飓风帕特里夏的气象历史

源起

2015年10月11日，一片扰动天气区经中美洲进入东太平洋。接下来几天里，系统缓慢移动，逐渐组织成中美洲环流（大规模的季风式环流）。在此期间，有东风波穿越加勒比海，于10月15日抵达中美洲，两个系统于次日在特万特佩克湾附近融合。中美洲环流西侧的台宛太白风和冷锋后方的反气旋气流相互影响，令系统的涡量增强，并在10月17日催生出细长的低气压区。系统规模非常庞大，覆盖范围从尤卡坦半岛向东太平洋延伸数百英里之多。系统关联有巨大但杂乱无章的对流区，并且规模当天还在继续扩大。此外，强烈的马登－朱利安振荡（这种气候格局通常伴随着热带天气活动增长）也可能令系统所在洋面的外部环境变得更有利于进一步发展。
10月18日，系统在特万特佩克湾南部行进期间逐渐聚拢，发展出规模较小但层次分明的环流，关联的对流也逐渐向中心靠拢。不久后，系统受到另一阵台宛太白风的冲击，发展成热带低气压的时间因此延迟。低气压很快转移到系统东北部，同有助系统发展的台宛太白风东侧对齐。10月20日清晨，大范围的气旋式环流内形成层次分明的小规模环流。随着深层对流逐渐增长，美国国家飓风中心估计系统于协调世界时早上6点在墨西哥瓦哈卡州萨利纳克鲁斯（Salina Cruz）东南偏南方向约335公里海域组织成第二十E号热带低气压。

急剧强化

受北侧的中层高压脊和持续不断的台宛太白风影响，刚刚成型的热带低气压在10月20日当天缓慢朝西南偏西方向移动，并因外界环境倾向有利而稳步增强。10月21日，气旋达到热带风暴强度，美国国家飓风中心因此用“帕特丽夏”（Patricia）为其命名。10月21日的绝大部分时间里，风暴行经洋面的空气都更加干燥和稳定，水温也比较低，这些因素都不利于热带气旋强化。帕特丽夏接下来有大幅消退，带状特征逐渐消散，下层环流也变得模糊不清。当天夜间，所有阻碍气旋发展的因素都已消失，帕特丽夏上空随即出现对流大爆发，形成中心密集云团。在此期间，风暴开始加速向西北偏西方向前进。
由于外界环境中的风切变很少，海面温度异常之高（达到30.5至31°C），空气湿度也很高，这样的条件对于热带气旋发展非常有利。10月21日晚，风暴强度开始呈现戏剧性增长，并且一直持续到10月23日。UTC10月22日凌晨0点刚过，帕特丽夏就在墨西哥阿卡普尔科以南约370公里洋面达到萨菲尔-辛普森飓风等级下的一级飓风标准，不但有显著的深层对流和层次分明的带状特征，还在逐渐发展出风眼。接下来12小时里，由强烈对流组成的圆环中央形成非常清晰的风眼，其直径约为19公里，飓风顶端云层的温度也降至零下80到90°C，美国国家飓风中心称风暴此时的结构几乎完全对称。飓风猎人侦察机测得的数据表明，气旋在UTC下午18点时已经达到四级飓风强度，估计此时其持续风速为每小时215公里，中心气压已降至957毫巴（百帕，28.26英寸汞柱）。

最高强度

10月22日深夜至23日凌晨，气旋因抵达中层高压脊的西部边缘而转向西北，前进速度也相应放缓。飓风的快速增强趋势持续到10月23日，UTC凌晨0点时就已达到五级飓风标准，估计此时其风速为每小时280公里。对流温度还在进一步下降，截至UTC凌晨3点，直径13公里的风眼周围环绕的顶层云系温度已降至零下90°C以下。前后24小时间，帕特丽夏的持续风力时速升幅达195公里，中心气压降幅95毫巴（百帕，2.81英寸汞柱）。UTC早上6点左右，美国空军预备役侦察机在飞行高度层测得的风速为每小时356公里，同时机上的步进频率微波辐射计还测得每小时340公里的海面风速。此外，这架侦察机于UTC早上6点45分左右向风暴投放的最后一个投落送所测数据表明帕特丽夏此时的中心气压仅有879毫巴（百帕，25.96英寸汞柱）。侦察机在此次任务期间三次测量风暴气压，结果表明帕特丽夏的气压还在以每小时多于7毫巴（百帕，0.21英寸汞柱）的速度下降，飞机离开后，飓风仍在急剧发展。另外，此次侦察任务获得的数据还表明风暴的气压梯度极大，达到每海里24毫巴（百帕，0.71英寸汞柱），是有纪录以来最大的气压梯度之一。
从卫星图像上看，飓风帕特丽夏的层次组织还在继续改善，变得越来越清晰，美国国家飓风中心认为气旋于UTC10月23日中午12点左右在墨西哥曼萨尼约西南方向约240公里海域达到最高强度。估计此时其最大持续风速达每小时345公里，中心气压872毫巴（百帕，25.75英寸汞柱），帕特丽夏由此成为有纪录以来强度第二高的热带气旋，仅次于1979年的台风泰培。从这天早上侦察机所测数据来看，这场飓风的最低气压有可能低于泰培创下的870毫巴纪录，但由于缺乏直接观测数据支持，气象机构无法作出确定判断。达到最高强度时，帕特丽夏强烈的风暴核心部分直径约为40公里，最大风速半径只有11公里。
接下来六小时里，气旋强度基本保持不变，并在下加利福尼亚半岛上空的短波槽影响下转向东北，前进速度也有提升。UTC下午18点左右，另一架侦察机测得飓风的中心气压为879毫巴（百帕，25.96英寸汞柱）。侦察机当时受到上升和下降气流引发的强烈湍流冲击，机组成员遭遇的最强G力分别为+3.0和-1.5。

登陆及消散

10月23日晚，雷达图像显示气旋内有另一层风眼墙在原有风眼墙外侧形成，表明风暴正进入眼墙置换周期。侦察机在最后一次经过飓风时测得飞行高度层风力时速已下降95公里，并且系统气压还在以每小时8毫巴（百帕，0.24英寸汞柱）的速度回升。进入眼墙置换周期的同时，帕特丽夏遭遇的西南向风切变也有增长，导致气旋的消退速度进一步加快。飓风的风眼很快被云层填充，随之而来的是前所未有的弱化趋势。
UTC23点，风暴以风力时速240公里、中心气压估计为932毫巴（百帕，27.49英寸汞柱）的强度从墨西哥曼萨尼约西北偏西方向约85公里的奎克斯马拉（Cuixmala）附近登陆，帕特丽夏由此超越1959年的无名飓风和1976年的飓风玛德琳，成为有纪录以来袭击墨西哥太平洋海岸时最强烈的飓风。虽然在实际操作上认为帕特丽夏登陆时的风力时速为270公里，气压920毫巴（百帕，27.17英寸汞柱），仍属五级飓风，对现有数据的再次分析表明飓风比原先想像的更迅速地减弱：位于奎克斯马拉的自动气象站测得934.2毫巴（百帕，27.54英寸汞柱）的气压值。哈利斯科州村庄埃米利亚诺·萨帕塔（Emiliano Zapata）一度位于风眼内，当地风暴追逐者在此期间测得937.8毫巴（27.7英寸汞柱）的气压值，这一观测数据说明气旋产生的气压梯度为每海里11毫巴（百帕，0.32英寸汞柱）。
虽然帕特丽夏登陆时的气压有多方观测数据对照，但其风速相对而言却不够明朗，每小时240公里这一数值是根据德沃夏克分析法测算出气压回升54毫巴（百帕，1.59英寸汞柱）后推导得出。根据另一公式测算，风暴登陆时的风力时速也可能是237公里。美国国家海洋和大气管理局位于查梅拉－奎克斯马拉生物圈保护区海拔85米位置的自动气象站测得的持续风速为每小时298公里，最大阵风时速更达340公里。这间气象站获取的其它原始数据表明帕特丽夏此时的持续风速高达每小时428公里，最强阵风时速1831公里，气象机构认为这些数据太过不切实际，未予采信。由于气象站的位置尚在飓风最大风速半径外，因此其观测结果可信度不高。可靠纪录中地面观测的最高风速是UTC10月23日晚22点30分至23点墨西哥皮斯塔（Pista）测得的每小时158公里，风速计在测得此读数后损坏。
10月24日，风暴经过西马德雷山脉，减弱速度因此进一步加快，仅登陆数小时后风眼就已从卫星图像上消失。UTC凌晨3点从墨西哥瓜达拉哈拉以西经过时，气旋强度已低于飓风标准。帕特丽夏在墨西哥西北部上空的低压槽同墨西哥湾上空的高压脊之间加速深入内陆，对流的层次组织呈现戏剧性消退趋势，下层环流中心和中到上层环流中心很快就相互分离。截至UTC中午12点，气旋已降级成热带低气压，内部有组织的对流已所剩无几，不久后就在墨西哥中部上空消散。受墨西哥的多山地形辅助，帕特丽夏的中到上层环流伴随着相当可观的湿气继续向东北飘移，并同墨西哥湾西部上空的冷锋相互影响，在阿肯色州、路易斯安那州、密西西比州和得克萨斯州大范围地区引发洪灾。

纪录

飓风帕特丽夏的最强风力时速高达345公里，最低气压872毫巴（百帕，25.75英寸汞柱），是有纪录以来全球第二强烈的热带气旋，仅次于1979年最低气压870毫巴（百帕，25.69英寸汞柱）的台风泰培，也是西半球有纪录以来的最强热带气旋。此前西半球热带气旋的最低气压纪录是由2005年的飓风威尔玛保持，为882毫巴（百帕，26.05英寸汞柱），最强风速则是由1980年的飓风艾伦以每小时305公里创下，两者都是大西洋飓风。赤道以北、国际日期变更线以东的东太平洋盆地此前的最强飓风是1997年的飓风琳达，最大持续风速每小时295公里，最低气压902毫巴（百帕，26.64英寸汞柱）。10月23日，侦察机一度测得每海里24毫巴（百帕，0.71英寸汞柱）之多的气压梯度，在有纪录以来所有的热带气旋中同样属最高之列。
按可靠观测及估算数值判断，帕特丽夏的一分钟最大持续风速超越2013年的台风海燕，创下全球热带气旋的新纪录，但是，台风海燕的风速是根据卫星图像估算得出（德沃夏克分级T8.0，为最高值），没有经过侦察机确认，所以两场风暴的强度不适合直接对比。据世界气象组织记载，1961年的台风南施亦以持续风速每小时345公里创下热带气旋风速纪录，但气象学界普遍认为，20世纪40至60年代间西太平洋的侦察机对热带气旋强度过分高估，所以南施的纪录可能并不可靠。不过，热带气旋产生的最强阵风时速和除龙卷风外人类测得的最强风速纪录仍由1996年的气旋奥利维亚保持，该气旋一度在西澳大利亚州巴罗岛产生速度高达每小时407公里的阵风。
帕特丽夏的增强速度在有纪录以来人类观测到的所有热带气旋中也属最快之列。从UTC10月22日早上6点到23日早上6点，风暴的最大持续风速从每小时140公里提升到335公里，提升幅度高达195公里，创下新的纪录。飓风这段时间的中心气压降幅有95毫巴（百帕，2.81英寸汞柱），仅次于1983年台风佛瑞特在不足24小时内气压下降100毫巴（百帕，2.95英寸汞柱）的纪录。帕特丽夏登陆时的气压为932毫巴（百帕，27.52英寸汞柱），打破2014年飓风奥迪尔的941毫巴（百帕，27.73英寸汞柱）登陆强度纪录。同时，风暴在海上的减弱速度同样刷新旧有纪录，登陆前五小时气压共回升54毫巴（百帕，1.59英寸汞柱）之多。此外，投落送在飓风风眼700毫巴高度测得的气温达32.2°C，比其它任何热带气旋风眼中测得的温度都高。