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台风眼是什么气流 台风眼里面是什么样子

2024-07-11  来源:天气网  【字体:  

导语:台风眼是什么气流?台风眼,即台风中心附近的一个相对平静的圆形区域,它是由于台风内各种气流相互作用、相互抵消而形成的,在这个区域内,风速显著降低,通常天气较为稳定,云量也较少,台风眼的气流主要由两部分构成:一部分是围绕台风眼旋转的外围气流,即我们常说的风眼墙,这部分气流携带大量水汽和能量,是台风的主要特征;另一部分是台风眼内部的下沉气流,这部分气流从高空下沉到低空,有助于维持台风眼的稳定,下面就去看看台风眼里面是什么样子吧!

台风眼是什么气流

台风眼是什么气流 台风眼里面是什么样子

台风

台风眼是台风最显著的特征之一,也是热带气旋和温带气旋明显的区别之一。在眼区中心,气压最低,从卫星照片上可以看到,台风眼表现为密蔽云区中心附近的一个小黑点,表明这里是无云或少云区。在高空飞机拍摄的台风眼照片上,眼的结构较清楚一些。

圆形的眼内基本上是碧空区,周围为大范围云区所包围。雷达回波照片的眼区更是明显,中心是晴空区,周围由一环状回波包围,这是台风眼之外的云墙。在实际预报工作中,由不同方法确定的台风眼的位置常会有一些差别,尤其是在风暴发展的初期。例如,由雷达定的台风眼与由天气图上气压中心定的台风眼有一定差别,卫星定的台风眼与雷达的台风眼也有差别。这种差别虽然并不大,但有时会对台风定位及预报(如路径预报)带来一些影响。用飞机测定的眼区一般说来比较准确,误差仅为10—20公里,有时还要小,只几公里。在没有飞机直接探测的地区(如印度洋、南太平洋),在海洋上卫星定位起着重要作用。

到了近海,在陆地雷达视程范围以内,雷达定位就成为主要了。如果可能也参考风眼和气压眼的位置。台风登陆时或登陆后,由于陆地台站较稠密,则以气压眼或风眼为主。台风眼的外形与台风发展程度有关系。一般呈圆形,也有椭圆形或不规则形的。发展愈强的台风,眼的外形愈对称。在台风生成初期或减弱时,眼是不规则的,范围也较大。到了成熟阶段,台风眼一般位于台风环流或台风云型的中心,成为范围较小的圆形对称的晴空区。台风眼的平均直径为45公里左右。

最小的为10—20公里,大的可达100—150公里,因风暴而不同。即使同一风暴不同时刻眼的直径也不同。在大多数情况下,台风眼的大小有随台风的增强而逐渐缩小的趋势。但也有相反的情况12]。根据46次穿眼报告,Jordan发现眼的直径变化于13—140公里间,与中心气压没有清楚的关系。在大西洋上飓风眼的直径可能小一些,平均为23公里。有时观测到的小眼为6公里。较大的成熟飓风的眼为33—40公里,这与台风没有什么差别。

当台风登陆时,由于摩擦作用常常使眼的直径增大;另外,当台风移至中纬度西风带减弱或变性时,眼区的直径有时也增大。并且眼区沿移动方向伸长成椭圆形,长度可达115公里。总之眼区直径的大小一般与台风的发展强度和本身大小有密切的关系。对于弱的台风和发展初期的台风一般没有台风眼,或即使有,也很不典型和完整,常常没有云墙,只存在一片较弱的风区,或者仅仅是一些细螺旋云带形成的曲率中心,这种中心多位于风暴主要云区的边缘。以后随着风暴的发展眼区才逐渐明显起来,并移向环流或云型的中心。在大西洋上,中心气压低于995毫巴的飓风几乎总有台风眼存在,但不一定都由完整的环状云墙所包围。事实上,即使对于中心气压很低的台风,云墙也不是很完整的。

台风眼区的温度比周围暖得多,飞机观测和落仪测量证实了这一点。最近观测表明,最暖的温度位于眼壁内边缘附近。在地面或低层眼区内外的温度差并不大,但到高层差别就很明显。曲线A是周围未扰动热带大气湿绝热上升曲线,B是内雨区中(比周围气压低50毫巴)上升气块的温度变化曲线。眼中温度几乎在整个对流层都比热带平均大气高。在对流层中上层(400—200毫巴)平均高10°—14℃,并且比湿绝热上升的气块的温度也高。任何一个有关台风眼的理论都必须说明这种高温区的形成原因。此外还应说明眼区中湿度分布和角动量分布的特征。

Jordanl22根据台风中心气压数值把温度探测结果分成几组,在地面(或海面)温度差异很小,IV—VI略高一些。这说明只有在海温特别高时才能形成最强的热带气旋。向上温度差别增大,如果地面中心气压愈低,眼的温度愈高,这是符合流体静力学原理的。例如在700毫巴,I—VI组与热带大气的温度距平分别为4.8℃,6.8℃,7.9℃,10.3℃,11.0℃,14.2℃。强台风眼的温度比弱台风大3倍。1972年西太平洋台风眼700毫巴温度的统计,也表明台风愈强,增温愈显著。西太平洋台风眼温度比大西洋飓风要高一些但两地区台风眼区温度与热带平均大气的温度距平值则相差不多。

这表明台风眼温度变化的物理过程有相似性。Simpson(23)曾描述了Marge台风眼内温度的测量情况。他发现眼内温度比周围暖得多,在2.4公里处,温度约高8℃,在5.5公里,约高18℃以上,500毫巴面上测得的温度是16℃,这是该高度上观测到的最高温度。在眼区一般比较干燥,尤其是在中层。在低层相对湿度并不低。根据Marge台风的探空曲线可见在900毫巴以下,地面气温为26℃,比湿为22克/仟克,云层只到达840亳巴,其上是较厚的等温层,湿度向上显著减少。但是Alice(981毫巴)台风的探测湿层比较高,在500毫巴以下都接近饱和。

所以台风眼内湿度的垂直分布不完全相同。还给出同纬度大西洋Arlene飓风的探空曲线以作比较,可以看到台风眼和飓风眼温湿分布是有差别的。Arlene的眼中是比较干燥的,并且对流层下部温度比Alice高,中上部较冷,对流层顶较低,平流层温度较高。很早以来,人们认为台风眼内的干暖空气是由下沉气流造成的。当空气从高空下沉到低层时,由于压缩而增暖。象Marge这样的强台风的暖心需要从200毫巴附近进行干绝热下沉。如果增温率略低一些(<10℃/1公里),应从100毫巴开始下沉。在强台风中,下沉开始的高度比中等或弱台风开始的高度要高,所以在大气中层产生的温度也高。在下沉中,云系蒸发和消散,相对湿度减小,空气变得很干燥,只在地面附近才有一些层云存在。

台风眼是什么气流 台风眼里面是什么样子

空气

实际上在眼区内并不是所有的空气都从很高的高度下沉。如果是这样,由下沉运动产生的温度值应远大于实际观测到的值;并且相对湿度也应变得十分小,甚至接近于零。而实际观测到的温度要低一些,相对湿度也高得多例如Helen飓风在560毫巴处眼的温度为10℃,如果以下沉运动来解释这个温度,开始是热带平均大气的空气应从370毫巴附近下沉,但是开始时即使空气是饱和的,到达560毫巴时,相对湿度也应只有12%,而实际上是40%左右。

这就表明不能简单地由下沉运动来解释眼内的高温和湿度,可能有一部分或大部分空气是从眼外流入的。如果我们认为成熟热带气旋眼中的空气基本上是起源于低层潮湿的流入空气,首先眼外面的低层空气上升,并释放出凝结潜热,之后在高层流入眼内、下沉、增温,则通过某种“焚风”过程可以造成眼中的高温和中等程度的相等湿度。一些强台风或飓风中眼的探空说明了这种过程的可能性。

两条曲线分别为Marge台风(370°K)和Ione飓风(354°K)的θ.线[24.从点子分布看,θ.值各层几乎不变,它们分别相当于从920毫巴高度、温度为26℃、近饱和状态和从950毫巴高度、温度为25.5℃,相对湿度为85%开始上升的湿绝热线。虚线表示干绝热线。如果下沉的空气来自眼壁,在开始下降时,(375毫巴和360毫巴)应是饱和的,当空气到达500毫巴时,空气温度和湿度与实际值很相近。在低层也是这种情况。因此在台风眼内,至少到达500毫巴的空气,大部分是起源于眼壁的湿空气区,它们从低层上升,在对流层上部向内混合,以后在眼中下降最强的下沉运动出现在眼壁内边缘附近,因而在该处观测到最高的温度。所有这些过程(混合、下沉等)使眼中的θ.几乎保持不变,与云墙最内部的θ.相等。

当空气从上向下不断下沉时,四周也有湿空气向内混合。这种侧向混合过程可影响台风眼内的热量和水分收支。Colón(25)指出,侧向混合使台风眼温度降低,因为外面的温度较低。另外,蒸发进一步使温度降低。Simpson和Jordanl²61也指出水汽侧向混合进入眼内的必要性。Miler¹27设计了一个定量模式,其中让空气从对流层顶开始下降,其温度等于从地面按湿绝热上升应达到的值。在以下各较低层次,有来自云墙的空气不断混合入下沉空气中,并且数量不断增加,其结果使温度减小,湿度增大,部分抵销了下沉作用。利用经验确定的混合率,以及由海面温度确定的云墙空气的θ。

值,Miler估计眼区地面的最低地面气压Pmin,其范围是若海面温度Tw=26℃,Pmin=987毫巴,若T=31℃,Pmin=894毫巴。所以眼内的空气并不是单纯来自上方的下沉空气,而至少是两种空气的混合物:大部分是在对流层上部由云墙流入后下沉来的,一部分是在不同高度通过侧向混合流入的。在眼中角动量很小,上述的向内混合作用也可使眼中的角动量增加。Malkus(28)把眼看作是一弱的下沉气流区,并假定在开始时顶部的空气并没有旋转。当空气下沉时,周围云环所具有的角动量通过混合作用向内输送。Malkus认为,这种角动量输送的结果是在低层产生超梯度风,空气于是外流。这种在离地面一定高度上所产生的流出量与低空的流入量和从高空下沉的空气量相平衡。关于低层摩擦层流入气流的存在,曾由Simpson的观测证实,在眼的中心区,可以看到逐渐向上伸展的低云系,这种云叫做车轴云。

此外,水分也可以从很高的高空进入眼内,然后发生蒸发和冷却。这种水分主要来源于进入台风眼区的冰粒,它们是由高大的积雨云顶水平扩展入眼来的,这种积雨云经常伸达12公里以上。由于上面有稳定层阻止其垂直发展,积雨云便在这种高度向水平方向扩展,其中一部分能伸展到眼区上空,这样使冰粒落入眼内,在眼内下沉。Kesslerf²3报告了这种过程的雷达观测结果。由于蒸发使空气冷却,这种冷却过程对台风的发展有阻碍作用。根据Jordan的观测,20个台风穿眼报告中,13次眼中存在有中高密蔽云区,只有一次高层无云,没有一次是低层无云的。但在发展极深的热带气旋中,眼中并没有高云。

考虑各层侧向混合过程后,虽然过程复杂一些,但结果是一致的。这是因为从云区吸入的空气决定眼区对流层下部的温度特征。根据Malkus的估计,700毫巴97%的眼区空气都是来源于周围的云区。Ostlund³0]根据氚的测量指出:800毫巴以上眼区的空气5%来自平流层,其余皆来自云墙。因为被吸入空气的θ。是常数,故由某一层下沉达到的相对湿度和考虑较复杂的混合过程达到的相对湿度值是相同的。台风眼的结构有时比上述情况要复杂一些。例如有些很强的台风可出现双眼结构,即在一个眼内再出现一个眼,有两个同心圆云墙。Hoose,Colón¹3]曾描述过Beulah飓风双眼结构的形成和消失过程。

雷达照片表明:有一环状回波包围飓风内眼,其外又有另一同心云壁包围,内眼平均直径约13公里,外眼平均直径约46公里,观测表明:第二个眼是在飓风达到最强前不久出现的。从单眼变成双眼结构然后回到单眼约13分钟。在此期间,最大风速区从内眼壁移至云壁之间的晴空区,最后又移到外眼壁。可以看到在中心区有一圆环状回波,内外都为晴空区。这种双眼结构在不少强西太平洋台风中常可见到。对于这种双眼形成的原因目前还不清楚。

台风眼里面是什么样子

台风眼内部通常是一片晴空,风力微弱,天气晴朗。

台风眼是台风中相对无风无雨的中心区域,其平均直径约为40公里。在台风眼中,由于强风无法再向中心聚合,形成了无风现象。这是因为台风内的风以反时针方向吹动,使中心空气发生旋转,旋转时所造成的离心力与向中心旋转吹入之风力互相平衡抵消,导致强风不能再向中心聚合。此外,因为有空气下沉增温现象,云消雨散而成为台风眼。

在台风眼内,天气通常非常宁静,晴朗无云或有少量薄云,夜间还能看到闪烁的星星。台风眼内部的风力非常微弱,与台风外围的狂风暴雨形成鲜明对比。这种风平浪静的状态是台风非常强烈的标志。

需要注意的是,尽管台风眼内部相对宁静,但进入或经过台风眼时,可能会突然变得风平浪静,暴雨骤止,这常常会使人们误以为台风已过,实际上可能正处于台风眼的区域内。因此,在预报台风路径或实际遭遇台风时,需要特别注意台风眼带来的短暂平静可能会带来错觉,从而忽视台风的潜在危险。

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