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【当代矿工】2021-371卷-8期 Sep 7, 2021

科学认识台风(上)

台风是沿海地区的主要灾害性天气之一,给人们的生产生活甚至生命财产安全造成了严重危害。台风是怎样形成的?如何分级?有哪几种路径?我们该如何应对?台风在引发灾害的同时,又会给人类生产生活带来哪些有利的影响?科学认识台风,对于我们的生产与生活将会有所帮助。

台风的形成

在热带洋面上经常有许多弱小的热带涡旋,我们称其为台风的“胚胎”,因为台风就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,大约只有百分之十能够发展成台风。

一般说来,台风的形成需要具备以下几个基本条件:

一是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℃,而且从海水表面至60米深的海水层温度都要超过这个数值。其中广阔的洋面是形成台风的必要自然环境,因为台风内部空气分子间的摩擦每天要消耗巨大的能量,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,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℃的洋面上,因热能不够,台风很难维持。要确保在这种翻腾作用过程中洋面温度始终在26.5℃以上,这个暖水层必须有60米左右的厚度。

二是在台风形成之前,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。我们把台风当作一部“热机”,它以如此巨大的规模和速度转动,要消耗大量的能量,因此也要有足够的能量来源。台风的能量来自热带海洋上的水汽,在一个已经存在的热带涡旋里,涡旋内的气压比四周低,周围的空气挟带大量的水汽流向涡旋中心,并在涡旋区内向上运动,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。也就是说,既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,产生凝结释放潜热的过程,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。

三是要有足够大的地球自转偏向力。因为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作逆时针方向旋转(在北半球)。

四是在弱低压上方,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度以北地区,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。

上面所讲的只是台风产生的必要条件,具备这些条件,不等于就有台风发生。台风发生是一个复杂的过程,至今尚未彻底搞清楚。

(消息来源:中国气象局官方网站)

台风中心附近最大风力级别

风力是指风吹到物体上所表现出的力量的大小。一般根据风吹到地面或水面的物体上所产生的各种现象,把风力大小分为13个等级,最小是0级,最大为12级。

中国气象局于2001年下发的《台风业务和服务规定》,以蒲福风力等级将12级以上台风补充到17级。12级台风定为32.4~36.9米/秒;13级台风定为37.0~41.4米/秒;14级台风定为41.5~46.1米/秒,15级台风定为46.2~50.9米/秒,16级台风定为51.0~56.0米/秒,17级台风定为56.1~61.2米/秒。琼海30年前那场台风,中心附近最大风力为73米/秒,已超过17级的最高标准,称之为18级,也是国际航海界关于特大台风的普遍说法。

根据新的《热带气旋等级》国家标准(GB/T19201-2006),我国将热带气旋以其中心附近的最大风力划分为6个等级:热带低压、热带风暴、强热带风暴、台风、强台风和超强台风。

热带低压(TD):底层中心附近最大平均风速10.8~17.1米/秒,即风力为6~7级。

热带风暴(TS):底层中心附近最大平均风速17.2~24.4米/秒,即风力8~9级。

强热带风暴(STS):底层中心附近最大平均风速24.5~32.6米/秒,即风力10~11级。

台风(TY):底层中心附近最大平均风速32.7~41.4米/秒,即12~13级。

强台风(STY):底层中心附近最大平均风速41.5~50.9米/秒,即14~15级。

超强台风(Super TY):底层中心附近最大平均风速大于51.0米/秒,即16级或以上。

(消息来源:中国气象报社)

台风的路径迂回多变

虽然台风的路径主要受环境引导气流影响,但实际上台风在移动过程中,由于受到不同地形、海洋及大气环境流场等因素的影响,特别是涉及到大气-海洋-陆地间复杂的相互作用,其路径表现却是多种多样的。当台风处于环境流场较弱或者受到其他台风的影响,其路径就可能会出现停滞、打转、回旋等现象。而台风如果又恰巧在大型岛屿附近海域活动,就会产生多次在同一地方登陆的情况。目前影响我国的台风主要“出生”在西太平洋上,其常见路径有四种:

西移路径——台风从菲律宾以东洋面生成后,周围的基本气流很弱,这时候台风中心的移动主要是内力运动,方向往西北。沿此路径移动的台风,对我国海南、广东、广西沿海地区影响最大,经常在春、秋季发生。

西北移路径——台风在菲律宾东部海域生成后,会遭遇一股轴线是西北向东南的风,台风在这股深厚气流的引导下,从菲律宾以东洋面向西北方向移动,经巴士海峡登陆台湾,再穿过台湾海峡向广东东部或者福建沿海靠近,在台湾、福建、广东等一带沿海登陆。沿此路径移动的台风对我国台湾省、广东省东部和福建省影响最大,多见于7月下半月到9月上半月。

转向路径——台风从菲律宾以东洋面生成后向西北方向移动,在海上遇到西太平洋副热带高压或西风槽的阻挡,就会转向东北,向朝鲜半岛或日本方向移去。这种转向台风又可以分为三类:东转向、中转向、西转向。其中西转向类台风,特别是到了近海才向西转的台风,在我国沿海地区登陆后,转向东北移去,路径呈抛物线状,是最常见的路径。沿此路径移动的台风对我国东部沿海地区影响最大。这类台风多发生于夏、秋季节,只是转向点的纬度因季节而异,盛夏在最北,秋季在最南。

特殊路径——当台风所处的环境变化很快,或是海上有多个台风相互影响时,台风的移动路径会变得比较怪异,这就像陀螺在旋转时受到外力的影响,中心将作气旋式圆弧运动。当这种运动正好和原运动的方向相反时,就会导致台风的停滞和打转。如果所受到的外力作用不平衡,便会左右摇摆,像一条运动的蛇一样。这样的移动路径很复杂,也更难以预测,所以更容易成灾。

台风会带来哪些灾害

我国是受台风影响最严重的国家之一,西北太平洋热带气旋有近50%会影响到我国。

台风灾害主要是在台风登陆前和登陆后发生,引起的直接灾害通常有三方面。一是狂风。台风风速大都在17米/秒以上,甚至在60米/秒以上。据监测,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公斤。因此,台风及其引起的海浪可以把万吨巨轮抛向半空拦腰折断,也可以把巨轮推入内陆,飓风级的风力足以损坏甚至摧毁陆地上的建筑、桥梁、车辆等,特别是在建筑物没有被加固的地区,造成的破坏更大。大风亦可把杂物吹到半空,使户外环境变得非常危险。二是暴雨。一次台风登陆,降雨中心一天中可降下100~300毫米甚至500~800毫米的大暴雨,造成的洪涝灾害来势凶猛,破坏性极大,是最具危险性的灾害。三是风暴潮。当台风移向陆地时,由于台风的强风和低气压作用,使海水向海岸方向强力堆积,潮位猛涨,海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。如果风暴潮与天文大潮高潮位相遇,能产生高频率的潮位,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。

台风的次生灾害包括暴雨引起的山体滑坡、泥石流等。另外,房屋、桥梁、山体等在台风中受到雨水长时间的冲刷、浸泡,即便当时没有发生坍塌,待台风、洪水退去后,由于上述原因,容易出现坍塌现象,也要引起高度的警惕。

我国是台风引发地质灾害较为严重的国家,台风暴雨引发的滑坡、泥石流等地质灾害十分频繁,最易造成人员伤亡。例如前几年台风“云娜”重创浙江时造成乐清市发生重大泥石流地质灾害,台风“龙王”带来的暴雨引发山洪灾害等。在一些沿海大中城市,台风带来的暴雨和导致的海水倒灌很可能引发城市内涝等次生灾害,致使交通瘫痪、地铁停运等,影响城市正常运行,甚至造成人员伤亡。

台风还可能造成生态破坏、疫病流行。如台风引起的风暴潮会造成海岸侵蚀,海水倒灌造成土地盐渍化等,暴雨引发的泥石流会破坏森林植被,洪水过后常常容易出现疫情等。有时候,台风甚至会诱发农作物的病虫害。2005年,在遭受台风“麦沙”和“卡努”影响后,台风外围的西北气流和降水有利于稻褐飞虱虫大量回迁入上海地区,曾造成申城田间稻褐飞虱虫量猛增。

(消息来源:中国气象报社)

 
 
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