世界上 7 个最壮观的天气事件及其成因

这篇文章的作者是史蒂芬·刘易斯从开放大学。它最初发布于对话。

天气似乎会造成数周沉闷、灰色的毛毛雨。但它也可以上演一场真正轰动且往往致命的表演。但如何解释这些爆炸性事件呢？地球的大气层是由太阳的热量驱动的。天气是大气对其接收的不均匀热能模式的反应。白天，可见光和紫外线使地球变暖，在低纬度地区更加强烈，但地球向各个方向发射的红外辐射总量几乎完全相同。

地球平均接收 340 W m^-2来自太阳。该能量的大约三分之一是直接散回太空被表面的云和冰所覆盖。剩余的能量大约相当于在覆盖地球表面的格子中每隔 2 米放置一个小型散热器并连续运行它们，被表面和大气吸收。

但太阳的能量集中在白天，特别是赤道附近。平均而言，大气和地表吸收超过300 W·m^-2在热带但小于 100 W·m^-2在极地地区。赤道处的地球表面面向太阳光，但在两极附近与太阳光成很大角度。相同的功率落在更大的表面积上。

地球的温度并没有表现出极端的变化，赤道和高纬度地区之间的变化小于 50°C，远小于像这样的物体月亮。这是因为大气（以及在较小程度上海洋）将热量从较温暖的地区输送到较冷的地区。大气热传输峰值约为 5 PW（5 petaWatts 或 5 × 10¹⁵W）。对于上下文，最大的核电站容量为8GW（8×10⁹W），当今人类以各种形式消耗的总功率是估计的为 18 TW (1.8 × 10¹³W)，减少了 250 倍以上。

这种巨大的电力供应驱动着地球大气层和海洋的热机，以及由此产生的暖空气向较冷地区的运动。在旅途中，能量转化为许多其他形式，地球的自转对天气的形式产生深远的影响，尤其是在中纬度地区。这里热传递的主要方式从纵向对称翻转转变为哈德利细胞波状运动，其表面表现是我们熟悉的高低压天气系统。

急流是非常窄的带状（几公里深，也许100公里宽）快速移动的空气，环绕地球并在大约10公里高度的较暖和较冷的气团边界上形成。在急流的核心，风速可达 200 公里/小时^-1以及惊人的 656 公里时速^-11967 年 12 月在外赫布里底群岛上空记录到了这种风。这些集中风的位置对于规划飞机航线至关重要，巧妙地利用风是从西向东飞行比反向飞行更快的原因。

对我们天气影响最大的急流是北极急流以不同的路线蜿蜒并引导全球天气系统的通过，可能导致一系列风暴和洪水。当急流向南弯曲时，寒冷的极地空气会被带下来，当急流向北弯曲时，可能会导致温暖的空气和稳定的天气。

2005 年 8 月 28 日，卡特里娜飓风在墨西哥湾达到最高强度。NASA

热带气旋，更好地称为美洲的飓风和远东台风，是在低纬度地区以较弱的低压天气系统开始的大规模破坏性天气事件。热带气旋通常在每个半球的夏末和秋季在非常温暖的海洋上形成。随着它们的增强，它们受到水蒸气释放的潜在能量的驱动，水蒸气凝结形成高高的风暴云。

风速超过200公里每小时^-1风暴中心周围已有记录，但破坏主要是由于海面高度激增和强降雨造成的洪水造成的。英国年平均降雨量可能会在不到两小时的时间内从风暴眼周围的云层中落下。

1970 年的博拉气旋是有史以来最严重的自然灾害之一，造成孟加拉国和西孟加拉邦 50 万人死亡，主要是由于此类洪水造成的，但它远非最强大的热带气旋，评级相对温和。第3类。最强的 5 级风暴包括 2005 年的卡特里娜飓风，风速超过 280 公里/小时^-1。

龙卷风是较小的猛烈旋风，可以在积雨云风暴云下方形成，这是一个强烈的垂直对流区域。尽管强风在其周围循环得更远，但在漩涡中心形成了漏斗云。最极端的风速几乎每小时 500 公里^-1，并在其路径上造成极大的损害。

这三州龙卷风1925 年 3 月，有记录的最长路径长度超过 350 公里，在美国密西西比河流域造成 695 人死亡。这是一次疫情爆发的一部分，死亡人数总计 747 人，但 1989 年 4 月，死亡人数仍超过了这一数字。孟加拉国道拉特普尔-萨图里亚龙卷风，超过 1,300 人死亡，8 万人无家可归。

沙尘暴发生在世界许多地方，可以将沙子和更细的矿物颗粒从一个大陆运输到另一个大陆。在北非，这些风暴被称为“haboobs”，通常是由与雷暴相关的大风引发的。类似的风暴也发生在美洲和亚洲的干燥地区。 Haboobs 的高度可达 1 公里以上，覆盖范围达数千公里²持续数小时，扬起的尘埃吸收阳光，使空气变暖，并增强风暴边缘的风。