Hur orkaner fungerar

Orkanen Hellene, sett här på ett foto som fångats från ombord på en rymdfärjemission från 2006, rasar genom jordens atmosfär. Se fler stormbilder. NASA / Science Faction / Getty Images

Orkaner är kraftfulla stormar och fängslar människans fantasi. Orkanen Harvey träffade Texas i augusti 2017 och översvämmade ett av de största tunnelbana i USA. Mindre än två veckor senare vände sig tankarna till orkanen Irma, bland de starkaste atlantiska orkanerna som någonsin har uppmättts. Och när orkanen Sandy tog sig till USA: s östra kust i oktober 2012, kallade meteorologer stormen utan motstycke när det gäller dess potential för skador och dödsfall på grund av sin väg längs den tätbefolkade stadskusten. Få händelser på jorden konkurrerar med den rena kraften av a orkan. Också känd som tropiska cykloner och tyfoner, dessa hårda stormar kan kärna havet till en våldsam topografi på 50 fot (15 meter) toppar och dalar, omdefiniera kustlinjer och reducera hela städer till vattendruinen. Vissa forskare teoretiserar till och med att dinosaurierna utplånades av förhistoriska hyperkan, en slags super-orkan rörd till liv av värmen från en asteroidstrejk [källa: National Geographic].

Varje år upplever världen orkansäsong. Under denna period spiraler hundratals stormsystem ut från de tropiska regionerna som omger ekvatoren, och mellan 40 och 50 av dessa stormar intensifieras till orkannivåer. På norra halvklotet går säsongen från 1 juni till 30 november, medan södra halvklotet generellt upplever orkanaktivitet från januari till mars. Så 75 procent av året är det säkert att säga att någon någonstans förmodligen oroar sig för en kommande orkan.

En orkan bygger energi när den rör sig över havet, suger upp varm, fuktig tropisk luft från ytan och skickar ut svalare luft uppåt. Tänk på detta som stormen andas in och ut. Orkanen eskalerar tills denna "andning" störs, som när stormen får land. Vid denna tidpunkt förlorar stormen snabbt sin kraft och kraft, men inte utan att släppa vindhastigheter så höga som 300 mph (300 km / h) i kustområden.

-I den här artikeln kommer vi att utforska livscykeln och anatomi för en orkan, liksom metoderna vi använder för att klassificera och spåra dessa ultimata stormsystem när de stör över hela världen.

Innehåll

1. Definiera en orkan
2. Hur en orkan bildas
3. Livscykel av en orkan
4. Orkankategorier
5. Orkanskador
6. Spåra en orkan
7. Orkanen namn
8. Orkanhistoria

Barometrar är ett sätt att mäta atmosfärstryck. Peter Dazeley / Getty Images

För att förstå hur en orkan fungerar måste du förstå de grundläggande principerna för atmosfärstryck. Gaserna som utgör jordens atmosfär är föremål för planetens tyngdkraft. Faktum är att atmosfären väger in på en kombinerad 5,5 fyrhjärde ton (4,99 kvadriljon metriska ton). Gasmolekylerna i botten, eller de närmast jordytan där vi alla bor, komprimeras av vikten av luften ovanför dem.

Luften som ligger närmast oss är också den varmaste, eftersom atmosfären mestadels värms upp av land och hav, inte av solen. För att förstå denna princip, tänk på en person som stekar ett ägg på trottoaren på en varm, solig dag. Värmen som absorberas av trottoaren steker faktiskt ägget, inte värmen som kommer ner från solen. När luft värms upp rör sig molekylerna längre från varandra, vilket gör den mindre tät. Denna luft stiger sedan till högre höjder där luftmolekyler är mindre komprimerade av tyngdkraften. När varm lågtrycksluft stiger utnyttjar sval, högtrycksluft möjligheten att röra sig in under den. Denna rörelse kallas a tryckgradientkraft.

Dessa är några av de grundläggande krafterna i arbetet när ett lågtryckscenter bildas i atmosfären - ett centrum som kan förvandlas till vad människor i Nordatlanten, Nordstilla Stilla havet och Karibien kallar en orkan. Vad händer mer? Som vi vet börjar varm, fuktig luft från havets yta snabbt stiga. När det stiger, kondenserar det-vattnet eller bildar stormmoln och droppar regn. Kondensationen avger värme som kallas latent kondensvärme. Denna latenta värme värmer den svala luften och får den att stiga. Denna stigande luft ersätts av mer varm, fuktig luft från havet under. Och cykeln fortsätter och drar mer varm, fuktig luft in i stormen och flyttar värme från ytan till atmosfären. Detta värmeväxling skapar ett mönster av win-d som cirkulerar runt ett centrum, som vatten som går ner i ett avlopp.

Men hur är det med de hårda vindarna? Konvergerande vindar vid ytan kolliderar och skjuter varm, fuktig luft uppåt. Denna stigande luft förstärker luften som redan stiger upp från ytan, så stormens cirkulation och vindhastigheter ökar. Under tiden hjälper starka vindar som blåser samma hastighet i högre höjder (upp till 30 000 fot eller 9 000 meter) att ta bort den stigande heta luften från stormens centrum, upprätthålla en ständig rörelse av varm luft från ytan och hålla stormen organiserad. Om vindarna på hög höjd inte blåser med samma hastighet på alla nivåer - om vind saxar är närvarande - stormen blir oorganiserad och försvagas.

-Ännu högre i atmosfären (över 30 000 fot eller 9 000 meter) högtrycksluft över stormens centrum avlägsnar också värme från den stigande luften, vilket ytterligare driver luftcykeln och orkanens tillväxt. När högtrycksluften sugs in i stormens lågtryckscentrum ökar vindhastigheterna. Då har du en orkan att kämpa med.

Du hör aldrig om orkaner som träffar Alaska. Det beror på att orkaner utvecklas i varma, tropiska regioner där vattnet är minst 80 grader Fahrenheit (27 grader Celsius). Stormarna kräver också fuktig luft och konvergerande ekvatorvindar. De flesta atlantiska orkaner börjar utanför Afrikas västkust, börjar som åskväder som rör sig ut över det varma, tropiska havsvatten.-

En orkans lågtryckscentrum för relativ lugn kallas öga. Området som omger ögat kallas ögonvägg, där stormens mest våldsamma vindar inträffar. Åskväderna som cirkulerar utåt från ögat kallas regnband. Dessa stormar spelar en nyckelroll i förångnings- / kondensationscykeln som matar orkanen.

Rotationen av en orkan är en produkt av Coriolis kraft, ett naturfenomen som får vätskor och frirörande föremål att svänga åt höger om sin destination på norra halvklotet och till vänster på södra halvklotet. Tänk dig att flyga ett litet plan direkt söderut. När du rör dig söderut roterar planeten. Om du planerade en flygning från norra polen till ekvatorn på en karta, verkar vägen svänga till höger.

Så på norra halvklotet böjer vindarna åt höger. På södra halvklotet böjer de sig åt vänster. Denna vindavböjning får stormar att snurra. Som ett resultat roterar orkaner på norra halvklotet moturs och medurs på södra halvklotet. Kraften påverkar också orkans faktiska väg, böjer dem åt höger (medurs) på norra halvklotet och till vänster (moturs) om du är söder om ekvatorn. Om du inte kommer ihåg, flytta bara inom fem grader från ekvatorn; Coriolis-styrkan är för svag där för att hjälpa till att bilda orkaner.

Orkaner börjar ofta sina liv som kallas moln och åskväder tropiska störningar. Dessa lågtrycksområden har svaga tryckgradienter och liten eller ingen rotation. De flesta av dessa störningar dör ut, men ett fåtal fortsätter på vägen till orkestatus. I dessa fall släpps åskorna i störningen latent värme, vilket värmer områden i störningen. Detta får lufttätheten inuti störningen att sänka, vilket tappar yttrycket. Vindhastigheterna ökar när svalare luft rusar under den stigande varma luften. Eftersom denna vind är föremål för Coriolis-kraften börjar störningen att rotera. De inkommande vindarna får mer fukt, vilket kondenserar för att bilda mer molnaktivitet och frigör latent värme i processen.

-På nästa sida ska vi utforska det korta, våldsamma livet i en orkan.

Detta foto är en sammansättning av tre dagars vyer (23, 24 och 25 augusti 1992) av orkanen Andrew när det långsamt rörde sig över södra Florida från öst till väst. Foto med tillstånd NASA

Med tanke på förstörelsen som stormen släpper ut är det lätt att tänka på en orkan som ett slags monster. Det kanske inte är en levande organisme, men det kräver näring i form av varm, fuktig luft. Och om en tropisk störning fortsätter att hitta tillräckligt med denna "mat" och möter optimala vind- och tryckförhållanden, kommer den bara att växa.

Det kan ta allt från timmar till dagar för en tropisk störning att utvecklas till en orkan. Men om cyklonaktiviteten fortsätter och vindhastigheterna ökar fortskrider den tropiska störningen genom tre steg:

1. Tropisk depression: vindhastigheter på mindre än 38 mph
2. Tropisk storm: vindhastigheter mellan 39 och 73 mph
3. Orkan: vindhastigheter större än 74 mph

Mellan 80 och 100 tropiska stormar utvecklas varje år runt om i världen. Många av dem dör ut innan de kan bli för starka, men ungefär hälften av dem når så småningom orkanstatus.

Orkaner varierar mycket i fysisk storlek. Vissa stormar är kompakta, med bara några band med vind och regn bakom sig. Andra stormar är lösare - band och vind och regn sprider sig över hundratals eller tusentals mil. Orkanen Floyd, som drabbade östra USA i september 1999, kändes från de Karibiska öarna till New England.

När en orkan har bildats och intensifierats är den enda återstående vägen för den atmosfäriska juggernaut dissipationen. Så småningom kommer stormen att möta förhållanden som förnekar den den varma, fuktiga luften den kräver. När en orkan rör sig på kallare vatten på en högre latitud minskar gradienttrycket, vindarna saknar och hela stormen tämjas, från en tropisk cyklon till en svagare extratropisk cyklon att peters ut på dagar.

Den viktiga försörjningen av varm, fuktig luft försvinner också när orkanen får land. Kondensation och frisättning av latent värme minskar och friktionen i ett ojämnt landskap minskar vindhastigheterna. Detta får vindar att röra sig mer direkt in i stormens öga, vilket eliminerar den stora tryckskillnaden som driver eldens fantastiska kraft.

En kategori 5-orkan ska få dig att köra på säker mark i en hast.

Orkaner kan släppa otroliga skador när de träffar. Med tillräckligt med varning på förhand kan dock städer och kustområden ge invånarna den tid de behöver för att befästa området och till och med evakuera. För att bättre klassificera varje orkan och förbereda de drabbade för stormens intensitet förlitar meteorologer sig på betygssystem.

Australierna har sin egen metod för att bedöma stormar.

Australiska meteorologer använder en något annan skala för att klassificera orkaner. Medan Australiens skala av cyklonintensitet rankar också stormar med vindhastighet och skador på en skala från 1 till 5, det täcker både orkaner och tropiska stormar.

-På nästa sida tittar vi på den enorma skada orkaner kan orsaka när de kolliderar med kustområden.

Människor går på en översvämmad gata i Myanmars största stad, Yangon, den 3 maj 2008, efter en orkan (även om det kallas en cyklon där). AFP / Getty Images

Under årtusenden har orkaner cementerat sitt rykte som förstörare. Många människor inramar dem till och med som förkroppsligande av naturens kraft eller handlingar av gudomlig vrede. Ordet "orkan" härstammar faktiskt från "Hurakan", en destruktiv Maya-gud. Oavsett hur du väljer att sammanfatta eller personifiera dessa kraftfulla naturhandlingar, kommer skadorna de orsakar från flera olika aspekter av stormen.

Orkaner levererar enorma regn av regn. En särskilt stor storm kan dumpa dussintals tum regn på bara en dag eller två, mycket av det inlandet. Den mängden regn kan skapa översvämningar, potentiellt förödande stora områden i orkanens hårda centrum.

För övrigt, högvariga vindar i stormen kan orsaka omfattande strukturella skador på både konstgjorda och naturliga strukturer. Dessa vindar kan rulla över fordon, kollapsa väggar och blåsa över träd. De rådande vindarna i en orkan driver en vägg med vatten, kallad a stormsvallvåg, framför det. Om stormflödet råkar sammanfalla med högvatten orsakar det stranderosion och betydande inre översvämningar.

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

Orkanen i sig är ofta bara början. Stormens vindar spawn ofta tromber, som är mindre, mer intensiva cykloniska stormar som orsakar ytterligare skador. Du kan läsa mer om dem i How Tornadoes Work.

Omfattningen av orkanskador beror inte bara på stormens styrka, utan också hur det kommer i kontakt med landet. I många fall bete stormen bara kusten och sparar stränderna dess fulla kraft. Orkanskador beror också mycket på om vänster eller höger sida av en orkan slår ett visst område. Den högra sidan av en orkan packar mer stans eftersom vindhastigheten och orkanens rörelseshastighet kompletterar varandra där. På vänster sida drar orkanens rörelseshastighet från vindhastigheten.

-Denna kombination av vindar, regn och översvämningar kan jämna ut en kuststad och orsaka betydande skador på städer långt från kusten. 1996 svepte orkanen Fran 150 mil (241 km) in i landet för att träffa Raleigh, NC Tiotusentals hus skadades eller förstördes, miljoner träd föll, strömmen var ute i veckor i vissa områden och den totala skadan uppmättes i miljarder dollar.

En WC-130J Hurricane Hunter visas på Guatemalas flygvapenbas i Guatemala City i mars 2008. AFP / Getty Images

För att övervaka och spåra utvecklingen och rörelsen av en orkan förlitar meteorologer sig på avläsning av satelliter, liksom data som samlas in av specialutrustade flygplan. På marken, Regionala specialiserade meteorologiska centra, ett nätverk av globala centra som utsetts av Världs Meteorologiska Organisation, anklagas för att spåra och meddela allmänheten om extremt väder.

Vädret satelliter använder olika sensorer för att samla in olika typer av information om orkaner. De spårar synliga moln och luftcirkulationsmönster, medan radar mäter regn, vindhastighet och nederbörd. Infraröda sensorer upptäcker också viktiga temperaturskillnader i stormen såväl som molnhöjder.

De Orkanjägare är medlemmar i den 53: e väderreconnaissance Squadron / 403: e vingen, baserad på Keesler Air Force Base i Biloxi, fröken. Sedan 1965 har teamet för orkanjägare använt C-130 Hercules, ett mycket robust turbopropplan för att flyga in i tropiska stormar och orkaner . Den enda skillnaden mellan detta plan och lastversionen är den specialiserade, mycket känsliga väderutrustningen installerad på WC-130. Teamet kan täcka upp till fem stormuppdrag per dag, var som helst från mitten av Atlanten till Hawaii.

Orkanjägarna samlar information om vindhastigheter, nederbörd och barometriska tryck i stormen. De vidarebefordrar sedan denna information tillbaka till National Hurricane Center i Miami, Fla. Om du är nyfiken på dessa dumma piloter, läs Varför skulle någon flyga ett flygplan in i en orkan?

Meteorologer tar all stormdata de får och använder den för att skapa datorprognosmodeller, kallad spaghettimodeller. Baserat på en hel del aktuella och tidigare statistiska data tillåter dessa virtuella stormar forskare att förutse en orkans väg och förändringar i intensitet i god tid före landfall. Med dessa uppgifter kan regeringar och nyhetsbyråer idealiskt varna invånare i kustområden och avsevärt minska förlusten av liv under en orkan.

-Långsiktig prognos gör det nu möjligt för meteorologer att förutsäga hur många orkaner kommer att äga rum under en kommande säsong och studera trender och mönster i det globala klimatet.

Att namnge en orkan är inte så svårt, men det är uppenbart att namnge de döda efter en orkan. Bilden är en av 1 464 vita flaggor med namnen på människor som dog i Louisiana till följd av orkanen Katrina. Getty Images

Medan personifieringen av en massiv, förstörande kraft säkert ger en jazzigare rubrik, har praxis att namnge orkaner härstammat från meteorologer, inte medier. Ofta är mer än en tropisk storm aktiv på samma gång, så vilket bättre sätt att skilja dem ifrån än genom att namnge dem?

Under flera hundra år har invånare i Västindien ofta namngivit orkaner efter den katolska helgedagen då stormen fick landa. Om en storm anlände på årsdagen till en tidigare storm tilldelades ett nummer. Till exempel, orkanen San Felipe träffade Puerto Rico 13 september 1876. En annan storm träffade Puerto Rico samma dag 1928, så denna storm hette orkanen San Felipe den andra.

Under andra världskriget gav väderbetjänare endast orkaner manliga namn. Dessa namn följde noggrant radiokodnamn för bokstäver i alfabetet. Detta system, liksom det västindiska helgonsystemet, drog sig från en begränsad namnpool. I början av 1950-talet började vädertjänsterna ge stormar alfabetiskt och med bara feminina namn. I slutet av 1970-talet ersattes denna praxis med systemet för lika möjligheter med alternerande maskulina och feminina namn. Världs Meteorologiska Organisationen (WMO) fortsätter denna praxis till denna dag.

Säsongens första orkan ges ett namn som börjar med bokstaven A, den andra med bokstaven B och så vidare. Eftersom stormarna påverkar olika delar av världen, kommer namnlistorna från olika kulturer och nationaliteter.

Orkaner i Stilla havet tilldelas en annan uppsättning namn än atlantiska stormar. Till exempel var den första orkanen under orkansäsongen 2001 en storm i Stilla havet nära Acapulco, Mexiko, med namnet Adolf. Den första atlantiska stormen under säsongen 2001 fick namnet Allison. En förbestämd lista med namn på potentiella framtida stormar finns tillgänglig från National Hurricane Center.

Om en orkan orsakar betydande skador kan ett land som är drabbat av stormen begära att orkans namn "dras tillbaka" av WMO. Ett pensionerat namn kan inte återutges till en tropisk storm i minst 10 år. Detta hjälper till att undvika allmän förvirring och förenkla både historisk och juridisk journalföring.

Orkaner som Ivan, här i september 2004 över Gulf Coast, var här långt innan vi var. Foto med tillstånd NOAA

Vår moderna förståelse av orkaner beror till stor del på ett århundrades värde av vetenskaplig studie och journalföring, men stormarna har dikterat den mänskliga historiens gång i årtusenden. När allt kommer omkring är de en del av ett atmosfäriskt system som förutser människors ras med miljarder år.

Medan forskare i stor utsträckning lämnas att spekulera om styrkorna i mesozoiska era stormar, har geologer upptäckt bevis på järnålders orkaner i lager av marken sediment. När stormvågor tvättar över land och i sjöar lämnar de sandfläktarna bakom sig. Forskare kan kol med organiska material över och under sanden för att bestämma ett ungefärligt stormdatum.

Ett team från Louisiana State University studerade tusentals års värde av sjöbäddens bevis och upptäckte att under de senaste 3.400 åren drabbade ett dussin orkaner i kategori 4 eller högre området - men de flesta av dem inträffade för 1 000 år eller mer sedan [källa: Ung]. Fynd som dessa gör det möjligt för forskare att bättre studera långsiktiga vädermönster och eventuellt få bättre förståelse för dagens klimattrender.

Så långt som mänskliga uppgifter går, gjorde de forntida mayanerna i Sydamerika några av de tidigaste omnämnelserna av orkaner i sina hieroglyfer. Århundradena som följer är besatt med berättelser om orkaner som påverkar resultatet av krig, koloniseringsinsatser och ett otaligt antal personliga liv.

Bara för att nämna några, hindrade orkanaktiviteten följande havsföretag genom förstörelse och spridning av havsflottor:

• Mongolens invasion av 1274 i Japan
• Ett spanska försök att återta Florida igen
• Det franska försvaret av en Floridian fort, förlorade därefter för spanska 1565
• Den spanska Armadas attack på England 1588
• En nederländsk attack från 1640 på Kuba
• Brittisk dominans över de franska och amerikanska på Karibiska öarna 1780

Idag förhindrar modern meteorologi de flesta orkaner från att komma utan tillkännagivande, vilket kraftigt minskar de enorma orkadödlighetarna från tidigare århundraden. Men även med förvarning måste regeringar och invånare i kustområden fortfarande ordentligt förbereda sig för de kommande stormarna.

Samtidigt ser vissa experter med oro på framtiden. Vissa pekar på perioder med intensiv orkanaktivitet i jordens förflutna och oroar sig för att sådana trender kan komma tillbaka. Andra hävdar att den globala uppvärmningen som orsakas av den ökade produktionen av växthusgaser kommer att leda till större orkanzoner och kraftigare stormar. När allt kommer omkring lyckas orkaner på varma, fuktiga vatten och en varmare jord kan ge mer liv för tropiska stormar.

Utforska länkarna på nästa sida för att lära dig mer om orkaner och jordens väder, inklusive en berättelse om de galna piloter som flyger sina plan till orkaner.

relaterade artiklar

• 10 mest destruktiva stormar
• Varför skulle någon flyga ett flygplan in i en orkan?
• Finns det verkligen en "lugn före stormen"?
• 10 värsta orkaner genom tiderna
• Vem var de första storm chasers?
• Hur Storm Chasers fungerar
• Hur Tornadoes fungerar
• Hur molnen fungerar
• Hur Lightning fungerar
• Hur vädret fungerar
• Tänk om det inte fanns någon gravitation på jorden?

Fler bra länkar

• USA idag: Aktuell väderinformation och spårningskartor
• Amerikanska Röda Korset: Hurricane Safety
• National Hurricane Center
• FEMA: Hurricane System
• Orkanjägarna

källor

• "-Atmosfär." Britannica Student Encyclopædia. 2008. (5 augusti 2008) http://student.britannica.com/comptons/article-196868/atmosphere
• Drye, Willie. "Hurricanes of History - From Dinosaur Times to Today." National Geographic News. 28 jan 2005. (19 augusti 2008) http://news.nationalgeographic.com/news/2005/01/0128_050128_tv_hurricane.html
• "Atmosfärens utveckling." Britannica Online Encyclopædia. 2008. (8 augusti 2008) http://www.britannica.com/EBchecked/topic/1424734/evolution-of-the-atmosphere
• "Orkanernas historia." Federal Emergency Management Agency. (21 augusti 2008) http://www.fema.gov/kids/hurr_hist.htm
• "Hurricane-tidslinjen: 1495 till 1800." Södra Florida Sun-Sentinel. 2008. (21 augusti 2008) http://www.sun-sentinel.com/news/weather/hurricane/sfl-hc-history-1495to1800,0,3354030.htmlstory
• "Jetström." Britannica Online Encyclopædia. 2008. (8 augusti 2008) http://www.britannica.com/EBchecked/topic/303269/jet-stream
• "Blixt." Britannica Online Encyclopædia. 2008. (8 augusti 2008) http://www.britannica.com/EBchecked/topic/340767/lightning#default
• Reynolds, Ross. "Cambridge Guide to Weather." Cambridge University Press. 2000.
• Tarbuck, Edward och Frederick Lutgens. "Jordvetenskap: elfte upplagan." Pearson Prentice Hall. 2006.
• Tandläkare, Jessika. "Hur moln fungerar." Com. 5 maj 2008. (8 augusti 2008) https: //science..com/cloud.htm
• "Tropisk cyklon." Britannica Online Encyclopædia. 2008. (20 augusti 2008) http://www.britannica.com/EBchecked/topic/606551/tropical-cyclone
• Vogt, Gregory L. "Atmosfären: Planetary Heat Engine." Twenty-First Century Books. 2007.
• Wilson, Tracy V. "Hur jorden fungerar." Com. 21 april 2006. (8 augusti 2008) https: //science..com/Earth.htm
• Ung, Emma. "Raiders of the lost storms." Ny forskare. 10 juni 2006. (21 augusti 2008) http://en miljø.newscientist.com/channel/earth/hurricane-season/mg19025551.300-raiders-of-the-lost-storms.html

-