關(guān)于颶風(fēng)強(qiáng)度與全球變暖的關(guān)系分析

石虔韓 李毓

摘要：颶風(fēng)非常具有破壞性，往往會(huì)造成數(shù)百人甚至數(shù)萬人死亡。許多氣象學(xué)家都認(rèn)為，已經(jīng)持續(xù)幾十年的全球變暖可能會(huì)繼續(xù)下去。本文重點(diǎn)研究了全球變暖對(duì)颶風(fēng)強(qiáng)度的影響。首先，針對(duì)全球平均溫度的源數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，繪制描述并獲得全局平均溫度變化。同時(shí)分析近幾年的海平均溫度的數(shù)據(jù)，可以發(fā)現(xiàn)，自1880-2008年以來，全球平均海平面溫度也有所增加。

關(guān)鍵詞：颶風(fēng)強(qiáng)度;全球變暖;回歸擬合

引言

颶風(fēng)包括太平洋西北部的臺(tái)風(fēng)風(fēng)暴以及印度洋和太平洋西南部的“強(qiáng)熱帶氣旋”，非常具有破壞性，往往會(huì)造成數(shù)萬人死亡。許多氣象學(xué)家都認(rèn)為，過去幾十年的全球變暖可能會(huì)持續(xù)下去。本文通過統(tǒng)計(jì)分析來分析全球變暖與颶風(fēng)強(qiáng)度之間的關(guān)系，通過建立一個(gè)模型，來分析全球變暖的程度。

1 數(shù)據(jù)分析

首先，分析全球平均溫度的數(shù)據(jù)，以得到全球平均溫度變化。自1880年至2008年以來，全球平均氣溫一直在上升。與此同時(shí)全球平均海面溫度也有所增加。所以現(xiàn)在世界正在經(jīng)歷一場(chǎng)變暖的自然現(xiàn)象。而隨著時(shí)間的推移，可以觀察到1984年以后，溫度每年都會(huì)發(fā)生更大的變化。因此，可以預(yù)測(cè)出全球溫度將繼續(xù)增長(zhǎng)，如果人類不采取措施控制這些現(xiàn)象，它們最終將超出人類的可控范圍并影響人類生命的安全。

全球變暖導(dǎo)致的溫度急劇上升將導(dǎo)致一些自然異常的出現(xiàn)，如冰川退縮和海水上升。因此，本文研究了全球一組“參考”冰川的質(zhì)量平衡的累積變化。為保持一致性，測(cè)量結(jié)果以水當(dāng)量米為單位，表示冰川測(cè)量的平均厚度變化在過去幾年尚未最終確定。結(jié)果顯示，冰川的面積和體積明顯減小，這將影響全球海平面高度的變化。同時(shí)本文收集了近年來海平面絕對(duì)平均高度的數(shù)據(jù)，并進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)分析，如圖所示。

圖1 統(tǒng)計(jì)分析

根據(jù)數(shù)據(jù)分析，SST變暖導(dǎo)致冰川融化，大量海平面上升造成近2年至6厘米，科學(xué)家稱格陵蘭島融化將導(dǎo)致全球海平面上升約2.5厘米。

2 颶風(fēng)形成因素

在海面溫度超過26℃以上的熱帶或亞熱帶海洋，由于近期海洋溫度高，大量空氣膨脹上升，使得接近海洋的空氣壓力減小，周邊上升不斷加入空氣中。當(dāng)空氣膨脹和冷卻時(shí)，水蒸氣冷卻并凝結(jié)成水滴，釋放熱量并推動(dòng)較低水平的空氣，隨著表面壓力下降，空氣劇烈旋轉(zhuǎn)并最終變成颶風(fēng)。

圖2 颶風(fēng)形成過程

但是，很難將科學(xué)儀器納入颶風(fēng)進(jìn)行研究，因此該領(lǐng)域的信息有限。到目前為止，關(guān)于颶風(fēng)的形成和確切機(jī)制還存在很多爭(zhēng)論。有文獻(xiàn)表明颶風(fēng)的風(fēng)速可以通過風(fēng)與風(fēng)的關(guān)系來確定，即壓力梯度力和離心力平衡：

其中，r表示颶風(fēng)半徑，p（r）是氣壓從中心到邊緣的變化。壓力的變化通過上述等式獲得：

3 颶風(fēng)穩(wěn)定性物理原理

如果颶風(fēng)能夠穩(wěn)定存在，那么必須滿足基本的物理?xiàng)l件：

F = Fp

從而使颶風(fēng)本身快速旋轉(zhuǎn)，氣流不會(huì)因離心力的作用離開颶風(fēng)中心而離心運(yùn)動(dòng)。如果空氣單獨(dú)作為離心運(yùn)動(dòng)，那么颶風(fēng)就會(huì)消失，也不會(huì)因?yàn)轱Z風(fēng)旋轉(zhuǎn)氣流具有壓力梯度的向心力作用，使空氣作為單獨(dú)的向心運(yùn)動(dòng)（如果旋轉(zhuǎn)氣流作為向心運(yùn)動(dòng)，將颶風(fēng)收縮到內(nèi)部中心，壓力差的中心消失，也會(huì)使颶風(fēng)崩潰）。

綜上所述，颶風(fēng)穩(wěn)定的基本物理?xiàng)l件是Fp=F。也就是說，旋風(fēng)分離器快速旋轉(zhuǎn)的空氣離心力由壓力梯度平衡Fp和力量F。

結(jié)論

本文描述全球變暖的程度通過諸如全球平均溫度等數(shù)據(jù)來計(jì)算。同時(shí)建立臺(tái)風(fēng)模型，分析臺(tái)風(fēng)強(qiáng)度，得出臺(tái)風(fēng)強(qiáng)度與潮濕空氣密度有關(guān)。通過相關(guān)數(shù)據(jù)建立了全球變暖和臺(tái)風(fēng)強(qiáng)度的回歸方程。在一系列綜合數(shù)據(jù)中，本文可以建立模型來分析全球變暖的模型。

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