热带气旋

热带气旋

热带气旋

热带气旋(热带气旋)

热带气旋是发生在热带，亚热带地区海面上的气旋性环流，由水蒸气冷却凝结时放出潜热（参见三相变化中，气态→液态时放热，且水蒸气与高空冷空气凝结）发展而出的暖心结构。所以当热带气旋登陆后，或者当热带气旋移到温度较低的洋面上，便会因为失去温暖、潮湿的空气供应能量，而减弱消散，或失去热带气旋的特性，转化为温带气旋。热带气旋的移动主要受到大尺度气候系统和科里奥利力所影响；此外，科里奥利力与角动量原理也使热带气旋的云系围绕着中心旋转。热带气旋在北半球沿逆时针方向旋转，在南半球则以顺时针旋转。伴随热带气旋的大风、大雨、风暴潮等可以造成严重的财产损失或人命伤亡；不过热带气旋亦是大气循环的一个组成部分，能够将热能由赤道地区带往较高纬度地区。

目录 惯用称呼 生成过程 生成 运动 收缩展开 惯用称呼

习惯上，不同的地区热带气旋有不同的称呼。人们称西北太平洋及其沿岸地区（例如中国东南沿岸，韩国，香港，日本，台湾，越南，菲律宾等地）的热带气旋为“台风”，而大西洋和东北太平洋及其沿岸地区的热带气旋则依强度称为热带低气压、热带风暴或飓风（Hurricane）。气象学上，则只有中心风力达到每小时118公里或以上（飓风程度）的热带气旋才会被冠以“台风”或“飓风”等名字。 南半球在不导致误会时，间中会采用“气旋”（英语：Cyclone）一字作“热带气旋”（Tropical Cyclone）的简称。北印度洋地区则惯用“气旋风暴”（英语：Cyclonic Storm）及相关分级称呼热带气旋。有传澳洲在1920/30年代以前曾称当地的热带气旋为“威利威利”（Willy willy），但澳洲气象局否定。按现今澳洲气象局的用词规范，“Willy willy”是指尘卷。 热带低气压 热带低气压（英语：Tropical Depression，缩写T.D.）是热带气旋的一种，中心持续风力达每小时41－62公里，即强风级的级别，属于强度最弱的级别，对下一级为低压区或热带扰动，对上一级为热带风暴。它有着有组织的云团及雷暴雨带，其表面循环系统颇为显现。一个热带低气压通常没有风眼和缺乏强烈气旋所呈现的紧密组织及形态。 热带气旋的中心接近地面或海面部分是一个低压区。地球海平面上所测得最低的气压（870hPa）是在有纪录以来最强的热带气旋台风泰培（1979）中心所测得的。

生成过程

成因是地面温度高，气流上升，海面风和水蒸气由于比重大，沿地面补充地面空气，海面温度低吸收地面上升的空气、水蒸气补充空间。水蒸气在海上天空积聚，由于蒸汽层上层温度低，水蒸气体积缩小比重增大，蒸汽分子下降，由于蒸汽层下面温度高，下降过程中吸热，再度上升遇冷，再下降，如此反复气体分子逐渐缩小，最后集中在蒸汽层底层，在底层形成低温区，水蒸气向低温区集中，这就形成云。云团逐渐变大，云内部上下对流越来越激烈，幅度越来越大，温度越来越低，对周围水蒸气冷却力越来越强，水蒸气补充越空间来越大，水蒸气体积缩小越来越快，海面水蒸气快速向上收缩，周围水蒸气快速补充空间便产生气旋

暖心

热带气旋的暖湿空气环绕着中心旋转上升，过程中水汽凝结释放大量潜热，热能在中心附近垂直分布。热带气旋内各高度（接近海面例外）的气温都比气旋外为高。

中心密集云层区

围绕热带气旋中心旋转的密集云层区，通常是由雷暴产生的卷云。

风眼

强烈的热带气旋的环流中心是下沉气流，将形成一个风眼。眼内的天气通常都是平静无风，无云，甚至时有阳光（但海面仍可能波涛汹涌）。风眼通常都是呈圆形，直径由2公里至370公里不等。较弱的热带气旋的风眼可能被中心密集云层区遮蔽，甚至没有风眼结构。

风眼墙（或称眼壁）

包围风眼的是圆桶状的风眼墙，风眼墙内对流非常强烈，其云层的高度在热带气旋内通常是最高的，降水的强度和风力的强度在热带气旋内也是最大的。强烈的热带气旋有眼壁置换周期，产生新的外眼壁替代内壁。其成因为热带气旋眼壁外围的螺旋雨带重组，然后渐渐向内移动，窃取了眼壁的湿气与能量。在这阶段，热带气旋进入了一个减弱的过程。在外围新的眼壁完全取代旧眼壁，如果环境许可，热带气旋会重新增强。透过多频微波扫描和雷达可以清楚观测到眼墙更新周期中的热带气旋出现双重眼壁；如果热带气旋眼壁置换的过程较为明显，更可从可见光和红外线卫星云图上观测到。

螺旋雨带

螺旋雨带是绕着热带气旋中心运动的雨云和雷暴。在北半球，螺旋雨带向逆时针方向绕中心运动。螺旋雨带会为地面带来大风雨，而在每条雨带之间则会较为平静。在接近陆地的热带气旋，螺旋雨带中会形成龙卷风。拥有多条螺旋雨带的热带气旋一般较强及发展成熟；但也有一些“环状飓风”的主要特征是没有螺旋雨带。

外散环流

所有低压系统均需要高空辐散以持续增强，热带气旋的辐散从所有方向流出。因为科里奥利力的作用，热带气旋的高空呈反气旋式外散环流。地面或海面的风强力向内旋转，随着高度上升减弱，最终改变方向。这个特点和热带气旋中心的暖心结构有关，所以热带气旋需要垂直风切变微弱的环境维持暖心结构，才能延续辐散。

生成

生成的动力

美国国家大气研究中心（英语：National Center for Atmospheric Research）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（英语：Mesoscale Convective Complex），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射，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。对于热带气旋的形成条件，至今尚在研究之中，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。 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。 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。 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。 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。 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。 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。

由温带气旋或亚热带气旋转成

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性，可以被分类为亚热带气旋。若拥有更多热带气旋的特性，可以被分类为热带气旋。例子如台风白海豚。

运动

引导气流（驶流）

热带气旋的路径主要受大尺度的引导气流影响，热带气旋的运动被前美国国家飓风中心主管尼尔·弗兰克博士（Dr. Neil Frank）形容为“叶子被水流带动”。 在南北纬大约20度左右的热带气旋主要被副热带高压（一个长年在海洋上维持的高压区）的引导气流引导而向西移，这样由东向西的气流称为信风。在北大西洋，热带气旋会被信风从非洲西岸引导至加勒比海及北美洲，而在东北太平洋，热带气旋会被信风引导到达太平洋中部直至引导气流减弱。东风波是这区域很多热带气旋的前身，而在印度洋和西太平洋，风暴的形成主要被热带辐合带和季风槽的季度变化影响，相对于大西洋和东北太平洋，东风波形成热带气旋的比例较小。

科里奥利力

科里奥利力（简称科氏力），是惯性系统（空气流动为直线运动）在非惯性系统（地球自转为旋转运动）上移动而产生的一种现象。科氏力并非真实存在，而是对于一个位在非惯性系统上观察者而言，会认为惯性系统的行进路径发生偏移，因而假想出一个加速度，此加速度乘上物体质量便成为一个假想力。虽然科氏力只需要地球自转就可以产生，不过考虑地球的球体形状，需要加入一个与纬度有关的系数： 其中为纬度；为角速度。因此地球上的科里奥利加速度为： 其中v为地球自转速度的水平分量。由此公式可知纬度愈高，科里奥利加速度愈大，在赤道则为零（因此赤道上通常不会生成热带气旋。 科氏力在地球上的特例称做地转偏向力，对气旋运动的影响主要有两个，一方面决定了气旋系统的旋转方式；另一方面则是决定气旋的前进方向。 当空气沿气压梯度进入低压中心，由于大气流动与地球自转方式的差异，会使大气流动发生一定程度的偏离。在北半球，当低压中心以北的空气南移，会向与地球自转相反的方向（西方）偏离；其以南的空气北移时则会向地球自转的方向（东方）偏离，而南半球空气偏离的方向相反。因为科氏力与空气向低压中心的速度相垂直，这便创造了气旋系统旋转的原动力：北半球的气旋逆时针方向转动，南半球的气旋则顺时针方向转动。 科氏力也使气旋系统在没有强引导气流影响下移向两极。热带气旋向两极旋转的部分会受科氏力影响轻微增加向两极的分量，而其向赤道旋转的部分则会被轻微增加向赤道的分量。在地球上越接近赤道科氏力会越弱，所以科氏力影响热带气旋向两极的分量会较向赤道的分量为多。因此，在没有其他引导气流抵消科氏力的情况下，北半球的热带气旋一般会向北移动，而南半球的热带气旋则会向南移动。

角动量守恒

科氏力虽然决定了气旋旋转的方向，但其高速旋转的主要动力却非科氏力，而是角动量守恒的结果：空气从远大于气旋范围的区域抽入低气压中心，由于旋转半径减小而角动量不变，因此导致气旋旋转时的角速度大大地增加。 热带气旋云系最明显的运动是向着中心的，而角动量守恒原理也使外部流入的气流，在接近低气压中心的时候会逐渐加速。当气流到达中心之后会开始向上、向外流动，因此高层的云系也会向外流出（辐散）。这是源于已经释放湿气的空气在高空从热带气旋的“烟囱”被排出。辐散使薄的卷云在高空形成，并在热带气旋外部旋转，这些卷云可能就是热带气旋来临的首个警号。 除了热带气旋本身的旋转，角动量守恒也影响了气旋的移动路径。低纬度地区的地球自转半径较大，因此气体流动的偏移较小；高纬度地区的地球自转半径较小，所以气体流动的偏移较大。这样的力量也是热带气旋在北半球往北移动，南半球往南移动的原因之一。

与中纬度西风带的作用

当热带气旋移到较高纬度，其围绕副高活动的路径会被位于高纬度的低压区所改变。当热带气旋向两极移近低压区，会逐渐出现偏东向量，这是热带气旋转向的过程。例如一个正向西往亚洲大陆移动的台风可能会因为中国或西伯利亚上空出现低压区而逐渐转向北方，继而加速转向东北，擦过日本的海岸。台风转向东北，是因为当其位于副高北缘，引导气流是从西往东。

藤原效应

藤原效应或称双台效应，是指两个或多个距离不远的气旋互相影响的状态，往往会造成热带气旋移动方向或速度的改变。藤原效应常见的影响依照热带气旋之间的强弱程度不同而大致分为两种：若两个热带气旋有强弱差距，则较弱者会绕着较强者的外围环流作旋转移动（在北半球为逆时针旋转，南半球则是顺时针旋转），直到两者距离大到藤原效应消失，或到两者合并为止。如果两个热带气旋的强弱差不多，则会以两者连线的中心为圆心，共同绕着这个圆心旋转，直到有其他的天气系统影响，或其中之一减弱为止。

登陆

登陆”的官方定义是风暴的中心（环流的中心，而非边缘）越过海岸线，但在热带气旋登陆前数小时，沿岸和内陆地区已会有风暴的状况。因为热带气旋风力最强的位置不在中心，即使热带气旋没有登陆，陆地上也可能感受到其最强的风力。

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