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热带气旋的本质和结构

热带气旋是大气中的巨大旋涡,不停转动的暖湿空气在当中酝酿。骤看一般书本的插图,很多人都会错误地以为热带气旋像龙卷风一样,有一个高耸的图柱状外貌。其实,热带气旋更像一个扁平的圆盘,高度只有十数公里,而平面距离却有数百公里呢!

从太空鸟瞰热带气旋,可以欣赏到风暴的雄伟气势。仔细观察,可见到风暴中心附近有一片较白的卷云幔-那是从中心顶部向外扩散的高云。离开这片盾状卷云层又可清楚地看到一些低层螺旋云带。大雨大部份在风暴中心附近及螺旋雨带中发生。雨带随着风暴环流方向旋转,一条接着一条地扫过某一区域,受影响的地方有间歇性的大雨。雨带接近及经过的时候,风势疾劲,甚至会有狂风。当风暴中心移近时,雨势会变得较持续,而风力亦更趋猛烈。

台风谢柏 (Zeb, 1998)
西北太平洋上的台风谢柏 (Zeb, 1998)。图中所见是热带气旋的典型云团,像一个旋转着的圆盘。
以上卫星云图接收自日本气象厅地球同步气象卫星(GMS-5)。任何人士欲将上述卫星图片发放, 请先向该厅申请 (地址:Japan Meteorological Agency, 1-3-4 Ote-machi, Chiyoda-ku, Tokyo 100, Japan. 传真:+81-3-3211-2032)。

热带气旋类似一台会走动的热能机器,它的能量来自湿空气上升时水汽凝结而释放的潜热。它所产生的动力大概是二千万兆瓦左右,在一天内所产生的能量,相当于香港大约20年的耗电量(以1990年的耗电量计算)。热带气旋依赖水汽提供能量,说明了它只可在温暖的海洋上生存及在陆上无可避免地减弱的原因。

但并不是所有热带海洋上空的云团都能够发展成为热带气旋的。假如附近的气流活动的配置不合适,未能容许这台大气热能机器有效地运作,那么进一步的发展便不可能发生了。

热带气旋的诞生及发展的基本条件是:在大气低层必须有充份的气旋式气流辐合(在北半球,沿反时针方向螺旋形地流入),在大气高层要提供足够的气流外溢通道,这样才可以建立有效的通风机制。

下面是热带气旋的垂直环流示意图,图中可看到低层的空气辐合及高层的空气辐散。地面的风速廓线显示愈接近风暴中心,风力愈大。这现象可用角动量守恒定律来解释:当旋转半径缩短时,旋转速率就相应加快,以保持角动量不变。发展成熟的台风,最大风区是贴着风眼附近的环状地带(眼壁)。典型的「风眼」直径大约有数十公里,实质上是下降气流构成的核心,该区云层稀薄,风力微弱。 若要维持垂直结构不变,热带气旋四周环境的气流亦要保持匀称,免使轴心受到过大的切变力所扰乱。

在前文已经提到,热带气旋的形成必须要有一定的有利条件,假如缺少了这些条件的话,在一般情况下,热带气旋便会减弱。在南太平洋东部及南大西洋,因长期受到不利的气候环境支配,风暴的初始胚胎受先天限制,无从发展,热带气旋亦因而绝迹。

台风的典型垂直剖面图
一个成熟台风的典型垂直剖面图,中央部份就是风眼和眼壁。

风速记录
1999年9月16日台风约克(York)正面吹袭香港,横澜岛的风速记录显示风力在风眼掠过时的急剧变化。

热带气旋的寿命有些只有几天,有些则长达数星期。不是所有风暴都会发展成为台风的,实际上,在北太平洋西部及中国南海,只有约半数的风暴会发展至台风强度。

最近修订日期: <2014年4月14日>