• 臺風雨的形成

    時間:2024-04-24 12:50:37 煒玲 科普知識 我要投稿
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    臺風雨的形成

      臺風來臨通常會伴隨著強降雨,也就是臺風雨。那你知道臺風雨是怎么形成的嗎?下面小編整理了臺風雨的形成,一起來看一下。

    臺風雨的形成

      臺風雨的形成

      臺風雨,是降雨一種特殊的降雨形式,一般在臺風到來時發生。臺風的中心風力一般很大,最大可達12級以上!降雨的時間一般根據臺風移動的速度而定,短時間內降雨強度非常大,而且伴有強烈的雷電大風。

      臺風雨,是熱帶海洋上的風暴帶來的降雨。這種風暴是由異常強大的海洋濕熱氣團組成的,臺風經過之處暴雨狂瀉,一次可達數百毫米,有時可達1000mm以上,極易造成災害。稱為臺風雨。臺風不但帶來大風,而且相伴發生降水。臺風云系有一定規律,臺風中的降水分布在海洋上也很有規律,但是在臺風登陸后,由于地形摩擦作用,就不那么有規律了。風中有上升氣流的整個渦旋區,都有降水存在,但是以上升運動最強的云墻區降水量最大,臺風眼區氣流下沉,一般沒有降水。臺風區內水汽充足,上升運動強烈,降水量常常很大,臺風到來,日降水量平均在800毫米以上,強度很大,多屬陣性。臺風登陸常常產生暴雨,少則200~300毫米,多則在1000以上。中國東南沿海,是臺風登陸的主要地區,臺風雨所占比重相當大。

      臺風的同時會帶來暴雨,這與臺風的結構和臺風維持的機理有關,臺風能夠維持是由于熱能轉換為動能,熱能來源于熱帶的溫度較高的洋面而蒸發的水汽,這一些水汽要釋放熱能必須進行相態變化,也就是從氣態變為液態水,釋放大量的能量轉換為動能,這動能又抽取更多的高溫水汽,水汽再釋放熱能,這樣就形成熱機。所以臺風就有大量的液態水釋放和降落形成暴雨。

      臺風形成的原因

      在海洋面溫度超過26℃以上的熱帶或副熱帶海洋上,由于近洋面氣溫高,大量空氣膨脹上升,使近洋面氣壓降低,外圍空氣源源不斷地補充流入上升去。受地轉偏向力的影響,流入的空氣旋轉起來。而上升空氣膨脹變冷,其中的水汽冷卻凝結形成水滴時,要放出熱量,又促使低層空氣不斷上升。這樣近洋面氣壓下降得更低,空氣旋轉得更加猛烈,最后形成了臺風。

      從臺風結構看到,如此巨大的龐然大物,其形成主要原因有四個:

      一、要有廣闊的高溫、高濕的大氣。熱帶洋面上的底層大氣的溫度和濕度主要決定于海面水溫,臺風只能形成于海溫高于26℃-27℃的暖洋面上,而且在60米深度內的海水水溫都要高于26℃-27℃

      二、要有低層大氣向中心輻合、高層向外擴散的初始擾動。而且高層輻散必須超過低層輻合,才能維持足夠的上升氣流,低層擾動才能不斷加強

      三、垂直方向風速不能相差太大,上下層空氣相對運動很小,才能使初始擾動中水汽凝結所釋放的潛熱能集中保存在臺風眼區的空氣柱中,形成并加強臺風暖中心結構

      四、要有足夠大的地轉偏向力作用,地球自轉作用有利于氣旋性漩渦的生成。地轉偏向力在赤道附近接近于零,向南北兩極增大,臺風基本發生在大約離赤道5個緯度以上的洋面上。

      為什么臺風登陸后強度減弱而暴雨不減?

      臺風登陸后深入內陸,受到地面摩擦力的影響,風速逐漸減小,強度大大削弱。但這時往往會暴雨傾注,造成山洪暴發,沖毀水庫,淹沒田地等嚴重的洪水災害。

      以2008年在浙江沿海登陸的臺風云娜為例,8月12日晚8點登陸后,以每小時20公里左右的速度向西北方向移動,13日凌晨在穿過浙江中部時減弱為強熱帶風暴,上午減弱為熱帶風暴,并進入江西境內。在江西北部共逗留22小時,14日上午移入湖南東北部、湖北東南部地區逐漸減弱成低氣壓。雖在北上西進的過程中強度減弱,但所經之地都降了暴雨和大暴雨:浙江省累計雨量超過100毫米的站點有275個,其中超過200毫米的站點有79個,超過300毫米的站點有36個。高強度的降雨,造成樂清等地發生重大泥石流、山體滑坡;溫臺沿海平原水位暴漲,大面積農田被淹等災害;江西省贛北永修、贛東東鄉等四縣降雨量超過200毫米,全省大部分地區受此次降雨影響,旱情已大為緩解;湖北11個縣市降暴雨,過程累計雨量全省共有20個縣市超過50毫米,6個縣市雨量超過100毫米。

      那么為什么臺風登陸后強度減弱而暴雨卻不減?我們知道,臺風是圍繞低氣壓中心猛烈旋轉的熱帶大氣旋渦,當它登陸后,受到粗糙不平的地面摩擦影響,風力便大大減小,中心氣壓迅速升高強度減弱?墒窃诟呖,大風仍然圍繞著低氣壓中心吹刮著,來自海洋上高溫高濕的空氣仍然在上升和凝結,不斷制造出雨滴。如果潮濕空氣遇到大山,山的迎風坡還會迫使它加速上升和凝結,這樣以來那里的暴雨就更兇猛了。

      有時還會有這樣的情況發生,即臺風登陸以后,已疲憊不堪,風力減小,中心移動緩慢,甚至老是在一個地方停滯徘徊。這樣,暴雨一連幾天幾夜的傾瀉在同一個地區,暴雨造成的災情就更嚴重了。1975年8月河南省特大的暴雨,就是臺風登陸后的低壓中心一連幾天在那兒停滯所造成的。

      什么是臺風?

      臺風,也被稱為熱帶氣旋,是在熱帶海洋上形成并發展的一種強烈天氣現象。它們是氣象界最具破壞性的氣旋風暴之一。由于巨大的風力和暴雨,臺風常常造成沿海地區的重大災害。

      臺風是如何形成的?

      臺風的形成過程可以分為幾個關鍵步驟。首先,海洋中的水溫必須達到26°C以上。這樣的溫暖水域提供了臺風形成所需的巨大能量。

      接下來,一個初始的氣旋擾動在熱帶氣旋活動帶中誕生。這個擾動可以來自熱帶低壓或者季風槽等天氣系統。當這個擾動遇到適宜的大氣條件時,它就有可能演化成臺風。

      水汽是臺風的燃料,而大氣中的水汽主要來自海洋表面的蒸發。當水溫升高時,水汽蒸發增加,為臺風提供了更多的能量。

      另一個重要的因素是水平風切變。水平風切變指的是高空和地面之間的風向和風速變化。水平風切變較小有利于臺風的形成,因為它有助于將能量有效地輸送到臺風系統中。

      最后,熱帶地區通常具有穩定的環流環境,如季風環流和副熱帶高壓。這種穩定的環流環境對于臺風的形成和發展非常有利。

      為什么只有沿海地區才有臺風?

      臺風之所以主要出現在沿海地區,是因為臺風需要大量的水汽和熱量來維持其強度和活動。沿海地區鄰近溫暖的海洋,為臺風形成所需的條件提供了保障。然而,位于陸地上的地區由于缺乏水汽和熱量的補充,很少會有臺風形成。

      臺風形成條件

      1、大范圍的暖海水

      臺風可以說是一個“移動的熱能機器”。有人估算說,一個臺風的能量相當于好多顆原子彈的能量。

      那它的能量哪里來呢?簡單點來說,來自于高海溫。

      在低緯度的高海溫背景下,濕空氣上升時水汽凝結而釋放的巨大潛熱是能量之源。發生臺風的時候,海溫一般高于26.5℃。

      1822號“山竹”大家還記得嗎?

      “山竹”不遠萬里從太平洋深處一路西行,然后登陸江門時中心附近觀測到最大風速達45米每秒,這是14級風速,陸上絕少見到。

      而它之所以這么強,是因為它經過的海域海溫基本在30℃以上,高海溫為它的發展提供了充足能量,而這個長途跋涉的過程,也是它能量積聚成為超強臺風的過程。

      2、一定的地轉偏向力

      臺風喜歡暖海水,而赤道,想想也是很暖的,那么臺風會在赤道上出現嗎?

      答案是:不能!

      我們在臺風的定義中強調了它是一種“強烈氣旋性渦旋”。

      下圖里面2013年的這只“海燕”,就這么瘋狂地邊旋轉,邊西行,給很多地區,尤其是菲律賓造成了巨大傷害,也因此臺風家族再無“海燕”,而被“白鹿”代替。

      臺風是低壓,如果只考慮氣壓梯度力,是這樣的:

      這是典型的直來直去,不帶拐彎的。那怎么才能轉圈呢?靠的是一個重要的“力”:科氏力。

      還記得高中時常問的河道問題嗎?比如:北半球自西向東的河流,哪岸侵蝕厲害?

      這個問題考慮的力就是“科氏力”,也稱作地轉偏向力。

      在北半球,地轉偏向力指向運動方向的右側,南半球,地轉偏向力指向運動方向的左側。

      再回到臺風問題上,剛剛說如果只考慮氣壓梯度力,那么是典型的直來直去,而考慮了地轉偏向力后,就從直來直去變成了這樣:

      轉!起!來!了!

      當然更嚴格地說,除了氣壓梯度力,地轉偏向力,實際上還存在摩擦力,以及轉起來之后還有一個“慣性離心力”,最終才有了臺風旋轉的真實樣子。然而不得不說,地轉偏向力是臺風起轉的關鍵力。

      所以,赤道上為什么沒有臺風?因為赤道上沒有地轉偏向力啊,直來直去就還是直來直去。

      臺風也很少在南北緯5°以內的近赤道地區生成。(小Tips:近赤道的臺風,有兩個很近的,一個是0.7°N附近生成的Agni,一個1.5°N附近生成的Vamei)

      3、熱帶擾動

      在臺風形成之前,一般我們都可以清楚從云圖上看到一些熱帶擾動“云團”,這些擾動我們還通常稱之為“臺風胚胎”。

      比如1916號“琵琶”在生成之前,在海洋上就有這樣的三個擾動:

      廣義的熱帶擾動通常包括熱帶輻合帶,東風波等。

      熱帶輻合帶包括季風輻合帶和信風輻合帶。西北太平洋上的很多臺風是在季風輻合帶,也就是季風槽上生成的。

      簡單點說,在北半球夏季,氣流從南半球越過赤道到達北半球后,受到地轉偏向力的作用逐漸轉為西南風,西南風與東北信風在赤道以北相遇,就使得熱帶輻合帶偏離赤道了,這樣的赤道輻合帶還稱作是“靜風帶”。

      季風槽上由于氣流的輻合,且偏離赤道有地轉偏向力的作用,通常會生成一串逆時針旋轉的氣流漩渦,就是臺風胚胎。

      暖洋面提供了充沛的水汽,擾動使得水汽輻合上升,凝結潛熱釋放,地轉偏向力使它轉動,這樣就能形成臺風了嗎?

      還差一個很重要的條件。

      4、弱的垂直風切變

      什么是弱的垂直風切變?用通俗點的話說,就是高低空之間的風差別要小。

      有了熱帶擾動后,假設高低空之間的風向風速差別很小,那么上下空氣柱的行動一致,能量更加容易積聚。

      假設低層風小,上層風卻很大,或者方向不一致,那么能量就會被“吹散”,從而熱帶擾動就止步于擾動,無法形成臺風了。

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