第9章 狂暴边缘
风会不会还记得往日吹拂过的名字——吉米·亨德里克斯(Jimi Hendrix),《风在呼唤玛莉》(TheWind Cries Mary ),1967就在多半由氧组成的英国自然哲学家普里斯特利(JosephPriestley,1733—1804)发现氧气的同一年,蒲福(FrancisBeaufort,1774—1857)生于爱尔兰。至此,我们终于迈入现代空气运动研究,而蒲福的名字与之相连达数个世纪,这都是因为著名的蒲福风级表(Beaufort scale)。
因为,终于知道风何以会吹动及风为何物,这是一回事;看着房屋如《绿野仙踪》电影里那般被带走,又完全是另一回事。到底是为什么,流动的空气会从每小时96.5千米的速度——不过是吹折树枝的大风,加速到每小时320千米,形成狂怒之风,一次就可以夺走数十条人命?
古典时代与文艺复兴时代的科学家醉心于空气研究并获得胜果,但新品种科学家的崛起要一直等到19世纪,这些新品种科学家的魅力与狂暴有很大的关系。
1971年之初,世界上没有任何系统可以测量甚至谈论最凶猛的风。我们等一下会探讨的蒲福风级表已经用了166年,但最高等级只到“飓风”(hurricane)。一旦你家屋顶被吹走了,你只能靠你自己,把你想用来为风力定义做进一步补充的所有脏话大声喊出来。
实际上,两个飓风之间的相似度,并不比两个地震之间的相似度高:光凭那一个字眼,就能代表从无感颤动到真的把动物抛上半空,突如其来害死50万人的一切种种。有些飓风让勇猛无惧的播报员在人行道上安全地发送电视画面,有的则把同一位气象播报员吹得无影无踪。
所以,美国国家飓风中心主任辛普森(Robert Simpson,1912—2014)与专精设计高抗风力建筑的土木工程师萨菲尔(HerbertSaffir,1917—2007)合作,发明了萨菲尔-辛普森风级表,按飓风风力加以分级。1971年,当时流行极简风,他们的分类很简单,只有1到5。 [1]由于龙卷风是不一样的东西,原本在日本担任教授的藤田哲也(Tetsuya Theodore“Ted”Fujita,1920—1998),在1953年来到芝加哥大学,专为龙卷风发想出一套风级表——也是在1971年。原本的藤田风级表有13级,从F0至F12,其中最高级别纯粹是理论上的——以声速狂飙的想象之风。
但他创造出来的类别太多了。藤田自己也明白,因而把分类减少成为六种。近年来,经过进一步调整,这套风级表被重新命名为“改良型藤田级数”(Enhanced Fujita Scale),预期损害也被纳入评估项目。于是,最弱的龙卷风为EF0和EF1,最强的是EF5。
更加重要的是,1998年过世、享年78岁的藤田还发现了从雷雨云底部毁灭性急速下冲的微爆气流和下爆气流。实际上,这些现象或许比龙卷风更引起人们的兴趣,其原因纯粹是我们偶尔会亲身遭遇。
雷雨云是造风机器。空气运动在这里,因为变得晦暗而被看清。
我们一点都不难理解这些雷雨云,你不需要成为伽利略就能弄懂发生了什么事。先从炎热的夏日开始,太阳把地面晒热,而受热的地面使得紧贴其上的空气变温暖。暖空气上升,气体泡泡就像热气球一样往上跑。这叫作对流。对流用肉眼看不见,不过飞机通过这种上升空气时,会很清楚感受到乱流造成的颠簸。
我们先前提过,温度通常随高度上升而快速下降。所以,地表加热的上升气团比较温暖,也比周遭冷空气轻,因而持续上升直至冷却到与周边取得平衡。但如果那天潮湿,上升空气团一直比周遭空气“轻”很多,所以一直往上,有时会达到接近平流层的高度。最后冷却到露点(dew point),就无法再保有其水气,这些水气一下子凝结成难以计数的数十亿颗小小水滴,云就此诞生。 [2]来自下方的热空气持续上升推进这块云,把云的某些区块推得更高,形成一种具有威胁感的花椰菜形状,顶端可达13,500米,高过任何客货班机所能到的地方。另一方面,云里的水滴互相摩擦而产生静电。在此同时,由于下面的地表不可能留下真空,周边的空气被拉进去。此刻,这座空气的露天剧场越来越有活力了。当雨形成、落下,冷却了云里头的空气,这团更加浓稠的冷空气便夹杂着雨水,急速下降。
接下来你会看到大得吓人的风。有些温暖的空气继续上升进入这团“成熟”的雷雨,而邻近的冷空气流则往下冲。即使是中型雷雨,下降气流的速度也会达到每小时35千米,和周遭倾盆大雨的速度一致。如果你在小飞机里,会突然发现自己像一颗巨大的金属雨滴,被推向东方。你机头朝上、加足最大马力,冀望自己能爬升到这团雷雨之上。
接下来,宽度可达0.8千米的下降气流撞击地面,但与液态雨滴不同的是,下降气流朝四面八方快速扩散,把树弯成水平状态、把伞吹反。这种风暴包含了复杂的乱流,因为邻近的上升气流也会以同样的速度爬升。接着,你的飞机虽已成功穿过下降气流,却遇上邻近快速上升的空气。突然之间,你被吸向上方怒气腾腾的乌云。你把操控杆往前推,机头朝下。许多有案可循的记录显示,飞行员下降的速度抵不过狂升的气流,飞机仿佛被一头心怀恶毒的怪兽给拖进了滚滚翻腾的云里。
难怪所有航空器都避雷雨而远之。有一回,在康涅狄格州的哈特福(Hartford)附近,24千米外的某处在一个半小时前刚发生过一场暴风雨,当时在晴空下飞行的我经历了一场骇人的急降气流。都过了一个半小时,空气依然往下猛冲。 [3]这么激烈让人更来劲,但真正的“玩风”还是存在于日常生活中。当然,有点背景知识会更酷:温差引发空气运动。再来,地形——例如对准风向的狭窄山谷——可以让风集中而加快速度。还有,光是看着风让世界一时为之改头换面,就能带给我无尽乐趣。
一切取决于速度。不亲近大自然的人大多会把日子粗略地想成“无风”、“有风”或“风很大”。蒲福所贡献的是一种方法,能据此将风的速度精确转译为风的作为。
蒲福在青少年时曾因海图不良而遭遇船难,结果发展成一辈子的执着,想借此有更良好的海图,对风更良好的理解,让海更安全。
他的航海事业始于一艘隶属东印度公司的商船,接着他投身皇家海军,并在拿破仑战争期间凭借自身努力,一路从准尉晋升到上尉,后来在26岁时成为中校。
他两次因公负了重伤,但从未因此畏枪惧海。他的稳定性为他赢得与日俱增的赞誉。他全心投入、专注细节且一丝不苟地记录海况,让所有人印象深刻。他是谨小慎微的英国指挥官典型代表,是吉尔伯特与萨利文(Gilbert and Sullivan)的《皮纳福号军舰》(H. M.S. Pinafore )剧中角色灵感来源:“本人正是现代少将的模范。”
他在1810年成为皇家海军上校,把公余时间投注于测量海岸线与改良海图。他以富于知性、长于领导、无欺于科学与戮力于奉公而声誉日隆,为海军官员周知,最后连贵族阶层都知道他的名声。
他获邀加入皇家学会与皇家天文台、协助创立皇家地理学会,见过他那个时代所有伟大的科学家。他以高阶主管的身份协助整合英国地理学家、天文学家、海洋学家和制图家的研究工作,并安排科学探险任务的资金调度。蒲福调教出海军上将费兹罗伊,此人受命指挥皇家海军“小猎犬号”研究船,也就是该船著名的第二次航行。在他推荐之下,“一位受过良好教育的科学绅士”,名为查尔斯·达尔文,获邀与舰长同行。我们都知道,达尔文运用这趟航程的发现创立了演化论,并在他的著作《物种起源》(On the Origin of Species )中进行了陈述。
所以,蒲福不光是有在家自制风速计成癖的人。1805年,他利用自己对风的观测,加上别人的观测,尤其是日后因小说《鲁宾逊漂流记》(Robinson Crusoe )而出名的笛福(Daniel Defoe,1660—1731),创造出空气运动分级表,这套分级表此后被冠上他的名字。
(马克·吐温说过:“每个人都是一颗月亮,有着从不给人看的黑暗面。”蒲福以谨小慎微的个性名闻遐迩,似乎不像会有任何没人见过的一面。但他在1857年过世后,私人信件曝光,有很多是以他自己设计的私人密码书写。这在那个时代是一套不错的密码,但三两下就被专家们解开,其中揭露出许多与个人问题有关的秘密,与同僚之间的冲突以及性方面的秘密。这个故事的教训或许是:如果你不想自己的秘密在死后公诸于世,就把你的文件撕成碎片吧。)到了19世纪30年代后期,蒲福风级表被皇家海军各舰艇定为船舰航海日志记录的参照标准。到了19世纪50年代,其他船只也加以采用并与风速计读数对照,这样就能在陆地上运用。之后,1916年,当蒸汽动力淘汰了帆船,蒲福的风级描述被改成针对海洋的动静而非船帆的状态。进一步的增补改善了风级表用在陆地观测上的效力。
当然,蒲福风级表近年来的用途已经没那么普及。在现代,我们绝不会听到有谁说:“你看,外头是蒲福风力6级的强风。”而在一些罕见的情况下,当蒲福最高风级以令人注目的方式,将你家周边地区笼罩在风的猛暴之下,浮现在你脑中的字眼应该是“飓风”,而不是“蒲福风力12级”。
话虽如此,我倒是曾在海上听人一字不差地提到这些字眼。2006年,我在一趟绕行南美长达一个月的航程中担任天文解说员,我们的船在接近智利最底端的火地岛时遇上了狂风。我们在著名的咆哮西风带(roaring forties,又叫作“咆哮40度”)里,这个名称是指南纬40~49度之间终年吹着强劲西风。虽然并未预报太平洋上有风暴,但风就是一直在增强,最后船长终于宣布:“现在风力是蒲福12级。”
船疯狂地上下起伏。钢琴滑过整个图书室,撞进墙壁里砸得粉碎。盘子一个接一个摔破。待在自己的舱房里也没多好过:你会从床上滑下来,因为整间舱房成了一个摆荡幅度大到令人窘迫的翘翘板。
我全都录下来了。我上甲板去,那儿空空荡荡,除了偶有几个船员走出来呆望着。有几个船员告诉我,他们在这之前从没在海上遇过飓风。海浪看起来就和蒲福的描述一模一样。浪头上达我的视平线,在海面上有七层楼高——这是21米高的浪。
但平常的风同样可以那么刺激,如果你够了解的话。下面是蒲福风级,连同比较有用的对应速度,以及——最重要的——你要如何加以判断。
蒲福风力0级的意思是没有风。正式的说法是“无风”(calm)。
烟垂直上升,海面如镜。有雾的夜晚通常就会像那样。
蒲福风力1级的正式用语为“软风”(light air)。风速是每小时1~5千米。上升的烟会飘,风标仍然一动也不动。海面出现小涟漪,但这些涟漪没有波峰。
蒲福风力2级的正式用语为“轻风”(slight breeze),风速每小时6~11千米。现在你很容易就能感觉到有风吹过皮肤。树叶沙沙作响,但树枝不动。风标开始转动。海面上形成小水波,但波峰平滑,起伏不大。
蒲福风力3级是“微风”(gentle breeze),风速是每小时12~19千米。树叶和小嫩梢不断摇动。重量轻的旗帜会飘展。海面上出现大的水波,波峰破碎不相连,偶有白浪。
蒲福风力4级是“和风”(moderate breeze),风速是每小时20~28千米。灰尘和没绑紧的纸张被吹了起来,小树枝开始摇动,海面上出现许多带有白色浪头的小浪。
蒲福风力5级是“劲风”(fresh breeze),风速是每小时29~38千米。中型树枝晃动,带叶小树全株摇动。大部分的浪都有白色浪头,也有点浪花。
蒲福风力6级是“强风”(strong breeze)。风速是每小时约39~49千米的速度吹着。大树枝摇动,电话和头上的电线开始呼呼地叫。雨伞不容易被抓牢,空的塑料垃圾桶也会翻倒。大浪形成,处处可见白浪和浪花。
蒲福风力7级是“疾风”(moderate gale)。风速是每小时50~61千米的速度吹着。大树摇动,走路有点费力。海面推高,有些碎波的泡沫被顺风吹成条状。
蒲福风力8级是“大风”(gale)。这种风的速度是每小时62~74千米。嫩梢和小树枝被折断,离树而去,路面乱七八糟,人们行走困难。巨浪形成,带有飞沫。
蒲福风力9级是“烈风”(strong gale),是速度为每小时75~88千米的风。有些大树枝“啪”的一声从树上掉下来,大树狂摇。临时性的交通号志和路障被吹走。高达6米的浪使海面翻腾,浓密的泡沫也让能见度降低。
蒲福风力10级是“狂风”(storm)。风以每小时89~102千米的速度呼啸而过。细弱的树被吹倒或连根拔起,幼株弯折或变形。屋顶上脆弱或老旧的沥青瓦剥落下来。6~9米的大浪有倒悬浪峰。海面翻腾汹涌,因泡沫而呈现白色,能见度降低。
蒲福风力11级是“暴风”(violent storm),速度是每小时103~117千米。树木和作物广泛受损,许多树被吹倒。许多屋顶受损,许多没有保护好的物品被吹走并砸破玻璃。海上有11~16米、非常高的浪,处处有泡沫,能见度有限。
蒲福风力12级是“飓风”(hurricane)。风速超过每小时118千米。作物、植栽和树木广泛受损。有些窗户可能会破掉,拖车屋和脆弱的车棚、谷仓受损,大型碎片抛得到处都是。浪很大,高度超过15米。海面因泡沫和浪花而全白。能见度可以说是零,这是因为浪花被风刮散。
我列出整套蒲福风级表只为了一个理由:因为辨识现况且能加以标记,意味着你可以更专注地观察空气的运动,而更好的观察可以创造出更大的乐趣。照这种方式,如果你看见树枝摇动但大树干稳如泰山,而且你头顶的电线正在呼呼地叫,塑料垃圾桶刚被吹倒,你可以自信地说:“嘿,亲爱的,外头吹的是强风呢,风速在每小时39~49千米之间。”然后换来你那根本就不在意的另一半的敷衍地点头。
无所谓。风的魔法令你和你那些热爱大自然的同好为之着迷,说不定还让你们想起阿尔哈金,他在1000年前就想出风的尽头在何处。
还有托里拆利,他的话依然萦绕耳际:
“我们浸浴在……空气之海的底部而存活。”
[1] 下面是依照萨菲尔——辛普森飓风分级表,你在每一级所体验到的状况摘要描述。
这些描述是从萨菲尔——辛普森小组(Timothy Schott,Chris Landsea,Gene Hafele,Jeffrey Lorens,Arthur Taylor,Harvey Thurm,Bill Ward,Mark Willis,WaltZaleski)所制作的描述中节录出来,并得到美国国家海洋暨大气总署(National Oceanicand Atmospheric Administration)慨允使用。第一级飓风(持续风速每小时119~153千米)非常危险的风,会产生某种损害。这意味着老旧的活动式房屋可能被损毁,某些建筑结构不良的房屋可能遭受严重损害,比如屋面和雨遮被吹走,砖石造烟囱可能会倾倒。连结构制作最精良的房屋也可能在屋瓦、乙烯外墙板和檐槽处有所损害。高层建筑的窗户可能会被飞来的碎片打破。商店招牌、围篱和遮阳棚偶有损害。大树枝会折断,浅根树木可能会倒。电线和电线杆大规模损害可能导致断电,并可能持续数日。多利飓风(Hurricane Dolly,2008)就是带来第一级风的飓风,对德州南帕德瑞岛(South Padre Island)带来损害。第二级飓风(持续风速每小时154~177千米)极端危险的风,会导致大规模损害。人、畜和宠物因飞来与落下的碎片而伤亡的风险很大。老旧的活动式房屋损毁的可能性非常高,因而产生的碎片会飞去砸坏附近的活动式房屋。较新的活动式房屋也可能损毁。建筑结构不良的房屋屋顶被吹走的可能性高。无防护的窗户被飞来的碎片打破的概率高。建筑结构完善的住家可能遭受屋顶和外墙板严重损害。铝制游泳池遮盖常常会失去效用。公寓建筑和工业建筑屋顶与外墙板损坏的比率相当大。未经重新强化的砖石墙可能会倒塌。高层建筑的窗户可能会被飞来的碎片打破。商店招牌、围篱和遮阳棚会受损害且往往会损毁。许多浅根树木会折断或被连根拔起,阻断许多道路。预期会几近全面停电,停电可能持续数日至数星期。弗朗西斯飓风(Hurricane Frances,2004)就是带来第二级风的飓风,对佛罗里达州圣露西港(PortSaint Lucie)海岸地区带来损害。第三级飓风(持续风速每小时178~208千米)会发生毁灭性损害。人、畜和宠物因飞来与落下碎片导致伤亡的风险高。1994年之前的活动式房屋几乎全部会损毁。较新的活动式房屋大多会遭受严重损害,有屋顶全毁与墙壁倒塌的潜在可能。建筑结构不良的房屋可能因屋顶和外墙被吹走而损毁。无防护的窗户会被飞来的碎片打破。结构建造良好的房屋可能会遭受重大损害,包括屋顶露台和山墙被吹走。公寓建筑和工业建筑的屋面与外墙板损坏的比率高。木构造和钢构造可能会出现零星的结构损坏。较老旧的金属建筑有全毁的可能,未经重新强化的老旧砖石建筑可能倒塌。高层建筑的许多窗户会被吹走,导致玻璃掉落,这些玻璃会在暴风过后构成威胁达数日至数星期之久。大部分的商店招牌、围篱和遮阳棚会损毁。许多树木会折断或被连根拔起,阻断许多道路。暴风通过后会有数日至数星期没有水、电可用。伊凡飓风(Hurricane Ivan,2004)就是带来第三级风的飓风,对亚拉巴马州湾岸市(Gulf Shores)海岸地区造成损害。第四级飓风(持续风速每小时209~251千米)会发生灾难性损害。人、畜和宠物因飞来与落下碎片导致伤亡的风险非常高。1994年之前的活动式房屋几乎全部会损毁。较新的活动式房屋损毁的比率也高。建造不良的住家可能遭受所有墙壁全倒及屋顶结构被吹走。建造良好的房屋也可能遭受严重损害,屋顶结构及/或部分外墙被吹走。屋面、门窗会出现大规模损害。大量随风而飞的碎片会被抛向空中。随风而飞的碎片会打破大部分无防护的窗户并击穿部分有防护的窗户。公寓建筑的顶楼结构损坏比率高。老旧的工业建筑钢架构会倒塌。未经重新强化的老旧砖石建筑倒塌的比率高。高层建筑的窗户大部分会被吹走,导致玻璃掉落。商店招牌、围篱和遮阳棚几乎全部会损毁。大部分树木会折断或连根拔起,电线杆会倒下。倒下的树木和电线杆会使住宅区遭到隔绝。停电会持续数星期或数月。查理飓风(Hurricane Charley,2004)就是带来第四级风的飓风,对佛罗里达州潘塔哥达(Punta Gorda)海岸地区造成损害,该市其他地区则经历了第三级风状态。第五级飓风(持续风速超过每小时252千米)会发生灾难性损害。人、畜和宠物因飞来与落下碎片导致伤亡的风险非常高,即使他们待在活动式房屋或构造房屋内。几乎所有活动式住家都会近乎全毁,不论新旧或建筑好坏。构造房屋损毁的比率高,屋顶全毁且墙壁倒塌。屋面、门窗会出现大规模损害。大量随风而飞的碎片会被抛向空中。几乎所有无防护的窗户和许多有防护的窗户会因随风而飞的碎片而受损害。木屋顶的商业建筑会因屋面被吹走而发生显著损害。许多老旧的金属建筑可能全倒。未经重新强化的砖石墙大部分会损坏,导致建筑倒塌。工业建筑与低层公寓建筑损毁的比率高。高层建筑的窗户几乎全部会被吹走,导致玻璃掉落,在暴风过后构成威胁达数日至数星期之久。商店招牌、围篱和遮阳棚几乎全部会损毁。几乎所有的树木都会被折断或连根拔起,电线杆会倒下。倒下的树木和电线杆会使住宅区遭到隔绝。停电会持续数星期甚至数月。长期缺水会令人更加不适。大部分地区会有数星期或数月不宜居住。安德鲁飓风(Hurricane Andrew,1992)就是带来第五级风的飓风,对佛罗里达州卡特勒里奇(Cutler Ridge)海岸地区造成损害,南部的迈阿密戴德郡(Dade County)其他地区则经历了第四级风状态。
[2] 关于云的诞生,最关键的事实为冷空气无法如暖空气一般留住那么多的水汽。两者差距令人印象深刻。38摄氏度时,空气所能留住的水分比0摄氏度的时候多10倍。所以,当暖空气上升并冷却时,来到某一高度,空气便冷却至它的保水极限。在达到饱和的那一刻,肉眼不可见的蒸气转变成说不清有几十亿颗的微小液滴:云。这就是为什么云通常有平坦的底部。当天的空气在那个高度和温度达到其露点。较干燥的空气必须升得更高,才能冷却到足以饱和,这说明了为什么冷凉日子的云比潮湿日子高得多。
[3] 气象预报这一行有一个公开的秘密:气象学家偏爱暴烈的天气。那时,他们在书上所读到的有关低气压和紧密排列等压线的一切才会鲜活起来。容格(Sebastian Junger)在他1997年的畅销书《完美风暴》(The Perfect Storm )中,给了大众一个有关这个秘密的提示:人们了解到,完美,对气象学家来说有某种含义,而对其他人则有相反的含义。
本书评论