熱帶氣旋的強(qiáng)度一般根據(jù)平均風(fēng)速評(píng)定,世界氣象組織(WMO)建議使用接近風(fēng)暴中心海平面上十米之十分鐘平均風(fēng)速。但美國(guó)的國(guó)家颶風(fēng)中心和聯(lián)合臺(tái)風(fēng)警報(bào)中心,以及中國(guó)的中國(guó)氣象局,分別采用一分鐘和二分鐘平均風(fēng)速計(jì)算熱帶氣旋中心持續(xù)風(fēng)力。根據(jù)美國(guó)和中國(guó)的定義所測(cè)量到的平均風(fēng)速,會(huì)比聯(lián)合國(guó)定義的稍高。其中一分鐘與十分鐘平均風(fēng)速的近似換算公式為:十分鐘平均風(fēng)速=一分鐘平均風(fēng)速乘以0.88。
不同的地區(qū)對(duì)熱帶氣旋也有不同的分級(jí)方法,在美國(guó),颶風(fēng)會(huì)根據(jù)薩菲爾-辛普森颶風(fēng)等級(jí)(SSHS)按強(qiáng)度分為一至五級(jí)。
各個(gè)氣象機(jī)構(gòu)對(duì)不同強(qiáng)度熱帶氣旋的分級(jí):
熱帶氣旋分級(jí)(全部換算至十分鐘平均風(fēng)速)
蒲福氏風(fēng)級(jí) 十分鐘平均風(fēng)速(節(jié)) 北印度洋
印度氣象部 西南印度洋
法國(guó)氣象局 澳大利亞
澳洲氣象局 西南太平洋
斐濟(jì)氣象局 西北太平洋
日本氣象廳 西北太平洋
聯(lián)合臺(tái)風(fēng)警報(bào)中心 東北太平洋及
北大西洋
國(guó)家颶風(fēng)中心 中太平洋颶風(fēng)中心
0–6 <28 低氣壓 熱帶擾動(dòng)
7 28—29 深度低氣壓 熱帶低氣壓
30—33 熱帶風(fēng)暴 熱帶風(fēng)暴
8–9 34–47 氣旋性風(fēng)暴 中度熱帶風(fēng)暴 熱帶氣旋(一級(jí)) 熱帶氣旋 熱帶風(fēng)暴
10 48–55 強(qiáng)烈氣旋性風(fēng)暴 強(qiáng)烈熱帶風(fēng)暴 熱帶氣旋(二級(jí)) 強(qiáng)烈熱帶風(fēng)暴
11 56–63 臺(tái)風(fēng) 颶風(fēng)(一級(jí))
12 64–72 非常強(qiáng)烈的氣旋性風(fēng)暴 熱帶氣旋 強(qiáng)烈熱帶氣旋(三級(jí)) 臺(tái)風(fēng)
73–85 颶風(fēng)(二級(jí))
86–89 強(qiáng)烈熱帶氣旋(四級(jí)) 強(qiáng)烈颶風(fēng)(三級(jí))
90–99 強(qiáng)烈熱帶氣旋
100–106 強(qiáng)烈颶風(fēng)(四級(jí))
107-114 強(qiáng)烈熱帶氣旋(五級(jí))
115–119 非常強(qiáng)烈的熱帶氣旋 超級(jí)臺(tái)風(fēng)
>120 超級(jí)氣旋性風(fēng)暴 強(qiáng)烈颶風(fēng)(五級(jí))
根據(jù)中國(guó)氣象局“關(guān)于實(shí)施熱帶氣旋等級(jí)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)”的通知,熱帶氣旋按底層中心附近最大風(fēng)速劃分為六個(gè)等級(jí),“臺(tái)風(fēng)”僅是其中之一。
一、熱帶低壓,底層中心附近最大平均風(fēng)速10.8—17.1米/秒,即風(fēng)力為6—7級(jí);
二、熱帶風(fēng)暴,底層中心附近最大平均風(fēng)速17.2—24.4米/秒,即風(fēng)力8—9級(jí);
三、強(qiáng)熱帶風(fēng)暴,底層中心附近最大平均風(fēng)速24.5—32.6米/秒,即風(fēng)力10—11級(jí);
四、臺(tái)風(fēng),底層中心附近最大平均風(fēng)速32.7-41.4米/秒,即12—13級(jí);
五、強(qiáng)臺(tái)風(fēng),底層中心附近最大平均風(fēng)速41.5—50.9米/秒,即14—15級(jí);
六、超強(qiáng)臺(tái)風(fēng),底層中心附近最大平均風(fēng)速≥51.0米/秒,即16級(jí)或以上。
幾乎所有的熱帶氣旋都是在赤道南北30緯度以內(nèi)的范圍內(nèi)生成。當(dāng)中大約87%是在南北緯20度之內(nèi)。因?yàn)榈剞D(zhuǎn)偏移力弱小的關(guān)系,南北緯10度以內(nèi)形成熱帶氣旋的機(jī)會(huì)較少,但并非罕見,歷來(lái)最接近赤道的熱帶氣旋出現(xiàn)于2001年12月底的臺(tái)風(fēng)畫眉,在新加坡和馬來(lái)西亞之間由東向西穿越,成為有紀(jì)錄以來(lái)首個(gè)吹襲新加坡的臺(tái)風(fēng)。
每年地球總共平均有80個(gè)熱帶氣旋生成,主要產(chǎn)地有:
1、北太平洋西部
包括南海,影響地區(qū)包括中國(guó)南岸和東岸、菲律賓、韓國(guó)、香港、朝鮮、日本、臺(tái)灣、越南、太平洋上各島,偶爾間中也可以越過(guò)中南半島或馬來(lái)半島而影響老撾、緬甸、馬來(lái)西亞、新加坡、印尼蘇門答臘、婆羅洲北部、泰國(guó)、印度東岸及孟加拉或是越過(guò)朝鮮半島和日本列島影響俄羅斯的遠(yuǎn)東地區(qū)。每年西北太平洋生成的熱帶氣旋占全球約1\3。中國(guó)的沿岸是全球最多熱帶氣旋登陸的地方;而每年也有六至七個(gè)熱帶氣旋登陸菲律賓。
2、北太平洋東部
第二多生產(chǎn)熱帶氣旋地區(qū),影響地區(qū)包括墨西哥、夏威夷、太平洋上島國(guó),罕有情況下可影響下加利福尼亞,及中美洲的北部地區(qū)。
3、北大西洋
包括加勒比海、墨西哥灣。每年生成數(shù)目差距很大,由一個(gè)至超過(guò)20個(gè)不等,每年平均大約有10個(gè)生成。主要影響美國(guó)東岸及墨西哥灣沿岸各州、墨西哥及加勒比海各國(guó),間中影響可達(dá)委內(nèi)瑞拉和加拿大。2005年的颶風(fēng)文斯更以熱帶低氣壓的強(qiáng)度登陸西班牙, 這個(gè)熱帶氣旋是有紀(jì)錄以來(lái)唯一個(gè)個(gè)登陸歐洲的大西洋風(fēng)暴。
4、南太平洋西部
主要影響澳大利亞北部及大洋洲各國(guó),有時(shí)也可能影響澳大利亞南部及新西蘭。
5、北印度洋
包括孟加拉灣和阿拉伯海,主要在孟加拉灣生成。北印度洋的風(fēng)季有兩個(gè)巔峰:一個(gè)在季風(fēng)開始之前的4月和5月,另一個(gè)在季風(fēng)結(jié)束后的10月和11月。影響印度、孟加拉、斯里蘭卡、泰國(guó)、緬甸和巴基斯坦等國(guó),有時(shí)更會(huì)影響阿拉伯半島。
6、南印度洋東部
影響印尼及澳大利亞西部。
7、南印度洋西部
主要影響馬達(dá)加斯加、莫桑比克、毛里求斯、留尼汪島、坦桑尼亞、科摩羅和肯尼亞等地。
以下地區(qū)海洋很少會(huì)生成熱帶氣旋:
南大西洋
由于較低的海水溫度、強(qiáng)烈的垂直風(fēng)切變,至今只曾發(fā)現(xiàn)有五個(gè)熱帶氣旋在南大西洋形成,比較著名的是吹襲巴西的熱帶氣旋卡塔琳娜。
東南太平洋
該區(qū)因?yàn)閺?qiáng)烈的垂直風(fēng)切變,至今未有發(fā)現(xiàn)有熱帶氣旋生成。
高緯度地區(qū)
低水溫和長(zhǎng)期強(qiáng)烈的垂直風(fēng)切變使熱帶氣旋難以生成。
十分接近赤道的海域
赤道地區(qū)地轉(zhuǎn)偏向力較小,難以形成熱帶氣旋的旋轉(zhuǎn)動(dòng)力。例如在2001年影響新加坡的熱帶風(fēng)暴畫眉(當(dāng)?shù)囟闊釒У蜌鈮海?,?004年于北印度洋生成的氣旋阿耆尼,都是罕見的近赤道臺(tái)風(fēng)。畫眉生成的緯度位于北緯1.5度,阿耆尼更是破紀(jì)錄的北緯0.7度。阿耆尼的生成是一個(gè)謎,有待科學(xué)家探究。
熱帶氣旋主要在夏季后期生成,因?yàn)楹K疁囟仍谶@個(gè)時(shí)候最高。但在確切的生成時(shí)間上,每個(gè)海域都有其獨(dú)有的季度變化。綜合全球而言,9月是熱帶氣旋最活躍的月份,而5月則是最不活躍的月份。
北太平洋西部全年皆有熱帶氣旋,但活動(dòng)以二月最少,八月至九月初最多。
北大西洋及北太平洋東部則主要集中在6-11月。
南半球的熱帶氣旋在十月底開始,至五月左右結(jié)束,當(dāng)中以二月中至三月初是高峰。
區(qū)域 |
風(fēng)季開始月份 |
風(fēng)季結(jié)束月份 |
熱帶風(fēng)暴 (風(fēng)速大于34節(jié)) |
熱帶氣旋 (風(fēng)速大于63節(jié)) |
3級(jí)以上熱帶氣旋(風(fēng)速大于95節(jié)) |
---|---|---|---|---|---|
西北太平洋 |
4月 |
1月 |
26.7 |
16.9 |
8.5 |
南印度洋 |
10月 |
5月 |
20.6 |
10.3 |
4.3 |
東北太平洋 |
5月 |
11月 |
16.3 |
9.0 |
4.1 |
北大西洋 |
6月 |
11月 |
10.6 |
5.9 |
2.0 |
西南太平洋 |
10月 |
5月 |
10.6 |
4.8 |
1.9 |
北印度洋 |
4月 |
12月 |
5.4 |
2.2 |
0.4 |
觀測(cè)強(qiáng)烈的熱帶氣旋一直以來(lái)對(duì)人類都是一個(gè)很大的挑戰(zhàn)。因?yàn)樗鼈冎饕诤Q笊匣顒?dòng),位于陸上的氣象站大多不能夠提供實(shí)測(cè)數(shù)據(jù),在地面的觀測(cè)一般只有當(dāng)熱帶氣旋經(jīng)過(guò)島嶼或沿岸地區(qū)才有可能。但就算熱帶氣旋接近氣象站,氣象站也一般只能提供風(fēng)暴較外圍的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù),因?yàn)槿绻?dāng)強(qiáng)烈的風(fēng)暴過(guò)于接近,氣象站的監(jiān)測(cè)設(shè)施會(huì)被強(qiáng)風(fēng)摧毀。
配有氣象監(jiān)測(cè)設(shè)備的偵察飛機(jī)也會(huì)被派往熱帶氣旋的中心提取實(shí)測(cè)數(shù)據(jù),在大西洋,當(dāng)熱帶氣旋出現(xiàn)后美國(guó)政府會(huì)定時(shí)派遣偵察機(jī)作監(jiān)測(cè)。這些偵察機(jī)配備直接和遙感裝置讀取讀數(shù),還有投落送的設(shè)備,量度高空和海平面的風(fēng)速、氣壓、溫度和濕度。
在2005年,一架無(wú)人駕駛的偵察機(jī)被派往監(jiān)測(cè)熱帶風(fēng)暴奧菲利亞。無(wú)人駕駛偵察機(jī)可飛往更低的高度監(jiān)測(cè)風(fēng)暴而不用擔(dān)心機(jī)師的安全。
在世界其他地區(qū)并沒(méi)有偵察機(jī)監(jiān)測(cè)風(fēng)暴。遠(yuǎn)洋熱帶氣旋的路徑主要從氣象衛(wèi)星拍攝,一般每半小時(shí)或四分一小時(shí)更新的可見光和紅外線衛(wèi)星云圖追蹤;強(qiáng)度則透過(guò)德沃夏克分析法從云圖評(píng)估。當(dāng)風(fēng)暴接近沿岸地區(qū),陸地上每分鐘更新的多普勒雷達(dá)回波圖像便對(duì)熱帶氣旋的定位扮演重要角色。
熱帶氣旋的移動(dòng)受外力影響,所以要準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)其路徑,便要知道鄰近的高壓和低壓系統(tǒng)的位置和強(qiáng)度,以及它們將會(huì)如何改變并影響熱帶氣旋。由超級(jí)電腦和精密的情景模擬軟件組成的電腦數(shù)值模式,就能夠透過(guò)電腦模擬做到這一點(diǎn),從而預(yù)測(cè)熱帶氣旋的路徑。結(jié)合這些數(shù)值模式與人類對(duì)影響熱帶氣旋外力的認(rèn)識(shí),以及氣象衛(wèi)星和其他感應(yīng)器,近數(shù)十年來(lái)科學(xué)家對(duì)熱帶氣旋路徑預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確率正逐漸提高;但科學(xué)家表示,因?yàn)闅庀髮W(xué)界對(duì)影響熱帶氣旋發(fā)展的因素了解仍未全面,所以他們對(duì)于預(yù)測(cè)熱帶氣旋的強(qiáng)度較沒(méi)有把握。
現(xiàn)時(shí)世界上共有六個(gè)區(qū)域?qū)X?zé)氣象中心(英語(yǔ):Regional Specialised Meteorological Centre,簡(jiǎn)稱RSMC),這些組織負(fù)責(zé)追蹤所屬區(qū)域內(nèi)的熱帶氣旋并發(fā)出熱帶氣旋公報(bào)和警告;另外還有五個(gè)熱帶氣旋警報(bào)中心(英語(yǔ):Tropical Cyclone Warning Centre,簡(jiǎn)稱TCWC)為較小的地區(qū)提供資訊。除區(qū)域?qū)X?zé)氣象中心和熱帶氣旋警報(bào)中心外,其它有關(guān)機(jī)構(gòu),例如美國(guó)的聯(lián)合臺(tái)風(fēng)警報(bào)中心會(huì)為除北大西洋外全球的熱帶氣旋作出發(fā)布;中國(guó)氣象局也會(huì)為位于國(guó)際換日線以西的北太平洋的熱帶氣旋作出發(fā)布;加拿大颶風(fēng)中心會(huì)為影響加拿大的熱帶氣旋或熱帶氣旋的殘余發(fā)出公報(bào)。
各海域及世界氣象組織監(jiān)測(cè)機(jī)構(gòu) |
|
---|---|
海域 |
區(qū)域?qū)X?zé)氣象中心或 熱帶氣旋警報(bào)中心 |
北大西洋 |
美國(guó)國(guó)家颶風(fēng)中心 |
東北太平洋 |
美國(guó)國(guó)家颶風(fēng)中心 |
北太平洋中部 |
中太平洋颶風(fēng)中心 |
西北太平洋 |
日本氣象廳 |
北印度洋 |
印度氣象局 |
西南印度洋 |
法國(guó)氣象局(留尼汪島) |
南及西南太平洋 |
斐濟(jì)氣象部、新西蘭氣象部、巴布亞新幾內(nèi)亞氣象部、澳洲氣象局 |
東南印度洋 |
澳洲氣象局 |
?:代表熱帶氣旋警報(bào)中心 |
工作原理:電伴熱帶由納米導(dǎo)電碳粒和兩根平行母線外加絕緣層構(gòu)成,由于這種平行結(jié)構(gòu),所有鳩茲牌電伴熱線均可以在現(xiàn)場(chǎng)被切割成任何長(zhǎng)度,采用兩通或三通接線盒連接。在每根伴熱線內(nèi),母線之間的電路數(shù)隨溫度的影響而...
熱帶草原氣候與熱帶季風(fēng)氣候的區(qū)別 熱帶草原氣候:全年高溫,分干濕兩季. 熱帶季風(fēng)氣候:全年高溫,分旱雨兩季. 干季和旱季沒(méi)有多大的區(qū)別,但濕季和雨季的區(qū)別就大了.以熱帶季風(fēng)氣候的孟買和熱帶草原氣候的巴...
1. 自限溫(自控溫)電熱帶,此電熱帶隨溫度升高電阻變大功率變小,由于其啟動(dòng)時(shí)電流較大(瞬間),所以使用長(zhǎng)度一般不超過(guò)100米,電熱帶可隨意剪切,友情提示:自限溫(自控溫)電熱帶必須不超出單根100米...
成熟的熱帶氣旋釋放的功率可達(dá)6x10瓦,在海上的熱帶氣旋引起滔天巨浪,狂風(fēng)暴雨。有時(shí)會(huì)令船只沉沒(méi),國(guó)際航運(yùn)受影響。但是熱帶氣旋以登陸陸地時(shí)所造成的破壞最大,主要的直接破壞包括以下三點(diǎn):
大風(fēng):颶風(fēng)級(jí)的風(fēng)力足以損壞以至摧毀陸地上的建筑、橋梁、車輛等。特別是在建筑物沒(méi)有被加固的地區(qū),造成破壞更大。大風(fēng)亦可以把雜物吹到半空,使戶外環(huán)境變成非常危險(xiǎn)。
風(fēng)暴潮:因?yàn)闊釒庑娘L(fēng)及氣壓造成的水面上升,可以淹沒(méi)沿海地區(qū),倘若適逄天文高潮,危害更大。風(fēng)暴潮往往是熱帶氣旋各種破壞之中奪去生命最多的。(注意:風(fēng)暴潮有別于海嘯,風(fēng)暴潮(英語(yǔ):Storm surge)是風(fēng)暴的低氣壓及狂風(fēng)所引發(fā)的持續(xù)性巨浪,海嘯(英語(yǔ):Tsunami)是海底地震所產(chǎn)生的短暫漸進(jìn)式巨浪,并向陸地沿岸沖過(guò)去。)
大雨:熱帶氣旋可以引起持續(xù)的傾盆大雨。在山區(qū)的雨勢(shì)更大,并且可能引起河水泛濫,土石流及山泥傾瀉。
熱帶氣旋也為登陸地造成若干間接破壞,包括:
疾?。簾釒庑^(guò)后所帶來(lái)的積水,以及下水道所受到的破壞,可能會(huì)引起流行病。
破壞基建系統(tǒng):熱帶氣旋可能破壞道路,輸電設(shè)施等等,阻礙救援的工作。
農(nóng)業(yè):風(fēng)、雨可能破壞魚、農(nóng)產(chǎn)物,導(dǎo)致糧食短缺。
鹽風(fēng):海水的鹽分隨著熱帶氣旋引起的巨浪被帶到陸上,附在農(nóng)作物的葉面可導(dǎo)致農(nóng)作物枯萎,附在電纜上則可能引起漏電。
加強(qiáng)季風(fēng)寒流或大陸反氣旋強(qiáng)度:當(dāng)熱帶氣旋遇上相當(dāng)強(qiáng)烈的大陸寒流時(shí),兩者之間的氣壓梯度增加,后者會(huì)吸收熱帶氣旋的能量,使寒流增強(qiáng)。
1987年11月至12月間,西太平洋的臺(tái)風(fēng)蓮娜在南中國(guó)海北部遇上當(dāng)時(shí)最強(qiáng)烈的西伯利亞寒流(北風(fēng)潮),使香港的氣溫由攝氏26度急速下降至8度,創(chuàng)下香港氣候觀測(cè)史上最大的24小時(shí)降溫紀(jì)錄,導(dǎo)致冬季提早降臨。
雨水
熱帶氣旋所造成的人命損失是無(wú)法估量的,但是熱帶氣旋亦為干旱地區(qū)帶來(lái)重要的雨水。不少地區(qū)的每年雨量中的重要部分都是來(lái)自熱帶氣旋。例如東北太平洋的熱帶氣旋為干旱的墨西哥和美國(guó)西南帶來(lái)雨水;日本甚至全年近半的雨量都是來(lái)自熱帶氣旋。
熱量平衡
熱帶氣旋亦是維持全球熱量和動(dòng)量平衡分布的一個(gè)重要機(jī)制。熱帶氣旋把太陽(yáng)投射到熱帶,轉(zhuǎn)化成海水熱量的能量,帶到中緯度及接近極地的地區(qū)。熱帶氣旋亦作為一強(qiáng)烈渦旋擾動(dòng),把赤道所積存的東風(fēng)角動(dòng)量輸送往中緯度地區(qū)的西風(fēng)帶內(nèi)。
減低污染
熱帶氣旋強(qiáng)勁的風(fēng)力,可以吹散高污染地區(qū)的污染物,減輕高污染地區(qū)的污染程度。
熱帶氣旋的路徑主要受大尺度的引導(dǎo)氣流影響,熱帶氣旋的運(yùn)動(dòng)被前美國(guó)國(guó)家颶風(fēng)中心主管尼爾·弗蘭克博士(Dr. Neil Frank)形容為“葉子被水流帶動(dòng)”。
在南北緯大約20度左右的熱帶氣旋主要被副熱帶高壓(一個(gè)長(zhǎng)年在海洋上維持的高壓區(qū))的引導(dǎo)氣流引導(dǎo)而向西移,這樣由東向西的氣流稱為信風(fēng)。在北大西洋,熱帶氣旋會(huì)被信風(fēng)從非洲西岸引導(dǎo)至加勒比海及北美洲,而在東北太平洋,熱帶氣旋會(huì)被信風(fēng)引導(dǎo)到達(dá)太平洋中部直至引導(dǎo)氣流減弱。東風(fēng)波是這區(qū)域很多熱帶氣旋的前身,而在印度洋和西太平洋,風(fēng)暴的形成主要被熱帶輻合帶和季風(fēng)槽的季度變化影響,相對(duì)于大西洋和東北太平洋,東風(fēng)波形成熱帶氣旋的比例較小。
與中緯度西風(fēng)帶的作用
當(dāng)熱帶氣旋移到較高緯度,其圍繞副高活動(dòng)的路徑會(huì)被位于高緯度的低壓區(qū)所改變。當(dāng)熱帶氣旋向兩極移近低壓區(qū),會(huì)逐漸出現(xiàn)偏東向量,這是熱帶氣旋轉(zhuǎn)向的過(guò)程。例如一個(gè)正向西往亞洲大陸移動(dòng)的臺(tái)風(fēng)可能會(huì)因?yàn)橹袊?guó)或西伯利亞上空出現(xiàn)低壓區(qū)而逐漸轉(zhuǎn)向北方,繼而加速轉(zhuǎn)向東北,擦過(guò)日本的海岸。臺(tái)風(fēng)轉(zhuǎn)向東北,是因?yàn)楫?dāng)其位于副高北緣,引導(dǎo)氣流是從西往東。
科里奧利力(簡(jiǎn)稱科氏力),是慣性系統(tǒng)(空氣流動(dòng)為直線運(yùn)動(dòng))在非慣性系統(tǒng)(地球自轉(zhuǎn)為旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng))上移動(dòng)而產(chǎn)生的一種現(xiàn)象??剖狭Σ⒎钦鎸?shí)存在,而是對(duì)于一個(gè)位在非慣性系統(tǒng)上觀察者而言,會(huì)認(rèn)為慣性系統(tǒng)的行進(jìn)路徑發(fā)生偏移,因而假想出一個(gè)加速度,此加速度乘上物體質(zhì)量便成為一個(gè)假想力。雖然科氏力只需要地球自轉(zhuǎn)就可以產(chǎn)生,不過(guò)考慮地球的球體形狀,需要加入一個(gè)與緯度有關(guān)的
其中
其中v為地球自轉(zhuǎn)速度的水平分量。由此公式可知緯度愈高,科里奧利加速度愈大,在赤道則為零(因此赤道上通常不會(huì)生成熱帶氣旋。
科氏力在地球上的特例稱做地轉(zhuǎn)偏向力,對(duì)氣旋運(yùn)動(dòng)的影響主要有兩個(gè),一方面決定了氣旋系統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)方式;另一方面則是決定氣旋的前進(jìn)方向。
當(dāng)空氣沿氣壓梯度進(jìn)入低壓中心,由于大氣流動(dòng)與地球自轉(zhuǎn)方式的差異,會(huì)使大氣流動(dòng)發(fā)生一定程度的偏離。在北半球,當(dāng)?shù)蛪褐行囊员钡目諝饽弦?,?huì)向與地球自轉(zhuǎn)相反的方向(西方)偏離;其以南的空氣北移時(shí)則會(huì)向地球自轉(zhuǎn)的方向(東方)偏離,而南半球空氣偏離的方向相反。因?yàn)榭剖狭εc空氣向低壓中心的速度相垂直,這便創(chuàng)造了氣旋系統(tǒng)旋轉(zhuǎn)的原動(dòng)力:北半球的氣旋逆時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng),南半球的氣旋則順時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)。
科氏力也使氣旋系統(tǒng)在沒(méi)有強(qiáng)引導(dǎo)氣流影響下移向兩極。熱帶氣旋向兩極旋轉(zhuǎn)的部分會(huì)受科氏力影響輕微增加向兩極的分量,而其向赤道旋轉(zhuǎn)的部分則會(huì)被輕微增加向赤道的分量。在地球上越接近赤道科氏力會(huì)越弱,所以科氏力影響熱帶氣旋向兩極的分量會(huì)較向赤道的分量為多。因此,在沒(méi)有其他引導(dǎo)氣流抵消科氏力的情況下,北半球的熱帶氣旋一般會(huì)向北移動(dòng),而南半球的熱帶氣旋則會(huì)向南移動(dòng)。
角動(dòng)量守恒
科氏力雖然決定了氣旋旋轉(zhuǎn)的方向,但其高速旋轉(zhuǎn)的主要?jiǎng)恿s非科氏力,而是角動(dòng)量守恒的結(jié)果:空氣從遠(yuǎn)大于氣旋范圍的區(qū)域抽入低氣壓中心,由于旋轉(zhuǎn)半徑減小而角動(dòng)量不變,因此導(dǎo)致氣旋旋轉(zhuǎn)時(shí)的角速度大大地增加。
熱帶氣旋云系最明顯的運(yùn)動(dòng)是向著中心的,而角動(dòng)量守恒原理也使外部流入的氣流,在接近低氣壓中心的時(shí)候會(huì)逐漸加速。當(dāng)氣流到達(dá)中心之后會(huì)開始向上、向外流動(dòng),因此高層的云系也會(huì)向外流出(輻散)。這是源于已經(jīng)釋放濕氣的空氣在高空從熱帶氣旋的“煙囪”被排出。輻散使薄的卷云在高空形成,并在熱帶氣旋外部旋轉(zhuǎn),這些卷云可能就是熱帶氣旋來(lái)臨的首個(gè)警號(hào)。
除了熱帶氣旋本身的旋轉(zhuǎn),角動(dòng)量守恒也影響了氣旋的移動(dòng)路徑。低緯度地區(qū)的地球自轉(zhuǎn)半徑較大,因此氣體流動(dòng)的偏移較?。桓呔暥鹊貐^(qū)的地球自轉(zhuǎn)半徑較小,所以氣體流動(dòng)的偏移較大。這樣的力量也是熱帶氣旋在北半球往北移動(dòng),南半球往南移動(dòng)的原因之一。
藤原效應(yīng)或稱雙臺(tái)效應(yīng),是指兩個(gè)或多個(gè)距離不遠(yuǎn)的氣旋互相影響的狀態(tài),往往會(huì)造成熱帶氣旋移動(dòng)方向或速度的改變。藤原效應(yīng)常見的影響依照熱帶氣旋之間的強(qiáng)弱程度不同而大致分為兩種:若兩個(gè)熱帶氣旋有強(qiáng)弱差距,則較弱者會(huì)繞著較強(qiáng)者的外圍環(huán)流作旋轉(zhuǎn)移動(dòng)(在北半球?yàn)槟鏁r(shí)針旋轉(zhuǎn),南半球則是順時(shí)針旋轉(zhuǎn)),直到兩者距離大到藤原效應(yīng)消失,或到兩者合并為止。如果兩個(gè)熱帶氣旋的強(qiáng)弱差不多,則會(huì)以兩者連線的中心為圓心,共同繞著這個(gè)圓心旋轉(zhuǎn),直到有其他的天氣系統(tǒng)影響,或其中之一減弱為止。
登陸”的官方定義是風(fēng)暴的中心(環(huán)流的中心,而非邊緣)越過(guò)海岸線,但在熱帶氣旋登陸前數(shù)小時(shí),沿岸和內(nèi)陸地區(qū)已會(huì)有風(fēng)暴的狀況。因?yàn)闊釒庑L(fēng)力最強(qiáng)的位置不在中心,即使熱帶氣旋沒(méi)有登陸,陸地上也可能感受到其最強(qiáng)的風(fēng)力。
熱帶氣旋生成過(guò)程還不是很清楚,這是氣象科學(xué)研究的重點(diǎn)之一。在全球各主要國(guó)家的眾多科學(xué)家近100年的觀察、觀測(cè)及數(shù)值模擬實(shí)驗(yàn)等研究中,熱帶氣旋的生命史分為:生成期、發(fā)展期、成熟期及消亡四個(gè)階段;而熱帶氣旋的生成分為兩個(gè)階段,即氣旋胚胎生成階段及發(fā)展階段。熱帶氣旋的能量來(lái)源是水汽,較大塊水汽在較大溫差條件下發(fā)生冷凝,將引發(fā)冷凝區(qū)域的低壓,以及由潛熱的升溫作用,促成區(qū)域上部的上升氣流加強(qiáng)。區(qū)域低壓和上升氣流的協(xié)同作用,會(huì)引發(fā)比冷凝區(qū)域大一倍或數(shù)倍區(qū)域內(nèi)的擾動(dòng)。這種擾動(dòng)具有一定的渦旋特征,但受到普遍存在的側(cè)向風(fēng)的襲擾,加之垂直溫度梯度很小,平均為0.6-0.65℃/hm,絕大多數(shù)擾動(dòng)不能發(fā)展成熱帶氣旋。也就是說(shuō),僅靠水汽運(yùn)動(dòng) 冷凝擾動(dòng)生成熱帶氣旋的比率是非常低的。研究認(rèn)為,中層渦旋(MCV)與熱帶氣旋的生成和增強(qiáng)之間的關(guān)聯(lián)度是很大的。
美國(guó)國(guó)家大氣研究中心(National Center for Atmospheric Research)的科學(xué)家估計(jì)一個(gè)熱帶氣旋每天釋放5×10至2×10焦耳的能量,比所有人類的發(fā)電機(jī)加起來(lái)高200倍,或等于每20分鐘引爆一顆1000萬(wàn)噸的核彈。
結(jié)構(gòu)上來(lái)說(shuō),熱帶氣旋是一個(gè)由云、風(fēng)和雷暴組成的巨型的旋轉(zhuǎn)系統(tǒng),它的基本能量來(lái)源是在高空水汽冷凝時(shí)汽化熱的釋放。所以,熱帶氣旋可以被視為由地球的自轉(zhuǎn)和引力支持的一個(gè)巨型的熱力發(fā)動(dòng)機(jī),另一方面,熱帶氣旋也可被看成一種特別的中尺度對(duì)流復(fù)合體(英語(yǔ):Mesoscale Convective Complex),不斷在廣闊的暖濕氣流來(lái)源上發(fā)展。因?yàn)楫?dāng)水冷凝時(shí)有一小部分釋放出來(lái)的能量被轉(zhuǎn)化為動(dòng)能,水的冷凝是熱帶氣旋附近高風(fēng)速的原因。高風(fēng)速和其導(dǎo)致的低氣壓令蒸發(fā)增加,繼而使更多的水汽冷凝。大部分釋放出的能量驅(qū)動(dòng)上升氣流,使風(fēng)暴云層的高度上升,進(jìn)一步加快冷凝。
熱帶氣旋因此能夠取得足夠的能量自給自足,這是一個(gè)正回授的循環(huán),使得只要暖濕氣流和較高的水溫可以維持,越來(lái)越多的能量便會(huì)被熱帶氣旋吸收。其他因素例如空氣持續(xù)地不均衡分布也會(huì)給予熱帶氣旋能量。地球的自轉(zhuǎn)使熱帶氣旋旋轉(zhuǎn)并影響其路徑,這就是科里奧利力的作用。綜合以上敘述,使熱帶氣旋形成的因素包括一個(gè)預(yù)先存在的天氣擾動(dòng)、高水溫、濕潤(rùn)的空氣和在高空中相對(duì)較低的風(fēng)速。如果適合的環(huán)境持續(xù),使熱帶氣旋正反饋的機(jī)制借著大量的能量吸收被啟動(dòng),熱帶氣旋就可能形成。
深層對(duì)流作為一種驅(qū)動(dòng)力是熱帶氣旋與其他氣旋系統(tǒng)的主要分別,因?yàn)樯顚訉?duì)流在熱帶氣候地區(qū)中最強(qiáng),所以熱帶氣旋大多在熱帶地區(qū)生成。相對(duì)地,中緯度氣旋的主要能量來(lái)源是大氣中的已存在的水平溫度梯度。如果熱帶氣旋要維持強(qiáng)度,就必須留在溫暖的海面上,使正反饋機(jī)制得以持續(xù)。因此,當(dāng)熱帶氣旋移入內(nèi)陸,強(qiáng)度便會(huì)迅速減弱。
當(dāng)熱帶氣旋經(jīng)過(guò)一片海洋,該處海域的表面溫度會(huì)下降,從而影響熱帶氣旋后來(lái)的發(fā)展。溫度的下降主要是因?yàn)闊釒庑龓?lái)的大風(fēng)使海水翻滾,海底較冷的海水涌上。較涼的雨水的下降、云層的遮蔽使海洋減少吸收太陽(yáng)的輻射,也是表面海水溫度下降的原因。以上因素相輔相成,會(huì)使一大片海洋的表面溫度在幾天內(nèi)急劇下降。
生成的條件
熱帶氣旋的生成和發(fā)展需要海溫、大氣環(huán)流和大氣層三方面的因素結(jié)合。熱帶氣旋的能量來(lái)自水蒸氣凝結(jié)時(shí)放出的潛熱。熱帶氣旋的形成條件未被完全了解。一般認(rèn)為熱帶氣旋的生成須具備6個(gè)條件,但熱帶氣旋也可能在這6個(gè)條件不完全具備的情況下生成。
海水的表面溫度不低于攝氏26.5℃,且水深不少于50米。這個(gè)溫度的海水造成上層大氣足夠的不穩(wěn)定,因而能維持對(duì)流和雷暴。
大氣溫度隨高度迅速降低。這容許潛熱被釋放,而這些潛熱是熱帶氣旋的能量來(lái)源。
潮濕的空氣,尤其在對(duì)流層的中下層。大氣濕潤(rùn)有利于天氣擾動(dòng)的形成。
需在離赤道超過(guò)五個(gè)緯度的地區(qū)生成,否則科里奧利力的強(qiáng)度不足以使吹向低壓中心的風(fēng)偏轉(zhuǎn)并圍繞其轉(zhuǎn)動(dòng),環(huán)流中心便不能形成。
不強(qiáng)的垂直風(fēng)切變變,如果垂直風(fēng)切變變過(guò)強(qiáng),熱帶氣旋對(duì)流的發(fā)展會(huì)被阻礙,使其正反饋機(jī)制未能啟動(dòng)。
一個(gè)預(yù)先存在的且擁有環(huán)流及低壓中心的天氣擾動(dòng)。
中對(duì)流層的大氣不能太干燥,相對(duì)濕度必須大于40~50個(gè)百分點(diǎn)。
生成的地點(diǎn)
大多數(shù)熱帶氣旋在熱帶輻合帶形成,熱帶輻合帶是在全球熱帶地區(qū)出現(xiàn)的雷暴活動(dòng)區(qū)。
熱帶氣旋在海水溫度高的地區(qū)生成,通常在27℃以上。它們?cè)诤Q蟮臇|部產(chǎn)生,向西移動(dòng),并在移動(dòng)的過(guò)程中增強(qiáng)。這些系統(tǒng)大部分在南北緯10至30度之間形成,而有87%在20度以內(nèi)形成。因?yàn)榭评飱W利力給予并維持熱帶氣旋的旋轉(zhuǎn),熱帶氣旋鮮有在科里奧利力最弱的南北緯五度之內(nèi)生成。但熱帶氣旋也有可能在這個(gè)地區(qū)形成,例如2001年的熱帶風(fēng)暴畫眉和2004年的熱帶氣旋阿耆尼。
由溫帶氣旋或亞熱帶氣旋轉(zhuǎn)成
如果溫帶氣旋能夠成功脫離鋒面,并獲得部分熱帶氣旋的特性,可以被分類為亞熱帶氣旋。若擁有更多熱帶氣旋的特性,可以被分類為熱帶氣旋。例子如臺(tái)風(fēng)白海豚。
消散原因
熱帶氣旋一般在以下情況減弱消散,或喪失熱帶特性。
移入陸地。因?yàn)槭ゾS持能量的溫暖海水,而迅速減弱消散。絕大部分的強(qiáng)烈熱帶氣旋登陸后一至兩天即變成組織松散的低壓區(qū)。但是如果能夠重新移到溫暖的洋面上,它們可能會(huì)重新發(fā)展。移經(jīng)山區(qū)的熱帶氣旋可以在短期內(nèi)迅速減弱。
在同一海面上滯留過(guò)久,翻起海平面30米以下較涼海水,熱量吸干,使表面水溫下降,無(wú)法維持強(qiáng)度,熱帶氣旋因而減弱。
移入水溫低于26攝氏度的海洋,這會(huì)使熱帶氣旋失去其特性(中心附近的雷暴和暖心結(jié)構(gòu)),減弱為低壓區(qū)。這是東北太平洋熱帶氣旋消散的主因。
遇上強(qiáng)烈垂直風(fēng)切變,對(duì)流組織受破壞。
與西風(fēng)帶的作用,例如與鄰近的鋒面融合,這使熱帶氣旋轉(zhuǎn)化為溫帶氣旋,這個(gè)過(guò)程會(huì)持續(xù)一至三日。但就算熱帶氣旋完成轉(zhuǎn)化,很多時(shí)候它們?nèi)阅芫S持熱帶風(fēng)暴的風(fēng)力和一定程度的降水。在太平洋和大西洋,由熱帶氣旋轉(zhuǎn)化而成的溫帶氣旋有時(shí)風(fēng)力會(huì)達(dá)到颶風(fēng)的水平,嚴(yán)重影響美國(guó)西岸或歐洲。2006年的臺(tái)風(fēng)伊歐凱就是這樣的一個(gè)例子。
弱的熱帶氣旋被另一低壓區(qū)影響,受破壞而成為非氣旋性雷暴,或被另一個(gè)較強(qiáng)的熱帶氣旋吸收。
人工消散
在1960至1970年代,美國(guó)政府曾嘗試以人工的方式使熱帶氣旋減弱。方法是以碘化銀使熱帶氣旋螺旋云帶的水分過(guò)度冷卻,令內(nèi)部眼墻崩塌而降低其強(qiáng)度。1969年的颶風(fēng)黛比(Hurricane Debbie)風(fēng)速因此而下降了30%,但在人工減弱后,該颶風(fēng)的強(qiáng)度很快便恢復(fù)。在1947年,一個(gè)位于美國(guó)佛羅里達(dá)州杰克遜維爾以東的颶風(fēng)被人工減弱后,突然改變路徑,吹襲了佐治亞州的沙瓦納,釀成災(zāi)難。因?yàn)楸蝗斯p弱的風(fēng)暴有太大的不定性,聯(lián)邦政府禁止對(duì)在48小時(shí)內(nèi)有10%以上機(jī)率登陸的熱帶氣旋進(jìn)行人工減弱,因而大大減少了此后可能的實(shí)驗(yàn)風(fēng)暴數(shù)目。因?yàn)榘l(fā)現(xiàn)眼壁置換會(huì)在較強(qiáng)的熱帶氣旋自然發(fā)生,此計(jì)劃最終被放棄。因?yàn)楸贿^(guò)度冷卻的水分比例太少,以碘化銀人工減弱熱帶氣旋的成效不是十分的大。
其他曾被提出的人工減弱熱帶氣旋的方案包括:
以巨大的冰塊降低熱帶氣旋所經(jīng)過(guò)海面的海水溫度;
在風(fēng)眼結(jié)構(gòu)形成的初期向其丟下大量冰塊以吸收熱帶氣旋放出的潛熱,阻止?jié)摕徂D(zhuǎn)化為動(dòng)能;
以抑制蒸發(fā)的物質(zhì)覆蓋海洋;
用核武炸掉熱帶氣旋;
向熱帶氣旋丟下干冰。
但這些方案都面對(duì)一個(gè)問(wèn)題:熱帶氣旋的體積太大使它們難以實(shí)行。
熱帶氣旋的云系是其動(dòng)力學(xué)特征的固有表現(xiàn),一般地,對(duì)流活動(dòng)產(chǎn)生的直展云系在熱帶氣旋的生成和發(fā)展階段具有處于中心地位 ;進(jìn)入成熟期后,熱帶氣旋也已直展云系為主,其內(nèi)部包含有旋轉(zhuǎn)的強(qiáng)上升氣流和相對(duì)較弱的下沉氣流。層云可見于熱帶氣旋的風(fēng)眼,其垂直高度在邊界層頂附近,上方是頂部下沉氣流。眼墻云以積云族為主,垂直高度可達(dá)對(duì)流層頂,衛(wèi)星云圖表現(xiàn)為中心密集云團(tuán)區(qū)(Central Dense Overcast, CDO) 。
眼墻云在形態(tài)上受到氣旋內(nèi)部梯度風(fēng)平衡, 以及邊界層內(nèi)中性層結(jié)氣流斜向輸送的影響,通常按一定坡度向外伸展,并間歇性地受到其下方由濕靜力能驅(qū)動(dòng)的浮力抬升的作用而產(chǎn)生動(dòng)態(tài)變化 。主雨帶和次級(jí)雨帶由對(duì)流單體組成,在云系方面也以塔狀積云為主,其內(nèi)部包含翻轉(zhuǎn)上升氣流(overturning updrafts)和穩(wěn)定的下沉氣流 。眼墻置換發(fā)生時(shí),主雨帶和眼墻的云系會(huì)發(fā)生合并。外圍雨帶的云系與一般意義上中尺度對(duì)流系統(tǒng)內(nèi)的云系具有相同特征,在形態(tài)上由渦旋動(dòng)力學(xué)主導(dǎo)并包含以積雨云為代表的強(qiáng)降水云系 。
熱帶氣旋的空間尺度具有明顯的動(dòng)態(tài)變化,一般地,在近地面和對(duì)流層中下層,例如700 hPa等壓面層,熱帶氣旋可能是一個(gè)100 km尺度的中尺度系統(tǒng)或1000 km尺度的天氣尺度系統(tǒng) ,其運(yùn)動(dòng)被認(rèn)為受到5000 km以上行星尺度波動(dòng)和引導(dǎo)氣流的影響 。按一些特殊個(gè)例,超級(jí)臺(tái)風(fēng)泰培(super typhoon Tip)的直徑達(dá)到了2200 km ,而熱帶風(fēng)暴馬可(Tropical Storm Marco)的直徑僅有18.5 km 。熱帶氣旋在一些研究中被認(rèn)為是”升尺度”的過(guò)程,即預(yù)先存在的天氣尺度氣旋性擾動(dòng)和對(duì)流尺度的能量、渦度特征相疊加 。
在時(shí)間尺度方面,熱帶氣旋在登陸前通常能存在數(shù)周,屬于中尺度系統(tǒng)中能長(zhǎng)期維持的類型,但少數(shù)個(gè)例,例如維持了31天的颶風(fēng)約翰(Hurricane John) ,在時(shí)間尺度上可能超過(guò)鋒面氣旋等天氣尺度系統(tǒng)。此外,考慮熱帶氣旋變性為溫帶氣旋的情形,其按天氣影響估計(jì)(而非系統(tǒng)本身)的時(shí)間尺度可能更長(zhǎng)。
在水平風(fēng)場(chǎng)方面,熱帶氣旋在近地面和對(duì)流層下層是一個(gè)強(qiáng)正渦度中心,其水平風(fēng)分量在北半球?yàn)槟鏁r(shí)針?lè)较?、在南半球?yàn)轫槙r(shí)針?lè)较?,且有氣流攜帶水汽和熱量向風(fēng)眼輻合 。在對(duì)流層上層,熱帶氣旋內(nèi)的氣流向外輻散,并由科氏力作用形成負(fù)渦度的外散環(huán)流 。在一些研究中,熱帶氣旋近地面水平輻合、對(duì)流層上層水平輻散的垂直結(jié)構(gòu)被分別稱為TC流入層(TC inflow layer) 和TC流出層(TC outflow layer) 。
熱帶氣旋風(fēng)眼內(nèi)的水平風(fēng)速很小,其極大值在眼墻內(nèi)取得,通常超過(guò)30 m/s。在眼墻之外,熱帶氣旋的水平風(fēng)速沿半徑遞減 。熱帶氣旋由風(fēng)眼中心到最大風(fēng)速區(qū)域的水平距離被稱為最大風(fēng)速半徑(Radius of Maximum Wind, RMW)。熱帶氣旋風(fēng)速極大值所處的高度約為海平面上方300 m,原因是熱帶氣旋的水平風(fēng)速會(huì)由于摩擦作用在近地面產(chǎn)生損失;且在高度大于300 m時(shí),熱帶氣旋的環(huán)流結(jié)構(gòu)減弱了水平氣壓梯度和風(fēng)速 。
在垂直風(fēng)場(chǎng)方面,熱帶氣旋的風(fēng)眼內(nèi)存在緩慢的下沉運(yùn)動(dòng),垂直風(fēng)速在0.1m/s左右,眼墻和主雨帶的上升運(yùn)動(dòng)強(qiáng)于下沉運(yùn)動(dòng),其中上升運(yùn)動(dòng)風(fēng)速的極大值區(qū)與對(duì)流層中層眼墻內(nèi)潛熱加熱的極大值區(qū)基本重合,風(fēng)速的極大值為5-10 m/s,與強(qiáng)對(duì)流活動(dòng)相對(duì)應(yīng) 。眼墻內(nèi)的氣塊在上升過(guò)程中由于水平風(fēng)速隨高度降低,其路徑呈螺旋狀以滿足角動(dòng)量守恒。熱帶氣旋的外圍區(qū)域可見下沉氣流,量級(jí)在0.01至0.1 m/s 。
在氣壓方面,熱帶氣旋在近地面是一個(gè)閉合的低壓中心,中心最低氣壓通常在960 hPa以下,作為極端個(gè)例的超級(jí)臺(tái)風(fēng)泰培,其測(cè)得的中心最低氣僅有870 hPa。在觀測(cè)研究中,熱帶氣旋與周圍環(huán)境的氣壓差(pressure-deficit)可作為其垂直結(jié)構(gòu)的表征。一般地,在近地面至對(duì)流層下層的2-4 km高度區(qū)間,熱帶氣旋中心的氣壓差隨高度幾乎不變,但影響范圍(半徑)擴(kuò)大,因此氣壓梯度隨高度減弱。在對(duì)流層中層及以上,由于環(huán)境氣壓隨高度的指數(shù)遞減,熱帶氣旋的氣壓差逐漸降低,并在TC流出層下方趨近于0 。
熱帶氣旋內(nèi)的風(fēng)壓參量基本滿足梯度風(fēng)平衡關(guān)系,在此基礎(chǔ)上有研究提出了通過(guò)有限的氣壓觀測(cè)估計(jì)熱帶氣旋風(fēng)場(chǎng)的經(jīng)驗(yàn)方法或數(shù)學(xué)模型,例如Takahashi (1939) 、Fujita (1952) 、Holland (1980) 等。在業(yè)務(wù)天氣預(yù)報(bào)中,熱帶氣旋的風(fēng)壓參量可以作為其觀測(cè)強(qiáng)度的指標(biāo),此時(shí)通常取連續(xù)的1分鐘或10分鐘內(nèi)熱帶氣旋的最大風(fēng)速作為參考 。
參見:暖心結(jié)構(gòu)
熱帶氣旋內(nèi)溫濕參量的分布被認(rèn)為與其動(dòng)力學(xué)機(jī)制有關(guān)。由于熱帶氣旋是包含水汽冷凝的天氣系統(tǒng),觀測(cè)中可用的溫濕參量包括等效位勢(shì)溫度擾動(dòng)(equivalent potential temperature perturbation)、比濕擾動(dòng)(specific humidity perturbation)和密度擾動(dòng)(density perturbation),3者都是熱帶氣旋內(nèi)外溫濕參量的差值 。
在垂直方向,熱帶密度擾動(dòng)的極大值和氣旋比濕擾動(dòng)的極小值在TC流入層附近取得,原因是TC流入層的水平輻合與水汽抽吸作用。熱帶氣旋比濕擾動(dòng)和等效位勢(shì)溫度擾動(dòng)的極大值在對(duì)流層中層取得,通常在4.5-8 km區(qū)間,該區(qū)間也被稱為熱帶氣旋的“冷凝段”或“暖心” 。原因是由TC流入層輸送的濕空氣在該區(qū)間集中達(dá)到飽和并發(fā)生冷凝,冷凝伴隨的潛熱釋放加熱了熱帶氣旋的內(nèi)部大氣 。
在水平方向,熱帶氣旋密度擾動(dòng)的極大值位于風(fēng)眼內(nèi),影響半徑較小。等效位勢(shì)溫度擾動(dòng)和比濕擾動(dòng)的極值位于眼墻內(nèi),影響半徑通常與熱帶氣旋自身半徑相當(dāng) 。
比濕熵(specific humidity entropy)是熱帶氣旋觀測(cè)研究中被使用的能量參量 :
按熱力學(xué)觀點(diǎn),熱帶氣旋是一個(gè)開放系統(tǒng),其比濕熵有多個(gè)源匯項(xiàng),其中主要的源是熱帶氣旋下方溫暖洋面,主要的匯是邊界層和TC流出層的能量耗散,其它次要的不可逆因子包括降水的蒸發(fā)、湍流混合等 。
對(duì)流有效位能(Convective Available Potential Energy, CAPE)是熱帶氣旋研究中另一個(gè)被使用的能量參量。探空觀測(cè)表明,熱帶氣旋內(nèi)可逆過(guò)程CAPE(reversible CAPE)和假絕熱過(guò)程CAPE(pseudo-adiabatic CAPE)的量級(jí)在1E3左右,夾卷過(guò)程CAPE(entraining CAPE)的量級(jí)在1E2左右,CAPE的極值在RMW附近取得。熱帶氣旋中心附近順切變(downshear)區(qū)域的CAPE高于逆切變(upshear)區(qū)域 。
熱帶氣旋的溫濕和能量參量可被用于分析其最大潛在強(qiáng)度(Maximum potential intensity, MPI)。MPI定義了一個(gè)熱帶氣旋在給定的熱力學(xué)條件下能夠達(dá)到的最低氣壓和最大風(fēng)速 ,這里給出Emanuel (1994)中最大潛在風(fēng)速的估計(jì) :
主條目:風(fēng)眼
風(fēng)眼是位于熱帶氣旋旋轉(zhuǎn)中心(通常也為幾何中心)的相對(duì)平靜區(qū)域。風(fēng)眼內(nèi)可能無(wú)云(clear eye)或由低云和中云填充(filled eye),是熱帶氣旋近地面氣壓的最低點(diǎn) 。風(fēng)眼內(nèi)的風(fēng)速顯著低于外圍區(qū)域,通常不超過(guò)24 km/h,很少或無(wú)雨,其內(nèi)部盛行下沉氣流,靠近眼墻的邊緣區(qū)域?yàn)闅庑詼u度的上升氣流。風(fēng)眼內(nèi)部和上方大氣的位勢(shì)溫度要高于其周圍環(huán)境 。
風(fēng)眼尺寸的常見取值在50 km左右,隨高度升高而增長(zhǎng),且北半球熱帶氣旋的風(fēng)眼直徑通常小于南半球熱帶氣旋 。風(fēng)眼大小的極端的例子包括1960年臺(tái)風(fēng)卡門(typhoon Carmen)的370 km和2005年颶風(fēng)威爾瑪(Hurricane Wilma)的3.7 km 。熱帶氣旋的強(qiáng)度對(duì)風(fēng)眼直徑敏感,給定相同的熱力和動(dòng)力學(xué)條件,風(fēng)眼直徑小的熱帶氣旋具有更高的最大潛在強(qiáng)度 。
隨著熱帶氣旋生命階段的變化,風(fēng)眼的幾何特征會(huì)發(fā)生改變??焖僭鰪?qiáng)的熱帶氣旋擁有小、清晰且高度對(duì)稱的風(fēng)眼,有時(shí)被稱為“針孔眼(pinhole eye)”、成熟期熱帶氣旋擁有對(duì)稱的圓形風(fēng)眼,且風(fēng)眼被連續(xù)的眼墻包圍,即“閉合眼(closed eye)” 。處于消亡期或發(fā)展不完全的熱帶氣旋具有不規(guī)則的風(fēng)眼,例如眼墻不閉合(open eye)、形態(tài)不對(duì)稱或殘片狀的風(fēng)眼 。風(fēng)眼的動(dòng)態(tài)變化在熱帶氣旋的業(yè)務(wù)天氣預(yù)報(bào)中可作為參考 。
并非所有的熱帶氣旋都具有成熟期的風(fēng)眼(閉合眼),按1989至2008年大西洋海域熱帶氣旋的氣候統(tǒng)計(jì),60%的颶風(fēng)個(gè)體具有清晰的風(fēng)眼,且風(fēng)眼首次出現(xiàn)時(shí),熱帶氣旋中心最大風(fēng)速的平均值為29.8 m/s,即處于強(qiáng)度略低于1類颶風(fēng)的階段 。
眼墻是圍繞熱帶氣旋風(fēng)眼形成的塔狀直展云系(cumuliform cloud),高度可由海平面伸展至流層頂,對(duì)熱帶海域而言,該高度約為15 km。眼墻內(nèi)包含旺盛的對(duì)流活動(dòng)并在對(duì)流層中層形成潛熱釋放。眼墻也是熱帶氣旋內(nèi)風(fēng)速和單位降水率最大的區(qū)域,對(duì)眼墻的最大風(fēng)速進(jìn)行觀測(cè)可以估計(jì)熱帶氣旋的強(qiáng)度 。
強(qiáng)度較高的發(fā)展期和成熟期熱帶氣旋的眼墻可能包括主眼墻和次級(jí)眼墻(secondary eyewall)兩部分,該現(xiàn)象通常與眼墻置換(eyewall replacement cycle)有關(guān) 。當(dāng)主眼墻內(nèi)的對(duì)流活動(dòng)達(dá)到一定強(qiáng)度時(shí),靠近眼墻的主雨帶內(nèi)側(cè)會(huì)有強(qiáng)對(duì)流活動(dòng)發(fā)展并形成新的次級(jí)眼墻。次級(jí)眼墻會(huì)逐漸向風(fēng)眼方向運(yùn)動(dòng),對(duì)原先的眼墻進(jìn)行置換 。眼墻置換期間,由于原先的眼墻由于脫離了有利于對(duì)流形成的區(qū)域,因此被孤立和削弱,而次級(jí)眼墻尚未發(fā)展完全,因此熱帶氣旋會(huì)發(fā)生暫時(shí)性的強(qiáng)度下降。眼墻置換完成后,由新眼墻維持的熱帶氣旋會(huì)再次增強(qiáng)(re-intensify) 。
螺旋雨帶
螺旋雨帶是完全發(fā)展的成熟期熱帶氣旋具有的結(jié)構(gòu),在本質(zhì)上是熱帶氣旋內(nèi)除眼墻外所有對(duì)流系統(tǒng)的總和 。螺旋雨帶隨氣旋中心按正渦度方向旋轉(zhuǎn),切向速度隨高度升高而減小,其內(nèi)部包含不連續(xù)的對(duì)流性降水 。近地面受螺旋云雨帶影響的區(qū)域可能出現(xiàn)陣性降水和強(qiáng)風(fēng)等天氣現(xiàn)象,因此在天氣預(yù)報(bào)中,螺旋雨帶定義了外圍大風(fēng)區(qū)和降水區(qū)的位置 。
熱帶氣旋的螺旋雨帶通常有“主雨帶(principle rainband)”、“次級(jí)雨帶(secondary rainband)”和“外圍雨帶(distant rainband)”之分 。其中主雨帶也被稱為“內(nèi)雨帶(inner rainband)”,是螺旋雨帶的主體部分,在氣旋的運(yùn)動(dòng)過(guò)程中幾乎與眼墻相對(duì)靜止 ,在一些研究中被認(rèn)為是熱帶氣旋本體和環(huán)境的分界 。次級(jí)雨帶是圍繞主雨帶旋轉(zhuǎn)的一組對(duì)流單體。外雨帶可能沿氣旋半徑被逐步卷入主雨帶中,也可能松散地組織在熱帶氣旋周圍 。外圍雨帶是熱帶氣旋最外側(cè)的零星出現(xiàn)的對(duì)流系統(tǒng)的總和,在一些研究中也被稱為“外圍中尺度對(duì)流系統(tǒng)(Outer Mesoscale Convective System, OMCS)” 。
螺旋雨帶具有復(fù)雜的中尺度結(jié)構(gòu),按雷達(dá)回波的觀測(cè)結(jié)論,在中低層水平面內(nèi),螺旋雨帶內(nèi)側(cè)氣流背離氣旋中心吹向雨帶,且強(qiáng)度隨高度升高而增強(qiáng) 。螺旋雨帶低層是強(qiáng)輻合區(qū),伴隨有近地面的外部氣流匯入。輻合區(qū)的位置隨高度偏離氣旋中心且輻合強(qiáng)度隨高度減弱,在對(duì)流層中上層轉(zhuǎn)變?yōu)檩椛?。在沿氣旋中心的剖面?nèi),螺旋雨帶包含二級(jí)垂直環(huán)流,其中上升氣流位于雨帶內(nèi)側(cè)(輻合區(qū)域)且隨高度向外側(cè)傾斜,并可能包含對(duì)流性強(qiáng)降水,下沉氣流位于上升氣流外側(cè),強(qiáng)度低于上升氣流 。
螺旋雨帶中次級(jí)雨帶的形成被認(rèn)為由熱帶氣旋內(nèi)部渦旋羅斯貝波(vortex Rossby waves)的向外傳播有關(guān) 。螺旋雨帶中主雨帶的動(dòng)力學(xué)機(jī)制尚未完全明確,數(shù)值模擬的結(jié)果表明,主雨帶在確立后,會(huì)改變熱帶氣旋的動(dòng)力結(jié)構(gòu),并與眼墻的形成和置換有關(guān) 。
外圍大風(fēng)區(qū)
熱帶氣旋外部,包括外圍雨帶的所在區(qū)域可觀測(cè)到強(qiáng)風(fēng),其覆蓋范圍被通稱為“外圍大風(fēng)區(qū)”,按診斷參量可由“強(qiáng)風(fēng)半徑(gale wind radii)”定義 。強(qiáng)風(fēng)半徑是熱帶氣旋的直接天氣影響范圍,通常與熱帶氣旋本身一樣呈現(xiàn)對(duì)稱形態(tài) 。在熱帶氣旋登陸時(shí),由于下墊面的影響,強(qiáng)風(fēng)半徑內(nèi)的風(fēng)速和其范圍會(huì)發(fā)生變化 。
熱帶氣旋是發(fā)生在熱帶或副熱帶洋面上的低壓渦旋,是一種強(qiáng)大而深厚的熱帶天氣系統(tǒng)。臺(tái)風(fēng)是熱帶氣旋的一種。我國(guó)把西北太平洋和南海的熱帶氣旋按其底層中心附近最大平均風(fēng)力(風(fēng)速)大小劃分為6個(gè)等級(jí),其中風(fēng)力為12級(jí)或以上的,統(tǒng)稱為臺(tái)風(fēng)。 熱帶氣旋是生成和發(fā)展于熱帶海域的暖性氣旋系統(tǒng)。產(chǎn)生于西太平洋、西北太平洋及其臨近海域的熱帶氣旋被稱為“臺(tái)風(fēng)(typhoon)”;產(chǎn)生于大西洋和東太平洋的熱帶氣旋被稱為“颶風(fēng)(hurricane)”;產(chǎn)生于印度洋和南太平洋的熱帶氣旋可能被稱為“氣旋風(fēng)暴(cyclonic storm)”或簡(jiǎn)稱為“氣旋”(cyclone) 。
廣義上熱帶氣旋的定義對(duì)氣旋的強(qiáng)度沒(méi)有要求,即無(wú)論熱帶氣旋處于其生命史中的任何階段,在廣義上都可以被稱為“熱帶氣旋”;狹義的熱帶氣旋僅包括處于發(fā)展和成熟階段的強(qiáng)盛氣旋,按中心最大風(fēng)速,其強(qiáng)度必須超過(guò)氣旋分級(jí)系統(tǒng)的最低標(biāo)準(zhǔn) 。例如在大西洋,只有1分鐘持續(xù)最大風(fēng)速超過(guò)120 km/h的氣旋系統(tǒng)會(huì)被分類為“嚴(yán)格的”熱帶氣旋,即颶風(fēng),低于該標(biāo)準(zhǔn)的暖性氣旋會(huì)被歸于“熱帶低壓(tropical depression)”和“熱帶風(fēng)暴(tropical strom)” 。
與熱帶氣旋相近的概念包括亞熱帶氣旋(subtropical cyclone)和溫帶氣旋(extratropical cyclone)。作為區(qū)別,溫帶氣旋是存在于中高緯地區(qū)的冷性氣旋,可生成于海洋或陸地,且在多數(shù)情況下由斜壓不穩(wěn)定發(fā)展形成并伴隨鋒面出現(xiàn) 。亞熱帶氣旋是一類介于熱帶氣旋和溫帶氣旋之間的天氣系統(tǒng),其成熟期的形態(tài)接近于熱帶氣旋但在動(dòng)力學(xué)上具有和溫帶氣旋相近的冷核(cold core)結(jié)構(gòu) 。
作為聯(lián)系,熱帶氣旋進(jìn)入溫帶洋面后有機(jī)會(huì)轉(zhuǎn)變?yōu)闇貛庑?,溫帶氣旋在少?shù)情形下也可變性成為熱帶氣旋 。亞熱帶氣旋在進(jìn)入熱帶洋面并轉(zhuǎn)變?yōu)榕耍╳arm core)結(jié)構(gòu)后會(huì)被識(shí)別為熱帶氣旋,但當(dāng)熱帶氣旋通過(guò)亞熱帶洋面時(shí),只要其暖核結(jié)構(gòu)不變,就不會(huì)被識(shí)別為亞熱帶氣旋。
熱帶氣旋包含大量不穩(wěn)定能量并可能成為氣象災(zāi)害,登陸的成熟期熱帶氣旋帶來(lái)范圍顯著的破壞性強(qiáng)風(fēng)、大量降水并伴隨有風(fēng)暴潮、雷暴等次生災(zāi)害 。存在于洋面的熱帶氣旋是航運(yùn)業(yè)的重大威脅?,F(xiàn)代業(yè)務(wù)天氣預(yù)報(bào)能夠通過(guò)衛(wèi)星遙感識(shí)別和觀測(cè)熱帶氣旋并結(jié)合數(shù)值天氣預(yù)報(bào)對(duì)其發(fā)展和移動(dòng)進(jìn)行預(yù)報(bào)和預(yù)警 。WMO的主要成員會(huì)對(duì)各海域的熱帶氣旋進(jìn)行命名并面向公眾發(fā)布信息 。
熱帶氣旋的分級(jí)的強(qiáng)弱與熱帶氣旋所造成的破壞并沒(méi)有必然關(guān)系。不同于評(píng)估地震所造成影響的麥加利地震烈度,現(xiàn)時(shí)對(duì)熱帶氣旋的分級(jí)只會(huì)考慮其風(fēng)速。較弱的熱帶氣旋可以比較強(qiáng)的造成更大的破壞,這主要取決于其他外在因素,如受影響區(qū)域的地形、熱帶氣旋帶來(lái)的總雨量等。例如2006年太平洋臺(tái)風(fēng)季的強(qiáng)烈熱帶風(fēng)暴碧利斯,盡管強(qiáng)度弱,但因?yàn)槠浞秶鷱V闊,在登陸中國(guó)后于內(nèi)陸地區(qū)造成廣泛而持續(xù)的強(qiáng)降水,竟帶來(lái)244.48億元人民幣的直接經(jīng)濟(jì)損失;相反,有許多遠(yuǎn)較碧利斯強(qiáng)烈的熱帶氣旋因?yàn)槲从械顷懟蛟谌僳E罕至的地方登陸,甚至因?yàn)槠涓采w范圍或風(fēng)圈小,所以沒(méi)有造成太大的破壞。
因?yàn)楹Q笊峡赡芡瑫r(shí)出現(xiàn)多個(gè)熱帶氣旋,為了減少混亂,當(dāng)熱帶氣旋達(dá)到熱帶風(fēng)暴的強(qiáng)度時(shí),各氣象機(jī)構(gòu)便會(huì)對(duì)其作出命名。熱帶氣旋會(huì)根據(jù)各個(gè)區(qū)域不同的命名表命名,這些命名表是由世界氣象組織的委員或各區(qū)負(fù)責(zé)預(yù)測(cè)熱帶氣旋的機(jī)構(gòu)制訂。當(dāng)熱帶氣旋被退役,新的名字會(huì)被選出作替補(bǔ)。
命名方法
熱帶氣旋的命名方法在各區(qū)有所不同。
北大西洋及東北太平洋
在北大西洋及東北太平洋地區(qū),男性和女性的名字會(huì)依英文字母排列,交替作為熱帶氣旋的名字。每個(gè)風(fēng)季首個(gè)風(fēng)暴名字的性別也會(huì)每年交替。六個(gè)命名表會(huì)被預(yù)先制訂,每個(gè)命名表每六年會(huì)被使用一次。在大西洋,“Q”、“U”、“X”、“Y”和“Z”不會(huì)被用作名字的起首字母;在東北太平洋,“Q”和“U”不會(huì)被用作名字的起首字母。這樣,在每個(gè)命名表中,大西洋會(huì)有21個(gè)名字,而東北太平洋則會(huì)有24個(gè)名字。當(dāng)熱帶氣旋在某地區(qū)造成嚴(yán)重破壞,該地區(qū)可要求將其退役。然后受影響的地區(qū)會(huì)提出一個(gè)同性別的新的名字作替補(bǔ)(一般會(huì)選擇與被退役氣旋相同語(yǔ)言的名字)。
當(dāng)一個(gè)風(fēng)季內(nèi)大西洋生成的熱帶風(fēng)暴超過(guò)21個(gè),或東北太平洋生成的熱帶風(fēng)暴超過(guò)24個(gè),命名表的名字會(huì)被用盡。之后生成的熱帶風(fēng)暴會(huì)以希臘文字母命名。2005年大西洋颶風(fēng)季首次出現(xiàn)這個(gè)情況。還沒(méi)有以希臘文字母命名的熱帶氣旋造成嚴(yán)重破壞而要面臨退役,所以要如何處理這個(gè)情況仍為未知之?dāng)?shù)。
北太平洋中部
在北太平洋中部,熱帶氣旋的命名表由位于夏威夷的中太平洋颶風(fēng)中心負(fù)責(zé)制訂。四份由夏威夷語(yǔ)名字組成的命名表正在使用。不同于大西洋及東北太平洋,北太平洋中部的風(fēng)暴命名表不會(huì)每年變更。
西北太平洋及南中國(guó)海
在西北太平洋及南中國(guó)海海域(指赤道以北,國(guó)際日期變更線以西海域),熱帶氣旋的命名表由世界氣象組織臺(tái)風(fēng)委員會(huì)制訂。共有五份命名表分別由14個(gè)委員國(guó)各提供兩個(gè)名字組成,名字會(huì)由所提供國(guó)家的英文國(guó)名順序使用。不同于大西洋及東北太平洋,名稱循環(huán)使用(即用完140個(gè)后名稱,回到第一個(gè)重新開始)。早在20世紀(jì)初至中期,由日本開始,已自行為區(qū)內(nèi)的熱帶氣旋編配一個(gè)4位數(shù)字編號(hào),編號(hào)首2位為年份,后2位為該年順序號(hào)。例如0312,即2003年第12號(hào)熱帶氣旋。而美國(guó)海軍則為整個(gè)太平洋內(nèi)的熱帶低氣壓編配一個(gè)兩位數(shù)字編號(hào)(后來(lái)改成兩位數(shù)字加上英文字母)。
為減少混亂,日本在1981年獲委托為每個(gè)西北太平洋及南海區(qū)域內(nèi)的達(dá)到熱帶風(fēng)暴強(qiáng)度的熱帶氣旋編配一個(gè)國(guó)際編號(hào),但容許其他地區(qū)繼續(xù)自行給予編號(hào)。自此,在大部分國(guó)際發(fā)布中,發(fā)布機(jī)構(gòu)會(huì)把國(guó)際編號(hào)放在括號(hào)內(nèi)(JTWC除外)。但是,各氣象機(jī)構(gòu)有時(shí)對(duì)熱帶氣旋的編號(hào)會(huì)有差別,主要是因?yàn)槠鋵?duì)熱帶氣旋強(qiáng)度的評(píng)估有所不同。例如在2006年風(fēng)季,中國(guó)氣象局曾對(duì)一個(gè)未被日本氣象廳命名的風(fēng)暴(中國(guó)氣象局的0614)作出編號(hào),因此在余下的風(fēng)季,前者的編號(hào)都比后者的多出一個(gè)。
當(dāng)熱帶氣旋在某地區(qū)造成嚴(yán)重破壞,該地區(qū)可要求將其退役。為該熱帶氣旋起名的臺(tái)風(fēng)委員會(huì)成員會(huì)再提一個(gè)名字作替補(bǔ)。例如中國(guó)和香港會(huì)由市民作出提名,再選出若干優(yōu)勝名字,提交世界氣象組織確認(rèn)選擇其中一個(gè)名字。
南太平洋及東南印度洋
澳州氣象局為澳大利亞制訂一個(gè)熱帶氣旋命名表,依英文字母順序排列,交替使用男性和女性的名字。斐濟(jì)和巴布亞新幾內(nèi)亞也會(huì)為該區(qū)提供名字。
西南印度洋
世界氣象組織西南印度洋熱帶氣旋委員會(huì)(Tropical Cyclone Committee for the South-West Indian Ocean)會(huì)為西南印度洋制訂命名表。在2005年10月在博茨瓦納哈博羅內(nèi)舉行的會(huì)議,委員會(huì)為2006-07年度和2007-08年度的風(fēng)季各制訂了一個(gè)命名表,由毛里求斯、馬拉維、莫桑比克、納米比亞、塞舌爾、南非、斯威士蘭、津巴布韋、坦桑尼亞、博茨瓦納、科摩羅、萊索托和馬達(dá)加斯加提供名字。當(dāng)熱帶氣旋在東經(jīng)55度以西達(dá)到“中度熱帶風(fēng)暴”的強(qiáng)度,位于馬達(dá)加斯加的熱帶氣旋警告中心就會(huì)為該系統(tǒng)命名。當(dāng)熱帶氣旋在東經(jīng)55度及東經(jīng)90度之間達(dá)到“中度熱帶風(fēng)暴”的強(qiáng)度,位于毛里求斯的熱帶氣旋警告中心就會(huì)為該系統(tǒng)命名。
北印度洋
印度地球科學(xué)部的印度氣象局新德里臺(tái)風(fēng)中心命名,而在該地區(qū)的熱帶低氣壓的編號(hào)都以A/B字母作結(jié)。 風(fēng)暴名字由孟加拉、印度、馬爾代夫、緬甸、阿曼、巴基斯坦、斯里蘭卡、泰國(guó)等8個(gè)國(guó)家提供。
退役
如當(dāng)前被命名的熱帶氣旋對(duì)生命或財(cái)產(chǎn)造成重大傷亡和損失的。國(guó)際氣象組織會(huì)討論決定,是否將其從循環(huán)名單中刪除,再由原來(lái)這個(gè)名稱的國(guó)家重新提交新的名稱,而提供名字的地區(qū)亦可自行要求更換名字。新的名字必須獲國(guó)際氣象組織該區(qū)域的委員會(huì)全體通過(guò)。
氣象學(xué)家認(rèn)為,一個(gè)熱帶氣旋的強(qiáng)度,或一個(gè)風(fēng)季的活躍程度,都不能歸咎于單一因素,如全球變暖或其他自然環(huán)境的變化。但熱帶氣旋的強(qiáng)度和出現(xiàn)頻率的長(zhǎng)期趨勢(shì),卻可能從統(tǒng)計(jì)數(shù)字中看到端倪。美國(guó)國(guó)家海洋及大氣管理局地球物理流體力學(xué)實(shí)驗(yàn)室(Geophysical Fluid Dynamics Laboratory)曾作出一個(gè)模擬,得出這樣的結(jié)論:“大氣中持續(xù)增加的溫室氣體含量使全球氣候變暖,這可能使下一世紀(jì)熱帶氣旋的強(qiáng)度比現(xiàn)時(shí)最強(qiáng)的還要猛烈”。
在《自然》雜志的一篇文章中,克里·伊曼紐爾(Kerry Emanuel)認(rèn)為熱帶氣旋的潛在破壞力(包括熱帶氣旋的強(qiáng)度、維持時(shí)間和頻率),與熱帶地區(qū)海平面度和全球變暖有著莫大關(guān)系。他并預(yù)計(jì)在21世紀(jì),熱帶氣旋所造成的損失會(huì)大幅增加。而P·J·韋伯斯特(P.J. Webster)等則在《科學(xué)》雜志上發(fā)表了一篇文章,指出過(guò)去十年除北大西洋外,其他海域熱帶氣旋出現(xiàn)的次數(shù)均有所減少,但達(dá)到四級(jí)或五級(jí)颶風(fēng)強(qiáng)度的熱帶氣旋數(shù)目則大量增加。
伊曼紐爾和韋伯斯特都認(rèn)為海平面溫度對(duì)熱帶氣旋的發(fā)展十分重要,但什么因素導(dǎo)致海平面溫度上升,卻仍為未知數(shù)。在大西洋,海平面溫度的上升可能是因?yàn)槿蜃兣?,也可能只是由于該海域水溫的自然波幅(通常?0至70年為周期)。
2007年,倫敦大學(xué)學(xué)院班費(fèi)德防災(zāi)研究中心的兩位英國(guó)學(xué)者桑德茲和李亞當(dāng),透過(guò)觀察美利堅(jiān)合眾國(guó)在1965年至2005年之間每年颶風(fēng)的氣象數(shù)據(jù),并將之與50年間的平均值比較。指出自1996年來(lái),颶風(fēng)數(shù)目每年增至八個(gè)。颶風(fēng)登陸美國(guó)變得越來(lái)越頻繁,統(tǒng)計(jì)顯示,大約每3年會(huì)增加一個(gè)。
在排除颶風(fēng)產(chǎn)生因素中風(fēng)的角色后,研究人員計(jì)算出,每升高攝氏0.5度,颶風(fēng)的活動(dòng)增加40%。
單個(gè)熱帶氣旋記錄
2013年的臺(tái)風(fēng)海燕(Haiyan)是全球第一個(gè)德沃夏克分析法分析出170kt及T8.0的熱帶氣旋,它也是機(jī)構(gòu)認(rèn)為的西太平洋地區(qū)最強(qiáng)的熱帶氣旋。
2006年的颶風(fēng)伊歐凱(Ioke)是中太平洋生成的最強(qiáng)的熱帶氣旋,也是唯一一個(gè)在中太平洋生成并增強(qiáng)為五級(jí)颶風(fēng)的熱帶氣旋。同時(shí)它也是歷史上氣旋能級(jí)指數(shù)最高的熱帶氣旋。
2015年的颶風(fēng)帕特麗夏(Patricia)是歷史上東太平洋出現(xiàn)的最強(qiáng)熱帶氣旋,也是西半球出現(xiàn)過(guò)最強(qiáng)的熱帶氣旋,中心氣壓低至872百帕。同時(shí)它也擁有溫度最高的風(fēng)眼。
2005年的颶風(fēng)威爾瑪(Wilma)是北大西洋出現(xiàn)過(guò)的最強(qiáng)熱帶氣旋,中心氣壓低至882百帕。
1999年的氣旋05B是孟加拉灣歷史出現(xiàn)過(guò)的最強(qiáng)氣旋。阿拉伯海出現(xiàn)過(guò)的最強(qiáng)氣旋是氣旋2007年的古努(Gonu)。
2004年的氣旋加菲洛(Gafilo)是歷史上南印度洋出現(xiàn)過(guò)的最強(qiáng)熱帶氣旋,但是2015年的氣旋尤尼斯(Eunice)可能擁有與之相近的強(qiáng)度。
2002年的氣旋佐伊(Zoe)是歷史上南太平洋斐濟(jì)管轄區(qū)出現(xiàn)過(guò)的最強(qiáng)熱帶氣旋,但是2005年的氣旋奧拉夫(Olaf)從形態(tài)上看可能有與其相近甚至優(yōu)于它的強(qiáng)度。
2006年的氣旋莫妮卡(Monica)是澳大利亞管轄區(qū)出現(xiàn)過(guò)的最強(qiáng)氣旋。
2004年的氣旋卡塔琳娜(Catarina)是南大西洋首個(gè)也是唯一一個(gè)到達(dá)颶風(fēng)強(qiáng)度的熱帶氣旋。
1979年的臺(tái)風(fēng)泰培(Tip)擁有所有熱帶氣旋中最大的環(huán)流,半徑達(dá)1200km,而日本氣象廳認(rèn)為擁有最大風(fēng)圈(注意與環(huán)流的區(qū)別)的臺(tái)風(fēng)是1997年的臺(tái)風(fēng)溫妮(Winnie)。
1974年西南太平洋的熱帶氣旋Tracy擁有所有熱帶氣旋中最小的環(huán)流,半徑僅60km。
1960年的臺(tái)風(fēng)卡門(Carmen)擁有熱帶氣旋中最大的風(fēng)眼,沖繩的雷達(dá)圖直徑達(dá)320km。
2008年南印度洋的氣旋卡拉(Kara)擁有所有熱帶氣旋中最小的風(fēng)眼,直徑小至2km。
1983年的臺(tái)風(fēng)弗雷斯特(Forrest)是官方認(rèn)為增強(qiáng)最快的熱帶氣旋,但2011年的臺(tái)風(fēng)梅花(Muifa)和2015年的颶風(fēng)帕特麗夏(Patricia)可能擁有相近的增強(qiáng)速度。
1994年的颶風(fēng)約翰(John)是官方認(rèn)為維持時(shí)間最長(zhǎng)的熱帶氣旋,但1998年南半球的氣旋卡特里娜-維克多-辛迪(Katrina-Victor-Cindy)擁有更長(zhǎng)的持續(xù)時(shí)間,但中途減弱為熱帶擾動(dòng)而不被機(jī)構(gòu)承認(rèn)。
1989年的臺(tái)風(fēng)安迪(Andy)擁有所有德法定義色階中CDG成環(huán)的氣旋中最低的平均云頂溫度。
1961年的臺(tái)風(fēng)南希(Nancy)擁有所有五級(jí)熱帶氣旋中最多的五級(jí)持續(xù)報(bào)數(shù),多達(dá)21報(bào)。
1959年的臺(tái)風(fēng)維拉(Vera)是所有五級(jí)熱帶氣旋中維持到最北部的一個(gè),以五級(jí)臺(tái)風(fēng)的強(qiáng)度登陸日本。
1975年的臺(tái)風(fēng)瓊恩(June)是第一個(gè)觀測(cè)到有三重眼墻的熱帶氣旋。之后觀測(cè)到三層完整眼墻的熱帶氣旋還有2001年?yáng)|太平洋的颶風(fēng)朱麗葉(Juliette)和2012年的臺(tái)風(fēng)布拉萬(wàn)(Bolaven)。
風(fēng)季或多個(gè)熱帶氣旋記錄
1960年出現(xiàn)了唯一一次一個(gè)洋區(qū)內(nèi)五個(gè)熱帶氣旋同時(shí)活躍的情況。
1997年是西太平洋有史以來(lái)最活躍的風(fēng)季,也是氣旋能積指數(shù)最高的風(fēng)季。
1998年是歷史上西太平洋命名臺(tái)風(fēng)數(shù)最少的一年。
2005年是北大西洋最活躍的一年,打破最多命名風(fēng)暴數(shù)、最多颶風(fēng)等多項(xiàng)紀(jì)錄。它也是北大西洋有史以來(lái)第一次用完一套命名表的風(fēng)季。
2015年是中太平洋有史以來(lái)第一次有八個(gè)熱帶低壓以上熱帶氣旋生成,也是中太平洋第一年用完一輪臨時(shí)擾動(dòng)編號(hào)。同時(shí)中太平洋活躍過(guò)的熱帶氣旋數(shù)量也創(chuàng)新高。2100433B
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廣州港船舶防熱帶氣旋應(yīng)急預(yù)案 目 錄 1 總則 1.1 編制目的 加強(qiáng)廣州港防熱帶氣旋工作體系的建設(shè),做好廣州港水域船舶、設(shè)施防熱帶 氣旋工作,提高廣州港水域船舶、 設(shè)施防熱帶氣旋應(yīng)變能力, 保障防熱帶氣旋期 間船舶、設(shè)施和人民群眾生命財(cái)產(chǎn)安全。 1.2 編制依據(jù) 依據(jù)《中華人民共和國(guó)海上交通安全法》、《中華人民共和國(guó)突發(fā)事件應(yīng)對(duì) 法》、《交通運(yùn)輸部海上突發(fā)公共事件應(yīng)急反應(yīng)程序》、國(guó)家突發(fā)事件總體應(yīng)急 預(yù)案、廣東省突發(fā)事件總體應(yīng)急預(yù)案、廣州市突發(fā)事件總體應(yīng)急預(yù)案、 《廣州港 口章程》等法律、法規(guī)及有關(guān)規(guī)定,制定本預(yù)案。 1.3 適用范圍 本預(yù)案適用于廣州港水域船舶、 設(shè)施及有關(guān)單位和人員對(duì)影響廣州港水域的 熱帶氣旋的預(yù)防預(yù)警和防御應(yīng)對(duì)工作。 1.4 工作原則 (1)以人為本,減少損失。堅(jiān)持把保障公眾的生命安全、減少財(cái)產(chǎn)損失作 為防熱帶氣旋工作的首要任務(wù),最大限度地減少熱帶氣旋造成的損失。
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文中利用EOF分析大氣季節(jié)內(nèi)振蕩 (MJO)的時(shí)空變化的方法 ,研究了 1996年 9月~ 1997年 6月間的MJO活動(dòng)對(duì)生成在印度洋—西太平洋海域的熱帶低壓 /氣旋的影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn) ,除西北太平洋之外 ,發(fā)生在其他區(qū)域的熱帶低壓 /氣旋有半數(shù)以上生成在向東移動(dòng)的MJO的濕位相中。伴隨MJO的向東傳播 ,熱帶低壓 /氣旋平均生成位置也隨之向東移動(dòng) ,而生成在西北太平洋的熱帶低壓 /氣旋分別受到向東和向西傳播的MJO影響
熱帶氣旋等級(jí)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)(GB/T 19201-2006)已于2006年5月9日經(jīng)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì)批準(zhǔn)發(fā)布,定于2006年6月15日起正式實(shí)施。增加了“強(qiáng)臺(tái)風(fēng)”和“超強(qiáng)臺(tái)風(fēng)”兩個(gè)等級(jí)。
熱帶低壓(TD):最大風(fēng)速為10.8~17.1米/秒,底層中心附近最大風(fēng)力6-7級(jí);
熱帶風(fēng)暴(TS):最大風(fēng)速為17.2~24.4米/秒,風(fēng)力8-9級(jí);
強(qiáng)熱帶風(fēng)暴(STS):最大風(fēng)速為24.5~32.6米/秒,風(fēng)力10-11級(jí);
臺(tái)風(fēng)(TY):最大風(fēng)速為32.7~41.4米/秒,風(fēng)力12-13級(jí);
強(qiáng)臺(tái)風(fēng)(STY):最大風(fēng)速為41.5~50.9米/秒,風(fēng)力14-15級(jí);
超強(qiáng)臺(tái)風(fēng)(Super TY):最大風(fēng)速為51.0以上米/秒,風(fēng)力16級(jí)或以上。
反氣旋
反氣旋是占有三維空間的大尺度的空氣渦旋。在北半球,反氣旋區(qū)氣流自中心向外作順時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn),南半球作逆時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)。在天氣圖中,反氣旋是等壓線呈閉合、氣壓值自中心向外遞減的高壓區(qū),故又稱高壓。反氣旋的范圍在地面天氣圖中,以最外一條閉合等壓線代表。它的水平范圍比氣旋大得多,發(fā)展強(qiáng)盛時(shí),常常可與整個(gè)大陸或海洋相比擬,小的反氣旋只有數(shù)百公里。反氣旋的強(qiáng)度用中心氣壓值來(lái)表示。中心氣壓值愈高,則反氣旋的勢(shì)力愈強(qiáng)。地面反氣旋中心氣壓值,一般為1020~1030百帕,最強(qiáng)的反氣旋中心氣壓值可達(dá)1080百帕。反氣旋的強(qiáng)度隨時(shí)間不斷地變化。當(dāng)反氣旋中心氣壓值隨時(shí)間逐漸升高時(shí),稱反氣旋“加強(qiáng)”;當(dāng)反氣旋中心氣壓值隨時(shí)間降低時(shí),稱反氣旋“減弱”。反氣旋按熱力狀況分為冷性反氣旋和暖性反氣旋;按其地理位置分為溫帶反氣旋和副熱帶反氣旋。
反氣旋的近地面氣流在水平方向由中心向四周輻射,垂直方向的空氣自上而下補(bǔ)充??諝庠谙鲁吝^(guò)程中溫度升高,水汽不易凝結(jié),所以反氣旋控制的地區(qū),多為晴朗天氣。我國(guó)北方廣大地區(qū),在秋季經(jīng)常出現(xiàn)的“秋高氣爽”天氣,就是在反氣旋系統(tǒng)控制下形成的。
天氣特征
氣旋過(guò)境,低壓控制,天氣陰雨,臺(tái)風(fēng)災(zāi)害,狂風(fēng)暴雨,熱帶氣旋。
反氣旋過(guò)境,高壓控制,天氣晴朗,秋高氣爽,冬季寒潮 ,夏季伏旱。
氣旋
北(南)半球,大氣中水平氣流呈逆(順)時(shí)針旋轉(zhuǎn)的大型渦旋,由四周向中心輻合,北半球逆時(shí)針,南半球順時(shí)針。在同高度上,氣旋中心的氣壓比四周低,又稱低壓。氣旋近似于圓形或橢圓形,大小懸殊。小氣旋的水平尺度為幾百千米,大的可達(dá)三、四千千米。氣旋的垂直氣流是上升的,多陰雨天氣。夏秋季影響我國(guó)東南沿海地區(qū)的臺(tái)風(fēng)就是氣旋的一種。氣旋中,天氣常發(fā)生劇烈的變化,是人們最關(guān)心和最早研究的天氣系統(tǒng)。通常按氣旋形成和活動(dòng)的主要地區(qū)或熱力結(jié)構(gòu)進(jìn)行分類。按地區(qū)可分為溫帶氣旋、熱帶氣旋和極地氣旋性渦旋等;按熱力結(jié)構(gòu)可分為冷性氣旋和熱低壓等。當(dāng)某地被低氣壓控制時(shí),常常出現(xiàn)陰雨天氣;當(dāng)某地被高氣壓控制時(shí),常常出現(xiàn)晴朗天氣。