颶風哈維如此極端的降雨是什麼?

颶風哈維如此極端的降雨是什麼?
左圖:截至星期二,8月29,2017,CDN 9的四天降雨量累積。 右圖:24的9小時的降雨量預測是星期二,8月29到9,星期三,8月30。 國家氣象局表示,預報員需要改變他們通常的色標來說明德克薩斯州的極端降雨量。
國家氣象局

五十英寸的雨。 九萬億加侖的水。 德克薩斯州的墨西哥灣沿岸地區,尤其是休斯敦大都市區,已被颶風哈維颶風所淹沒。 在撰寫本文時,沿著墨西哥灣沿岸的大片地區繼續下雨,洪水威脅一直延伸到新奧爾良東部,一直延伸到佛羅里達州的狹長地帶。

即使對於美國最潮濕和最容易發生洪水的地區之一,降雨總量和洪水也是破紀錄的。 那麼,是什麼讓哈維成為一個巨大的雨水生產者呢?

暴風雨的“火車”

落在給定位置的降雨量可歸結為一個非常簡單的等式:總降水量等於平均降雨率乘以降雨持續時間。 換句話說,大多數雨落在它的地方 下雨最艱難的時間最長。

一般的熱帶氣旋是 非常有效的雨生產者因為他們從溫暖的海洋中吸取大量的水蒸氣進入大氣。 潮濕的空氣上升,水蒸氣凝結,大部分水都像雨一樣落下。 熱帶氣旋也可以持續很長時間; 如果他們的動作減慢,那麼特定地區可能會經歷多天的強降雨。

即使與其他熱帶氣旋相比,哈維的降雨也非常艱苦,並且持續了很長時間。 星期六晚上(8月26)進入星期天早上(8月27),在哈維中心以東發展出一股強烈的風暴,並在休斯敦上空排列。 這是一個被稱為“迴聲訓練”的過程,其中看起來單個雷暴細胞就像火車一樣,反復經過同一個地方並隨身攜帶 強降水。

這個降水帶每小時產生高達6英寸的降雨量 - 這是一個非常高的降雨量 - 並且它在休斯敦都市區域上空保持了幾個小時,之後又有幾個降雨。 位於休斯頓市中心東南部的一個地方僅用了3個小時即可錄製13.84英寸。 從周六晚上到週日早晨的這些降雨引發了休斯頓地鐵區的大規模洪水。

無情的降雨

然後,在最初的激烈爆發之後,沒有喘息的機會。 通常,當熱帶氣旋從熱帶地區向美國轉向極地時,它將與一個或多個中緯度天氣系統相互作用,這些天氣系統將在一兩天之後將風暴送到途中。 但今年8月,這條急流已經定位在德克薩斯州北部,所以這些干擾都沒有接近,哈維的流通中心自登陸以來幾乎沒有動過。 因此,在德克薩斯州(現在的路易斯安那州)海岸,有一段時間有強烈的降雨(在上面描述的更多的雨帶中),以及更輕但仍然充實的積累。

這種異常高的降雨率和持續時間長的組合導致了一個非常大的區域,在幾天內30到45英寸的降雨量。

我們這些研究極端降雨和洪水的人,以及居住在休斯頓及其周邊地區的人都知道,這個地區很容易受到非常大的降雨和破壞性和致命的洪水的影響。 此前該地區極端降雨的標準載體是熱帶風暴艾利森6月2001,其產生的40只是休斯頓周圍的雨水。但是過度積累相當局部化。在2015陣亡將士紀念日再次發生大洪水,四月18-19,2016。

在4月份的2016活動中,一場強烈的隔夜風暴產生了幾個小時的15降雨,類似於哈維的“訓練”雨帶。但是對於哈維來說,暴雨所覆蓋的區域已經大得多,雨水持續了好幾天。相比之下,僅僅一天(截止週日早上,8月27,2017),Harvey超過16的降雨覆蓋面積比整個4月2016洪水事件大幾倍,至少隨後還有兩天類似的積累。

龍捲風風險

更糟糕的是,由於雨帶上岸,還有許多龍捲風報導。 龍捲風與登陸颶風一起發生是相當普遍的,但在這種情況下令我震驚的是龍捲風警告是在剛收到大量降雨的同一地方發出的。

我的研究小組研究了與多災害情況相關的挑戰,特別是在研究時 龍捲風和洪水氾濫的威脅發生 同時在同一個地方,因為對這些危害的保護性反應可能相互矛盾。 對於同時處於龍捲風和閃電洪水預警之下的人來說,這是非常常見的 - 這些重疊警告平均每年發生在400次。

但是在哈維期間,這種情況被帶到了一個新的極端,當時正在發出龍捲風警告,緊急官員正在發送消息讓人們去屋頂安全(而不是冒險被夾在閣樓裡)。 令人心碎的(但也是英勇的)水上救援視頻片段說明了這場多方面風暴對人類的巨大影響。

現場預測

颶風哈維降雨的最後一個顯著方面是,準確的數值天氣預報模型 - 以及使用它們進行官方預測的人類預報員 - 正在強調令人難以置信的降水累積。

提前至少一周的中期預報模型顯示,哈維在德克薩斯州沿岸停留並產生極端降雨。 隨著事件的臨近,基本上每個數值模型都顯示出超過25英寸的累積。 通常,當氣象學家看到模型對前所未有的事件進行預測時,我們對該指導持懷疑態度,因為沒有可供比較的參考點。 但在這種情況下,模型對於真正重大事件的可能性非常接近,預測人員看到了局勢的嚴重性。

美國國家海洋和大氣管理局天氣預報中心在周五下午(8月25)進行官方降雨預報(並且很少包括極端數量),預測大量超過20英寸,隔離區域達到40“。天氣預報中心從未有過。提前三天發出降雨量過高的“高風險”,因為預測降水的不確定性通常不足以讓人有足夠的信心。實際上,他們的協議到目前為止甚至沒有提供這樣的警報!但是對於Harvey的降雨量,他們連續幾天這樣做,而且準確度很高,因為事件的預期極端。(暴風雨之前的降雨預報的主要錯誤是他們把最大值放在休斯頓西南部的一點點而不是以休斯頓為中心。)

談話研究極端降雨和山洪暴雨的一個方面是可以產生大雨的各種風暴系統,並試圖弄清楚各種情況下各成分是如何結合在一起的,以便為未來的預測提供信息和改進。 對於颶風哈維來說,研究人員和預測人員將分析導致這一創紀錄洪水未來多年的成分。

關於作者

Russ Schumacher,大氣科學副教授, 科羅拉多​​州立大學

這篇文章最初發表於 談話。 閱讀 原創文章.

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