“巨型陀螺”如何誕生與遠行
7月3日,今年首個登陸我國的臺風“美莎克”在海南省陵水縣椰林鎮沿海登陸,給海南等地帶來強風暴雨。與此同時,第9號臺風“巴威”也來勢洶洶。中央氣象臺7月9日06時發布臺風黃色預警,預計,“巴威”將以每小時15至20公里的速度向西北方向移動,逐漸向臺灣島東北部沿海靠近,將于11日白天登陸或擦過臺灣島北部沿海(超強臺風級或強臺風級,14至16級,45至52米/秒),然后向福建中部到浙江南部沿海靠近,強度逐漸減弱。
臺風究竟是如何形成?它擁有怎樣的內部結構?其移動路徑又受哪些因素影響?又該如何防御?讓我們一探究竟。
臺風是熱帶氣旋的一種。當西北太平洋或南海海域生成的熱帶氣旋中心附近最大風力達到8級或以上時,便被稱作臺風。它本質上是一個誕生于熱帶洋面的巨型低壓渦旋,如同大氣中的“巨型陀螺”,直徑可達數百甚至上千公里。其中心氣壓極低,周圍空氣持續高速旋轉并向中心匯聚,裹挾著巨量水汽與能量。
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臺風的生成是海洋、大氣與水汽協同作用、持續能量轉換的結果。
海水溫度是臺風形成的“第一前提”,沒有足夠熱量就無法啟動“能量引擎”。只有當熱帶洋面水溫達到或超過26.5℃這一臨界值時,才能為臺風提供充足的能量基礎。此時,大量海水蒸發為水蒸氣,如同一鍋燒開的水一樣,熱氣源源不斷地向上攀升。這些濕熱空氣升到高空后遇冷凝結,釋放出巨大的熱量,進一步加熱周邊空氣,使其變輕抬升,從而帶動低層更多水汽向中心匯聚。水汽不斷上升、凝結、釋熱,形成正向循環,中心氣壓持續降低,最終形成低壓中心,這便是臺風能夠不斷增強的原理。
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不少人會感到疑惑,空氣本該從高壓流向低壓,為何臺風會形成旋轉的風力,且風速還會不斷加快?這一現象的核心成因是地球自轉。地球自轉產生的偏轉力,會改變空氣的運動方向,讓原本徑直涌向低壓中心的氣流發生偏轉,最終圍繞中心持續旋轉,形成一個巨大的空氣旋渦。
只要臺風始終停留在溫暖的海面上,這個“巨型蒸汽機”就能持續吸收能量、不斷壯大;一旦登陸,地表摩擦削弱環流、水汽熱源被切斷,或是移入冷水海域失去熱力供給,臺風便會逐步減弱消散。
在結構上,成熟的臺風像一顆“巨型洋蔥”,從里到外分三層。最里是臺風眼,這里風平浪靜,甚至能見陽光——好比風暴的“安靜客廳”。眼區外是云墻區,這里通常狂風暴雨最為兇猛。最外是螺旋雨帶區,一條條云雨帶像旋轉的“水袖”,所到之處會出現陣雨大風,這也是臺風外圍降雨斷斷續續的原因。
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臺風的移動路徑受多重因素調控,主要受副熱帶高壓(簡稱副高)主導。當臺風位于副高南側時,副高就像懸在臺風北側的巨大“手掌”,其南側的東風氣流會持續推送臺風向西行進;當臺風移動至副高西北側時,引導氣流發生轉向,臺風便具備了北上轉向轉彎的條件。若副高出現斷裂開縫,臺風還會從縫隙中穿行而過,改變原有路徑。此外,當兩個臺風靠近時還會“共舞”,繞圈旋轉。除了大尺度引導氣流的影響,一些中小尺度對流系統生消及地形作用也會對其路徑造成影響。以臺風“美莎克”為例,其路徑就因多種因素相互“拉扯”,走得晃晃悠悠,移速時快時慢,甚至登陸前,還在西沙群島附近海面呈現出“南落-回旋-西移-北上”的曲折軌跡。
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臺風防御貫穿全程,每個階段都不容松懈。臺風來臨前,需緊盯氣象部門的預警,備足水、食物、藥品等物資。同時,可以貼“米”字膠帶防止窗戶破碎,清理排水口,車停高處。當臺風來臨時,非必要不出門;確需外出則應避開臨時搭建物、戶外廣告牌、鐵塔、高大樹木等;室內出現積水時應立即切斷電源,防范觸電險情。臺風過境后,要檢查房屋墻體、屋面安全;清理積水時戴手套靴子,不飲用積水臟水,不吃受潮變質食物,同時警惕山體滑坡等次生災害。
看懂云圖,“解鎖”風雨強弱
每到夏秋季節,臺風便頻繁造訪我國沿海地區。我們手機上收到的衛星云圖,正是氣象衛星從太空為臺風拍下的“照片”,它是呈螺旋狀旋轉的巨大云系。
臺風具有三個辨識度極高的核心結構:臺風眼、云墻區、螺旋雨帶。
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7月7日,風云四號C星監測臺風“巴威”畫面,臺風眼清晰、渾圓。圖片來源:國家衛星氣象中心(國家空間天氣監測預警中心)
臺風眼一般位于臺風中心少云區域,也可能位于臺風云區邊緣,是臺風中心氣壓最低的地方。同一個臺風,臺風眼尺寸越大,整體強度通常越弱;眼區越小、輪廓越規整圓潤,臺風實力往往越強。清晰且小而圓的臺風眼,是強臺風最典型的標志性特征,表現為云團中心的暗色空洞區域。
云墻區環繞在臺風眼外圍,是一圈對流發展最為猛烈的環狀云帶,狂風暴雨大多從這里向外擴散。通常,云墻區的邊界越光滑,云型越圓,眼壁越緊密,臺風強度越大;而臺風云墻越松散,眼壁組織疏松,臺風強度越弱。
螺旋雨帶是從云墻區向外伸展的白色螺旋云臂,雨帶途經之處,會出現陣性大風、短時強降雨等天氣。
目前,常用的氣象衛星云圖包括可見光圖像、紅外圖像、水汽圖像,三類圖像各有側重。
可見光云圖成像清晰,能完整分辨臺風云系整體輪廓、螺旋云帶疏密程度與臺風眼形態,適用于白天直觀判斷臺風整體外形結構,是日常臺風監測最常用的觀測資料。
紅外云圖以云頂溫度為判識依據:云發展越高、溫度越低,畫像中云系顏色越亮白,代表對流活動越劇烈,風雨強度越大。紅外增強云圖可進一步凸顯臺風的結構特征,其主要關注-52℃及以下的低云頂溫度區間,圖像色彩越偏暖偏紅,說明亮溫越低,對流發展越旺盛;顏色越偏冷偏藍,則說明亮溫越高,對流活動越弱。
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7月8日9時,風云四號B星紅外增強圖像顯示監測“巴威”畫面。圖片來源:國家衛星氣象中心(國家空間天氣監測預警中心)
水汽云圖則能展示臺風及周邊的天氣系統配置特征,其是根據水汽在非大氣窗區的水汽波段上所發射的輻射而得到,大氣低層的水汽輻射一般達不到外空,可以用水汽圖像作為大尺度流場的示蹤物,從而研判臺風移動方向、是否和冷空氣結合觸發降水等。
掌握識讀云圖的方法,就能直觀摸清臺風“實力”,用精準氣象監測提前做好防災避險準備。
中國氣象報社 出品
作者:李中伯運 吳清傳林禹彤
編輯:林禹彤 苗艷麗
發布:張琳皓 范澤卿
審核:段昊書
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