不可能炸碎台风的结构,这等于往一个超级大漩涡里扔小石子,根本无济于事。
因此以中美两国现在的能力,谁都不能制造和操纵台风和飓风。把热带气旋当做武器,只是目前人们的想象罢了。中美同时被热带气旋攻击,只是大概率下的小巧合。因为台风和飓风本来就会攻击这些被攻击的地区,每年都会有,只是次数多少的问题。谁没事能人造个攻击秘鲁沿岸的台风,那才是真正的气象武器了。
既然台风和飓风既不能人造也不能人为消除,那么目前有没有办法干预台风的路径,不让他袭击自己,而让他打击不受欢迎的邻居吗?
目前看来,这个也不可能做到。台风和飓风发展路径虽然有大体的规律,但是并不是每个台风,每次都按照规律走位。台风行走的路线,往往受到大气高压脊和低压槽的综合诱导,但这两种大范围的气压场,人类目前也没办法人造或者控制。甚至强大的台风本身会拉动或者撕碎原有的陆地上空的稳定气压场结构,主要原因还是台风的能量威力太大。
美国人在科幻片中,曾经幻想用人造高压脊当“堤坝”,来阻挡住飓风登陆美国本土,但是到目前这仍然是幻想。实践中并无大的进展。因此飓风在美国东部和东南部,该怎么肆虐还怎么肆虐。
中低纬度产生强烈的气旋,并不是地球上独有的现象。太阳系中,凡是有大气层和气体表面的大行星,或多或少都会有气旋产生。例如木星表面的大红斑,目前被证实就是木星表面的超级气旋中最大的一个。从伽利略时代被发现一直到今天,已经稳定旋转了400多年还没消亡。这是因为木星的上表层热量系统和木星惊人的自转速度综合引发。从这点上看,地球表面的大气旋只能维持几周,还能为陆地带来大量的淡水,已经是对人类非常体谅了。