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仲夏时节话台风 精选

已有 10391 次阅读 2009-6-28 05:41 |个人分类:力学趣谈|系统分类:科普集锦| 涡旋, 台风, 流体力学, 流动不稳定性

 
       随着仲夏季节的到来,在气象预报的卫星云图上,又经常可以看到由大团白云显示的反时针旋转的大尺度流体涡旋,人们在关心台风的形成、发展、在什么地方登陆、行走途径,以及其消失过程。
台风是诞生在热带海洋上风速达到32.7/秒以上的大气涡旋,其半径可达数百公里。它在不同地方有不同的称谓:发生在西北太平洋和南海上的,称为台风;在北大西洋、加勒比海、墨西哥湾以及东北太平洋上的,称为飓风;在印度洋和孟加拉湾上的,称为热带风暴;在澳大利亚,则称为热带气旋。
从流体力学的角度看,台风或飓风的形成、发展加强、移动、减弱和消失都是大尺度流体运动不稳定的过程。
     
 
 
台风之所以受到人们的关注,是因为它具有很强的破坏力,是一种严重的气象灾害。美国20058月的卡特里娜(Katrina)飓风,造成1330人死亡,直接经济损失960亿美元。中国20067Bilis台风登陆福建,死亡843人,直接经济损失人民币348.2亿元
台风生成的条件主要有三:
一是生成在海表以下60米深的水温在26℃以上广阔的高温洋面上。温暖的海水是其动力燃料
二是要有适当的地转偏向力(柯氏力),即地球自转产生的改变风向的力(北半球向右)。
三是有足够大的外部扰动,使大规模高温、高湿、高度不稳定的空气发生强烈扰动,释放大量能量,引起幅合上升形成气旋。
地转偏向力随地理纬度的降低而减小,在赤道地区为零。所以纬度低于5°的海洋上没有台风生成。
按照我国气象部门的定义:热带气旋中心附近的风力为67级称为热带气压,89级称为热带风暴,1011级称为强热带风暴,12级及以上称为台风。风速小于17/秒的热带气旋,称为热带低压。
有报道说,2008911日在浙江台州登陆的卡努台风,最大风力达17级。这是因为通常发布风力预报时,凡32.7/秒以上都称为12级。其实气象学中还可以细分:13级(37.0―41.4米/秒);14级(41.5―46.1米/秒);15级(46.2―50.9米/秒);16级(51.0―56.0米/秒);17级(56.1―61.2米/秒)。卡努台风的最大风速59.5米/秒,自然就是17级了。
 
美国国家飓风中心则将飓风分为5级:1级飓风:119153公里/小时;2级飓风:154177公里/小时;3级飓风:178209公里/小时;4级飓风:210249公里/小时;5级飓风:249公里/小时以上。
 
            台风现己编号和命名进行观测和预报
20世纪以前,台风命名是比较随意的。1953年美国开始用女性名字来命名台风。但由于台风是一种巨大的灾害,从而不断受到妇女运动的反对,于是在1979年达成用一男一女的名字交替命名。事先拟好488个,轮流使用。卡特里娜就是其中一个。
2000年元旦起,亚洲和太平洋地区,统一在台风编号后面再加上台风名字。台风的名字由该区域14个国家(地区)共同提供(大多是美好事物),每个国家(地区)提供10个,共140个,编成10组。第一组用完后用第二组。因为每年台风不过20个左右,因此一年中不会发生重复。台风命名的好处是可以避免因各国台风编号不一致而造成混乱。如果台风造成了特别巨大的灾害,可以停用该名字(例如云娜台风),再另补充新名字。
 

台风眼
台风是结构十分特殊的天气系统,其中最特殊的是它有个台风眼。台风眼位于台风的中心,直径一般1050公里,多为圆形。眼区中气流下沉,所以常天气晴好,风速很小。但台风眼的四壁是高耸的云墙(台风眼壁),一般厚几十公里,是台风中上升气流最强,风雨最猛烈的地方。云墙内外,咫尺之间天气截然相反,却又和谐地并存着,堪称自然界中的一个奇迹。所以,当台风来袭过程中,在台风眼区域突然风停日出,人们往往以为台风已经过去。实际上台风眼一过去,暴风雨立刻重又袭来。台风眼内虽是好天气,但海上的浪潮却非常汹涌。这是因为台风中心的气压,和其四周比起来要低的缘故。因此在台风中心登陆的地方,往往引起很高的浪潮,造成很大的损害。
 

 
台风从生成到消亡的3阶段
台风从生成到消亡一般经过3个阶段。第一个是生成阶段(大多数热带气旋消失在这个阶段,不能形成台风)。第二个阶段是成熟阶段,一般有一个完整清晰的台风眼。此时台风中心气压达到最低,大风和暴雨的范围也达到最大。第三阶段是减弱消亡阶段。西北太平洋台风的寿命一般27天,平均约124小时。
 
台风的消亡
台风消亡的原因主要有两种。一种是登陆后,切断了海水潜热能源供应,加上陆地摩擦力大,大量消耗了台风的动能。另一种是台风北上到达较高纬度地区后,进入了冷空气,热带气旋变成温带气旋而消亡。
 

每年平均有7个台风登陆我国
全球热带海洋上每年生成约80100个气旋。其中约36%发生在西北太平洋和南海上,这里是全球生成台风最多的海区。南大西洋热带海区,因为南极流来的冷洋流降低了水温,因此不易发生台风。有人统计了42年资料,西北太平洋上共发生台风(包括热带风暴)1178个,平均每年约28个。42年中登陆我国的台风(包括热带风暴)共有297个,平均每年约7个,居世界各国之首。
 
台风具有很强的破坏力,是一种气象灾害;但台风影响的地区,又可带来降水,以解除伏旱。
 
有时候,也能在电视台气象预报的卫星云图上,同时看到产生了两个热带气旋。
 

    至今人们还不能准确知道热带气旋何时在何地形成,何时加强为台风,何时在什么地方登陆,行走途径,以及其消失过程。只能根据卫星云图做出大致的预报。
      从流体力学角度知道,台风的形成与发展是大尺度的流动不稳定性过程:1.生成过程不稳定,多数气旋夭折,少数加强为台风;2.移动路径不稳定,经常突然变向;3.消亡过程也不稳定。












 


















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