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热带气旋是如何形成的

时间:2021-04-21 22:35:14人气:0编辑:

热带气旋生成过程还不是很清楚,这是气象科学研究的重点之一。

在全球各主要国家的众多科学家近100年的观察、观测及数值模拟实验等研究中,热带气旋的生命史分为:生成期、发展期、成熟期及消亡四个阶段;而热带气旋的生成分为两个阶段,即气旋胚胎生成阶段及发展阶段。

热带气旋的能量来源是水汽,较大块水汽在较大温差条件下发生冷凝,将引发冷凝区域的低压,以及由潜热的升温作用,促成区域上部的上升气流加强。

区域低压和上升气流的协同作用,会引发比冷凝区域大一倍或数倍区域内的扰动。

这种扰动具有一定的涡旋特征,但受到普遍存在的侧向风的袭扰,加之垂直温度梯度很小,平均为0.6-0.65℃/hm,绝大多数扰动不能发展成热带气旋。

也就是说,仅靠水汽运动+冷凝扰动生成热带气旋的比率是非常低的。研究认为,中层涡旋与热带气旋的生成和增强之间的关联度是很大的。

美国国家大气研究中心的科学家估计一个热带气旋每天释放5×10至2×10焦耳的能量,比所有人类的发电机加起来高200倍,或等于每20分钟引爆一颗1000万吨的核弹。

结构上来说,热带气旋是一个由云、风和雷暴组成的巨型的旋转系统,它的基本能量来源是在高空水汽冷凝时汽化热的释放。所以,热带气旋可以被视为由地球的自转和引力支持的一个巨型的热力发动机。

另一方面,热带气旋也可被看成一种特别的中尺度对流复合体,不断在广阔的暖湿气流来源上发展。因为当水冷凝时有一小部分释放出来的能量被转化为动能,水的冷凝是热带气旋附近高风速的原因。

高风速和其导致的低气压令蒸发增加,继而使更多的水汽冷凝。大部分释放出的能量驱动上升气流,使风暴云层的高度上升,进一步加快冷凝。

热带气旋因此能够取得足够的能量自给自足,这是一个正回授的循环,使得只要暖湿气流和较高的水温可以维持,越来越多的能量便会被热带气旋吸收。

其他因素例如空气持续地不均衡分布也会给予热带气旋能量。地球的自转使热带气旋旋转并影响其路径,这就是科里奥利力的作用。

综合以上叙述,使热带气旋形成的因素包括一个预先存在的天气扰动、高水温、湿润的空气和在高空中相对较低的风速。如果适合的环境持续,使热带气旋正反馈的机制借着大量的能量吸收被启动,热带气旋就可能形成

深层对流作为一种驱动力是热带气旋与其他气旋系统的主要分别,因为深层对流在热带气候地区中最强,所以热带气旋大多在热带地区生成。

相对地,中纬度气旋的主要能量来源是大气中的已存在的水平温度梯度。如果热带气旋要维持强度,就必须留在温暖的海面上,使正反馈机制得以持续。因此,当热带气旋移入内陆,强度便会迅速减弱。

当热带气旋经过一片海洋,该处海域的表面温度会下降,从而影响热带气旋后来的发展。温度的下降主要是因为热带气旋带来的大风使海水翻滚,海底较冷的海水涌上。

较凉的雨水的下降、云层的遮蔽使海洋减少吸收太阳的辐*,也是表面海水温度下降的原因。以上因素相辅相成,会使一大片海洋的表面温度在几天内急剧下降。

生成的条件

热带气旋的生成和发展需要海温、大气环流和大气层三方面的因素结合。热带气旋的能量来自水蒸气凝结时放出的潜热。热带气旋的形成条件未被完全了解。一般认为热带气旋的生成须具备6个条件,但热带气旋也可能在这6个条件不完全具备的情况下生成。

一、海水的表面温度不低于摄氏26.5℃,且水深不少于50米。这个温度的海水造成上层大气足够的不稳定,因而能维持对流和雷暴。

二、大气温度随高度迅速降低。这容许潜热被释放,而这些潜热是热带气旋的能量来源。

三、潮湿的空气,尤其在对流层的中下层。大气湿润有利于天气扰动的形成。

四、需在离赤道超过五个纬度的地区生成,否则科里奥利力的强度不足以使吹向低压中心的风偏转并围绕其转动,环流中心便不能形成。

五、不强的垂直风切变变,如果垂直风切变变过强,热带气旋对流的发展会被阻碍,使其正反馈机制未能启动。

六、一个预先存在的且拥有环流及低压中心的天气扰动。中对流层的大气不能太干燥,相对湿度必须大于40~50个百分点。

生成的地点

大多数热带气旋在热带辐合带形成,热带辐合带是在全球热带地区出现的雷暴活动区。

热带气旋在海水温度高的地区生成,通常在27℃以上。它们在海洋的东部产生,向西移动,并在移动的过程中增强。这些系统大部分在南北纬10至30度之间形成,而有87%在20度以内形成。

因为科里奥利力给予并维持热带气旋的旋转,热带气旋鲜有在科里奥利力最弱的南北纬五度之内生成。但热带气旋也有可能在这个地区形成,例如2001年的热带风暴画眉和2004年的热带气旋阿耆尼。

如果温带气旋能够成功脱离锋面,并获得部分热带气旋的特忄*,可以被分类为亚热带气旋。若拥有更多热带气旋的特忄*,可以被分类为热带气旋。例子如台风白海豚。

标签: 气旋 热带

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