臺(tái)風(fēng)內(nèi)力運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn) 臺(tái)風(fēng)內(nèi)力為什么指向西北

導(dǎo)語(yǔ)：臺(tái)風(fēng)內(nèi)力運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)是什么?在臺(tái)風(fēng)的生成階段,，由于海洋表面溫度的升高,，大量的水汽被蒸發(fā)到空中，形成巨大的熱帶擾動(dòng),，這些擾動(dòng)在受到一定的環(huán)境條件如風(fēng)速剪切,、地轉(zhuǎn)偏向力等因素的影響下,，逐漸形成熱帶氣旋，進(jìn)而演化為臺(tái)風(fēng)，在這個(gè)階段,，內(nèi)力運(yùn)動(dòng)主要表現(xiàn)為水汽的上升和凝結(jié),，釋放出大量的潛熱，為臺(tái)風(fēng)的生成提供了必要的能量,，接下來就一起去看看臺(tái)風(fēng)內(nèi)力為什么指向西北吧!

臺(tái)風(fēng)內(nèi)力運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)?

臺(tái)風(fēng)

臺(tái)風(fēng)除了存在旋轉(zhuǎn)流場(chǎng)外,，整個(gè)臺(tái)風(fēng)系統(tǒng)還存在著相對(duì)于地球表面的移動(dòng)，即臺(tái)風(fēng)中心的運(yùn)動(dòng),。我們知道,，作用在臺(tái)風(fēng)內(nèi)空氣質(zhì)點(diǎn)上的科里奧利力分布是不均勻的，我們稱臺(tái)風(fēng)范圍內(nèi)空氣質(zhì)點(diǎn)所受科里奧利力的積分和(即凈力)為臺(tái)風(fēng)內(nèi)力,。

當(dāng)臺(tái)風(fēng)周圍的基本氣流很弱、而臺(tái)風(fēng)的移動(dòng)主要由臺(tái)風(fēng)內(nèi)力所引起時(shí),，我們稱臺(tái)風(fēng)的這種運(yùn)動(dòng)為內(nèi)力運(yùn)動(dòng)?，F(xiàn)在來看兩種簡(jiǎn)單的情況，先看由于臺(tái)風(fēng)的旋轉(zhuǎn)流場(chǎng)所引起的內(nèi)力,。假定某一固定圓周上臺(tái)風(fēng)的切向風(fēng)速相等,。但因緯度不等，作用在空氣質(zhì)點(diǎn)上的科里奧利力(F=—22sinφ·va)南北是不等的,。A,C兩點(diǎn)和B,D兩點(diǎn)緯度分別相等,，科里奧利力在東西方向的分量分別抵消。

A,B兩點(diǎn)和C,D兩點(diǎn)緯度不等,，A和C兩點(diǎn)科里奧利力向北的分量將超過B和D兩點(diǎn)向南的分量,。將作用在臺(tái)風(fēng)環(huán)流各點(diǎn)上的科里奧利力合起來，則產(chǎn)生一個(gè)向北的凈力(F=ZFv,-ZFsy),(N表示北半圓,，S表示南半圓),。另外，臺(tái)風(fēng)除切向旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)外,，還存在經(jīng)向輻合運(yùn)動(dòng),，輻合流場(chǎng)也產(chǎn)生內(nèi)力。臺(tái)風(fēng)經(jīng)向輻合流場(chǎng)所受科里奧利力的合力,，產(chǎn)生一個(gè)向西的凈力(F=ZFx一ΣFsx),。臺(tái)風(fēng)是一個(gè)氣旋性旋轉(zhuǎn)和輻合氣流的系統(tǒng)，因此受到一個(gè)向西北方向作用的合力,，這就是臺(tái)風(fēng)的內(nèi)力,。

下面我們從普遍的情況出發(fā)，來討論內(nèi)力,。運(yùn)動(dòng)方程可寫成如在臺(tái)風(fēng)中心取一坐標(biāo)系,，x軸和y軸分別以向東為正和向北為正，此坐標(biāo)隨臺(tái)風(fēng)而移動(dòng),。設(shè)uo,v,。分別表示臺(tái)風(fēng)中心的運(yùn)動(dòng)速度,，u,v,w分別為質(zhì)點(diǎn)在臺(tái)風(fēng)坐標(biāo)上的速度分量。則U=Mo十uV=vo+vW=w代入(7.4)和(7.5)并略去小量項(xiàng)得并用高斯公式,，則得到(7.8)(7.9)φ,。是渦旋中心所在的緯度，方程(7.8)和(7.9)表明,，臺(tái)風(fēng)中心的運(yùn)動(dòng),，主要取決于三項(xiàng)：左端第二項(xiàng)是臺(tái)風(fēng)整體運(yùn)動(dòng)所受到的科里奧利力，右端第一項(xiàng)是氣壓場(chǎng)作用在臺(tái)風(fēng)圓柱界面上的外力,，右端第二項(xiàng)是作用在臺(tái)風(fēng)內(nèi)部渦漩流場(chǎng)空氣質(zhì)點(diǎn)上科里奧利力的總和,，也就是臺(tái)風(fēng)所受到的內(nèi)力在緯向和經(jīng)向上的分量。本節(jié)主要討論這一項(xiàng),。

今將內(nèi)力變換到圓柱坐標(biāo)上積分,，圓柱坐標(biāo)的原點(diǎn)取在臺(tái)風(fēng)中心?？梢钥闯?=v,cosθ—vzsinθv=v,sinθ+vzcosθ令柯利奧利參數(shù)2Qsinφ=f=fo+βy=fo+βrsinθfo為臺(tái)風(fēng)中心所在緯度上的柯利奧利參數(shù),，而在一個(gè)臺(tái)風(fēng)范圍內(nèi)，可以取β為常數(shù),，即把φ取為臺(tái)風(fēng)中心所在的緯度φo,則(7.8)式中的內(nèi)力項(xiàng)可寫成今假定臺(tái)風(fēng)為圓對(duì)稱,，即v,和va僅為r的函數(shù)，則可得同理可得Ix,I,分別為內(nèi)力在緯向和經(jīng)向的分量,，w,v,和vx分別為就臺(tái)風(fēng)整體來平均的上升氣流速度,、徑向輻合氣流速度和切向速度，H為臺(tái)風(fēng)的垂直厚度,，ro為臺(tái)風(fēng)的半徑,。

(1)臺(tái)風(fēng)的范圍愈大，所受內(nèi)力愈大,。低緯度的內(nèi)力較高緯度內(nèi)力大,。

(2)上升運(yùn)動(dòng)和徑向輻合產(chǎn)生一個(gè)向西的內(nèi)力，這兩種運(yùn)動(dòng)的速度愈大,，向西的內(nèi)力愈大,。反之，下沉運(yùn)動(dòng)和徑向輻散產(chǎn)生一個(gè)向東的內(nèi)力,，大小也與這兩種運(yùn)動(dòng)的速度成正比,。

(3)氣旋性的切向速度產(chǎn)生一個(gè)向北的內(nèi)力，氣旋性旋轉(zhuǎn)速度愈大,，向北的內(nèi)力也愈大,。反之，反氣旋性旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生一個(gè)向南的內(nèi)力，大小也與速度成正比,。

(4)臺(tái)風(fēng)是一個(gè)輻合上升和氣旋性旋轉(zhuǎn)的環(huán)流系統(tǒng),，產(chǎn)生一個(gè)向西和向北的分力，總的內(nèi)力是西北方向的,。這與前面的分析是一致的,。在科里奧利力的力場(chǎng)中，某一個(gè)方向的內(nèi)力自然不單只改變?cè)摲较虻姆炙?，如果把臺(tái)風(fēng)看成質(zhì)點(diǎn),，則在向西的內(nèi)力作用下，臺(tái)風(fēng)在向西運(yùn)動(dòng)的過程中將增加向北的分速度,，而在向北的內(nèi)力作用下將增加向東的分速度,。所以當(dāng)環(huán)境氣流很微弱時(shí)，如臺(tái)風(fēng)范圍迅速擴(kuò)大,，強(qiáng)度急劇增加,，原來的內(nèi)力為I,增強(qiáng)的內(nèi)力為△I,相應(yīng)增加的分速度為△U,假定臺(tái)風(fēng)原來向西移動(dòng)的移速為U,由于內(nèi)力加強(qiáng)所產(chǎn)生的合速度應(yīng)當(dāng)為V=U+△U,可見臺(tái)風(fēng)是要向北偏的，如果△I很大,，臺(tái)風(fēng)甚至要向東北移動(dòng),，亦即要轉(zhuǎn)向,。下面舉一個(gè)實(shí)例來說明這個(gè)問題,。

1963年8月24日，在我國(guó)編號(hào)區(qū)以東的中太平洋上,，生成一個(gè)臺(tái)風(fēng),，其外文名為Elaine,以后發(fā)展為強(qiáng)臺(tái)風(fēng)。24日及其以后的幾天里,，臺(tái)風(fēng)周圍上下各層的東風(fēng)氣流較弱,而且周圍氣流是引導(dǎo)臺(tái)風(fēng)向西移動(dòng)的,這是考察內(nèi)力運(yùn)動(dòng)一個(gè)比較理想的條件,。24—27日的三天里，中心附近最大風(fēng)速?gòu)?5米/秒加強(qiáng)到45米/秒,，中心氣壓從1004毫巴加深到965毫巴,。可見這個(gè)臺(tái)風(fēng)在這三天里得到了迅猛的加強(qiáng)和發(fā)展,。這個(gè)臺(tái)風(fēng)的尺度在這三天里也得到顯著擴(kuò)大,，6級(jí)風(fēng)圈的半徑從3.8個(gè)緯距擴(kuò)大到8.0個(gè)緯距，這說明內(nèi)力作用有了加強(qiáng),。與這種變化相應(yīng),，25日比24日偏北30°,26日比25日偏北45°,27日比26日向東北繼續(xù)偏30°。從臺(tái)風(fēng)的移動(dòng)過程看臺(tái)風(fēng)幾乎與等壓線方向垂直地向偏北方向移動(dòng),，嵌入到太平洋高壓之中,以后又穿過這個(gè)高壓向東北方向轉(zhuǎn)向,。相對(duì)于行星尺度的基本流場(chǎng)來說，臺(tái)風(fēng)的尺度是較小的。

臺(tái)風(fēng)

在自轉(zhuǎn)著的地球上,，臺(tái)風(fēng)在大型基本流場(chǎng)內(nèi)的運(yùn)動(dòng),，將受到兩個(gè)主要外力的作用，一個(gè)是和基本流場(chǎng)對(duì)應(yīng)的氣壓梯度力,，這在等壓面上稱為位勢(shì)梯度力;另一個(gè)是作用在臺(tái)風(fēng)整個(gè)系統(tǒng)上的科里奧利力(這個(gè)力與臺(tái)風(fēng)中心的移速有關(guān),，不要和作用在臺(tái)風(fēng)內(nèi)空氣質(zhì)點(diǎn)上科里奧利力的積分和混淆)。因此,，如圖7.9所示,，比基本流場(chǎng)尺度小的臺(tái)風(fēng)，將大致上沿大型基本流場(chǎng)的方向移動(dòng),。臺(tái)風(fēng)的這種運(yùn)動(dòng)稱為牽引運(yùn)動(dòng),。在多數(shù)情況下，牽引運(yùn)動(dòng)是臺(tái)風(fēng)移動(dòng)最主要的一種方式,。到目前為止,，臺(tái)風(fēng)的路徑預(yù)報(bào)，主要還是根據(jù)牽引原理來做的,。臺(tái)風(fēng)為什么受到基本氣流牽引?下面從運(yùn)動(dòng)方程來討論,。臺(tái)風(fēng)環(huán)流系統(tǒng)的加速度和作用在臺(tái)風(fēng)整體上的力，其關(guān)系已由給出,。稍作變換后可寫成但是,，臺(tái)風(fēng)的實(shí)際路徑和基本流場(chǎng)并不完全一致。當(dāng)考慮到氣壓梯度力,、科里奧利力和內(nèi)力Ix,I,平衡后,，這種偏差就顯示出來了。

下面從5種常見的基本流場(chǎng)來討論,，請(qǐng)注意臺(tái)風(fēng)的內(nèi)力I總是指向西北方的,，這在上一節(jié)作了詳細(xì)討論。東風(fēng)帶的基本流場(chǎng)氣壓梯度力VP指向南,，內(nèi)力I指向西北,，為達(dá)到三力平衡，地轉(zhuǎn)偏向力一fV應(yīng)指向東北,，這個(gè)力應(yīng)當(dāng)在臺(tái)風(fēng)移向的右側(cè)并與臺(tái)風(fēng)移速V垂直,，故臺(tái)風(fēng)應(yīng)向西偏北方向移動(dòng)，偏向大型氣壓場(chǎng)高壓一側(cè),。當(dāng)臺(tái)風(fēng)轉(zhuǎn)向進(jìn)入西風(fēng)帶以后,，將偏向低壓一側(cè)。是臺(tái)風(fēng)在南北向基本氣流里向北移動(dòng)的情況,，它將偏向高壓一側(cè),。在我國(guó)東部海面上北移的臺(tái)風(fēng),，絕大多數(shù)都將右偏轉(zhuǎn)向，只有很少一部分西折登陸我國(guó)北方地區(qū),。使氣壓梯度力與內(nèi)力大體在一個(gè)方向,，在地轉(zhuǎn)偏向力與這兩個(gè)力平衡時(shí)，臺(tái)風(fēng)基本上與氣流的方向一致,，偏差最小,。

氣壓梯度力與內(nèi)力方向相反，臺(tái)風(fēng)沿基本氣流成倒拋物線移動(dòng),，偏差也最小,。以上5種情況中，如果大型氣壓場(chǎng)條件相同(即氣壓梯度力相等),則b?c,d三種情況中,，臺(tái)風(fēng)移動(dòng)的速度將大于a,e兩種情況,，因前三種情況地轉(zhuǎn)偏向力比后兩種大?？紤]大型氣壓場(chǎng)基本氣流的牽引運(yùn)動(dòng),，再經(jīng)過對(duì)其它力作用的訂正來做路徑預(yù)報(bào)，做法雖然簡(jiǎn)單,，但仍不失為預(yù)報(bào)臺(tái)風(fēng)未來行向的一種有效方法,。Dunn和Millerl1]發(fā)現(xiàn)，當(dāng)颶風(fēng)向西和西北移動(dòng)時(shí),，路徑偏于基本氣流右方10°-—20°,。

在實(shí)際工作中也發(fā)現(xiàn)，預(yù)報(bào)的臺(tái)風(fēng)中心位置常比臺(tái)風(fēng)實(shí)際的中心位置偏南,。這種偏差與上面的分析也是一致的,。據(jù)統(tǒng)計(jì)2.在西風(fēng)帶中,，臺(tái)風(fēng)路徑向700毫巴以上各層基本氣流的低壓一側(cè)偏;在東風(fēng)帶中,，對(duì)于700毫巴以上各層基本氣流臺(tái)風(fēng)移動(dòng)偏在其右方，即向高壓一側(cè)偏,，對(duì)于700毫巴以下的基本氣流,，臺(tái)風(fēng)路徑向低壓一側(cè)偏。因此,，如果采用上下兩層基本氣流的平均來估計(jì)臺(tái)風(fēng)的牽引運(yùn)動(dòng),，可以改進(jìn)預(yù)報(bào)結(jié)果。統(tǒng)計(jì)這種偏差,，并給以合理的訂正,，對(duì)臺(tái)風(fēng)的實(shí)際預(yù)報(bào)是很有好處的。

臺(tái)風(fēng)內(nèi)力為什么指向西北

臺(tái)風(fēng)內(nèi)力指向西北的原因主要在于臺(tái)風(fēng)本身所產(chǎn)生的力和地球自轉(zhuǎn)的影響,，?以及臺(tái)風(fēng)外圍環(huán)境流場(chǎng)對(duì)臺(tái)風(fēng)渦旋的作用力,。?

臺(tái)風(fēng)內(nèi)力主要由于臺(tái)風(fēng)是一團(tuán)以逆時(shí)針方向(?北半球)?旋轉(zhuǎn)的空氣,，?在旋轉(zhuǎn)時(shí)，?空氣質(zhì)點(diǎn)的移動(dòng)方向受到地球自轉(zhuǎn)的影響而發(fā)生偏向,。?這種偏向使得臺(tái)風(fēng)向高緯度一側(cè)比向赤道的一側(cè)來得大,，?從而產(chǎn)生了一個(gè)向高緯度的力，?促使臺(tái)風(fēng)向北移動(dòng),。?此外,，?臺(tái)風(fēng)外圍環(huán)境流場(chǎng)對(duì)臺(tái)風(fēng)渦旋的作用力，?即北半球副熱帶高壓南側(cè)基本氣流東風(fēng)帶的引導(dǎo)力,，?也是促使臺(tái)風(fēng)向西移動(dòng)的因素之一,。?內(nèi)力和外力合在一起，?就促使臺(tái)風(fēng)向西北方向移動(dòng),。?

臺(tái)風(fēng)的內(nèi)力主要在臺(tái)風(fēng)初生成時(shí)起作用,，?而外力則是操縱臺(tái)風(fēng)移動(dòng)的主導(dǎo)作用力。?由于副高的形狀,、?位置,、?強(qiáng)度變化以及其它因素的影響，?導(dǎo)致臺(tái)風(fēng)移動(dòng)路徑并非規(guī)律一致而變得多種多樣,。?盡管如此,，?內(nèi)力和外力的共同作用使得臺(tái)風(fēng)基本上自東向西移動(dòng)，?并在一定程度上指向西北方向,。?

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