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「為何不用用神奇核彈來摧毀颶風?」 美國大氣總署的不思議問題庫

要為美國人提供天氣資訊可不是件容易的事啊!

就跟許多政府機關一樣,美國國家海洋暨大氣總署(National Oceanic and Atmospheric Administration,以下簡稱 NOAA)設有民眾 Q&A,擁有全球數一數二的資料庫、關注人口的他們,也理所當然也經常收到許多各式各樣的問題和「建議」,而其中不乏讓人摸不著頭緒的怪問題。

NOAA 經常收到許多各式各樣的問題和「建議」,而其中不乏讓人摸不著頭緒的怪問題。

而其中,有個問題很常被問到,現在就讓我們來看看 NOAA 怎麼回答這個問題吧~(以下為譯文加上註解)

為什麼我們不利用核武來摧毀颶風?

……美國人真是奇葩的民族,怎麼會想到這種方法啊….….

每一次到了颱風季節,總有人建議我們使用核武來摧毀熱帶氣旋(註 1 ),但這方法除了完全沒有用之外,也完全忽略了之後輻射粉塵的影響,隨著大氣環流這些輻射汙染物將會為陸地上帶來災難性的環境問題。所以,不用說,這絕對不是一個好主意。但如果要更明正嚴肅一點解釋為什麼核武不是個摧毀颶風好方法,需要從爆炸的能量開始說起。

一個完整的熱帶氣旋系統能能以 5~20 x 1013 瓦特的功率釋放熱能,而其中只有不到 10% 的熱會轉換成風速。圖/National geographic

一個完整的熱帶氣旋系統能能以 5~20 x 1013 瓦特的功率釋放熱能,而其中只有不到 10% 的熱會轉換成風速。講白話一點,這個放熱效率差不多等於每 20 分鐘有一顆1000萬噸量級的核子彈爆炸(註 2 ),而根據 1993 年的世界年鑑紀載,1990一整年全人類的能源使用效率不過才 1013 瓦特(註 3)而已,只不到一個颶風的 20%。

如果是討論「能」,全人類可以使用的能源(換句話說就是實際使用+浪費掉的能源)就比較有機會與颶風產生的能量匹敵,但是最天方夜譚的部分就是如何將這些能量集中在大洋上某處。即使是一半也是很困難,所以單純以能量打散颶風是一件不太可能的事情。

另外,不管是普通爆炸還是是核子爆炸,都會產生強大的震波,以超過音速的速度從中心擴散出去,但這些震波並不會像大家所想的那樣擠壓空氣、增加颱風的中心氣壓以抵銷它的「低」氣壓,因為氣壓反應的是上空的空氣重量(註 4)所以不會有影響。

圖/petapixel

正常一大氣壓下,海平面上每平方公尺約有 10 噸的空氣壓在上面,即使是最強的颶風這個數字也只會變成 9 噸。如果要將 5 級颶風減弱為 2 級颶風(註5),那麼你需要在颶風眼中每平方公尺增加 0.5 噸的空氣,如果颶風眼半徑將近 20 公里,我們需要增加至少 5 億噸的空氣,完全想不到有什麼實際的方法可以移動這麼一大團的空氣(註 6)。

如果我們退個好幾步,在較弱的熱帶氣旋變成颶風前著手也沒有比較容易,每年有大約 80 個這樣的氣旋系統在大西洋上頭產生,完全不知道哪個最後會變成颶風,而且就算熱帶性低氣壓都只有颶風 10% 的能量,這還是一個可觀的數字。

所以如果我們真的建立了一組颶風警察來獵捕、解決颶風,那大家準備每年大停電吧!!

除了充滿爆點、相當美式硬漢作風的使用核彈之外,NOAA 也針對一些方法做出解釋,這些看似更有邏輯的方法,其實也不一定有用。

為何不試著在颶風中投入吸水物質 ?

先撇除這類物質對環境的影響,這不是不可能,但效果仍未定。舉測試中的 Dyn-O-Gel 為例子,電腦模型表示可以降低颶風威力,但效果不明顯,而且考慮到它是將雨滴凝結,加速墜落來釋放能量的話,對人類、建築和環境未必是件好事。

最重要的是,這要用到很~~~多物質。以上面的例子,每平方公里需要 10 頓的 Dyn-O-Gel 才會產生作用,如果我們取颶風眼和眼牆的範圍的話,這將近是 4,000 平方公里大,如果用美國的 C-5A 軍用運輸機載的話,需要個將近 400 台,而且每 1.5 小時得出一次任務,朝風雨最強大的地方飛去。

不用說,這絕對不行。圖/Weather Nation

為何不試著用降低海水溫度來破壞颶風呢?

降低海水溫度的方法很直觀,例如融化冰山或把深層海水打上來,但我們需要知道這需要涵蓋多大的範圍。不瞎說~~這超大的!颶風主要匯集能量的地方在眼牆四周,假如颶風眼直徑有 48公里的話(颱風平均為 45 公里),那這個範圍就有將近 4,550 平方公里,再假設颶風以每小時 16 公里的速度前進(這也大概是平均值)的話,這樣一天之內就會涵蓋將近 18,650 平方公里,而且這還沒考慮到颶風移動的不確定性,如果所有路線都要考慮到的話,需要操作水溫的海面範圍將近 38,000 平方公里(比整個台灣還大)。

所以真的要這麼做的話,你得先找到很多冰山,用船把它們拖運過來,並且在時限內散佈在這麼大的海面上。而如果是用管線把深層水打上來的話,這管線覆蓋面積又要超出這個數字很多倍,當然這都還沒考慮到成本和對海洋生物的影響(別忘了產生颱風的地方多半是熱帶海洋喔~)。講了這麼多~大家颱風天還是乖乖待在家裡吧~設法適應、與這種自然現象為舞比和它們為敵輕鬆多了~

當然也可以適用好萊塢的想像力,圖為電影「氣象戰」。
(來源:fictiontofact.com)

註解

  1. 我們的颱風,在美洲地區,叫做「颶風」;在印度洋產生的叫「氣旋」,在分級上都略有不同。本文章因為絕大部分是由NOAA 原文翻譯過來的,所以儘管大家念起來可能會繞口或是不習慣,還是以原文的「颶風」為主。
  2. 1,000 萬噸量級的核子彈看似很多,但其實已經是過去式了。1952 年美國在大平洋埃內韋塔克環礁試爆的世界第一顆氫彈–「長春藤麥克」就是一顆 1,000 萬噸量級的核子彈,比轟炸長崎的「胖子」原子彈還強了 500 多倍。而俄國的「沙皇炸彈」量級又比「長春藤麥克」高了 5 倍。
  3. 雖然不太知道這篇文章最一開始是什麼時候寫成的,但如果是 2015 年的話,全人類的能源使用是 1990 年的 1.5 倍,大略換算一下還只是一個颶風的 30%。
  4. 氣壓泛指是氣體對某一點施加的流體靜力壓力,來源是大氣層中空氣的重力。換句話說,你就算把上空的空氣全部壓的緊緊的,這團空氣的重量只要沒有變化,你的氣壓還是一樣。
  5. 詳細的全世界颱風分級表可以從中央氣象局找到,但針對「5 級颶風變成 2 級颶風」,差不多就是最猛的強颱變成中颱的程度,風速大概會下降 40%。
  6. 5 億噸的空氣的體積差不多是 3.85 億立方公尺,如果我們可以擷取地面上空 500 公尺以內的空氣,那我們需要把一個面積770,000 平方公尺以上的空氣全部拿走。大概就是製造一個 3 個大安森林公園面積大,開口可以拉開到 500 公尺高的巨無霸塑膠袋,然後請幾台飛機或跑車以迅雷不及掩耳的速度把那裡面的空氣像抓蝴蝶那樣全部綁架,然後再運到颱風中間把塑膠袋打開。

參考資料:

關於作者

泛科學的實習編輯,目前就讀台大生物環境系統工程系,勉強說專長是啥大概是水汙染領域,但這或多或少已經不重要了。除了環境外,也對太空科學和科普教育有很大的興趣。在吊車尾的物理數學影響下,多次在思考自己到底喜歡什麼,最後回到了原點:我喜歡科學,喜歡科學帶給人們的驚喜和歡樂。