热带气旋科学解读

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热带气旋是发生在热带或副热带洋面上，具有有组织的对流和确定气旋性环流的非锋面性涡旋的统称。包括热带低压、热带风暴、强热带风暴、台风(强台风和超强台风)的统称。

　　热带气旋(英文名称：tropical cyclone)发生在热带或副热带洋面上，具有有组织的对流和确定气旋性环流的非锋面性涡旋的统称。包括热带低压、热带风暴、强热带风暴、台风(强台风和超强台风)的统称。

　　热带气旋

　　热带气旋是发生在热带或副热带洋面上的低压涡旋，是一种强大而深厚的热带天气系统。热带气旋通常在热带地区离赤道平均3-5个纬度外的海面(如西北太平洋，北大西洋，印度洋)上形成，其移动主要受到科氏力及其它大尺度天气系统所影响，最终在海上消散、或者变性为温带气旋，或在登陆陆地后消散。登陆陆地的热带气旋会带来严重的财产和人员伤亡，是自然灾害的一种。不过热带气旋亦是大气循环其中一个组成部分，能够将热能及地球自转的角动量由赤道地区带往较高纬度；另外，也可为长时间干旱的沿海地区带来丰沛的雨水。

　　不同的地区习惯上对热带气旋有不同的称呼。西太平洋沿岸的中国、台湾、日本、越南、菲律宾等地，习惯上称当地的热带气旋为台风。而大西洋则习惯称当地的热带气旋为飓风。其它地方对热带气旋亦有不同称呼，在澳大利亚，被称为“威力-威力”。在气象学上，则只有风速达到某一程度的热带气旋才会被冠以“台风”、“飓风”等名字。

　　热带气旋形成的因素包括一个预先存在的天气扰动、高水温、湿润的空气和在高空中相对较低的风速。如果适合的环境持续，使热带气旋正反馈的机制藉著大量的能量吸收被启动，热带气旋就可能形成。

　　生成的条件

　　热带气旋是一个由云、风和雷暴组成的巨型的旋转系统，它的基本能量来源是在高空水汽冷凝时汽化热的释放。所以，热带气旋可以被视为由地球的自转和引力支持的一个巨型的热力发动机，另一方面，热带气旋也可被看成一种特别的中尺度对流复合体，不断在广阔的暖湿气流来源上发展。因为当水冷凝时有一小部分释放出来的能量被转化为动能，水的冷凝是热带气旋附近高风速的原因。高风速和其导致的低气压令蒸发增加，继而使更多的水汽冷凝。大部分释放出的能量驱动上升气流，使风暴云层的高度上升，进一步加快冷凝。

　　热带气旋的生成和发展需要海温、大气环流和大气层三方面的因素结合。热带气旋的能量来自水蒸气凝固时放出的潜热。一般认为热带气旋的生成须具备6个条件，⑴水的表面温度不低于摄氏26.5°，且水深不少于50米。这个温度的海水造成上层大气足够的不稳定，因而能维持对流和雷暴。⑵大气温度随高度迅速降低。这容许潜热被释放，而这些潜热是热带气旋的能量来源。⑶潮湿的空气，尤其在对流层的中下层。大气湿润有利于天气扰动的形成。⑷需在离赤道超过五个纬度的地区生成，否则科里奥利力(地转偏向力)的强度不足以使吹向低压中心的风偏转并围绕其转动，环流中心便不能形成。⑸不强的垂直风切变变，如果垂直风切变变过强，热带气旋对流的发展会被阻碍，使其正反馈机制未能启动。⑹一个预先存在的且拥有环流及低压中心的天气扰动。中对流层的大气不能太干燥，相对湿度必须大于40~50%。

　　生成地点

　　大多数热带气旋在热带辐合带形成，热带辐合带是在全球热带地区出现的雷暴活动区。

　　热带气旋在海水温度高的地区生成，通常在27℃以上。它们在海洋的东部产生，向西移动，并在移动的过程中增强。这些系统大部分在南北纬10至30度之间形成，而有87%在20度以内形成。因为科里奥利力给予并维持热带气旋的旋转，热带气旋鲜有在科里奥利力最弱的南北纬五度之内生成。但热带气旋也有可能在这个地区形成，例如2001年的台风画眉和2004年的热带气旋Agni。

　　热带气旋的最大特点是它的能量来自水蒸气冷却凝固时放出的潜热。其它天气系统如温带气旋主要是靠冷北水平面上的空气温差所造成。热带气旋登陆后，或者当热带气旋移到温度较低的洋面上，便会因为失去温暖而潮湿的空气供应能量，而减弱消散或转化为温带气旋。

　　热带气旋的气流受地转偏向力的影响而围绕着中心旋转。在北半球，热带气旋沿逆时针方向旋转，在南半球则以顺时针旋转

热带气旋的结构一个成熟的热带气旋有以下的部分：

　　热带气旋结构热带气旋结构

　　▲ 地面低压

　　热带气旋的中心接近地面或海面部分是一个低压区。地球海平面上所录得最低的气压(870hPa)是在有纪录以来最强的热带气旋——台风泰培(Tip)中心所录得的文章推荐:        神秘的地球是否真的存在史前文明吗？        不可思议奇异罕见怪病        金字塔是怎样建成的？金字塔是用什么原理建成？▲暖心

　　热带气旋的暖湿空气环绕著中心旋转上升，过程中水汽凝结释放大量潜热，热能在中心附近垂直分布。热带气旋内各高度(接近海面例外)的气温都比气旋外为高。

　　▲中心密集云层区

　　围绕热带气旋中心旋转的密集云层区，通常是由雷暴产生的卷云。

　　▲台风眼

　　强烈的热带气旋的环流中心是下沉气流，将形成一个风眼。眼内的天气通常都是平静无风，无云，甚至时有阳光(但海面仍可能波涛汹涌)。风眼通常都是呈圆形，直径由2公里至370公里不等。较弱的热带气旋的风眼可能被中心密集云层区遮蔽，甚至没有风眼结构。

　　▲风眼墙(或称眼壁)

　　台风中，包围风眼的是圆桶状的风眼墙，风眼墙内对流非常强烈，其云层的高度在热带气旋内通常是最高的，降水的强度和风力的强度在热带气旋内也是最大的。强烈的热带气旋有眼壁置换周期，产生新的外眼壁替代内壁。其成因为热带气旋眼壁外围的螺旋雨带重组，然后渐渐向内移动，热带气旋窃取了眼壁的湿气与能量。在这阶段，热带气旋进入了一个减弱的过程。在外围新的眼壁完全取代旧眼壁，如果环境许可，热带气旋会重新增强。透过多频微波扫描和雷达可以清楚观测到眼墙更新周期中的热带气旋出现双重眼壁；如果热带气旋眼壁置换的过程较为明显，更可从可见光和红外线卫星云图上观测到。

　　▲螺旋雨带

　　螺旋雨带是绕著热带气旋中心运动的强对流云和雷暴带。在北半球，螺旋雨带呈逆时针方向绕中心运动。螺旋雨带，会带来狂风暴雨，而在两条雨带之间则会较为平静。在接近陆地的热带气旋，螺旋雨带中有时会形成龙卷风。拥有多条螺旋雨带的热带气旋一般较强及发展成熟；但也有一些“轮状飓风”的主要特征是没有螺旋雨带。

　　▲外散环流

　　所有低压系统均需要高空辐散以持续增强，热带气旋的辐散从所有方向热带气旋流出。因为科里奥利力的作用，热带气旋的高空呈反气旋式外散环流。地面或海面的风强力向内旋转，随著高度上升减弱，最终改变方向。这个特点和热带气旋中心的暖心结构有关，所以热带气旋需要垂直风切变微弱的环境维持暖心结构，才能延续辐散。

　　移动路线

　　西北太平洋地区，是全世界热带气旋发生次数最多、强度最大的海域。热带气旋在西北太平洋生成后，一般有下列行动路线：

　　(1)最常见的路线，是向西北方向移动，登陆台湾或东南沿海地区；

　　(2)向西方向移动，穿越菲律宾进入中国南海海区，在海南、北部湾或者越南一带登陆；

　　(3)由于受引导气流、西风带、副热带高压、锋面或者附近其他热带气旋的影响，出现各种异常路径；

　　(4)不登陆中国大陆，而是呈抛物线形的轨迹穿越中国东海，向朝鲜半岛、日本的方向移去，最终变性为温带气旋。

热带气旋的等级

　　中国气象局(CMA)采用两分钟平均风速：

　　一、热带低压，底层中心附近最大平均风速10.8~17.1m/s，也即风力为6~7级；

　　二、热带风暴，底层中心附近最大平均风速17.2~24.4m/s，也即风力8~9级；

　　三、强热带风暴，底层中心附近最大平均风速24.5~32.6m/s，也即风力10~11级；

　　四、台风，底层中心附近最大平均风速32.7~41.4m/s，也即12~13级；

　　五、强台风，底层中心附近最大平均风速41.5~50.9m/s，也即14~15级；

　　六、超强台风，底层中心附近最大平均风速≥51.0m/s，也即16级或以上。

　　注：实际上中国气象局为了防止混乱，近几年没有报过风力大于65m/s的台风。但对于2009年第22号超强台风妮妲破例给了70m/s的评价，对于2010年第13号台风鲇鱼破例给出了72m/s的评价。

　　热带气旋登陆

　　“登陆”的官方定义是风暴的中心(环流的中心，而非边缘)越过海岸线，但在热带气登陆前数小时，沿岸和内陆地区已会有风暴的状况。因为热带气旋风力最强的位置不在中心，即使热带气旋没有登陆，陆地上也可能感受到其最强的风力。

　　热带气旋也是影响我国的主要灾害性天气系统之一。在其活动过程中，伴随有狂风、暴雨、巨浪和风暴潮。因此，热带气旋对经过的地区虽有解除伏旱的作用，但也会造成人民生命财产的巨大损失。我国北起辽宁，南至两广的沿海一带，每年都有可能遭受热带气旋的袭击，其中又以登陆广东、福建和台湾三省的热带气旋次数为最多。

　　热带气旋消散

　　热带气旋一般在以下情况减弱消散，或丧失热带气旋的特性，转化为副热带气旋或者温带气　移入陆地后，台风因为失去维持能量的温暖海水，而迅速减弱消散。绝大部分的强烈热带气旋登陆后一至两天即剧烈减弱，变成结构松散的热带低压区。但是若果能够重新移到温暖的洋面上，它们可能会重新发展。移经山区的热带气旋可以在短期内迅速减弱。

　　如果台风在同一海面上滞留过久，翻起海平面30米以下较凉海水，使表面水温下降，热带气旋也会减弱。

　　移入水温低于26℃的海洋，这会使热带气旋失去其特性(中心附近的雷暴和暖心结构)，减弱为热带低压。这是东北太平洋热带气旋消散的主因。

　　台风遇上强烈垂直风切变，对流组织也会受破坏。(如台风遇到冷锋时，将会迅速减弱)

　　与西风带的作用，例如与邻近的锋面融合，这使热带气旋转化为温带气旋，这个过程会持续一至三日。但就算热带气旋完成转化，很多时候它们仍能维持热带风暴的风力和一定程度的降水。在太平洋和大西洋，由热带气旋转化而成的温带气旋有时风力会达到飓风的水平，2006年的台风伊欧凯就是这样的一个例子。