Hvordan orkaner fungerer

Orkanen Hellene, sett her på et bilde fanget fra ombord på en romfergermisjon i 2006, raser gjennom jordas atmosfære. Se flere stormbilder. NASA / Science Faction / Getty Images

Orkaner er kraftige stormer og fengsler menneskets fantasi. Orkanen Harvey traff Texas i august 2017, og oversvømmet et av de største metroområdene i USA. Mindre enn to uker senere vendte tankene seg mot orkanen Irma, blant de sterkeste atlantiske orkanene som noen gang er målt. Og da orkanen Sandy tok seg til østkysten av USA i oktober 2012, kalte meteorologer uovertruffen stormen når det gjelder potensialet for skade og omkomne på grunn av sin vei langs den tettbygde urbane kysten. Få hendelser på jorden konkurrerer med den rene kraften til a orkan. Også kjent som tropiske sykloner og tyfoner, disse voldsomme stormene kan kaste havene ut i en voldsom topografi på 15 fots (15 meter) topper og daler, omdefinere kystlinjer og redusere hele byer til vannig ruin. Noen forskere teoretiserer til og med at dinosaurene ble utslettet av forhistorisk hypercanes, en slags super-orkan rørt til liv ved varmen fra et asteroideangrep [kilde: National Geographic].

Hvert år opplever verden orkansesong. I løpet av denne perioden spiraler hundrevis av stormsystemer ut fra de tropiske områdene rundt ekvatoren, og mellom 40 og 50 av disse stormene intensiveres til orkannivåer. På den nordlige halvkule løper sesongen fra 1. juni til 30. november, mens den sørlige halvkule generelt opplever orkanaktivitet fra januar til mars. Så 75 prosent av året, det er trygt å si at noen et sted sannsynligvis er bekymret for en forestående orkan.

En orkan bygger energi når den beveger seg over havet, suger opp varm, fuktig tro-pical luft fra overflaten og doserer kjøligere luft oppover. Tenk på dette som stormen som puster inn og ut. Orkanen eskalerer til denne "pusten" blir forstyrret, som når stormen får landfall. På dette tidspunktet mister stormen raskt fart og kraft, men ikke uten å slippe vindhastigheter så høye som 300 km / t i kystområdene.

-I denne artikkelen skal vi utforske livssyklusen og anatomien til en orkan, samt metodene vi bruker for å klassifisere og spore disse ultimate stormsystemene når de sår over hele kloden..

innhold

1. Definere en orkan
2. Hvordan en orkan dannes
3. Livssyklus av en orkan
4. Orkankategorier
5. Orkanskader
6. Sporing av en orkan
7. Orkanenavn
8. Orkanhistorie

Barometre er en måte å måle atmosfæretrykk på. Peter Dazeley / Getty Images

For å forstå hvordan en orkan fungerer, må du forstå de grunnleggende prinsippene for atmosfærisk trykk. Gassene som utgjør Jordens atmosfære er underlagt planetens tyngdekraft. Faktisk veier atmosfæren inn på et kombinert 5,5 kvadrillion tonn (4,99 kvadrillion metriske tonn). Gassmolekylene i bunnen, eller de nærmest jordoverflaten der vi alle bor, komprimeres av vekten av luften over dem.

Luften nærmest oss er også den varmeste, ettersom atmosfæren stort sett blir oppvarmet av land og hav, ikke av solen. For å forstå dette prinsippet, tenk på en person som steker et egg på fortauet på en varm, solrik dag. Varmen som absorberes av fortauet steker faktisk egget, ikke varmen som kommer ned fra solen. Når luft varmes opp, beveger molekylene seg lenger fra hverandre, noe som gjør den mindre tett. Denne luften stiger deretter til større høyder der luftmolekyler blir mindre komprimert av tyngdekraften. Når varm luft med lavt trykk stiger, utnytter kjølig høytrykksluft muligheten til å bevege seg inn under den. Denne bevegelsen kalles a trykkgradientkraft.

Dette er noen av de grunnleggende kreftene som er i arbeid når et lavtrykkssenter dannes i atmosfæren - et senter som kan bli til det folk i Nord-Atlanteren, Nord-Stillehavet og Karibien kaller en orkan. Hva skjer ellers? Som kjent vet varm, fuktig luft fra havets overflate å øke raskt. Når det stiger, kondenserer det-vannet eller danner stormskyer og dråper med regn. Kondensasjonen frigjør kalt varme latent kondensvarme. Denne latente varmen varmer den kjølige luften, og får den til å stige. Denne stigende luften erstattes av mer varm, fuktig luft fra havet nedenfor. Og syklusen fortsetter, og trekker mer varm, fuktig luft inn i den utviklende stormen og flytter varmen fra overflaten til atmosfæren. Denne varmeutvekslingen skaper et mønster av vin-d som sirkulerer rundt et sentrum, som vann som går ned i et avløp.

Men hva med de signifikante rasende vindene? Konvergerende vind på overflaten kolliderer og skyver varm, fuktig luft oppover. Denne stigende luften forsterker luften som allerede stiger opp fra overflaten, så sirkulasjonen og vindhastighetene til stormen øker. I mellomtiden er sterke vinder som blåser med samme hastighet i større høyder (opptil 30 000 fot eller 9 000 meter), med på å fjerne den stigende varme luften fra stormens sentrum, opprettholde en kontinuerlig bevegelse av varm luft fra overflaten og holde stormen organisert. Hvis vindene på høyde ikke blåser med samme hastighet på alle nivåer - hvis vindsaks er til stede - uværet blir uorganisert og svekkes.

-Enda høyere i atmosfæren (over 30 000 fot eller 9000 meter) høytrykksluft over stormens sentrum fjerner også varmen fra den stigende luften, noe som styrer luftsyklusen og orkanens vekst. Når lufttrykk i høyt trykk suges inn i stormens lavt trykk sentrum, øker vindhastighetene. Da har du en orkan å kjempe med.

Du hører aldri om orkaner som treffer Alaska. Det er fordi orkaner utvikler seg i varme, tropiske regioner der vannet er minst 80 grader Fahrenheit (27 grader celsius). Stormene krever også fuktig luft og konvergerende ekvatorialvind. De fleste atlantiske orkaner begynner ved vestkysten av Afrika, og starter som tordenvær som beveger seg ut over det varme, tropiske havvannet.-

En orkanens lavtrykkssenter for relativ ro kalles øye. Området rundt øyet kalles øyevegg, der stormens mest voldsomme vind forekommer. Båndene med tordenvær som sirkulerer utover fra øyet kalles regnbånd. Disse stormene spiller en nøkkelrolle i fordampnings / kondensasjonssyklusen som mater orkanen.

Rotasjonen av en orkan er et produkt av Coriolis kraft, et naturlig fenomen som får væsker og gjenstander som beveger seg fritt til å bevege seg til høyre for destinasjonen på den nordlige halvkule og til venstre på den sørlige halvkule. Se for deg å fly et lite fly rett sørover. Mens du beveger deg sørover, roterer planeten. Hvis du planla en flytur fra Nordpolen til ekvator på et kart, vil banen se ut til å kurve til høyre.

Så på den nordlige halvkule avbøyer vind til høyre. På den sørlige halvkule bøyer de seg mot venstre. Denne vindavvisningen får stormer å snurre. Som et resultat roterer orkaner på den nordlige halvkule mot klokken og med klokken på den sørlige halvkule. Kraften påvirker også den faktiske banen til orkanen, bøyer dem til høyre (med klokken) på den nordlige halvkule og til venstre (mot klokken) hvis du er sør for ekvator. Hvis du ikke kan huske det, bare flytt deg innen fem grader fra ekvator; Coriolis-styrken er for svak der til å hjelpe til med å danne orkaner.

Orkaner begynner ofte livet som klynger av skyer og tordenvær tropiske forstyrrelser. Disse lavtrykksområdene har svake trykkgradienter og liten eller ingen rotasjon. De fleste av disse forstyrrelsene dør ut, men noen få holder ut på veien mot orkanstatus. I disse tilfellene frigjør tordenværet i forstyrrelsen latent varme, som varmer områder i forstyrrelsen. Dette fører til at lufttettheten inne i forstyrrelsen senker, og senker overflatetrykket. Vindhastigheter øker når kjøligere luft suser inn under den stigende varme luften. Siden denne vinden er underlagt Coriolis-styrken, begynner forstyrrelsen å rotere. De innkommende vindene får inn mer fuktighet, som kondenserer for å danne mer skyaktivitet og frigjør latent varme i prosessen.

-På neste side skal vi utforske det korte, voldelige livet til en orkan.

Dette bildet er en sammensatt av tre dagers utsikt (23., 24. og 25. august 1992) av orkanen Andrew da det sakte beveget seg over Sør-Florida fra øst til vest. Foto med tillatelse fra NASA

Gitt ødeleggelsen stormen slipper løs, er det lett å tenke på en orkan som et slags monster. Det er kanskje ikke en levende organisme, men den krever næring i form av varm, fuktig luft. Og hvis en tropisk forstyrrelse fortsetter å finne nok av denne "maten" og å møte optimale vind- og trykkforhold, vil den bare fortsette å vokse.

Det kan ta alt fra timer til dager før en tropisk forstyrrelse utvikler seg til en orkan. Men hvis syklusen med syklonisk aktivitet fortsetter og vindhastigheten øker, går den tropiske forstyrrelsen videre gjennom tre stadier:

1. Tropisk depresjon: vindstyrke på mindre enn 38 mph
2. Tropisk stormvindstyrke: 39 til 73 mph
3. Orkan: vindhastigheter over 74 mph

Mellom 80 og 100 tropiske stormer utvikler seg hvert år over hele verden. Mange av dem dør ut før de kan bli for sterke, men rundt halvparten av dem oppnår etter hvert orkanstatus.

Orkaner varierer mye i fysisk størrelse. Noen stormer er kompakte, med bare noen få vind- og regnbånd bak seg. Andre stormer er løsere - bandene med vind og regn spredte seg over hundre eller tusenvis av miles. Orkanen Floyd, som rammet det østlige USA i september 1999, ble følt fra de karibiske øyene til New England.

Når en orkan har dannet seg og intensivert, er den eneste gjenværende veien for den atmosfæriske juggernaut dissipasjon. Etter hvert vil stormen møte forhold som benekter den den varme, fuktige luften den trenger. Når en orkan beveger seg på kjøligere vann på en høyere breddegrad, reduseres gradienttrykket, vindene går sakte, og hele stormen temmes, fra en tropisk syklon til en svakere ekstratropisk syklon som peters ut i løpet av dager.

Den viktige tilførselen av varm, fuktig luft forsvinner også når orkanen faller i land. Kondensasjon og frigjøring av latent varme avtar, og friksjonen til et ujevnt landskap reduserer vindhastighetene. Dette fører til at vinder beveger seg mer direkte inn i stormens øye, og eliminerer den store trykkforskjellen som gir drivstoffets stormfulle kraft.

En orkan fra kategori 5 skal få deg til å løpe på sikker grunn i en fart.

Orkaner kan slippe løs utrolige skader når de treffer. Med nok forhåndsvarsel kan byer og kystområder imidlertid gi innbyggerne den tiden de trenger for å befeste området og til og med evakuere. For å klassifisere hver enkelt orkan og forberede de berørte på stormens intensitet, er meteorologer avhengige av rangeringssystemer.

Australierne har sin egen metode for å vurdere stormer.

Australske meteorologer bruker en litt annen skala for å klassifisere orkaner. Mens Australsk skala av syklonintensitet rangerer også stormer etter vindhastighet og skader på en skala fra 1 til 5, det dekker både orkaner og tropiske stormer.

-På neste side skal vi se på de enorme skadene orkaner kan forårsake når de kolliderer med kystområdene.

Folk går i en oversvømmet gate i Myanmars største by, Yangon, 3. mai 2008, etter en orkan (selv om det kalles en syklon der). AFP / Getty Images

I løpet av årtusener har orkaner sementert sitt rykte som ødeleggere. Mange mennesker rammer dem til og med som legemliggjørelsen av naturens kraft eller handlinger med guddommelig vrede. Selve ordet "orkan" stammer faktisk fra "Hurakan", en destruktiv maya-gud. Uansett hvordan du velger å oppsummere eller personifisere disse kraftige naturhandlingene, skyldes skaden de påfører flere forskjellige sider av stormen.

Orkaner leverer enorme nedbør av regn. En spesielt stor storm kan dumpe dusinvis av inches av regn på bare en dag eller to, mye av det i innlandet. Den mengden regn kan skape flom, potensielt ødeleggende store områder i banen til orkanens voldsomme sentrum.

I tillegg, høy vedvarende vind i stormen kan forårsake omfattende strukturelle skader på både menneskeskapte og naturlige strukturer. Disse vindene kan rulle over kjøretøy, kollapse vegger og blåse over trær. De rådende vindene fra en orkan skyver en vannvegg, kalt a stormflo, foran den. Hvis stormfyllingen tilfeldigvis faller sammen med høyvann, forårsaker det stranderosjon og betydelig innstrømning i innlandet.

Tornadoes: en av bonuseffektene fra orkaner. Paul & Lindamarie Ambrose / Getty Images

Orkanen i seg selv er ofte bare begynnelsen. Stormens vind gyter ofte tornadoer, som er mindre, mer intense sykloniske stormer som forårsaker ytterligere skade. Du kan lese mer om dem i How Tornadoes Work.

Omfanget av orkanskader avhenger ikke bare av stormens styrke, men også av hvordan den tar kontakt med landet. I mange tilfeller beiter stormen bare kystlinjen, og sparer breddene sin fulle kraft. Orkanskader avhenger også veldig av om venstre eller høyre side av en orkan rammer et gitt område. Høyre side av en orkan pakker mer slag fordi vindhastigheten og orkanens bevegelseshastighet kompletterer hverandre der. På venstre side trekker orkanens bevegelseshastighet fra vindhastigheten.

-Denne kombinasjonen av vind, regn og flom kan utjevne en kystby og forårsake betydelig skade på byer langt fra kysten. I 1996 feide orkanen Fran 241 km innover for å ramme Raleigh, NC Titusenvis av hjem ble skadet eller ødelagt, millioner av trær falt, strøm var ute i flere uker i noen områder og den totale skaden ble målt i milliardene dollar.

En WC-130J orkanjeger utstilt på Guatemalas flyvåpenbase i Guatemala by i mars 2008. AFP / Getty Images

For å overvåke og spore utviklingen og bevegelsen av en orkan, er meteorologer avhengige av fjernmåling av satellitter, samt data samlet av spesialutstyrte fly. På bakken, Regionale spesialiserte meteorologiske sentre, et nettverk av globale sentre utpekt av Verdens meteorologiske organisasjon, er siktet for å spore og varsle publikum om ekstremvær.

Værsatellitter bruker forskjellige sensorer for å samle forskjellige typer informasjon om orkaner. De sporer synlige skyer og luftsirkulasjonsmønstre, mens radaren måler regn, vindstyrke og nedbør. Infrarøde sensorer oppdager også viktige temperaturforskjeller i uværet, så vel som skyhøyde.

De Orkanjegere er medlemmer av den 53. Weather Reconnaissance Squadron / 403rd Wing, basert på Keesler Air Force Base i Biloxi, Miss. Siden 1965 har Hurricane Hunters-teamet brukt C-130 Hercules, et veldig solid turbopropfly for å fly inn i tropiske stormer og orkaner . Den eneste forskjellen mellom dette flyet og lasteversjonen er det spesialiserte, svært følsomme værutstyret som er installert på WC-130. Teamet kan dekke opptil fem stormoppdrag per dag, alt fra Midt-Atlanteren til Hawaii.

Orkanjegerne samler informasjon om vindstyrke, nedbør og barometriske trykk i stormen. De videresender deretter denne informasjonen tilbake til National Hurricane Center i Miami, Florida. Hvis du er nysgjerrig på disse dumme pilotene, kan du lese Hvorfor vil noen fly et fly inn i en orkan?

Meteorologer tar all stormdata de mottar og bruker dem til å lage datamaskinprognosemodeller, kalt spaghettimodeller. Basert på mye av nåværende og tidligere statistiske data, lar disse virtuelle stormene forskere forutse en orkanenes vei og endringer i intensitet i god tid før landfallet. Med disse dataene kan regjeringer og nyhetsbyråer ideelt advare innbyggerne i kystområdene og redusere tapet av liv under en orkan.

-Langtidsvarsling lar nå meteorologer forutsi hvor mange orkaner som vil finne sted i en kommende sesong og studere trender og mønstre i globalt klima.

Å navngi en orkan er ikke så vanskelig, men å navngi de døde i kjølvannet av en orkan er det åpenbart. Avbildet er en av 1 464 hvite flagg med navnene på mennesker som døde i Louisiana som et resultat av orkanen Katrina. Getty Images

Mens personifiseringen av en massiv, destruktiv styrke absolutt sørger for en jazzere overskrift, oppsto praksisen med å navngi orkaner fra meteorologer, ikke medier. Ofte er mer enn en tropisk storm aktiv samtidig, så hvilken bedre måte å skille dem fra hverandre enn ved å navngi dem?

I flere hundre år har innbyggere i Vest-India ofte navngitt orkaner etter den katolske helgenens dag stormen fikk landfall til. Hvis det kom en storm på jubileet for en tidligere storm, ble et nummer tildelt. For eksempel slo orkanen San Felipe Puerto Rico 13. september 1876. En annen storm rammet Puerto Rico samme dag i 1928, så denne stormen fikk navnet orkanen San Felipe den andre.

Under andre verdenskrig ga værfunksjonærer bare orkaner maskuline navn. Disse navnene fulgte nøye radiokodenavn for alfabetets bokstaver. Dette systemet, som det vestindiske helgenes system, trakk seg fra et begrenset navnebasseng. På begynnelsen av 1950-tallet begynte værtjenester å navngi stormer alfabetisk og med bare feminine navn. På slutten av 1970-tallet ble denne praksisen erstattet med likestillingssystemet med vekslende maskuline og feminine navn. Verdens meteorologiske organisasjon (WMO) fortsetter denne praksisen til i dag.

Den første orkanen i sesongen får et navn som begynner med bokstaven A, den andre med bokstaven B og så videre. Når stormene påvirker forskjellige deler av kloden, trekkes navnelistene fra forskjellige kulturer og nasjonaliteter.

Orkaner i Stillehavet tildeles et annet sett med navn enn stormer fra Atlanterhavet. For eksempel var den første orkanen i orkansesongen 2001 en storm i Stillehavet nær Acapulco, Mexico, med navnet Adolf. Den første atlantiske stormen i 2001-sesongen fikk navnet Allison. En forhåndsbestemt liste over navn på potensielle fremtidige stormer er tilgjengelig fra National Hurricane Center.

Hvis en orkan påfører betydelig skade, kan et land som er berørt av stormen be om at orkanen skal "trekke seg" av WMO. Et pensjonert navn kan ikke utgis til en tropisk storm i minst 10 år. Dette bidrar til å unngå offentlig forvirring og forenkle både historisk og lovlig journalføring.

Orkaner som Ivan, avbildet her i september 2004 over Gulf Coast, var her lenge før vi var. Foto høflighet NOAA

Vår moderne forståelse av orkaner avhenger i stor grad av et århundres verdi av vitenskapelig studie og journalføring, men uværene har diktert forløpet av menneskets historie i årtusener. Tross alt er de en del av et atmosfærisk system som predater menneskeslekten i milliarder av år.

Mens forskere stort sett overlates til å spekulere i styrken til stormer fra mesozoisk tid, har geologer oppdaget bevis på orkaner i jernalderen i lag med bakkesediment. Når stormbølger vasker over land og inn i innsjøer, etterlater de fans av sand. Forskere kan karbon datere organiske materialer over og under sanden for å bestemme en omtrentlig stormdato.

Et team fra Louisiana State University studerte tusenvis av år med bevis på innsjøbed og oppdaget at i løpet av de siste 3.400 årene traff et titalls orkaner i kategori 4 eller høyere området - men de fleste av dem skjedde for 1000 år eller mer siden [kilde: Ung]. Funn som disse gjør det mulig for forskere å studere langsiktige værmønstre og muligens gi bedre mening om dagens klimatrender.

Så langt menneskelige opptegnelser går, ga de eldgamle mayaene i Sør-Amerika noen av de tidligste omtale av orkaner i hieroglyfene. Århundrene som følger er strødd med beretninger om orkaner som påvirker utfallet av kriger, koloniseringsinnsats og et utall antall personlige liv.

Bare for å nevne noen, hindret orkanaktivitet følgende havsatser gjennom ødeleggelse og spredning av havflåter:

• 1274 mongolske invasjonen av Japan
• Et 1559 forsøk fra spanskene til å gjenerobre Florida
• Det franske forsvaret av et floridiansk fort, tapte deretter for spanskene i 1565
• Den spanske Armadas angrep på England i 1588
• Et nederlandsk angrep på Cuba fra 1640
• Britisk dominans over de franske og amerikanske på de karibiske øyene i 1780

I dag forhindrer moderne meteorologi de fleste orkaner fra å komme uanmeldte, noe som reduserer de enorme dødelighetsratene for orkaner fra tidligere århundrer. Men selv med forhåndsvarsel, må myndighetene og beboerne i kystområdene fortsatt forberede seg på de kommende stormene på riktig måte.

I mellomtiden ser noen eksperter på fremtiden med bekymring. Noen peker på perioder med intens orkanaktivitet i jordens fortid og bekymrer seg for at slike trender kan komme tilbake. Andre hevder at global oppvarming forårsaket av økt produksjon av klimagasser vil føre til større orkansoner og kraftigere stormer. Tross alt trives orkaner i varme, fuktige farvann, og en varmere jord kan gi mer næring for tropiske stormer.

Utforsk lenkene på neste side for å lære mer om orkaner og jordens vær, inkludert en historie om de gale piloter som flyr flyene sine til orkaner.

relaterte artikler

• 10 mest ødeleggende stormer
• Hvorfor skulle noen fly et fly inn i en orkan?
• Er det virkelig en "ro før stormen"?
• 10 verste orkaner gjennom tidene
• Hvem var de første storm chasers?
• Hvordan Storm Chasers fungerer
• Slik fungerer tornadoer
• Hvordan skyer fungerer
• Hvordan lyn fungerer
• Slik fungerer vær
• Hva om det ikke var noen tyngdekraft på jorden?

Flere gode lenker

• USA Today: Nåværende værinformasjon og sporingskart
• Amerikanske Røde Kors: Hurricane Safety
• Nasjonalt orkansenter
• FEMA: Hurricane System
• Orkanjegerne

kilder

• "-Stemning." Britannica Student Encyclopædia. 2008. (5. august 2008) http://student.britannica.com/comptons/article-196868/atmosphere
• Drye, Willie. "Hurricanes of History - From Dinosaur Times to Today." National Geographic News. 28. januar 2005. (19. august 2008) http://news.nationalgeographic.com/news/2005/01/0128_050128_tv_hurricane.html
• "Evolusjon av atmosfæren." Britannica Online Encyclopædia. 2008. (8. august 2008) http://www.britannica.com/EBchecked/topic/1424734/evolution-of-the-atmosphere
• "Historien om orkaner." Federal Emergency Management Agency. (21. august 2008) http://www.fema.gov/kids/hurr_hist.htm
• "Hurricane Timeline: 1495 to 1800." Sør-Florida Sun-Sentinel. 2008. (21. august 2008) http://www.sun-sentinel.com/news/weather/hurricane/sfl-hc-history-1495to1800,0,3354030.htmlstory
• "Jetstrøm." Britannica Online Encyclopædia. 2008. (8. august 2008) http://www.britannica.com/EBchecked/topic/303269/jet-stream
• "Lyn." Britannica Online Encyclopædia. 2008. (8. august 2008) http://www.britannica.com/EBchecked/topic/340767/lightning#default
• Reynolds, Ross. "Cambridge Guide to Weather." Cambridge University Press. 2000.
• Tarbuck, Edward og Frederick Lutgens. "Earth Science: Eleventh Edition." Pearson Prentice Hall. 2006.
• Tannmann, Jessika. "Hvordan skyer fungerer." .com. 5. mai 2008. (8. august 2008) https: //science..com/cloud.htm
• "Tropisk syklon." Britannica Online Encyclopædia. 2008. (20. august 2008) http://www.britannica.com/EBchecked/topic/606551/tropical-cyclone
• Vogt, Gregory L. "Atmosfæren: Planetary Heat Engine." Tjueførste århundre bøker. 2007.
• Wilson, Tracy V. "Slik fungerer jorden." .com. 21. april 2006. (8. august 2008) https: //science..com/Earth.htm
• Ung, Emma. "Raiders of the lost storms." Ny forsker. 10. juni 2006. (21. august 2008) http://en miljø.newscientist.com/channel/earth/hurricane-season/mg19025551.300-raiders-of-the-lost-storms.html

-