我们为什么会有飓风季?

加入我们科学爱好者的社群!

纽约州立大学布罗克波特分校地球科学副教授何塞·马利卡尔解释说

“追随金钱”这句格言经常被用来解释政治家的行为。大气层的行为也可以用资产负债表来解释——不是金钱的资产负债表,而是能量的资产负债表。

太阳辐射是驱动地球大气系统的主要能量来源。通过辐射的吸收和再发射循环,大气层和下方的地表交换能量。年度和全球平均条件的计算表明,地球表面具有净辐射盈余,而大气层则出现短缺。通过非辐射过程,即传导和对流来建立平衡,这些过程加热大气层。所谓的潜热是主要的机制。考察辐射平衡作为纬度的函数,我们看到热带地区具有辐射盈余;较高纬度的赤字在两极达到峰值。大气和海洋过程再次发挥作用以缓解这种不平衡。事实上,我们观察到的大气环流——全球海洋和气流系统——正是源于这种南北不平衡。


关于支持科学新闻报道

如果您喜欢这篇文章,请考虑通过以下方式支持我们屡获殊荣的新闻报道 订阅。通过购买订阅,您将帮助确保有关塑造我们当今世界的发现和思想的具有影响力的故事的未来。


图片来源:伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校
飓风走廊。 在地球上的某个地方,每天都是飓风季。这种风暴的产生是为了调整大气层将潜热从赤道输送到两极时发生的不平衡。

在热带地区,大气环流由一个南北向的环流圈组成,称为哈德莱环流圈。在赤道附近,大规模对流导致空气上升。当到达对流层上层时,这些空气向极地流动。在发散的空气下方,地表压力下降,形成赤道槽。在海洋性热带地区,高耸的对流云在赤道槽附近形成,那里的海面温度非常高。这种深对流是热带环流最显著的特征,伴随着降水,将潜热从地球表面输送到大气层上层。

然而,在热带地区的其他地方,非降水积云主导着景观。动力学约束迫使向极地流动的空气下沉,这些空气到达地球表面后,返回赤道,完成哈德莱环流圈。对流层上层的下沉运动稳定了下方的大气层,这解释了浅层非降水云的普遍存在。尽管名称如此,但在至日季节,赤道槽会明显地向南半球偏移。简而言之,在热带对流的辅助下,哈德莱环流将能量从对流层上热带地区输出到较高纬度,而中纬度环流特征将热带地区与极地地区联系起来。

一般来说,观测到的温度在赤道槽附近最高;在两极上空的大气层上层最低。因此,将大气层视为热机是合乎逻辑的。它从热源中提取能量,做功,并将未使用的能量沉积在冷阱中。这种大气发动机所做的功驱动着大气环流。只要太阳不均匀地温暖地球表面,大气热机就会继续驱动大气环流。

话虽如此,大气热机的效率相当低;有时,低效率会导致热源和冷阱之间的差距增大。而这种差距需要一种更有效的能量转移机制,即飓风。与飓风相关的向内螺旋气旋环流(也称为台风和热带气旋)非常有效地提取潜热。此外,飓风的移动有助于将能量输送到较高纬度。因此,飓风季发生在热带子午环流圈无法促进必要的赤道到极地能量转移的时期。作为回应,飓风发展的潜力在大气层中积聚。尽管一年中的每一天,在这个星球的某个地方都是飓风季,但只有当一系列独特的条件汇聚在一起时,飓风才会真正形成。

© . All rights reserved.