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颶風帕特里夏的氣象歷史

飓风帕特里夏的气象历史

颶風帕特里夏（英語：Hurricane Patricia）是有紀錄以來西半球氣壓最低的熱帶氣旋，也是全球範圍內氣壓第二低的熱帶氣旋，風暴達到的一分鐘最大持續風速同樣創下了新紀錄。系統源自2015年10月中旬特萬特佩克灣的大規模擾動天氣，於10月20日首度歸類成熱帶低氣壓。氣旋起初發展緩慢，成為熱帶氣旋當天僅有小幅強化。接下來系統增強成熱帶風暴並獲名「帕特里夏」，成為2015年太平洋颶風季第24場獲命名的風暴。10月22日，氣旋因外界環境極為有利而進入爆發性增強期。發展出層次分明的風眼，帕特里夏僅用24小時就從熱帶風暴增強成薩菲爾-辛普森颶風等級下最高級別的五級颶風，速度之快接近歷史最高紀錄，同時也是2015年唯一一個五級颶風。氣象機構對風暴強化過程的預測成效不佳，無論預測模型還是氣象學家，在預測帕特里夏發展期間的誤差幅度都創下新紀錄。

五級颶風（美國）
颶風帕特里夏的移動路線
形成2015年10月20日
消散2015年10月24日
最高風速1分鐘持續： 215英里/小時（345公里/小時）
最低氣壓872毫巴（百帕）；25.75英寸汞柱
（西半球有紀錄以來最低，全球第二低）
影響地區
2015年太平洋颶風季的一部分

10月23日，颶風獵人偵察機兩次測得颶風的風力時速達到335公里，最低氣壓879毫巴（百帕，25.96英寸汞柱）。美國國家颶風中心認為風暴是在這兩次觀測之間達到最高強度，估計帕特里夏的最高強度為風力時速345公里，最低氣壓872毫巴（百帕，25.75英寸汞柱），帕特里夏至此成為有紀錄以來除1979年的颱風泰培外全球最強烈的熱帶氣旋。受其極高強度的影響，颶風名稱「帕特里夏」於2016年4月除名，今後永遠都不會再在東太平洋熱帶氣旋命名時採用[1]。2015年10月23日晚，正快速減弱的帕特里夏從墨西哥哈利斯科州奎克斯馬拉附近登陸。雖然已有大幅弱化，但颶風登陸時的風速估計仍然高達每小時240公里，比歷史上絕大多數登陸墨西哥太平洋海岸的風暴都要強。受該國山區地形影響，氣旋的弱化速度比之前爆發性增強的速度還快，進入陸地上空不足24小時後就已退化成熱帶低氣壓，並且很快就於10月24日晚完全消散。

源起

 
10月20日，尚處熱帶低氣壓階段的帕特里夏

2015年10月11日，一片擾動天氣區經中美洲進入東太平洋[2]。接下來幾天裡，系統緩慢移動，逐漸組織成中美洲環流（大規模的季風式環流）[3][4]。在此期間，有東風波穿越加勒比海，於10月15日抵達中美洲，兩個系統於次日在特萬特佩克灣附近融合[2]。中美洲環流西側的台宛太白風和冷鋒後方的反氣旋氣流相互影響，令系統的渦量增強，並在10月17日催生出細長的低氣壓區[2][3]。系統規模非常龐大，覆蓋範圍從尤卡坦半島向東太平洋延伸數百英里之多[2]。系統關聯有巨大但雜亂無章的對流區[5]，並且規模當天還在繼續擴大。此外，強烈的馬登－朱利安振盪（這種氣候格局通常伴隨着熱帶天氣活動增長）[6]也可能令系統所在洋面的外部環境變得更有利於進一步發展[2]。

10月18日，系統在特萬特佩克灣南部行進期間逐漸聚攏，發展出規模較小但層次分明的環流[2]，關聯的對流也逐漸向中心靠攏[7]。不久後，系統受到另一陣台宛太白風的衝擊[2]，發展成熱帶低氣壓的時間因此延遲[8][9]。低氣壓很快轉移到系統東北部，同有助系統發展的台宛太白風東側對齊。10月20日清晨，大範圍的氣旋式環流內形成層次分明的小規模環流。隨着深層對流逐漸增長，美國國家颶風中心估計系統於協調世界時早上6點在墨西哥瓦哈卡州薩利納克魯斯（Salina Cruz）東南偏南方向約335公里海域組織成第二十E號熱帶低氣壓。[2]

急劇強化

 
10月23日，達到最高強度後不久的颶風帕特里夏。

受北側的中層高壓脊和持續不斷的台宛太白風影響，剛剛成型的熱帶低氣壓在10月20日當天緩慢朝西南偏西方向移動，並因外界環境傾向有利而穩步增強。10月21日，氣旋達到熱帶風暴強度，美國國家颶風中心因此用「帕特里夏」（Patricia）為其命名。10月21日的絕大部分時間裡，風暴行經洋面的空氣都更加乾燥和穩定，水溫也比較低，這些因素都不利於熱帶氣旋強化。[2]帕特里夏接下來有大幅消退，帶狀特徵逐漸消散，下層環流也變得模糊不清[10][11]。當天夜間，所有阻礙氣旋發展的因素都已消失，帕特里夏上空隨即出現對流大爆發，形成中心密集雲團。在此期間，風暴開始加速向西北偏西方向前進。[2]

由於外界環境中的風切變很少，海面溫度異常之高（達到30.5至31°C），空氣濕度也很高，這樣的條件對於熱帶氣旋發展非常有利[注 1][2][12]。10月21日晚，風暴強度開始呈現戲劇性增長，並且一直持續到10月23日。UTC10月22日凌晨0點剛過，帕特里夏就在墨西哥阿卡普爾科以南約370公里洋面達到薩菲爾-辛普森颶風等級下的一級颶風標準[2]，不但有顯著的深層對流和層次分明的帶狀特徵[13]，還在逐漸發展出風眼[14]。接下來12小時裡，由強烈對流組成的圓環中央形成非常清晰的風眼，其直徑約為19公里，颶風頂端雲層的溫度也降至零下80到90°C，美國國家颶風中心稱風暴此時的結構幾乎完全對稱[2]。颶風獵人偵察機測得的數據表明，氣旋在UTC下午18點時已經達到四級颶風強度，估計此時其持續風速為每小時215公里，中心氣壓已降至957毫巴（百帕，28.26英寸汞柱）[2]。

預測誤差

美國國家颶風中心預測的風暴強度同實際值的差距，對比之前五年的平均值[2]
預報強度的對應時段 差距 2010至2014年的平均誤差
kt mph km/h kt mph km/h
12小時 22.7 26.1 42.0 5.9 6.8 10.9
24小時 35.0 40.3 64.8 9.8 11.3 18.1
36小時 47.7 58.9 88.3 12.5 14.4 23.2
48小時 57.8 66.5 107.0 14.0 16.1 25.9
72小時 55.0 63.3 101.9 15.5 17.8 28.7
96小時 25.0 28.8 46.3 16.3 18.8 30.2

雖然氣象機構準確預計帕特里夏會快速增強，但對其實際強度和增強速度的預測卻同實際情況相差甚遠。早在氣旋尚處熱帶低氣壓階段時，美國國家颶風中心的多位氣象學家就在針對系統的首份公告中指出系統有快速增強的可能，稱阻礙其強化趨勢的唯一因素僅在於風暴的內層核心會如何組織成型[12]。但由於出現技術失誤，美國國家颶風中心未能在帕特里夏進入爆發性增強期前啟用颶風強度統計預測方案。這很可能導致該機構的預測誤差進一步增大。[2]氣象部門對這場風暴強度的預測一直趨於保守，直到帕特里夏已進入爆發性增強期後才開始明確顯示出戲劇性的強化趨勢[2]。

UTC10月22日凌晨3點，美國國家颶風中心預計氣旋會在36小時內達到大型颶風強度[14]，但帕特里夏實際上在不到15小時後就已超越其預測峰值[2]。該機構起初也沒有預料到風暴會成為五級颶風，等到發布公告宣布帕特里夏會增強至五級標準時，氣旋實際上已經達到五級強度[15][16]。不過，美國國家颶風中心曾在颶風達到五級強度前不久發布中間級公告，稱「帕特里夏可能會在深夜成為五級颶風」[17]。這種預測誤差偏大的趨勢還在颶風爆發性增強期間持續，導致美國國家颶風中心在包括48小時預報在內的多種預測上誤差幅度居高不下，甚至創下該機構1988年接手東太平洋熱帶氣旋預警職責以來準確度最低的預報紀錄。所有的計算機預測模型都出現嚴重錯誤，其中絕大多數比美國國家颶風中心的正式預測還要離譜。沒有任何模型準確預報風暴的增強幅度和速度，其中又以歐洲中期天氣預報中心的EMXI模型的平均誤差幅度最大，48小時預報的風速差距高達每小時158.5公里。[2]

最高強度

 
美國國家海洋和大氣管理局颶風獵人偵察機隊第43號機的機組人員慶祝他們在10月23日最後一次飛入颶風帕特里夏時測得879毫巴（百帕，25.96英寸汞柱）的氣壓值。[注 2]

10月22日深夜至23日凌晨，氣旋因抵達中層高壓脊的西部邊緣而轉向西北，前進速度也相應放緩[15]。颶風的快速增強趨勢持續到10月23日，UTC凌晨0點時就已達到五級颶風標準，估計此時其風速為每小時280公里。對流溫度還在進一步下降，截至UTC凌晨3點，直徑13公里的風眼周圍環繞的頂層雲系溫度已降至零下90°C以下。前後24小時間，帕特里夏的持續風力時速升幅達195公里，中心氣壓降幅95毫巴（百帕，2.81英寸汞柱）。[2]UTC早上6點左右，美國空軍預備役偵察機在飛行高度層測得的風速為每小時356公里，同時機上的步進頻率微波輻射計還測得每小時340公里的海面風速[注 3]。此外，這架偵察機於UTC早上6點45分左右向風暴投放的最後一個投落送所測數據表明帕特里夏此時的中心氣壓僅有879毫巴（百帕，25.96英寸汞柱[注 4]）。偵察機在此次任務期間三次測量風暴氣壓，結果表明帕特里夏的氣壓還在以每小時多於7毫巴（百帕，0.21英寸汞柱）的速度下降，飛機離開後，颶風仍在急劇發展。另外，此次偵察任務獲得的數據還表明風暴的氣壓梯度極大，達到每海里24毫巴（百帕，0.71英寸汞柱），是有紀錄以來最大的氣壓梯度之一。[2]

從衛星圖像上看，颶風帕特里夏的層次組織還在繼續改善，變得越來越清晰，美國國家颶風中心認為氣旋於UTC10月23日中午12點左右在墨西哥曼薩尼約西南方向約240公里海域達到最高強度。估計此時其最大持續風速達每小時345公里，中心氣壓872毫巴（百帕，25.75英寸汞柱），帕特里夏由此成為有紀錄以來強度第二高的熱帶氣旋，僅次於1979年的颱風泰培。從這天早上偵察機所測數據來看，這場颶風的最低氣壓有可能低於泰培創下的870毫巴紀錄，但由於缺乏直接觀測數據支持，氣象機構無法作出確定判斷。[2]達到最高強度時，帕特里夏強烈的風暴核心部分直徑約為40公里，最大風速半徑只有11公里[2][18]。

接下來六小時裡，氣旋強度基本保持不變，並在下加利福尼亞半島上空的短波槽影響下轉向東北，前進速度也有提升[2]。UTC下午18點左右，另一架偵察機測得颶風的中心氣壓為879毫巴（百帕，25.96英寸汞柱）[2]。偵察機當時受到上升和下降氣流引發的強烈湍流衝擊，機組成員遭遇的最強G力分別為+3.0和-1.5[19]。

登陸及消散

 
UTC10月23日13點15分至23點45分帕特里夏的衛星圖像動畫。在此期間，颶風在海上以前所未有的速度減弱，但登陸時的持續風速依然高達每小時240公里。

10月23日晚，雷達圖像顯示氣旋內有另一層風眼牆在原有風眼牆外側形成，表明風暴正進入眼牆置換周期。偵察機在最後一次經過颶風時測得飛行高度層風力時速已下降95公里，並且系統氣壓還在以每小時8毫巴（百帕，0.24英寸汞柱）的速度回升。進入眼牆置換周期的同時，帕特里夏遭遇的西南向風切變也有增長，導致氣旋的消退速度進一步加快。[2]颶風的風眼很快被雲層填充，隨之而來的是前所未有的弱化趨勢[2][20]。

UTC23點，風暴以風力時速240公里、中心氣壓估計為932毫巴（百帕，27.49英寸汞柱）的強度從墨西哥曼薩尼約西北偏西方向約85公里的奎克斯馬拉（Cuixmala）附近登陸[2][21][注 5]，帕特里夏由此超越1959年的無名颶風和1976年的颶風瑪德琳，成為有紀錄以來襲擊墨西哥太平洋海岸時最強烈的颶風[22][23]。雖然在實際操作上認為帕特里夏登陸時的風力時速為270公里，氣壓920毫巴（百帕，27.17英寸汞柱），仍屬五級颶風[24]，對現有數據的再次分析表明颶風比原先想像的更迅速地減弱[2]：位於奎克斯馬拉的自動氣象站測得934.2毫巴（百帕，27.54英寸汞柱）的氣壓值[2]。哈利斯科州村莊埃米利亞諾·薩帕塔（Emiliano Zapata）一度位於風眼內，當地風暴追逐者在此期間測得937.8毫巴（27.7英寸汞柱）的氣壓值，這一觀測數據說明氣旋產生的氣壓梯度為每海里11毫巴（百帕，0.32英寸汞柱）[18]。

雖然帕特里夏登陸時的氣壓有多方觀測數據對照，但其風速相對而言卻不夠明朗，每小時240公里這一數值是根據德沃夏克分析法測算出氣壓回升54毫巴（百帕，1.59英寸汞柱）後推導得出。根據另一公式測算，風暴登陸時的風力時速也可能是237公里。美國國家海洋和大氣管理局位於查梅拉－奎克斯馬拉生物圈保護區海拔85米位置的自動氣象站測得的持續風速為每小時298公里，最大陣風時速更達340公里。[2]這間氣象站獲取的其它原始數據表明帕特里夏此時的持續風速高達每小時428公里，最強陣風時速1831公里，氣象機構認為這些數據太過不切實際，未予採信[2][25]。由於氣象站的位置尚在颶風最大風速半徑外，因此其觀測結果可信度不高。可靠紀錄中地面觀測的最高風速是UTC10月23日晚22點30分至23點墨西哥皮斯塔（Pista）測得的每小時158公里，風速計在測得此讀數後損壞[2]。

 
10月24日，颶風帕特里夏消散後不久，其殘留和鋒面天氣系統散布在墨西灣西岸上空。

10月24日，風暴經過西馬德雷山脈，減弱速度因此進一步加快[2]，僅登陸數小時後風眼就已從衛星圖像上消失[26]。UTC凌晨3點從墨西哥瓜達拉哈拉以西經過時，氣旋強度已低於颶風標準[2]。帕特里夏在墨西哥西北部上空的低壓槽同墨西哥灣上空的高壓脊之間加速深入內陸，對流的層次組織呈現戲劇性消退趨勢，下層環流中心和中到上層環流中心很快就相互分離[27][28]。截至UTC中午12點，氣旋已降級成熱帶低氣壓，內部有組織的對流已所剩無幾，不久後就在墨西哥中部上空消散[2]。受墨西哥的多山地形輔助，帕特里夏的中到上層環流伴隨着相當可觀的濕氣繼續向東北飄移，並同墨西哥灣西部上空的冷鋒相互影響，在阿肯色州、路易斯安那州、密西西比州和德克薩斯州大範圍地區引發洪災[29][30][31]。

紀錄

颶風帕特里夏的接近中心最高持續風速為每小時345公里，氣壓為872毫巴（百帕，25.75英寸汞柱），其氣壓僅次於1979年颱風泰培的870毫巴（百帕，25.69英寸汞柱），不但是西半球有紀錄以來的最強的熱帶氣旋[2]，同時亦是全球有紀錄以來第二強的熱帶氣旋。先前西半球氣壓最低的熱帶氣旋為2005年颶風威爾瑪的882毫巴（百帕，26.05英寸汞柱），風速最高的熱帶氣旋為1980年颶風艾倫，其接近中心最高持續風速為每小時305公里[32]；而東北太平洋最強的熱帶氣旋為1997年颶風琳達，其接近中心最高持續風速為每小時295公里，氣壓為902毫巴（百帕，26.64英寸汞柱）[22]。

根據實際觀測及估算，帕特里夏的一分鐘最高持續風速達185節（每小時345公里），打破了2013年颱風海燕、2016年颱風莫蘭蒂及2020年颱風天鵝的170節（每小時315公里）紀錄，成為全球有紀錄以來風速最高的熱帶氣旋。但海燕、莫蘭蒂及天鵝的風速均是透過衛星雲圖及德沃夏克分析法的估算得出，沒有實際觀測的數據，因此不適合作直接比較[33]。此外，根據世界氣象組織的紀錄，1961年颱風南施的接近中心最高持續風速同為185節（每小時345公里），但氣象學界普遍認為1940至60年代的西太平洋熱帶氣旋強度有高估之嫌，所以南施的紀錄並不可靠[34][35]。另外，除龍捲風所產生的風速外，熱帶氣旋所產生的最強陣風紀錄仍然由1996年氣旋奧利維亞所保持，該氣旋一度在西澳大利亞州巴羅島錄得高達每小時407公里的陣風[36]。

帕特里夏的增強速度在有紀錄以來人類觀測到的所有熱帶氣旋中也屬最快之列。從UTC10月22日早上6點到23日早上6點，風暴的最大持續風速從每小時140公里提升到335公里，提升幅度高達195公里，創下新的紀錄。颶風這段時間的中心氣壓降幅有95毫巴（百帕，2.81英寸汞柱），[2]僅次於1983年颱風佛瑞特在不足24小時內氣壓下降100毫巴（百帕，2.95英寸汞柱）的紀錄[37]。帕特里夏登陸時的氣壓為932毫巴（百帕，27.52英寸汞柱），僅次於2023年颶風奧蒂斯的923毫巴（百帕，27.26英寸汞柱）登陸強度紀錄。同時，風暴在海上的減弱速度同樣刷新舊有紀錄，登陸前五小時氣壓共回升54毫巴（百帕，1.59英寸汞柱）之多。此外，投落送在颶風風眼700毫巴高度測得的氣溫達32.2°C，比其它任何熱帶氣旋風眼中測得的溫度都高。[2]

參見

其它強度創紀錄的熱帶氣旋：

  • 颱風南施 (1961年)：風速與帕特里夏持平，世界上採用一分鐘平均風速最高的非正式紀錄的保持者。
  • 颱風泰培 (1979年)：全球有紀錄以來中心氣壓最低的熱帶氣旋，也是覆蓋範圍最大的熱帶氣旋。
  • 颶風艾倫 (1980年)：帕特里夏出現前西半球持續風速最高的熱帶氣旋。
  • 颱風佛瑞特 (1983年)：有紀錄以來增強速度最快的熱帶氣旋，氣壓在不到24小時裡降低100毫巴（百帕，2.95英寸汞柱）。
  • 颶風琳達 (1997年)：帕特里夏出現前東太平洋最強的熱帶氣旋。
  • 颶風威爾瑪：帕特里夏出現前西半球中心氣壓最低的熱帶氣旋。
  • 颱風鮎魚 (2010年)：21世紀西北太平洋氣壓最低的熱帶氣旋。
  • 颱風海燕 (2013年)：全球有衞星觀測紀錄以來官方首次錄到一分鐘平均風速達170節的熱帶氣旋。
  • 颱風莫蘭蒂 (2016年)：繼颱風海燕後官方衞星觀測紀錄第二次錄得一分鐘平均風速達170節，以最高風速及最高強度進入呂宋海峽的熱帶氣旋。
  • 颱風天鵝 (2020年)：繼颱風海燕及颱風莫蘭蒂後官方衞星觀測紀錄第三次錄得一分鐘平均風速達170節，全球有衞星觀測紀錄以來登陸時風速最高的熱帶氣旋。

注釋

  1. ^ 2015年10月中旬，墨西哥以西的東太平洋海域上層水溫正處於創紀錄水平，並且自6月的颶風卡洛斯過後就基本未受干擾[2]。
  2. ^ 美國國家颶風中心在風暴過後的重新分析中認定，帕特里夏是在兩次颶風獵人偵察任務之間達到最高強度，估計其最低氣壓只有872毫巴（百帕，25.75英寸汞柱）。第43號機測得的879毫巴（百帕，25.96英寸汞柱）數值是由直接觀測到的883毫巴（百帕，26.08英寸汞柱）氣壓值和每小時84公里的表面風速值推算得出，是人類「直接測量」獲得的西半球熱帶氣旋最低中心氣壓。[2]
  3. ^ 步進頻率微波輻射計於UTC10月23日早上6點測得的最大風速在當時氣象機構的實際操作中沒有馬上得到承認，但之後還是確認偵察機所測是準確數值[2]。
  4. ^ 此數值是經觀測所得的885毫巴（百帕，26.14英寸汞柱）氣壓值和每小時106公里的表面風速值推導得出[2]。
  5. ^ 颶風帕特里夏登陸時的氣壓值是根據針對風眼的多個觀測數據推算得出，誤差在2到3毫巴（百帕，0.06至0.09英寸汞柱）範圍內[2]。

參考資料

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2015年太平洋颶風季的熱帶氣旋（編輯）
5
P
（歷史）
薩菲爾-辛普森颶風風力等級
TD TS C1 C2 C3 C4 C5



* 中太平洋颶風
# 大西洋颶風

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