美國氣象災難的底層地理邏輯，究竟是什麼？

在之前的東亞季風和恩索循環裏 我們講過中國的旱澇災害及其背後的地理原因 其實在地球另一面的美國 氣象災害同樣和地理環境息息相關 而且在這方面 美國的地理環境展現出了某種劣勢 這可能和我們對美國地理的一般印象有很大出入 一般印象裏 美國的地理環境可以說是王炸開局 佔盡了各種優勢 在洛基山脈和阿巴拉契亞山脈之間 寬闊的密西西比河匯聚了衆多支流 形成了一個面積達到310萬平方公里的遼闊流域 約等於一整個印度 這其中又包括153萬平方公里的中央大平原 黑土層的面積也高達120萬平方公里 作爲對比 中國三大平原加起來也只有85萬平方公里 這麼好的一塊土地 再加上東西兩大洋 南北無牆林 美國本土就成了一個兼顧海陸的超大版天府之國 但優勢和劣勢往往一體兩面 美國開闊平坦的密西西比河流域 確實有利於農業、工業、航運、鐵路的快速展開 但是也讓冷暖空氣可以快速推進 墨西哥和加拿大固然威脅不到美國 但是墨西哥灣和北極可以 美國大平原以南就是墨西哥灣 屬於熱帶和亞熱帶海域 由於接受了更多的太陽輻射 海水十分溫暖 而在7000公里外 在低緯度東風的吹拂下 溫暖的南赤道洋流在南美的聖洛克甲分流 其北枝的龜亞納暖流沿着南美海岸 經加勒比海注入墨西哥灣 又進一步提高了這裏的表層水溫 相比東邊同緯度的大西洋 水溫要高出2到3度 每年夏天從加勒比海到非洲西海岸 北緯10度至20度區域內的海洋表面溫度 常常超過30度 會發育出大量颶風 這就是大西洋颶風季節 這些颶風一路轉進 有一部分會轉進到墨西哥灣 此時墨西哥灣的海水錶面溫度可以達到32度 大西洋颶風來到這裏 被狠狠地加強了一把 爲登陸美國做最後的準備 登陸美國的颶風 有的年份多有的年份少 但肯定年年都有 美國也在NOAA下面成立了國家颶風中心 專門監控大西洋和太平洋上的熱帶天氣系統 並將颶風分爲五個等級 那些破壞力最強的颶風往往兼具兩個特點 它們都在墨西哥灣獲得了充足的補給 以及從南方柔軟的腹部闖入美國內陸 2005年8月25日 熱帶風暴卡特里納持續增強爲颶風后 穿越佛羅里達南部進入墨西哥灣 此時墨西哥灣海水錶面溫度超過32度 卡特里納迅速增強爲五級颶風 卡特里納中心最高持續風速高達每小時280公里 相當於每秒78米 8月29日 加了buff的卡特里納再次登陸路易斯安那州 密西西比河口的新奧爾良 一度陷入混亂的無政府狀態 當時多個避難所的食品 藥品 生活必需品 嚴重不足 由於遲遲等不到援助 騷亂和物資搶劫也層出不窮 這場災難至今還是新奧爾良難以磨滅的傷痛 卡特里納在登陸後加速向東北轉進 由於美國中部一馬平川 幾乎沒有地形障礙 卡特里納橫掃美國南部和中部多個州 造成超過1800人死亡和1000多億美元的損失 這一場颶風就刮掉了美國當年GDP的1% 16年後的2021年 颶風艾達在加勒比海形成 一路向西北進發 進入墨西哥灣後快速發展 8月29日凌晨0點 剛剛被確認爲三級颶風 一個小時後就變成四級颶風 當天中午就以最大持續風速 每小時240公里的強度 在路易斯安那州登陸 9月1日 也就是三天後 降級爲後熱帶氣旋的艾達 在橫掃中部大平原後 於夜間侵襲紐約 暴雨導致部分地區發生洪水 至少8人死亡 美國國家氣象局 也首次對紐約市部分地區 發佈了暴雨洪澇緊急警報 從距離上看 新奧爾良到紐約的距離 相當於從廣州到北京 而艾達的美國遠征 就彷彿颱風從廣州登陸 通過陸路沿着京廣線一路向北 並在北京引發洪水 但僅憑常識就知道 這在中國幾乎是不可能的 墨西哥灣確實給颶風加了buff 但要想貫穿美國北伐紐約 毫不設防的美國大平原 也是必要條件 而反觀中國的地形 從浙江一直到廣西的東南海岸線 遍佈山地丘陵 地形的阻擋與摩擦 會讓風力迅速下降 所以一般的颱風很難深入我國內陸 比如今年的颱風鮮巴 在7月2日登陸時 風速達到每秒35米 僅僅一天後 就減弱爲中心風速每秒16米的熱帶低壓 7月4日 勉強到達廣西東北部的鮮巴 已經很難確認其環流中心 鮮巴這輩子都過不了長江了 面對熱帶風暴 美國柔軟的腹部可謂門戶洞開 而在2000公里外的北方 美加邊境是世界上最長的不設防邊界 中央大平原連接着 被長期侵蝕磨平的加拿大地遁 一塊平地連着一塊更大的平地 向遙遠的北極敞開了胸懷 北極由於太陽輻射較少 低溫的冷空氣密度大 就下沉到地面附近 表現爲冷高壓 而在高空則表現爲冷低壓 高空的寒冷空氣在地轉偏向力的作用下 圍繞着北極自西向東旋轉 形成了一個逆時針旋轉的環流系統 稱爲極地渦旋 我們簡稱極渦 這是北半球冷空氣和寒潮天氣 背後最大的boss 在冬季 北半球的極渦會分裂偏移 產生兩個中心 分別位於西伯利亞與加拿大巴芬島上空 所以這兩個地區特別寒冷 平時中緯度高空的西風帶 會環繞在極渦周圍 將極地的冷空氣牢牢鎖住 但如果西風帶減弱 會形成較大的波動 高空的西南風和西北風 會帶動低空的冷空氣南下 讓溫帶也體驗下啥叫北極 這些冷空氣吹過平坦的加拿大地遁 來到同樣平坦的美國大平原 那當然要繼續南下繼續降溫 2021年2月 極渦甚至親自掛帥 冷空氣沿着洛基山脈東側 從中央大平原一路向南 速度極快 橫掃半個美國 紐約海面出現肉眼可見的結冰過程 冷空氣直達墨西哥灣沿線 在德克薩斯州與暖空氣交匯 天降大雪 這種冷空氣南下 對於未知靠北的加拿大人 早就習以爲常 但對於南方的德州人 屬於突然襲擊 當時大量新能源設備停止運轉 德州的電力供應一度減少四成 電價飆升 很多人在寒風中無電可用 獨立於全美的德州電網 也在事後被廣爲詬病 美國頭上懸着巴芬島脊窩 中國頭上也懸着西伯利亞脊窩 不過 中國一系列的東西向山地 形成了陰山 煙山 秦嶺等地形防線 冷空氣在南下過程中 被大幅削弱 發展極限 大概就是雲貴邊界的準靜之風 所以中國受寒潮影響最嚴重的 還是內蒙和東北 而非中國南方 像美國每年都會發生的大範圍暴風雪 在中國好幾年 甚至十幾年纔有一次 美國這種南北通透的地形 除了有利於大規模極端天氣的推進 還會在相對微觀的尺度上 出現更加壯觀的奇景 龍捲風如果發生在上海 廣東 或許能衝上熱搜 但在美國 那真是稀鬆平常 美國是全球龍捲風最集中的地區 每年記錄一千多次 是歐洲的三倍 在美國內部 龍捲風又特別集中於龍捲風走廊 這條走廊從德克薩斯州 延伸到俄克拉河馬 堪薩斯 內布拉斯加 科羅拉多 和南達科他 龍捲風集中於此 與地理環境息息相關 這裏是美國大平原的西側 緊貼着洛基山脈 來自墨西哥灣的低空暖溼氣流 可以很順暢地流入這裏 而高空的西風帶 在輕鬆繞過洛基山脈後 帶來的乾冷空氣 與北上的暖溼氣流交匯於龍捲風走廊 此時高空爲密度大的冷空氣 低空爲密度小的熱空氣 這種極不穩定的結構 會激發強烈的對流 迅速呈雲至雨 產生激烈的雷暴天氣 在雷暴環境下 南北氣流會在風場上 經過複雜的過程 形成超級單體 超級單體瘋狂旋轉形成漏斗雲 當漏斗雲向地面延伸 並不斷變細增強時 龍捲風就出現了 龍捲風雖然尺度較小 壽命也就一個小時左右 但風速高達每秒100到175米 數倍於強颱風 所過之處破壞力極強 2020年 美國龍捲風就造成了25億美元的損失 2011年4月 龍捲風災難遍及中部多個州 一個月就死了300多人 由此可見 無險可守的中央大平原 是美國完全暴露在周邊的 強冷空氣與暖空氣的影響下 無論是熱帶颶風 以及冷窩還是龍捲風 都會造成極大破壞 在全球變暖的大背景下 IPCC第六次評估報告已經指出 未來颶風可能變多變強 其風速、降水、破壞性都會增強 越來越不穩定的極窩也極易誘發寒潮 通透的美國無疑首當其衝 可見世界上沒有絕對的地理優勢 真的是福兮禍所福 但畢竟有錢人都去東西海岸和陽光地帶了 中部的災害只能再苦一苦紅薄老鐵了 其實美國災害背後的成因 有着廣泛的全球影響 比如我國也是北極渦旋南下的主要受害國 歐洲生命線、北大西洋暖流 也跟美國的颶風同源 鄂爾尼諾可能同時引發中國南方的洪水 和美國中部的龍捲風 真的是牽一髮而動全身 從現象深入到背後的原理 我們可以逐漸看清地球操作系統的全貌 目前這個系列視頻已經完成了 北大西洋暖流、東亞季風、ENSO循環 北半球熱浪、美國氣象災難 這個系列的下一集 我們會造訪地表最大的乾旱區 感謝大家的支持 我們下期再見