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台风的结构模式是什么 台风的结构和能量都有哪些

2024-07-11  来源:天气网  【字体:  

导语:台风的结构模式主要由眼区、眼壁、螺旋雨带和外围云系四大部分组成。首先,眼区位于台风中心,是一片直径通常为数十公里至近百公里的相对晴空区,这是由台风内部的强烈上升气流造成的。眼区的天气通常较为平静,风力微弱,气压最低,是台风中最为安全的地方,那么大家知道台风的结构和能量都有哪些吗?下面就去了解了解吧!

台风的结构模式是什么

台风的结构模式是什么  台风的结构和能量都有哪些

台风

在这一节将综合这些结果,给出台风的整体结构模式,它代表成熟台风的平均模式,当时所概括的一些基本特点已为后来的事实所肯定。后来,Riehl55给出了台风的结构模式。他根据Palmén的平均温度场和气压梯度垂直变化等事实提出了台风模式。台风基本上是一个对流系统。

气流从低层流入,在台风眼壁区强烈上升,以后在高空流出,而中心是从高层下沉的空气,下沉到低层后与外围低层上气流混合,流入眼壁区内的上升气流中,这种气流的分布可以解释中心附近的降雨区,暖心结构、气压梯度随高度减小(最后由指向内的气压梯度力变成指向外的气压梯度力)等。切向风速的分布也与§2.3中说明的一样,气旋性切向风速在低空有最大值,向上随高度减弱,最后变成反气旋的。台风中心的高层是上升气流区,因而对流层顶较高、较冷。

Riehl的模式基本上包含了台风的一些主要特征,但这个模式比较粗,例如台风的螺旋结构并没有表现出来。与此同时,Masuda,Takeuchi根据Jane和Kesia台风的分析也提出了一个台风模式,它和Riehl模式的差别在于它不把台风看作是单纯的对流系统,而是在此主要系统中还迭加有一些尺度较小的次一级环流系统,即在Riehl模式上加上几个尺度较小的环流系统。

这种尺度较小的环流系统应与螺旋云带有关。但增田的模式中考虑较小尺度的环流系统过多,实际上内雨带常是连接在一起的,不易区分出一些单独的环流系统。后来Simpson由飞机探测得到的气压梯度的高度变化、温度分布和云的分布等概括出了模式。这个图与Riehl模式相比有两点值得注意的地方,第一,从眼壁区有两支向外流出的气流:第一支流出气流是从3—6公里在对流层中层向外流出的,它正好与该层附近形成的高层云层相对应;第二支流出气流主要在12公里,是主要的流出气流,它与由中心区向外伸展的高层卷层云区相对应。

其次,是在台风眼区的低层是辐合上升气流,并与低云对应,这在§2.5中已经作过说明。另外在124公里处,还有一个小的对流圈,它与一片积雨云发展相对应,这相当于螺旋云带。Palmen和Newton(57概括了较完全的台风结构模式。图中给出温度(T),温度偏差(对热带平均大气)、气压和气流等分布。如果在自由大气中空气运动时角动量守恒,则这些流线也是等绝对角动量线和等θ。线。实际分析表明,这三种线是近于重合的。但是在大气低层,情况不是如此,由于摩擦潜热和感热输送、θ,M,不守恒,流线和θg,M,等值线有较大的交角。台风的斜压结构很明显。在台风眼区温度最高,比平均热带大气高11°—13℃,眼区以外到云墙区温度明显下降,温度偏差比眼区的低5°—7℃。再向外,温度进一步下降,逐渐与热带大气一致。

另外从图中可以看到在眼区下沉运动的来源及侧向混合过程。径向气流基本上限于1—2公里,在云下层流入最强,流入的气流在云墙区外边界附近辐合最明显,因而在该处产生最强的上升运动,在整个对流层形成对流性云和层状云。在云区上部,云系扩展并聚集起来组成大范围的稳定层状云团,它们又常被高空流出气流带向外区,成为辐散的卷云带或卷云线。观测表明,这种巨大的台风云系主要通过台风中心附近内雨区中的强烈上升运动维持,而内雨区以外的积云和积雨云带中的上升运动对这种云系的维持只起次要作用。前面已经指出,热带气旋在径向方向可包括三个部分,即外区、眼壁区和眼区。而在垂直方向分为流入层和流出层。任何一个完整的热带气旋结构模式应该包括上述一些基本特征。Fujita等人曾根据卫星、雷达、飞机和常规观测资料研究了1963年8月西太平洋的第10号台风(Della台风),并提出一个成熟风的三维风场模型。

这个模式把台风的高空流场和雨带结构表现很清楚。图的右半部是对称风场,它代表没有外雨带的情况,这时可以认为所有流出的空气是来自眼周围的内雨带。在流出层绝对角动量守恒条件下可形成上述对称风场。左半部代表台风有一条条外部对流云带的情况。当台风有外部对流云带时,从雷达回波分析可发现有两条强雨带,这时对高空流出层有一定的影响。

由低层来的质量和气旋性角动量被加于上部流出层,结果在这个对流区外,在绝对角动量守恒条件下产生的反气旋环流流场(风速)比在整个区域内假定绝对角动量守恒下得到的风速要弱。这与观测结果是一致的。外雨带里面是内雨带,它位于距台风眼壁50—100公里范围内。如果台风没有外雨带,它只有内雨带。内雨带都是在卷云覆盖区内部。从流线的分布看,气流是从中心向四周流出的。从眼区到半径200公里处,气流表现为气旋性曲率。以外,气流的曲率变成反气旋性。

如果有外雨带,在距中心300公里处有一条切变线。在内外雨带之间(高空为切变线)是下沉气流,表现为一条环状晴空带。如果外雨带的条数增多,则应出现上升(雨带)和下沉相间(雨带之间)的垂直气流分布,这与前面增田等人的看法是一致的。另外可以看到在内外雨带上空气压面是抬高的,而在其间和眼区上空是降低的。上述台风结构模式是代表平均情况。在不同的具体情况下和上述特征相比会有一定差别和例外。例如有些观测指出,有些风暴最强的风速是在低层中心附近观测到。

丁一汇等1分析1975年7号台风的结构时指出,在台风的南半部一直到300毫巴都是流入,北半部则是流出,这与一般低层流入,高层流出的气流分布有明显的差别。另外,Simpson和Riehl指出过“通风”作用对台风结构的影响。这时中部对流层有系统性横越台风的相对气流,这可把周围低θ。的空气带入到台风内心,因而使台风雨区中的温度比从地面层按湿绝热上升得到的温度要低,这种通风作用对台风的强度有抑止作用。

台风的结构模式是什么  台风的结构和能量都有哪些

台风

台风的结构和能量都有哪些

台风在低层主要是流向低压的流入气流。由于角动量平衡,在内区可产生很强的风速,在高层是反气旋的流出气流。上下层环流之间通过强上升运动联系起来,这是台风环流的主要特征。

台风中最暖的温度是由下沉运动造成的,它正出现于眼壁内边缘以内,这里有最强的下沉运动。在台风低层最大风速半径处,辐合最强,最大风速值半径的大小随高度变化甚小,并位于眼壁之中。另外台风结构的不对称性也是近年来人们注意的特点,分析表明,无论是在台风内区和外区都有明显的不对称性,这种不对称性对于台风发展和动量及动能的输送等有重要的作用。

天气尺度的台风是大气中很强的动能源,因而从能量上台风对大气环流的变化和维持应有重要的影响,这个问题已经引起了人们的注意。在能量问题上近年来有人还指出,角动量的水平涡旋输送在台风外区很重要;另外,在外区动量的产生和输送也很重要,它们在台风能量收支中不应加以忽略,这些都与台风的不对称性有关。 

台风在水平方向上一般可分为台风外围、台风本体和台风中心三部分。台风外围是螺旋云带,直径通常为400-600公里,有时可达800-1000公里;台风本体是涡旋区,也叫云墙区,它由一些高大的对流云组成,其直径一般为200公里,有时可达400公里;台风中心到台风眼区,其直径一般为10-60公里,大的超过100公里,小的不到10公里,绝大多数呈园形,也有椭园形或不规则的。

台风在垂直方向上分为流入层、中间层和流出层三部分。从海面到3公里高度为流入层,3-8公里高度左右为中间层,从8公里高度左右到台风顶是流出层。在流入层,四周的空气作反时针(在北半球)方向向内流入,愈近中心风速愈大,把大量水汽自台风外输入台风内部;中间层气流主要是围绕中心运动,底层流入现象到达云墙区基本停止,尔后气流环绕眼壁作螺旋式上升运动;中间层上升气流到达流出层时便向外扩散,流出的空气一部分与四周空气混合后下沉到底层,一部分在眼区下沉,组成了台风的垂直环流区。台风气温愈到中心愈高,气压愈到中心愈低。

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