熱帶氣旋

熱帶氣旋

熱帶氣旋(熱帶氣旋)

熱帶氣旋是發(fā)生在熱帶，亞熱帶地區(qū)海面上的氣旋性環(huán)流，由水蒸氣冷卻凝結(jié)時(shí)放出潛熱（參見(jiàn)三相變化中，氣態(tài)→液態(tài)時(shí)放熱，且水蒸氣與高空冷空氣凝結(jié)）發(fā)展而出的暖心結(jié)構(gòu)。所以當(dāng)熱帶氣旋登陸后，或者當(dāng)熱帶氣旋移到溫度較低的洋面上，便會(huì)因?yàn)槭�去溫暖、潮濕的空氣供�?yīng)能量，而減弱消散，或失去熱帶氣旋的特性，轉(zhuǎn)化為溫帶氣旋。熱帶氣旋的移動(dòng)主要受到大尺度氣候系統(tǒng)和科里奧利力所影響；此外，科里奧利力與角動(dòng)量原理也使熱帶氣旋的云系圍繞著中心旋轉(zhuǎn)。熱帶氣旋在北半球沿逆時(shí)針?lè)较蛐�轉(zhuǎn)，在南半球則以順時(shí)針旋轉(zhuǎn)。伴隨熱帶氣旋的大風(fēng)、大雨、風(fēng)暴潮等可以造成嚴(yán)重的財(cái)產(chǎn)損失或人命傷亡；不過(guò)熱帶氣旋亦是大氣循環(huán)的一個(gè)組成部分，能夠?qū)�熱能由赤道地區(qū)帶往較高緯度地區(qū)。

目錄 慣用稱呼 生成過(guò)程 生成 運(yùn)動(dòng) 收縮展開(kāi) 慣用稱呼

習(xí)慣上，不同的地區(qū)熱帶氣旋有不同的稱呼。人們稱西北太平洋及其沿岸地區(qū)（例如中國(guó)東南沿岸，韓國(guó)，香港，日本，臺(tái)灣，越南，菲律賓等地）的熱帶氣旋為“臺(tái)風(fēng)”，而大西洋和東北太平洋及其沿岸地區(qū)的熱帶氣旋則依強(qiáng)度稱為熱帶低氣壓、熱帶風(fēng)暴或颶風(fēng)（Hurricane）。氣象學(xué)上，則只有中心風(fēng)力達(dá)到每小時(shí)118公里或以上（颶風(fēng)程度）的熱帶氣旋才會(huì)被冠以“臺(tái)風(fēng)”或“颶風(fēng)”等名字。 南半球在不導(dǎo)致誤會(huì)時(shí)，間中會(huì)采用“氣旋”（英語(yǔ)：Cyclone）一字作“熱帶氣旋”（Tropical Cyclone）的簡(jiǎn)稱。北印度洋地區(qū)則慣用“氣旋風(fēng)暴”（英語(yǔ)：Cyclonic Storm）及相關(guān)分級(jí)稱呼熱帶氣旋。有傳澳洲在1920/30年代以前曾稱當(dāng)?shù)氐臒釒�氣旋為“威利威利”（Willy willy），但澳洲氣象局否定。按現(xiàn)今澳洲氣象局的用詞規(guī)范，“Willy willy”是指塵卷。 熱帶低氣壓 熱帶低氣壓（英語(yǔ)：Tropical Depression，縮寫(xiě)T.D.）是熱帶氣旋的一種，中心持續(xù)風(fēng)力達(dá)每小時(shí)41－62公里，即強(qiáng)風(fēng)級(jí)的級(jí)別，屬于強(qiáng)度最弱的級(jí)別，對(duì)下一級(jí)為低壓區(qū)或熱帶擾動(dòng)，對(duì)上一級(jí)為熱帶風(fēng)暴。它有著有組織的云團(tuán)及雷暴雨帶，其表面循環(huán)系統(tǒng)頗為顯現(xiàn)。一個(gè)熱帶低氣壓通常沒(méi)有風(fēng)眼和缺乏強(qiáng)烈氣旋所呈現(xiàn)的緊密組織及形態(tài)。 熱帶氣旋的中心接近地面或海面部分是一個(gè)低壓區(qū)。地球海平面上所測(cè)得最低的氣壓（870hPa）是在有紀(jì)錄以來(lái)最強(qiáng)的熱帶氣旋臺(tái)風(fēng)泰培（1979）中心所測(cè)得的。

生成過(guò)程

成因是地面溫度高，氣流上升，海面風(fēng)和水蒸氣由于比重大，沿地面補(bǔ)充地面空氣，海面溫度低吸收地面上升的空氣、水蒸氣補(bǔ)充空間。水蒸氣在海上天空積聚，由于蒸汽層上層溫度低，水蒸氣體積縮小比重增大，蒸汽分子下降，由于蒸汽層下面溫度高，下降過(guò)程中吸熱，再度上升遇冷，再下降，如此反復(fù)氣體分子逐漸縮小，最后集中在蒸汽層底層，在底層形成低溫區(qū)，水蒸氣向低溫區(qū)集中，這就形成云。云團(tuán)逐漸變大，云內(nèi)部上下對(duì)流越來(lái)越激烈，幅度越來(lái)越大，溫度越來(lái)越低，對(duì)周?chē)�水蒸氣冷卻力越來(lái)越強(qiáng)，水蒸氣補(bǔ)充越空間來(lái)越大，水蒸氣體積縮小越來(lái)越快，海面水蒸氣快速向上收縮，周?chē)�水蒸氣快速補(bǔ)充空間便產(chǎn)生氣旋

暖心

熱帶氣旋的暖濕空氣環(huán)繞著中心旋轉(zhuǎn)上升，過(guò)程中水汽凝結(jié)釋放大量潛熱，熱能在中心附近垂直分布。熱帶氣旋內(nèi)各高度（接近海面例外）的氣溫都比氣旋外為高。

中心密集云層區(qū)

圍繞熱帶氣旋中心旋轉(zhuǎn)的密集云層區(qū)，通常是由雷暴產(chǎn)生的卷云。

風(fēng)眼

強(qiáng)烈的熱帶氣旋的環(huán)流中心是下沉氣流，將形成一個(gè)風(fēng)眼。眼內(nèi)的天氣通常都是平靜無(wú)風(fēng)，無(wú)云，甚至?xí)r有陽(yáng)光（但海面仍可能波濤洶涌）。風(fēng)眼通常都是呈圓形，直徑由2公里至370公里不等。較弱的熱帶氣旋的風(fēng)眼可能被中心密集云層區(qū)遮蔽，甚至沒(méi)有風(fēng)眼結(jié)構(gòu)。

風(fēng)眼墻（或稱眼壁）

包圍風(fēng)眼的是圓桶狀的風(fēng)眼墻，風(fēng)眼墻內(nèi)對(duì)流非常強(qiáng)烈，其云層的高度在熱帶氣旋內(nèi)通常是最高的，降水的強(qiáng)度和風(fēng)力的強(qiáng)度在熱帶氣旋內(nèi)也是最大的。強(qiáng)烈的熱帶氣旋有眼壁置換周期，產(chǎn)生新的外眼壁替代內(nèi)壁。其成因?yàn)闊釒�氣旋眼壁外圍的螺旋雨帶重組，然后漸漸向內(nèi)移動(dòng)，竊取了眼壁的濕氣與能量。在這階段，熱帶氣旋進(jìn)入了一個(gè)減弱的過(guò)程。在外圍新的眼壁完全取代舊眼壁，如果環(huán)境許可，熱帶氣旋會(huì)重新增強(qiáng)。透過(guò)多頻微波掃描和雷達(dá)可以清楚觀測(cè)到眼墻更新周期中的熱帶氣旋出現(xiàn)雙重眼壁；如果熱帶氣旋眼壁置換的過(guò)程較為明顯，更可從可見(jiàn)光和紅外線衛(wèi)星云圖上觀測(cè)到。

螺旋雨帶

螺旋雨帶是繞著熱帶氣旋中心運(yùn)動(dòng)的雨云和雷暴。在北半球，螺旋雨帶向逆時(shí)針?lè)较蚶@中心運(yùn)動(dòng)。螺旋雨帶會(huì)為地面帶來(lái)大風(fēng)雨，而在每條雨帶之間則會(huì)較為平靜。在接近陸地的熱帶氣旋，螺旋雨帶中會(huì)形成龍卷風(fēng)。擁有多條螺旋雨帶的熱帶氣旋一般較強(qiáng)及發(fā)展成熟；但也有一些“環(huán)狀颶風(fēng)”的主要特征是沒(méi)有螺旋雨帶。

外散環(huán)流

所有低壓系統(tǒng)均需要高空輻散以持續(xù)增強(qiáng)，熱帶氣旋的輻散從所有方向流出。因?yàn)榭评飱W利力的作用，熱帶氣旋的高空呈反氣旋式外散環(huán)流。地面或海面的風(fēng)強(qiáng)力向內(nèi)旋轉(zhuǎn)，隨著高度上升減弱，最終改變方向。這個(gè)特點(diǎn)和熱帶氣旋中心的暖心結(jié)構(gòu)有關(guān)，所以熱帶氣旋需要垂直風(fēng)切變微弱的環(huán)境維持暖心結(jié)構(gòu)，才能延續(xù)輻散。

生成

生成的動(dòng)力

美國(guó)國(guó)家大氣研究中心（英語(yǔ)：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(lèi)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�氣旋帶�?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。對(duì)于熱帶氣旋的形成條件，至今尚在研究之中，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(huà)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(lèi)為亞熱帶氣旋。若擁有更多熱帶氣旋的特性，可以被分類(lèi)為熱帶氣旋。例子如臺(tái)風(fēng)白海豚。

運(yùn)動(dòng)

引導(dǎo)氣流（駛流）

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。

科里奧利力

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。科氏力并非真實(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)的系數(shù)： 其中為緯度；為角速度。因此地球上的科里奧利加速度為： 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�卻非科氏力，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(kāi)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。

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。

藤原效應(yīng)

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(jiàn)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

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�氣旋風(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。

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