臺風(fēng)的形成問題 臺風(fēng)的形成條件

導(dǎo)語：臺風(fēng)的形成是一個復(fù)雜而精密的過程，它涉及到大氣動力學(xué)的多個方面,。通過深入研究和理解這個過程,，我們可以更好地預(yù)測和防范臺風(fēng)，減輕其帶來的災(zāi)害損失,，那么大家知道臺風(fēng)的形成條件是什么嗎,？下面就一起去看看臺風(fēng)的形成問題吧！

臺風(fēng)的形成問題

臺風(fēng)

最近十幾年來,，由于觀測資料的日益增多,，尤其是依靠氣象衛(wèi)星觀測，對臺風(fēng)發(fā)生的源地和頻率認(rèn)識得更清楚了,。例如在東太平洋,，觀測表明,，每年發(fā)生十幾個風(fēng)暴強度以上的熱帶氣旋，這大大超過以前人們所作的推測或統(tǒng)計,。

據(jù)1960—1965年6年統(tǒng)計,，每年平均發(fā)生8個熱帶風(fēng)暴和颶風(fēng)，而據(jù)1966—1971年統(tǒng)計,，每年平均發(fā)生16個熱帶風(fēng)暴和颶風(fēng),，增加了一倍。臺風(fēng)的源地也比原來認(rèn)為的更遠(yuǎn),。例如西太平洋上的臺風(fēng)其源地有些可以追溯到中太平洋,，甚至東太平洋;大西洋上的颶風(fēng)不少可以追溯到非洲大陸。臺風(fēng)的形成包括臺風(fēng)的發(fā)生和臺風(fēng)的發(fā)展或加強,。臺風(fēng)發(fā)生是指一個弱的未閉合的擾動(渦度為10—15×10-6/秒),如何發(fā)展成一個閉合的較深厚的熱帶氣旋(渦度為50—100×10-6/秒);而臺風(fēng)的發(fā)展是指后者如何增強成臺風(fēng),。

關(guān)于臺風(fēng)形成主要有兩方面的問題：一是臺風(fēng)形成的條件;一是臺風(fēng)形成的物理過程。對這兩個問題雖然研究得很多,，但至今并沒有一致的認(rèn)識,，有不少問題還不完全清楚。臺風(fēng)從本質(zhì)上看,，是出現(xiàn)在熱帶海洋上一種天氣尺度的有組織的對流系統(tǒng),。要使得對流活動或積雨云不斷發(fā)生，低層要有暖濕的空氣,、位勢不穩(wěn)定的層結(jié)和低空輻合或上升運動,，因而臺風(fēng)只能形成在暖的洋面及低層正渦度區(qū)或輻合區(qū)。在熱帶輻合區(qū)附近這些條件?？梢詽M足,。這也說明為什么臺風(fēng)最易發(fā)生在熱帶輻合區(qū)附近。

臺風(fēng)是暖心氣旋性環(huán)流,，高空暖心的建立是臺風(fēng)生成的主要標(biāo)志之一,，而要形成暖心則需要有凝結(jié)潛熱加熱，并能在高空一個小范圍地區(qū)集中和積累,，這要求風(fēng)的垂直切變小,。因而從目前來看，暖的洋面,、低層輻合區(qū),、垂直切變小和有一定的地轉(zhuǎn)偏向力是臺風(fēng)生成的四個必要條件,。雖然有人還提出其它一些有關(guān)的條件,，例如高空輻散及中空濕度條件等，但這不一定是獨立的必要條件,。根據(jù)上述一些條件還不能完全準(zhǔn)確地預(yù)報臺風(fēng)的發(fā)生,。因為滿足上面的條件,，臺風(fēng)并不一定發(fā)生，而有的臺風(fēng)并不完全出現(xiàn)在上述條件下,。

這表明至今人們對臺風(fēng)形成條件的確切作用還不充分了解,。這是因為上述條件只是必要條件，而不是充分條件,。近年來人們根據(jù)個例分析和綜合方法對發(fā)展成臺風(fēng)的云團(擾動)與不發(fā)展成臺風(fēng)的云團的結(jié)構(gòu)和環(huán)境條件作了對比分析,，對臺風(fēng)發(fā)生的條件有了一些新的認(rèn)識。對比分析后發(fā)現(xiàn),，發(fā)展成臺風(fēng)的擾動平均低層相對渦度較大,，為非發(fā)展擾動的二倍，并且垂直速度大了25%,。兩種擾動在500—200毫巴都是暖心,，在對流層頂和近地面100毫巴層中是冷心，而在500—800毫巴,，在發(fā)展擾動中是暖心結(jié)構(gòu),，而非發(fā)展的是冷心結(jié)構(gòu)，這是發(fā)展和不發(fā)展擾動在熱力結(jié)構(gòu)上最基本的差別,。如果這種分析有代表性,，看來判斷一個初生的擾動是否能生成臺風(fēng)，關(guān)鍵不在于高空冷心如何轉(zhuǎn)變成暖心(因為無論是發(fā)展的和不發(fā)展的高空都是暖心),而在于800—500毫巴冷心是否消失或一開始在該層就具有暖心結(jié)構(gòu),。

以后當(dāng)然還有高空暖心進一步集中和增強的問題,。臺風(fēng)內(nèi)切向風(fēng)及相對渦度的分布也證實了上述溫度分布的差異確實是存在的，在發(fā)展的擾動中,，在邊界層正上方有一渦度最大值,，而非發(fā)展擾動中此最大值是位于對流層中部。發(fā)展的擾動所處的環(huán)境一般平均緯向風(fēng)垂直切變比非發(fā)展的要小,，這樣對發(fā)展的擾動,，整個對流層的通風(fēng)作用較小，這可使感熱和潛熱積累,，是臺風(fēng)形成的有利條件,。在發(fā)展的擾動中，在150—250毫巴層中,，反氣旋流出比非發(fā)展的更為明顯,。上述一些差別在判斷一個初生擾動能否進一步發(fā)展是有用的。

要了解臺風(fēng)形成的物理過程,，一般認(rèn)為關(guān)鍵是要解釋高空暖心是如何形成和增強的,，這主要通過凝結(jié)潛熱的釋放。但是在臺風(fēng)中,，潛熱的釋放不是隨機的,，而是受天氣尺度制約的,。這涉及到臺風(fēng)中不同尺度系統(tǒng)的相互作用問題，要了解臺風(fēng)的形成過程必須從各種尺度相互作用的觀點進行考察,。在熱帶地區(qū)主要有四種尺度(見表1),這四種尺度間有明顯的相互作用,。一般說來，大尺度系統(tǒng)制約著較小尺度系統(tǒng)的發(fā)生發(fā)展;另一方面,，較小尺度系統(tǒng)的輸送過程對大尺度產(chǎn)生反饋作用,。實際上尺度相互作用的過程比較復(fù)雜。在某一種尺度天氣系統(tǒng)發(fā)展過程中常常會涉及到幾種尺度的相互作用過程,。

臺風(fēng)本身是天氣尺度的系統(tǒng)(B尺度),但它包含有更小尺度的系統(tǒng)(C,、D尺度),例如深厚的積雨云是積云尺度(D尺度),螺旋云帶及其間的下沉區(qū)、眼區(qū)是中尺度(C尺度),。這幾種尺度系統(tǒng)之間具有明顯的特征,，但它們又高度有機地相互作用著。目前了解較多的是B尺度和D尺度之間的關(guān)系及B尺度與C尺度之間的關(guān)系,，臺風(fēng)的形成基本上是上兩種尺度相互作用造成不穩(wěn)定性的結(jié)果(即第二類條件不穩(wěn)定,，CISK),這是一種正反饋過程。目前對于臺風(fēng)內(nèi)三種尺度相互之間的聯(lián)系了解得還不很清楚,，例如臺風(fēng)中螺旋雨帶和眼區(qū)的結(jié)構(gòu)具有高度的組織性,，這種中尺度結(jié)構(gòu)特征是怎樣在大尺度系統(tǒng)中發(fā)生的，又如何在與大尺度系統(tǒng)相互作用中發(fā)展的;另一方面它們與積雨云的關(guān)系又是怎樣?如何表示小尺度系統(tǒng)對大尺度系統(tǒng)的反饋作用也是一個重要問題,，這涉及到積云參數(shù)化問題,。

臺風(fēng)

目前雖然有不同方案，例如濕對流調(diào)整方案,，邊界層輻合方案,，整個氣柱水汽輻合方案等，但其中還有不少問題值得研究和改進,。有些方案過于簡化,。并且主要是考慮B,D尺度的相互作用。這個問題的解決與邊界層問題有密切關(guān)系,。根據(jù)尺度相互作用得到的第二類條件不穩(wěn)定目前認(rèn)為是描述臺風(fēng)發(fā)展的一種重要機制,。這是通過邊界層輻合或水汽向上輸送的作用使擾動增輻的理論：水汽凝結(jié)使?jié)摕後尫牛呖赵雠唾|(zhì)量流出,，地面氣壓下降,，地面輻合增強，如此循環(huán),。

這個理論能較好的解釋發(fā)展的熱帶低壓繼續(xù)增長的問題,，但不能說明這種初始具有一定強度的低壓渦旋是通過什么過程發(fā)展而來的。另外在原來的CISK機制中還存在一個問題，即當(dāng)擾動的尺度為零時,，增長率為最大值。對此不少人進行了研究,，提出了一些新的CISK模式和機制,。根據(jù)CISK機制用數(shù)值模擬方法在模擬臺風(fēng)的發(fā)展或增長方面得到了明顯的成功。這些模式在不同程度上描述了各種尺度之間的相互作用,，尤其是積云對流與大尺度之間的作用,。模式熱帶氣旋的發(fā)展過程和特征與實際情況十分相似。

試驗不僅模擬出了臺風(fēng)的一些主要大尺度特征,，而且還模擬出臺風(fēng)的一些中尺度特征,，如臺風(fēng)眼、眼壁,、螺旋云帶等,。但是目前臺風(fēng)數(shù)值模擬中所取的初始渦旋的強度和垂直伸展厚度都比較強，例如在200—300公里半徑內(nèi),，其渦度比一般發(fā)展成臺風(fēng)的前期擾動的渦度大一個量級,，因而數(shù)值試驗所模擬的實際上是一個初始?xì)庑詼u旋的增長或發(fā)展過程。實際觀測表明,，一般達到上述強度的初始低渦,，有2/3可發(fā)展成臺風(fēng)，因而如何模擬臺風(fēng)的發(fā)展問題還值得進一步研究,。另外,，還應(yīng)考慮臺風(fēng)與環(huán)境場之間的關(guān)系或相互作用，初始資料的輸入等問題,。

臺風(fēng)發(fā)生發(fā)展問題雖然研究得很多,，但在預(yù)報上還沒有什么好方法。目前主要是根據(jù)一些天氣學(xué)條件和衛(wèi)星云圖的特征來預(yù)報臺風(fēng)的形成和加強過程,。將來隨著對臺風(fēng)形成本質(zhì)的進一步認(rèn)識,，在概括出更符合實際的臺風(fēng)形成的物理數(shù)學(xué)模式基礎(chǔ)上，可望提出客觀而有效的預(yù)報方法,。

臺風(fēng)的形成條件

海面水溫在26.5℃以上;一定的正渦度初始擾動;環(huán)境風(fēng)在垂直方向上的切變小;低壓或云團擾動至少離赤道幾個緯度,。由于至今人們對臺風(fēng)形成的認(rèn)識并不充分，因此,，以上所列只是臺風(fēng)形成的必要條件,。

臺風(fēng)的初始階段為熱帶低壓，從最初的低壓環(huán)流到中心附近最大平均風(fēng)力達八級,，一般需要2天左右,，慢的要三四天，快的只要幾個小時,。在發(fā)展階段,，臺風(fēng)不斷吸收能量,，直到中心氣壓達到最低值，風(fēng)速達到最大值,。而臺風(fēng)登陸陸地后,，受到地面摩擦和能量供應(yīng)不足的共同影響，臺風(fēng)會迅速減弱消亡,。

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