极端天气引起的风灾介绍

极端天气引起的风灾介绍

回祥硕

（沈阳建筑大学土木工程学院、结构工程，辽宁省沈阳市 110168）

摘要：风灾是自然灾害中极为常见的一种，本文通过对极端风灾（飓风、龙卷风）进行简单的介绍，说明其形成原因，以及按照其强弱程度的分级方法，并举出了几个具有代表性的案例，来说明风灾对人类活动的危害的严重程度。

关键词：飓风；龙卷风；塔科马大桥

引言

风灾是自然灾害中影响最大的一种。根据德国1961～ 1980年的20年间,对损失1亿美元以上自然灾害统计,风灾造成的损失占总自然灾害损失40.5%。随着生产和建设的发展,风灾损失与其他损失一样,每年递增。1992年,安德鲁飓风横扫美国佛罗里达州,把面积达100多万平方英里的建筑和城镇夷为平地,损失达到300亿美元,7家保险公司因无法承受赔债而倒闭。1991年,孟加拉国风灾造成14万人丧生,损坏或摧毁100万间民房,造成30亿美元损失,相当于孟加拉国国民生产总值的10%;而1994年,孟加拉国二次风灾又造成44万人死亡,损失更加惊人。在我国,风灾损失也是十分惊人的。1994年,9415号台风袭击浙江,造成倒塌和损坏房屋80多万间,死亡1 000多人,机场建筑也被吹坏,99 m高的通信铁塔也被狂风吹倒。直接经济损失108亿人民币,加上间接损失,总数达177.6亿人民币,约合20多亿美元。风灾损失的主要形式是工程结构的损坏和倒塌,特别是高、细、长的柔性工程结构,工程抗风设计计算的合理和全面与否

是工程安全的重要关键,因而抗风设计是工

程结构中的重要课题。鉴于风灾的严重后果,国际上对风工程的研究十分重视,世界各国

相继制定了有关风荷载的规范。有关风工程方面的国际会议也十分频繁。笔者通过对飓风和龙卷风进行简单的介绍，让读者来更加清晰明了的对风灾有个直观的了解。并在文章的最后举出了塔科马大桥的例子，来说明，如果结构设计的不合理的话，受风灾的影响会有令人意想不到的后果。

1 飓风

1.1词源与命名方法

英文Hurricane的词源自加勒比海语的恶魔Hurican，亦有说是玛雅人神话中创世众神的其中一位，就是雷暴与旋风之神Hurakan。而台风一词则源自希腊神话中大

地之母盖亚之子Typhon，它是一头长有一百个龙头的魔物，传说其孩子就是可怕的大风。至于中文“台风”一词，有人说源于日语，

亦有人说来自中国。以前，中国东南沿海经常有风暴，当地渔民统称其为“大风”，后来变成台风。

在美国，飓风的命名从每年开始，按照从A-Z的女孩子名字的顺序开始命名。如Annie,Bella,Cathy…并且10年之内不可以使用相同的名字。

在中国，台风的命名以4位数字命名，前两位表示年份，后两位表示是今年的第几次台风，如1005号台风就是2010年第5次台风。

图1 气象图中的飓风

1.2概念辨析

世界气象组织对热带气旋的定义和分

类标准是，按热带气旋中心附近最大平均风力将热带气旋划分为四级：风力<8级为热带低压；风力8～9级为热带风暴；风力10～11为强热带风暴；风力12级为台风或飓风。飓风和台风都是指风速达到33米/秒以上的热带气旋，只是因发生的地域不同，才有了不同名称。出现在北太平洋西部和我国南海的强烈热带气旋被称为“台风”；发生在大西洋、墨西哥湾、加勒比海和北太平洋东部的则称“飓风”。飓风在一天之内就能释放出惊人的能量。

飓风与龙卷风也不能混淆。后者的时间很短暂，属于瞬间爆发，最长也不超过数小时。此外，龙卷风一般是伴随着飓风而产生。龙卷风最大的特征在于它出现时，往往有一个或数个如同“大象鼻子”样的漏斗状云柱，同时伴随狂风暴雨、雷电或冰雹。龙卷风经过水面时，能吸水上升形成水柱，然后同云相接，俗称“龙取水”。经过陆地时，常会卷倒房屋，甚至把人吸卷到空中。

1.3形成

飓风形成需要三个条件：温暖的水域；潮湿的大气；海洋洋面上的风能够将空气变成向内旋转流动。在多数风暴结构中，空气会变得越来越暖并且会越升越高，最后流向外界大气。如果在这些较高层次中的风比较轻，那么这种风暴结构就会维持并且发展。在飓风眼（即飓风中心）中相对来说天空比较平静。最猛烈的天气现象发生在靠近飓风眼的周围大气中，称之为（飓风）眼墙。在眼墙的高层，大多数空气向外流出，从而加剧大气的上升运动。

飓风产生于热带海洋的一个原因是因

为温暖的海水是它的动力“燃料”。由此，一些科学家就开始研究是否变暖的地球会

带来更强盛的、更具危害性的热带风暴。科学家们认为，迄今为止，历史上的飓风资料还没能提供证据表明地球变暖和飓风之间

有什么联系。美国国家飓风中心的Edward

Rappaport说:“在1995年前的4到5年的时间里，飓风活动相当活跃。尽管其后的两三年是飓风活动的间歇期，然而现在我们又面临飓风比较活跃的年份。至少从这一点上，就很难说明在全球变暖和飓风之间有关系了。”有一项研究指出，展望下个世纪的飓风将比现在的飓风强度强20个百分点。

一些研究结果表明诸如“拉尼娜”和其它一些大的天气系统给人类所带来的影响

将会超过全球变暖带来的任何影响。大多数的气象学家相信地球看起来正在变得越来

越热。他们认为二氧化碳和来自大气层的所谓温室气体正在使地球变得越来越暖。研究人员警告说人们必须要认真思考几十年甚

至几个世纪后，全球气候变化的问题了。需要指出的是，一个天气气候事件，比如强烈的飓风或是飓风活跃的季节，并不能说明全球气候已经变暖了。

图2 强大的飓风

1.4等级分类

1.4.1一级

最高持续风速 33–42 m/s,中心最低气压 69.46 mmHg,对建筑物没有实际伤害，但对未固定的房车、灌木和树会造成伤害。一些海岸会遭到洪水，小码头会受损。（典型飓风：飓风艾格尼丝、飓风丹尼、飓风加斯顿、飓风奥菲莉娅）

1.4.2二级

最高持续风速43–49 m/s，中心最低气压 723.9 mmHg,部分房顶材质、门和窗受损，植被可能受损。洪水可能会突破未受保护的泊位使码头和小艇会受到威胁。(典型飓风：飓风鲍勃、飓风邦妮、飓风弗朗西斯、飓风胡安)

1.4.3三级

最高持续风速 50–58 m/s，中心最低气压 708.66mmHg，某些小屋和大楼会受损，某些甚至完全被摧毁。海岸附近的洪水摧毁大小建筑，内陆土地洪水泛滥。（典型飓风：1938年大新英格兰飓风、飓风弗兰、飓风伊西多尔、飓风珍妮）

1.4.4四级

最高持续风速 59–69 m/s中心最低气压 690.12 mmHg，小建筑的屋顶被彻底地完全摧毁。靠海附近地区大部分淹没，内陆大范围发洪水。（典型飓风：1900年加尔维斯敦飓风、飓风查理、飓风雨果、飓风艾里斯）1.4.5五级

最高持续风速≥70 m/s ，中心最低气压 <688.34 mmHg，大部分建筑物和独立房屋屋顶被完全摧毁，一些房子完全被吹走。洪水导致大范围地区受灾，海岸附近所有建筑物进水，定居者可能需要撤离。（典型飓