地球/4j. 暴風雨追蹤
2005 年 8 月 23 日，氣象學家注意到大西洋上一個低壓熱帶低氣壓正在增強，成為熱帶風暴，並向佛羅里達州東海岸移動。風暴在登陸佛羅里達州邁阿密北部幾小時前迅速增強為颶風。它越過佛羅里達州最南端，於 8 月 26 日出現在墨西哥灣上空，並繼續增強為一個真正巨大的風暴——5 級颶風。巨大的風暴形成了一個眼，它中心的低壓區域，強風向中心吹去。從太空看，風暴的漩渦是廣闊的烏雲中唯一清晰的地方。這些烏雲和強降雨是由墨西哥灣水域快速上升的潮溼暖空氣造成的，這些空氣在上升的空氣下方產生低氣壓。風暴襲擊了路易斯安那州東南部和密西西比州。世界氣象組織將這場颶風命名為卡特里娜，該組織從一個旋轉列表中為大西洋颶風命名。卡特里娜颶風登陸時造成巨大破壞和人員傷亡。估計有 1,245-1,836 名美國人在颶風和隨後的洪水中喪生，使卡特里娜颶風成為美國曆史上最致命的颶風之一。
科學家如何追蹤風暴（如卡特里娜颶風）的運動並預測其登陸地點？颶風是一種特殊的旋風風暴，區域性地侷限於大西洋和墨西哥灣，以及西北太平洋水域。颶風一詞來自瑪雅神Hunraqan，最初在古代由瓜地馬拉的基切人使用。該術語僅在美國使用。而在亞洲和印度，則使用颱風一詞。颱風一詞來自普通話、阿拉伯語、波斯語和印地語對大型風暴的稱呼。古希臘語Τυφῶν (Tuphôn) 與蛇形神Typhon有關，他挑戰宙斯統治宇宙，並吹出煙霧、霧氣和風暴。
旋風這個技術或科學術語指的是任何以旋風形式圍繞平靜的漩渦中心旋轉的風為特徵的大型風暴。颶風和颱風僅僅是大型旋風的口語術語。旋風產生的風速大於每小時 74 英里（每小時 119 公里），並且僅在海洋上形成。當它們登陸時，會造成相當大的破壞，但通常會在大陸上的較高地形上分解，因此對海岸線尤其危險。熱帶旋風根據風速分為 5 個類別。1 級旋風的風速在每小時 74-95 英里之間，2 級旋風的風速在每小時 96-110 英里之間，3 級旋風的風速在每小時 111-129 英里之間，4 級旋風的風速在每小時 130-156 英里之間，5 級旋風的風速大於每小時 157 英里。所有這些高風速都會對建築物造成相當大的破壞。這些類別也對應著海平面風暴潮的加劇，海平面升高以及主要海岸線洪水的可能性。
大西洋、太平洋和印度洋旋風形成的原因是赤道附近低壓帶（赤道輻合帶，ITCZ）與高壓亞熱帶帶之間複雜的相互作用。東風從高壓帶吹向 ITCZ。在 8 月、9 月和 10 月的夏末，北半球的 ITCZ 向北移動，這是由於夏季後期太陽的熱量導致熱梯度增加。這些低壓帶是由海洋上方上升的暖空氣造成的，導致來自北部高壓亞熱帶地區的空氣吹入這些低壓區域。由於地球向東自轉，導致低壓區域形成，導致高壓波峰，在波峰高壓系統後方形成低壓凹陷（這些波是羅斯貝波，由地球自轉和氣壓梯度引起）。這些低壓區域是由於季節性溫暖的海面上空上升的氣團造成的，因為它們尾隨一個高壓系統，所以大量空氣可以湧入這些低壓區域，從而產生高風速。地球上所有的旋風都從東向西移動，它們永遠不會越過赤道，並且僅位於 ITCZ 的最大季節緯度，通常位於高壓亞熱帶帶以南，很少延伸到北緯 40 度或南緯 40 度以北。
赤道以北形成的風暴逆時針旋轉，而赤道以南形成的風暴順時針旋轉。當空氣湧入風暴中心時，它會在北半球略微偏右，越過風暴的低壓中心，然後向左旋轉，導致中心逆時針旋轉。在南半球，情況正好相反。然而，風暴的總體路徑將在北半球遵循順時針方向的曲線，而在南半球遵循逆時針方向的曲線，這是由於科里奧利效應。這將使旋風看起來以與其整體運動相反的方向旋轉。
地球旋風路徑的歷史表明，它們在一年中的時間和總體的移動方向都非常狹窄。北大西洋和墨西哥灣是 8 月、9 月和 10 月颶風活動的主要區域。在這幾個月裡，ITCZ 將低壓暖空氣向北移動，導致風暴從大西洋東部近海地區向西移動，穿過加勒比海和佛羅里達州，進入墨西哥灣或沿著北美東南海岸向北移動。像在墨西哥灣形成的大型旋風一樣，在地中海很少形成。這是因為地中海位於北緯 30 度至 46 度之間，處於高壓亞熱帶帶內，而形成大型風暴所需的低壓帶從未延伸到如此高的緯度。墨西哥灣和周圍的大西洋地區更靠南，緯度從北緯 21 度延伸到 30 度，更靠近與低壓 ITCZ 相關的巨大旋風的形成，特別是在夏末。
東南亞國家也位於太平洋西側的旋風東向運動範圍內。在這裡，颱風從東部吹向東南中國海岸線，並向北吹向朝鮮和日本。一些旋風可以在印度洋形成，並襲擊印度和孟加拉國東部海岸線，導致海平面風暴潮上升，造成嚴重洪災。
儘管巴西海岸位於颶風形成的理想緯度，但在南大西洋，颶風很少見。最近唯一登陸巴西的颶風是 2005 年的卡塔琳娜颶風。南大西洋颶風稀少的原因是開闊的大西洋海域水溫較低，以及巴西海岸外的強風切變。這些颶風大多出現在南半球的夏季，即 1 月、2 月和 3 月。在印度洋，南半球的颶風更為常見和危險，可能襲擊東非海岸線。2019 年，伊代颶風襲擊了莫三比克，洪水淹沒了東非海岸的貝拉市。在太平洋，南半球可能會發生影響澳大利亞北部和新幾內亞的颶風。2019 年 3 月，特雷弗颶風襲擊了澳大利亞北領地。
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關於颶風的一個主要科學問題是，隨著地球大氣層因二氧化碳增加而變暖，颶風的頻率是否會增加。為了回答這個問題，科學家構建了地球大氣的計算機模型，並模擬了大氣中熱量吸收的差異。從這些模型中，人們對颶風頻率隨著地球變暖是否會增加，並沒有太多信心。然而，人們普遍認為，赤道輻合帶將向兩極移動，導致未來風暴路徑範圍越來越廣，未來風暴襲擊 30 度以北和以南緯度的可能性越來越大。另一個普遍的共識是，由於大氣熱量增加，颶風產生的降水（降雨量）將增加。隨著大氣溫度升高，降雨量增加將嚴重影響沿海地區，導致洪水氾濫，並可能使沿海地區更容易遭受未來的洪水。海平面的進一步上升也將加劇風暴潮期間沿海洪水氾濫的程度。 這裡有一個連結，顯示了從 1855 年到 2015 年所有大西洋風暴的圖表，顯示了略微上升的趨勢。
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