导语:台风的形成原理及其影响是什么呢?其实台风的形成可以分为几个阶段,首先是热带扰动阶段,此时海面上的温度升高,空气中湿度增加,形成了初步的低压区,接下来,随着热带扰动的进一步发展,气旋开始形成,形成了旋转的风场,在这一过程中,海洋表面的温度、湿度、风速等因素都会对台风的强度和路径产生重要影响,那么为什么会形成台风?下面就去了解了解吧!
台风的形成原理及其影响
台风
台风和飓风都是产生于热带洋面上的一种强烈的热带气旋,只是发生地点不同、名称不同。在美国附近称为飓风,在菲律宾、中国、日本附近叫台风。在热带海洋面上经常有许多弱小的热带涡旋,我们称它们为台风的“胚胎”,因为台风都是由这种弱的热带涡旋发展成长起来的。
通过气象卫星已经查明,在洋面上出现的大量热带涡旋中,大约只有10%能够发展成台风。台风的成因,至今仍无法十分确定,但已知它是由热带大气内的扰动发展而来的。在热带海洋上,海面因受太阳直射而使海水温度升高,海水容易蒸发成水汽散布在空中,故热带海洋上的空气温度高、湿度大,这种空气因温度高而膨胀,致使密度减小、质量减轻,而赤道附近风力微弱,所以很容易上升,发生对流作用,同时周围较冷空气流入补充,然后再上升,如此循环不已,最终必使整个气柱皆为温度较高、重量较轻、密度较小之空气,这就形成了所谓的热带低压。然而空气之流动是自高气压流向低气压的,就好像是水从高处流向低处一样,四周气压较高处的空气必向气压较低处流动,而形成风。
在夏季,因为太阳直射区域由赤道向北移,致使南半球之东南信风越过赤道转向成西南季风侵入北半球,和原来北半球的东北信风相遇,更迫挤此空气上升,增加对流作用,再因西南季风和东北信风方向不同,相遇时常造成波动和旋涡。这种西南季风和东北信风相遇所造成的辐合作用,和原来的对流作用继续不断,使已形成为低气压的旋涡继续加深,也就是使四周空气加快向旋涡中心流,流入越快时,其风速就越大;当近地面最大风速到达或超过17.2米/秒时,我们就称它为台风。一般说来,一个台风的发生,需要具备以下几个基本条件。
(1)首先要有足够广阔的热带洋面,这个洋面不仅要求海水表面温度要高于26.5℃,而且在60米深的一层海水里,水温都要超过这个数值。其中广阔的洋面是形成台风时的必要自然环境,因为台风内部空气分子间的摩擦,每天平均要消耗3100~4000卡/平方厘米(1卡=4.184焦耳)的能量,这个巨大的能量只有广阔的热带海洋释放出的潜热才可能供应。另外,热带气旋周围旋转的强风,会引起中心附近的海水翻腾,在气压降得很低的台风中心甚至可以造成海洋表面向上涌起,继而又向四周散开,于是海水从台风中心向四周翻腾。台风里这种海水翻腾现象能影响到60米的深度。在海水温度低于26.5℃的海洋面上,因热能不够,台风很难维持。为了确保在这种翻腾作用过程中,海面温度始终在26.5℃以上,这个暖水层必须有60米左右的厚度。
(2)在台风形成之前,预先要有一个弱的热带涡旋存在。我们知道,任何一部机器的运转,都要消耗能量,这就要有能量来源。台风也是一部“热机”,它以如此巨大的规模和速度在那里转动,要消耗大量的能量,因此要有能量来源。台风的能量是来自热带海洋上的水汽。在一个事先已经存在的热带涡旋里,涡旋内的气压比四周低,周围的空气携带大量的水汽流向涡旋中心,并在涡旋区内产生向上运动;湿空气上升,水汽凝结,释放出巨大的凝结潜热,才能促使台风这部大机器运转。所以,即使有了高温高湿的热带洋面供应水汽,如果没有空气强烈上升,产生凝结释放潜热过程,台风也不可能形成。所以,空气的上升运动是生成和维持台风的一个重要因素。然而,其必要条件则是先存在一个弱的热带涡旋。
(3)要有足够大的地球自转偏向力,因赤道的地转偏向力为零,而向两极逐渐增大,故台风发生地点大约离开赤道5个纬度以上。由于地球的自转,便产生了一个使空气流向改变的力,称为“地球自转偏向力”。在旋转的地球上,地球自转的作用使周围空气很难直接流进低气压,而是沿着低气压的中心进行逆时针方向旋转(在北半球)。
(4)在弱低压上方,高低空之间的风向风速差别要小。在这种情况下,上下空气柱一致行动,高层空气中热量容易积聚,从而增暖。气旋一旦生成,在摩擦层以上的环境气流将沿等压线流动,高层增暖作用也就能进一步完成。在北纬20°以北地区,气候条件发生了变化,主要是高层风很大,不利于增暖,台风不易出现。什么地方能同时具备这四个条件呢?只有在热带的海洋上。那里气温非常高,又是地球上水汽最丰富的地方。据统计,产生台风的海洋,主要有菲律宾以东的海洋、我国南海、西印度群岛以及澳洲东海岸等。这些地方海水温度比较高。也是南北两半球信风相遇的区域,因此台风就很容易产生。一个发展成熟的台风,按其结构和带来的天气,可分为台风眼、涡旋风雨区、外围大风区三部分,从中心向外呈同心圆状排列。
台风眼位于台风中心,直径为5~10千米。台风眼内盛行下沉气流,故天气晴朗,风平浪静。台风眼外侧为涡旋风雨区,这里盛行强烈的辐合上升气流,形成浓厚的云层,出现狂风暴雨,风力常常在12级以上,是台风中天气最恶劣的区域。再向外为外围大风区,风速向外减小,风力通常在6级以上。台风过境常常带来狂风暴雨天气,引起海面巨浪,严重威胁航海安全。登陆后,可摧毁庄稼、各种建筑设施等,造成人民生命财产的巨大损失,是一种危害极大的灾害性天气。台风给广大的地区带来了充足的雨水,成为与人类生活和生产关系密切的降雨系统。但是,台风也总是带来各种破坏,它具有突发性强、破坏力大的特点,是世界上最严重的自然灾害之一。
台风
其危害性主要有三个方面:(1)大风。台风中心附近最大风力一般为8级以上,其风速都在17米/秒以上,甚至在60米/秒以上。据测,当风力达到12级时,垂直于风向平面上每平方米风压可达230千帕。
(2)暴雨。台风是非常强的降雨系统。一次台风登陆,降雨中心一天之中可降下100~300毫米的大暴雨,甚至可达500~800毫米。台风暴雨造成的洪涝灾害,是最具危险性的灾害。台风暴雨强度大,洪水出现频率高,波及范围广,来势凶猛,破坏性极大。1975年第3号台风在淮河上游产生的特大暴雨,创造了当时中国内地地区暴雨量极值,形成了河南“75·8”大洪水。
(3)风暴潮。所谓风暴潮,就是指当台风移向陆地时,由于台风的强风和低气压的作用,使海水向海岸方向强力堆积,潮位猛涨,水浪排山倒海般向海岸压去。强台风的风暴潮能使沿海水位上升5~6米。风暴潮与天文大潮高潮位相遇,产生高频率的潮位,导致潮水漫溢、海堤溃决、冲毁房屋和各类建筑设施、淹没城镇和农田,造成大量人员伤亡和财产损失。风暴潮还会造成海岸侵蚀、海水倒灌造成土地盐渍化等灾害。江苏省沿海最大增水可达3米。“9608”和“9711”号台风增水,使江苏省沿江沿海出现超历史的高潮位。
人们都知道,台风登陆会带来狂风暴雨,致使江河海堤被毁、大树连根拔起、房屋倒塌、洪水泛滥等严重自然灾害;但台风除了给登陆地区带来暴风雨等严重灾害外,也有一定的好处。据统计,包括中国在内的东南亚各国和美国,台风降雨量约占这些地区总降雨量的1/4以上,因此如果没有台风,这些国家的农业困境不堪想象;此外台风对于调剂地球热量、维持热平衡更是功不可没。众所周知,热带地区由于接收的太阳辐射热量最多,因此气候也最为炎热,而寒带地区正好相反。由于台风的活动,热带地区的热量被驱散到高纬度地区,从而使寒带地区的热量得到补偿,如果没有台风就会造成热带地区气候越来越炎热,而寒带地区越来越寒冷,自然地球上温带也就不复存在了,众多的植物和动物也会因难以适应而将出现灭绝,那将是一种非常可怕的情景。
2004年6月26日起,广东省各地出现高温奇热天气,各地气温纷纷飙升,有23个市县日最高气温超过了38℃。7月1日,江门市区最高气温达38.3℃,打破气象资料以来的最高纪录;而广州市7月1日当天记录到39.1℃的最高气温,也打破了1953年38.7℃的历史纪录(广州曾出现多起高温导致人类死亡的案例)。而当年台风初次登陆的时间又较正常年份推迟了20天左右,直到7月16日,2004年第9号热带风暴“圆规”才姗姗来迟,登陆广东省后,全省持续的高温天气才结束,台风对气候的调节作用再次得到证明。
为什么会形成台风
海水温度:台风通常在海水表面温度高于26-27°C的广阔洋面上形成。这是因为热带洋面上的海水温度较高,使得空气膨胀上升,形成低气压环境。
地转偏向力:台风发生地点通常离赤道几个纬度以上,因为赤道地区的地转偏向力为零,无法形成台风。地转偏向力随着纬度的增加而增加,促使空气在北半球逆时针旋转(在南半球则是顺时针旋转)。
初始扰动:在台风形成之前,需要一个弱的热带涡旋作为初始扰动。这个扰动在适宜的环境下会逐渐增强,最终形成台风。
环境气流切变:环境气流在垂直方向上的切变较小,这有助于台风的维持和发展。
广阔的热带洋面:台风需要广阔的热带洋面作为能量来源。台风内部空气分子间的摩擦会消耗大量能量,这些能量主要来自海洋表面。
台风的能量主要来源于海洋表面的水温。当海水温度超过26-27°C时,海水蒸发形成水汽,这些水汽在上升过程中冷却凝结,释放出大量潜热。这个潜热为台风提供了持续的动力,使其能够不断增强。
此外,台风的路径和强度还受到其他因素的影响,如地形、风切变等。但上述条件是台风形成的基本前提。