正文 第四章 風雨雷電(1 / 3)

1.台風

台風

台風和颶風都是產生於熱帶洋麵上的一種強烈的熱帶氣旋,隻是發生地點不同,叫法不同,在北太平洋西部、國際日期變更線以西,包括南中國海範圍內發生的熱帶氣旋稱為台風;而在大西洋或北太平洋東部的熱帶氣旋則稱颶風,也就是說在美國一帶稱颶風,在菲律賓、中國、日本一帶叫台風。

台風經過時常伴隨著大風和暴雨天氣。風向呈逆時針方向旋轉。等壓線和等溫線近似為一組同心圓。中心氣壓最低而氣溫最高。

台風的形成:從台風結構看到,如此巨大的龐然大物,其產生必須具備特有的條件。

1.要有廣闊的高溫、高濕的大氣。熱帶洋麵上的底層大氣的溫度和濕度主要決定於海麵水溫,台風隻能形成於海溫高於26℃~27℃的暖洋麵上,而且在60米深度內的海水水溫都要高於26℃~27℃;

2.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;

3.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台風眼區的空氣柱中,形成並加強台風暖中心結構;

4.要有足夠大的地轉偏向力作用,地球自轉作用有利於氣旋性渦旋的生成。地轉偏向力在赤道附近接近於零,向南北兩極增大,台風發生在大約離赤道5個緯度以上的洋麵上。

台風的分級:

超強台風:底層中心附近最大平均風速≥51.0米/秒,也即16級或以上。

強台風:底層中心附近最大平均風速41.5~50.9米/秒,也即14~15級。

台風:底層中心附近最大平均風速32.7~41.4米/秒,也即12~13級。

強熱帶風暴:底層中心附近最大平均風速24.5~32.6米/秒,也即風力10~11級。

熱帶風暴(TS):底層中心附近最大平均風速17.2~24.4米/秒,也即風力8~9級。

熱帶低壓(TD):底層中心附近最大平均風速10.8~17.1米/秒,也即風力為6~7級。

台風的路徑:台風移動的方向和速度取決於作用於台風的動力。動力分內力和外力兩種。內力是台風範圍內因南北緯度差距所造成的地轉偏向力差異引起的向北和向西的合力,台風範圍愈大,風速愈強,內力愈大。外力是台風外圍環境流場對台風渦旋的作用力,即北半球副熱帶高壓南側基本氣流東風帶的引導力。內力主要在台風初生成時起作用,外力則是操縱台風移動的主導作用力,因而台風基本上自東向西移動。由於副高的形狀、位置、強度變化以及其它因素的影響,致台風移動路徑並非規律一致而變得多種多樣。以北太平洋西部地區台風移動路徑為例,其移動路徑大體有三條:

西進型台風自菲律賓以東一直向西移動,經過南海最後在中國海南島或越南北部地區登陸,這種路線多發生在10~11月,2006年就是典型的例子

登陸型:台風向西北方向移動,穿過台灣海峽,在中國廣東、福建、浙江沿海登陸,並逐漸減弱為低氣壓。這類台風對中國的影響最大。近年來對江蘇影響最大的“9015”和“9711”號兩次台風,都屬此類型,7~8月基本都是此類路徑

拋物線型:台風先向西北方向移動,當接近中國東部沿海地區時,不登陸而轉向東北,向日本附近轉去,路徑呈拋物線形狀,這種路徑多發生在5~6月和9~11月

台風形成後,一般會移出源地並經過發展、減弱和消亡的演變過程。一個發展成熟的台風,圓形渦旋半徑一般為5OOkm~1000km,高度可達15km~20km,台風由外圍區、最大風速區和台風眼三部分組成。外圍區的風速從外向內增加,有螺旋狀雲帶和陣性降水;最強烈的降水產生在最大風速區,平均寬8km~19km,它與台風眼之間有環形雲牆;台風眼位於台風中心區,最常見的台風眼呈圓形或橢圓形狀,直徑約10km~70km不等,平均約45km,台風眼的天氣表現為無風、少雲和幹暖。

中國把進入東經l50度以西、北緯l0度以北、近中心最大風力大幹8級的熱帶低壓、按每年出現的先後順序編號,這就是我們從廣播、電視裏聽到或看到的“今年第號台風(熱帶風暴、強熱帶風暴)”。

台風的編號也就是熱帶氣旋的編號。人們之所以要對熱帶氣旋進行編號,一方麵是因為一個熱帶氣旋常持續一周以上,在大洋上同時可能出現幾個熱帶氣旋,有了序號,就不會混淆;另一方麵是由於對熱帶氣旋的命名、定義、分類方法以及對中心位置的測定,因不同國家、不同方法互有差異,即使同一個國家,在不同的氣象台之間也不完全一樣,因而,常常引起各種誤會,造成了使用上的混亂。

我國從1959年起開始對每年發生或進入赤道以北、180度經線以西的太平洋和南海海域的近中心最大風力大於或等於8級的熱帶氣旋(強度在熱帶風暴及以上)按其出現的先後順序進行編號。近海的熱帶氣旋.當其雲係結構和環流清楚時,隻要獲得中心附近的最大平均風力為7級及以上的報告.也進行編號。編號由四位數碼組成.前兩位表示年份.後兩位是當年風暴級以上熱帶氣旋的序號.如2003年第13號台風“杜鵑”,其編號為O313.表示的就是2003年發生的第13個風暴級以上熱帶氣旋。熱帶低壓和熱帶擾動均不編號。

台風的命名:人們對台風的命名始於20世紀初,據說,首次給台風命名的是20世紀早期的一個澳大利亞預報員,他把熱帶氣旋取名為他不喜歡的政治人物,借此,氣象員就可以公開地戲稱它。在西北太平洋,正式以人名為台風命名始於1945年,開始時隻用女人名,以後據說因受到女權主義者的反對,從1979年開始,用一個男人名和一個女人名交替使用。直到1997年11月25日至12月1日,在香港舉行的世界氣象組織(簡稱WMO)台風委員會第30次會議決定,西北太平洋和南海的熱帶氣旋采用具有亞洲風格的名字命名,並決定從2000年1月1日起開始使用新的命名方法。新的命名方法是事先製定的一個命名表,然後按順序年複一年地循環重複使用。命名表共有140個名字,分別由WMO所屬的亞太地區的柬埔寨、中國、朝鮮、香港、日本、老撾、澳門、馬來西亞、密克羅尼西亞、菲律賓、韓國、泰國、美國以及越南等14個成員國和地區提供.每個國家或地區提供10個名字。這140個名字分成1O組,每組的14個名字.按每個成員國英文名稱的字母順序依次排列.按順序循環使用.即西北太平洋和南海熱帶氣旋命名表。同時.保留原有熱帶氣旋的編號。具體而言,每個名字不超過9個字母;容易發音;在各成員語言中沒有不好的意義;不會給各成員帶來任何困難;不是商業機構的名字;選取的名字應得到全體成員的認可,如有任何一成員反對,這個名稱就不能用作台風命名。

瀏覽台風命名表.已很少用人名,大多使用了動物、植物、食品等的名字,還有一些名字是某些形容詞或美麗的傳說,如玉兔、悟空等。“杜鵑”這個名字是中國提供的.就是我們熟悉的杜鵑花:前一段在我國登陸的“科羅旺”是柬埔寨提供的,是一種樹的名字:“莫拉克”是泰國提供的,意為綠寶石:“伊布都”是菲律賓提供的名字,意為煙囪或將雨水從屋頂排至水溝的水管。

台風的實際命名使用工作由日本氣象廳東京區域專業氣象中心負責,當日本氣象廳將西北太平洋或南海上的熱帶氣旋確定為熱帶風暴強度時,即根據列表給予名稱,並同時給予一個四位數字的編號。編號中前兩位為年份,後兩位為熱帶風暴在該年生成的順序。例如,0704,即2007年第4號熱帶風暴。

根據規定,一個熱帶氣旋在其整個生命過程中無論加強或減弱,始終保持名字不變。如0704號熱帶風暴、強熱帶風暴和台風,其英文名均為“Man-Yi”,中文名為“萬宜”。為避免一名多譯造成的不必要的混亂,中國中央氣象台和香港天文台、中國澳門地球物理暨氣象台經過協商,已確定了一套統一的中文譯名。

一般情況下,事先製定的命名表按順序年複一年地循環重複使用,但遇到特殊情況,命名表也會做一些調整,如當某個台風造成了特別重大的災害或人員傷亡而聲名狼藉,成為公眾知名的台風後.為了防止它與其它的台風同名,台風委員會成員可申請將其使用的名稱從命名表中刪去,也就是將這個名稱永遠命名給這次熱帶氣旋,其他熱帶氣旋不再使用這一名稱。當某個台風的名稱被從命名表中刪除後,台風委員會將根據相關成員的提議,對熱帶氣旋名稱進行增補。

台風的利弊:台風除了給登陸地區帶來暴風雨等嚴重災害外,也有一定的好處。

據統計,包括我國在內的東南亞各國和美國,台風降雨量約占這些地區總降雨量的1/4以上,因此如果沒有台風這些國家的農業困境不堪想象;此外台風對於調劑地球熱量、維持熱平衡更是功不可沒,眾所周知熱帶地區由於接收的太陽輻射熱量最多,因此氣候也最為炎熱,而寒帶地區正好相反。由於台風的活動,熱帶地區的熱量被驅散到高緯度地區,從而使寒帶地區的熱量得到補償,如果沒有台風就會造成熱帶地區氣候越來越炎熱,而寒帶地區越來越寒冷,自然地球上溫帶也就不複存在了,眾多的植物和動物也會因難以適應而將出現滅絕,那將是一種非常可怕的情景。

台風是一種破壞力很強的災害性天氣係統,但有時也能起到消除幹旱的有益作用。其危害性主要有三個方麵:

1.大風。台風中心附近最大風力一般為8級以上。

2.暴雨。台風是最強的暴雨天氣係統之一,在台風經過的地區,一般能產生150mm~300mm降雨,少數台風能產生l000mm以上的特大暴雨。1975年第3號台風在淮河上遊產生的特大暴雨,創造了中國大陸地區暴雨極值,形成了河南“75.8”大洪水。

3.風暴潮。一般台風能使沿岸海水產生增水,江蘇省沿海最大增水可達3m。“9608”和“9711”號台風增水,使江蘇省沿江沿海出現超曆史的高潮位。

台風的防治:加強台風的監測和預報,是減輕台風災害的重要的措施。對台風的探測主要是利用氣象衛星。在衛星雲圖上,能清晰地看見台風的存在和大小。利用氣象衛星資料,可以確定台風中心的位置,估計台風強度,監測台風移動方向和速度,以及狂風暴雨出現的地區等,對防止和減輕台風災害起著關鍵作用。當台風到達近海時,還可用雷達監測台風動向。還有氣象台的預報員,根據所得到的各種資料,分析台風的動向,登陸的地點和時間,及時發布台風預報,台風緊報或緊急警報,通過電視,廣播等媒介為公眾服務,同時為各級政府提供決策依據,發布台風預報或緊報是減輕台風災害的重要措施。

台風的結構和能量:台風在低層主要是流向低壓的流入氣流。由於角動量平衡,在內區可產生很強的風速,在高層是反氣旋的流出氣流。上下層環流之間通過強上升運動聯係起來,這是台風環流的主要特征。台風中最暖的溫度是由下沉運動造成的,它正出現在眼壁內邊緣以內,這裏有最強的下沉運動。在台風低層最大風速半徑處,輻合最強,最大風速值半徑的大小隨高度變化甚小,並位於眼壁之中。另外台風結構的不對稱性也是今年來人們注意的特點,分析表明,無論是在台風內區和外區都有明顯的不對稱性,這種不對稱性對於台風發展和動量及動能的輸送等有重要的作用。天氣尺度的台風是大氣中很強的動能源,因而從能量上台風對大氣環流的變化和維持應有重要的影響,這個問題已經引起了人們的注意。在能量問題上今年來有人還指出,角動量的水平渦旋輸送在台風外區很重要;另外,在外區動量的產生和輸送也很重要,它們在台風能量收支中不應加以忽略,這些都與台風的不對稱性有關。

“台風”一詞的由來:《科技術語研究》2006年第8卷第2期刊登了王存忠《台風名詞探源及其命名原則》一文。文中論及“台風一詞的曆史沿革”,作者認為:在古代,人們把台風叫颶風,到了明末清初才開始使用“飆風”這一名稱,颶風的意義就轉為寒潮大風或非台風性大風的統稱。關於“台風”的來曆,有兩類說法。第一類是“轉音說”,包括三種:一是由廣東話“大風”演變而來;二是由閩南話“風篩”演變而來;三是荷蘭人占領台灣期間根據希臘史詩《神權史》中的人物泰豐Typhoon而命名。第二類是“源地說”,也就是根據台風的來源地賦予其名稱。

2.太陽風

太陽風

太陽風是一種連續存在,來自太陽並以200~800km/s的速度運動的等離子體流。太陽風從太陽大氣最外層的日冕,向空間持續拋射出來的物質粒子流。這種粒子流是從冕洞中噴射出來的,其主要成分是氫粒子和氦粒子。太陽風有兩種:一種持續不斷地輻射出來,速度較小,粒子含量也較少,被稱為“持續太陽風”;另一種是在太陽活動時輻射出來,速度較大,粒子含量也較多,這種太陽風被稱為“擾動太陽風”。擾動太陽風對地球的影響很大,當它抵達地球時,往往引起很大的磁暴與強烈的極光,同時也產生電離層騷擾。太陽風的存在,給我們研究太陽以及太陽與地球的關係提供了方便。為了能夠清楚的表述太陽風是怎樣形成的,我們先來了解一下太陽大氣的分層情況。

一般情況下,我們把太陽大氣分為六層,由內往外依次命名為:日核,輻射區,對流層,光球,色球,日冕。日核的半徑占太陽半徑的四分之一左右,它集中了太陽質量的大部分,並且是太陽百分之九十九以上的能量的發生地。光球是我們平常所見的明亮的太陽圓麵,太陽的可見光全部是由光球麵發出的。

而日冕位於太陽的最外層,屬於太陽的外層大氣。太陽風就是在這裏形成並發射出去的。通過人造衛星和宇宙空間探測器拍攝的照片,我們可以發現在日冕上長期存在著一些長條形的大尺度的黑暗區域。這些區域的X射線強度比其他區域要低得多,從表觀上看就像日冕上的一些洞,我們形象的稱之為冕洞。

冕洞是太陽磁場的開放區域,這裏的磁力線向宇宙空間擴散,大量的等離子體順著磁力線跑出去,形成高速運動的粒子流。粒子流在冕洞底部速度為每秒16km左右,當到達地球軌道附近時,速度可達每秒800km以上。這種高速運動的等離子體流也就是我們所說的太陽風。

太陽風從冕洞噴發而出後,夾帶著被裹挾在其中的太陽磁場向四周迅速吹散。現在我們肯定,太陽風至少可以吹遍整個太陽係。

當太陽風到達地球附近時,與地球的偶極磁場發生作用,並把地球磁場的磁力線吹得向後彎曲。但是地磁場的磁壓阻滯了等離子體流的運動,使得太陽風不能侵入地球大氣而繞過地磁場繼續向前運動。於是形成一個空腔,地磁場就被包含在這個空腔裏。此時的地磁場外形就像一個一頭大一頭小的蛋狀物。

但是,當太陽出現突發性的劇烈活動時,情況會有所變化。此時太陽風中的高能離子會增多,這些高能離子能夠沿著磁力線侵入地球的極區;並在地球兩極的上層大氣中放電,產生絢麗壯觀的極光。

1850年,一位名叫卡林頓的英國天文學家在觀察太陽黑子時,發現在太陽表麵上出現了一道小小的閃光,它持續了約5分鍾。卡林頓認為自己碰巧看到一顆大隕石落在太陽上。

到了20世紀20年代,由於有了更精致的研究太陽的儀器。人們發現這種“太陽光”是普通的事情,它的出現往往與太陽黑子有關。例如,1899年,美國天文學家霍爾發明了一種“太陽攝譜儀”,能夠用來觀察太陽發出的某一種波長的光。這樣,人們就能夠靠太陽大氣中發光的氫、鈣元素等的光,拍攝到太陽的照片。結果查明,太陽的閃光和什麼隕石毫不相幹,那不過是熾熱的氫的短暫爆炸而已。

小型的閃光是十分普通的事情,在太陽黑子密集的部位,一天能觀察到一百次之多,特別是當黑子在“生長”的過程中更是如此。像卡林頓所看到的那種巨大的閃光是很罕見的,一年隻發生很少幾次。

有時候,閃光正好發生在太陽表麵的中心,這樣,它爆發的方向正衝著地球。在這樣的爆發過後,地球上會一再出現奇怪的事情。一連幾天,極光都會很強烈,有時甚至在溫帶地區都能看到。羅盤的指針也會不安分起來,發狂似地擺動,因此這種效應有時被稱為“磁暴”。隨著科技的進步,極光的奧秘也越來越為我們所知,原來,這美麗的景色是太陽與大氣層合作表演出來的作品。在太陽創造的諸如光和熱等形式的能量中,有一種能量被稱為"太陽風"。太陽風是太陽噴射出的帶電粒子,是一束可以覆蓋地球的強大的帶電亞原子顆粒流。太陽風在地球上空環繞地球流動,以大約每秒400公裏的速度撞擊地球磁場。地球磁場形如漏鬥,尖端對著地球的南北兩個磁極,因此太陽發出的帶電粒子沿著地磁場這個"漏鬥"沉降,進入地球的兩極地區。兩極的高層大氣,受到太陽風的轟擊後會發出光芒,形成極光。在南極地區形成的叫南極光。在北極地區形成的叫北極光。

在本世紀之前,這類情況對人類並沒有發生什麼影響。但是,到了20世紀,人們發現,磁暴會影響無線電接收,各種電子設備也會受到影響。由於人類越來越依賴於這些設備,磁暴也就變得越來越事關重大了。比如說,在磁暴期內,無線電和電視傳播會中斷,雷達也不能工作。

天文學家更加仔細地研究了太陽的閃光,發現在這些爆發中顯然有熾熱的氫被拋得遠遠的,其中有一些會克服太陽的巨大引力射入空間。氫的原子核就是質子,因此太陽的周圍有一層質子雲(還有少量複雜原子核)。1958年,美國物理學家帕克把這種向外湧的質子雲叫做“太陽風”。

向地球方向湧來的質子在抵達地球時,大部分會被地球自身的磁場推開。不過還是有一些會進入大氣層,從而引起極光和各種電現象。向地球方向射來的強大質子雲的一次特大爆發,會產生可以稱為“太陽風暴”的現象,這時,磁暴效應就會出現。

使彗星產生尾巴的也正是太陽風。彗星在靠近太陽時,星體周圍的塵埃和氣體會被太陽風吹到後麵去。這一效應也在人造衛星上得到了證實。像“回聲一號”那樣又大又輕的衛星,就會被太陽風顯著吹離事先計算好的軌道。

3.山穀風

山穀風

由於山穀與其附近空氣之間的熱力差異而引起白天風從山穀吹向山坡,這種風稱“穀風”;到夜晚,風從山坡吹向山穀稱“山風”。山風和穀風總稱為山穀風。