七個壯觀的天氣事件及其原因

: By 公開大學的斯蒂芬·劉易斯

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天氣似乎會造成數週沉悶，灰濛蒙的毛毛雨。但它也可以帶來真正聳人聽聞的 - 通常是致命的 - 表演。但這些爆炸事件的解釋是什麼？

地球的大氣是由太陽的加熱驅動的。天氣是大氣對它所接收的不均勻熱能模式的反應。可見光和紫外線在白天使地球變暖，在低緯度地區變得更強烈，但地球在所有方向上發出的輻射總量幾乎完全相等。

平均來說，地球接收340 W M^-2 從太陽。關於這種能量的三分之一散直回太空由表面上的雲和冰。剩餘的能量，大致相當於將每個2m放置在覆蓋地球表面並連續運行的格子中的小輻射器，被表面和大氣吸收。

但太陽的力量集中在白天，尤其是赤道附近。平均而言，大氣和表面吸收超過300 W m^-2 在熱帶地區，但低於100 W M^-2 在極地地區。地球的赤道面是面朝上太陽的光，但在大角度給它的兩極附近哪裡相同的功率落在更大的表面積上.

天氣1 11 22 太陽：這一切都開始於NASA / Goddard / SDO / flickr，CC BY

地球的溫度並沒有表現出極端的變化，在赤道和高緯度之間的變化小於50°C，遠低於在諸如赤道之類的身體上。月亮。這是因為大氣（以及稍微程度較小的海洋）將熱量從較暖的區域傳遞到較冷的區域。大氣熱傳輸達到峰值5 PW（5 petaWatts或5×10）¹⁵ W）。對於上下文，最大的核電站容量為8 GW（8×10⁹ W）和今天由人在所有形式消耗的總功率是預計成為18 TW（1.8×10¹³ W），超過250倍。

這個龐大的電源是推動地球的大氣和海洋，而暖空氣較冷區域所產生的運動的熱機。除了旅途中，能量被轉化成許多其他形式和地球自轉的形式天氣發生，尤其是在中緯度地區產生深遠的影響。這裡的從縱向對稱熱輸送變化的主要手段的過轉動哈德利細胞波浪般的運動，表面上體現這些都是我們熟悉的高壓和低壓天氣系統。

天氣2 11 22 噴射流卷雲。 LPI / NASA http://www.lpi.usra.edu/publications/slidesets/clouds/slide_2.html

噴射流 很窄緞帶（幾公里深，也許100km寬）在約10公里高度溫暖，寒冷氣團邊界上快速移動的具有環繞地球的空氣和形式。在急流的核心，風速可達到200公里小時^-1 和一個驚人的656公里小時^-1 已於12月1967記錄在外赫布里底群島。這些集中風的位置對於規劃飛機路線至關重要，巧妙的使用是因為從逆向行程開始從西向東飛行的速度更快。

多數影響我們的天氣噴流北極急流它們以不同的路線蜿蜒而行並引導世界各地的天氣系統的通道，潛在地導致一系列的暴風雨和洪水。當噴流曲線南方再冷的極地空氣將被放倒，當曲線的北部，暖濕氣流和天氣入駐可能會導致。

天氣3 11 22 卡特里娜颶風在墨西哥的28 2005月灣峰強度。 NASA http://visibleearth.nasa.gov/view.php?id=74693

熱帶氣旋，更好地為美洲的颶風和遠東地區的颱風，是低緯度的大規模破壞性天氣事件，從較弱的低壓天氣系統開始。熱帶氣旋形成於非常溫暖的海域，通常在每個半球的夏末和秋季。隨著它們的強化，它們被水蒸氣的潛在能量釋放驅動，水蒸氣凝結形成高暴風雲。

風速超過200 km hr^-1 已經記錄在風暴中心周圍，但破壞主要是由於海面高度激增和強降雨導致的洪水造成的。英國年平均降雨量可能會在不到兩小時內從風暴眼周圍的雲層降下。

1970 Bhola旋風是有史以來最嚴重的自然災害之一，孟加拉國和西孟加拉邦造成50萬人死亡，主要是由於這種洪水，但它遠離最強大的熱帶氣旋，相對溫和八類佈線系統。最強的，類別5，包括風暴卡特里娜颶風2005超過280公里小時的風^-1.

天氣4 11 22 http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Occluded_mesocyclone_tornado5_-_NOAA.jpg/flickr, CC BY 龍捲風 是可以形成以下積雨雲烏雲，強烈的垂直對流的區域較小，猛烈的旋風。漏斗雲的形式在漩渦的中心，雖然大風流通更遠的周圍。最極端的風幾乎500公里小時^-1，並導致沿其路徑的極端傷害。

三州龍捲風 3月1925的最長路徑記錄超過350km，並殺死了美國密西西比河谷的695人。這是747死亡人數爆發的爆發的一部分，但即便如此，4月1989超過了 Daulatpur-Saturia龍捲風在孟加拉國當超過1,300人死亡且80,000無家可歸時。

沙塵暴 發生在世界的許多地方，並且可以從一個大陸運輸砂和更精細的礦物顆粒到另一個。在北非這些風暴被稱為haboobs並經常與雷暴相關的大風啟動。類似的風暴發生在美洲和亞洲的乾旱的地區。 Haboobs可以達到比1km多的高度，涵蓋數千公里² 和最後幾個小時，放樣灰塵吸收陽光，溫暖的空氣和加強在風暴的邊緣風。

在地球上，水珠會在核更精細的塵埃顆粒，最終刪除它們並限制風暴的增長，但在火星上，這是非常乾燥，一些沙塵暴最終可以覆蓋地球.

天氣5 11 22 亞利桑那塵土惡魔。 NASA http://www.nasa.gov/vision/universe/solarsystem/2005_dust_devil.html

塵暴是小的對流渦流，它們從表面上升起的灰塵可見。它們也受熱能驅動，其中較冷的氣氛與溫暖的表面接觸。這種情況在沙漠地區最為常見，但即使在溫帶氣候下也會發生，並且在明亮的山坡上有“雪魔”的記錄。在地球上，它們的高度可達1km，直徑可達10米; 在火星上，他們可以看到更廣泛的尺寸, 延伸到整個20km高200米並出現在軌道航天器的許多圖像中。

天氣6 11 22 國營農場/ flickr的，CC BY閃電在地球大氣層中是一種常見的現象，發生在強烈的垂直對流區域。關於2,000雷陣雨活躍在任何時刻。空氣在閃電通道的窄中心可簡要地達到30,000℃，太陽的表面的五倍溫度打雷的聲音來自於熱空氣，並且在撞樹的快速擴張是從字面上被炸得四分五裂水在其中瞬間沸騰。

冰雹通常與相關的雷暴，也是一個溫暖的天氣，對流現象。人們常常把冰雹作為冬季的事件，但春末和夏季是真的冰雹在英國發生的唯一一次。當有空氣的上升氣流強，冰雹可以達到非常大的規模，直徑達20cm，重量幾乎可達1 kg。冰雹才能真正致命的可悲的是有很多數百人死亡的記錄。可能記錄的最致命的一場冰雹殺死比230人和牲畜1,600北方邦，印度北部四月1888多，而且有文字死亡記錄沃里克郡，英格蘭早在5月1411。