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風暴潮:隱身於颱風下的未知威脅

李柏昱
・2013/12/30 ・1429字 ・閱讀時間約 2 分鐘 ・SR值 589 ・九年級

菲律賓獨魯萬市海濱在海燕颱風過後滿目瘡痍的景象,驚人的風暴潮在這裡留下大量殘骸。(圖片來源:Flickr用戶Trocaire)
菲律賓獨魯萬市海濱在海燕颱風過後滿目瘡痍的景象,驚人的風暴潮在這裡留下大量殘骸。(圖片來源:Flickr用戶Trocaire)

2013年11月,超級颱風海燕(Typhoon Haiyan)襲擊菲律賓,海岸地區的受害規模令人驚訝,中部的獨魯萬市(Tacloban)更被風暴潮(storm surge)完全夷平,讓人聯想到2004年的印度洋大海嘯以及2011年東日本海嘯肆虐後的慘狀。不過風暴潮的災害在歷史上屢見不鮮,2012年侵襲美國紐約的珊迪颶風(Hurricane Sandy)的風暴潮,也是導致大紐約地區淹大水的主因。

所謂的風暴潮,指因為熱帶氣旋、溫帶氣旋等強烈天氣系統所引起的海面異常升降,使海水的水面大幅度超過正常狀態。而當這些天氣系統挾帶高水位的海水一路衝向陸地,便會為沿岸地區帶來海嘯般的災難。舉例來說,這次海燕颱風在菲律賓中部地區,紀錄到6公尺高的風暴潮,雖然威力未如海嘯高達數十公尺驚人,但也足以致命,更何況與颱風伴隨而來的還有危險的強風豪雨。

但是,風暴潮在颱風的相關災害中,並未如颱風風速、降水量預測等有充分的事先預警,其中一個很大的原因是目前用來評估颱風強度的標準:颱風中心風速,與暴風潮並未有直接關聯。

在過去十年中,美國國家颶風研究中心(National Hurricane Center, NHC)試圖在颶風來臨前提供風暴潮的高度預測,但成效始終不佳,即便同樣強度等級的颶風,風暴潮的高度卻差異極大,導致NHC決定在2010年放棄風暴潮高度預測。如何準確預測風暴潮的高度,成為下一階段颱風防災關鍵。

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在美國,風暴潮的預測似乎有所進展。路易斯安那州立大學的研究員海爾‧尼德漢(Hal Needham)蒐集了19世紀後期至今大量的報紙、政府文件以及學術報告,建立美國東岸的風暴潮資料庫。並從中歸納出影響風暴潮大小的四個主要因素:海岸地形、近海的水深、風速,以及颶風登陸前的規模大小,尤其是登陸前18小時的颶風大小,對於風暴潮影響最大。

海爾發現,灣澳地形會將海水集中,讓風暴潮更深入陸地,而平直的海岸線則能讓海水的分布較為平均;近海水深較淺的地區則會比水深較深的地區遭遇更高的風暴潮。此外,颶風登陸前持續吹著較強的離岸風,也會讓颱風在登陸時一併帶來驚人的潮水。以這次海燕颱風為例,災情慘重的獨魯萬市便是位於海灣底部,且鄰近海域水深較淺,讓風暴潮威力更驚人。

但實際狀況是,影響風暴潮的因素的作用十分複雜,甚至有許多因素間的交互作用,導致風暴潮仍難以準確預測。這次海燕颱風更帶來超乎預期的風暴潮,導致菲律賓雖然有相對充分的準備時間,颱風來臨前有80萬居民已撤離至避難所,但是風暴潮卻吞噬了部分避難地點,導致嚴重傷亡。

目前台灣在發布颱風警報期間,亦有提醒低窪地區民眾需提防海水倒灌的警告,但卻缺乏實際的預測數值與可能的淹水範圍。未來在降雨量、土石流潛勢以及風力大小外,提供颱風的風暴潮高度預警,會是學界與政府相關單位下一個要努力的目標。(本文由國科會補助「新媒體科普傳播實作計畫─重大天然災害之防救災科普知識教育推廣」執行團隊撰稿)

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責任編輯:鄭國威|元智大學資訊社會研究所

本文原發表於行政院國家科學委員會-科技大觀園「科技新知」。歡迎大家到科技大觀園的網站看更多精彩又紮實的科學資訊,也有臉書喔!

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李柏昱
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成大都市計劃所研究生,現為防災科普小組編輯。喜歡的領域為地球科學、交通運輸與都市規劃,對於都市面臨的災害以及如何進行防災十分感興趣。

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海燕颱風為什麼這麼強?
李柏昱
・2013/11/27 ・1368字 ・閱讀時間約 2 分鐘 ・SR值 559 ・八年級

 

海燕颱風@維基
海燕颱風@維基

大自然的驚人威力又再增添一起紀錄:菲律賓中部在2013年11月初遭到超級颱風海燕(Typhoon Haiyan)侵襲,受創最慘重的城市更是完全被颱風帶來的風暴潮(storm surge)夷平,災後宛如南亞與日本海嘯肆虐慘況重現。不過為什麼海燕颱風強度會這麼強?甚至創下衛星觀測時代以來的最強颱風紀錄,有哪些氣候條件讓它成為「魔鬼颱風」?。

熱帶氣候研究專家麥克諾迪(Brian McNoldy)11月14日在《華盛頓郵報》氣象專欄中表示,根據美國現行使用來區別颶風強度的薩費依-辛普森颶風等級(Saffir-Simpson Hurricane Wind Scale, SSHS),海燕颱風能列入最強的第五級。利用紅外線衛星雲圖觀測海燕,可以看見海燕颱風眼周遭的雲層相當明亮,代表該處的雲層頂端溫度相當低,也就是說雲頂高度相當高,表示颱風中心有紮實且高聳的雲層。

麥可諾迪推測,導致海燕如此強烈的原因,在於對流層頂(tropopause)的高度。所有的天氣現象都發生在大氣最下層的對流層(troposphere )中,颱風此類熱帶氣旋也不例外。我們可以把熱帶氣旋視為一種熱量的傳輸引擎,藉由把熱量從溫暖的海面傳遞至寒冷的對流層頂獲得能量。

當海面與對流層頂的溫度差越大時,就越有助於颱風強度的發展。而在西太平洋熱帶地區的對流層頂相當高,而且溫度很低,讓西太平洋的颱風在發展條件上就更具優勢。

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除此之外,海燕也因為其他因素的配合,匯集了幾乎所有颱風發展的正向條件。第一,海燕形成在開放的海域上,讓它能肆無忌憚地擴展其暴風圈,發展出幾乎完美對稱的颱風中心,並利於獲得海面的水氣。

第二,海水表面溫度非常暖和,達到攝氏30度左右。重要的是,溫暖海水的分布也相當深,即便強風攪動海水,仍會有源源不絕的溫暖海水湧升遞補,增強颱風。與此相反,若是冷水湧升則會削弱颱風。

第三,颱風生成時的垂直風切(wind shear)相當小。垂直風切指的是高空和低空風的速度方向差異。垂直風切大時會撕裂發展中的颱風,讓其強度減弱。大西洋因為旺盛西風造成的垂直風切,讓颶風強度很少如太平洋這麼強烈,颶風季也較晚開始。

海燕最致命的一點是,當它挾帶著可怖的扎實雲系抵達菲律賓的時候,強度正好達到顛峰,加上災區不到一個月前曾發生芮氏規模7.2的地震,鬆軟的土石加劇了土石流的嚴重程度。此外,海燕快速的移動速度,雖然減少了風暴肆虐時間,但也代表菲律賓的防災準備更為倉促。

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這次台灣在北方逃過一劫,但是未來西太平洋必定會再出現與海燕強度不相上下的魔鬼颱風,而且隨著氣候變遷,魔鬼颱風恐怕只會有增無減,台灣遲早會面對它的強風暴雨。問題是,台灣準備好了嗎?(本文由國科會補助「新媒體科普傳播實作計畫─重大天然災害之防救災科普知識教育推廣」執行團隊撰稿/2013年11月)

責任編輯:鄭國威|元智大學資訊社會研究所

本文原發表於行政院國家科學委員會科技大觀園「科技新知」。歡迎大家到科技大觀園的網站看更多精彩又紮實的科學資訊,也有臉書喔!

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李柏昱
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