大气科学之天气变化原因==台风

台风综述
（1）指亚洲太平洋及印度洋海域的旋风。例：约瑟夫·康拉德小说中描述的“台风”。 　　
（2）台风（或飓风）是产生于热带洋面上的一种强烈热带气旋。 　　
（3）随着发生地点、时间和叫法不同。 　　
①印度洋和在北太平洋西部、国际日期变更线以西，包括南中国海范围内发生的热带气旋称为“台风”；比如在东亚、东南亚一带就称为“台风” 　　
②而在大西洋或北太平洋东部的热带气旋则称“飓风”。也就是说，台风在欧洲、北美一带称“飓风”， 　　
③在菲律宾被称作“碧瑶风” 　　
④在孟加拉湾地区被称作“气旋性风暴” 　　
⑤在印度半岛被称作“热带气旋” 　　
⑥在澳洲被称作“畏来风”， 　　
⑦在墨西哥人则称之为“鞭打”， 　　
⑧在南半球则称“气旋”。 　　
（4）台风经过时常伴随着大风和暴雨或特大暴雨等强对流天气。风向在北半球地区呈逆时针方向旋转（在南半球则为顺时针方向）。在气象图上，台风的等压线和等温线近似为一组同心圆。台风中心为低压中心，以气流的垂直运动为主，风平浪静，天气晴朗；台风眼附近为漩涡风雨区，风大雨大。 　　
有史以来强度最高、中心附近气压值最低的台风，是超强台风泰培（英语：Typhoon Tip，台湾译名：狄普），日本1979年的大范围洪灾就是由这个台风造成的。

台风特点
台风根据近几年来台风发生的有关资料表明，台风发生的规律及其特点主要有以下几点：一是有季节性。台风（包括热带风暴）一般发生在夏秋之间，最早发生在五月初，最迟发生在十一月。二是台风中心登陆地点难准确预报。台风的风向时有变化，常出人预料，台风中心登陆地点往往与预报相左。三是台风具有旋转性。其登陆时的风向一般先北后南。四是损毁性严重。对不坚固的建筑物、架空的各种线路、树木、海上船只，海上网箱养鱼、海边农作物等破坏性很大。五是强台风发生常伴有大暴雨、大海潮、大海啸。六是强台风发生时，人力不可抗拒，易造成人员伤亡。 　　
中国把进入东经l50度以西、北纬 l0度以北、近中心最大风力大于8级的热带低压、按每年出现的先后顺序编号，这就是我们从广播、电视里听到或看到的“今年第×号台风(热带风暴、强热带风暴)”。

台风形成
条件：热带海面受太阳直射而使海水温度升高，海水蒸发提供了充足的水汽。而水汽在抬升中发生凝结，释放大量潜热，促使对流运动的进一步发展，令海平面处气压下降，造成周围的暖湿空气流入补充，然后再抬升。如此循环，形成正反馈，即第二类条件不稳定（CISK）机制。在条件合适的广阔海面上，循环的影响范围将不断扩大，可达数百至上千公里。 　　
由于地球由西向东高速自转，致使气流柱和地球表面产生摩擦，由于越接近赤道摩擦力越强，这就引导气流柱逆时针旋转（南半球系顺时针旋转），由于地球自转的速度快而气流柱跟不上地球自转的速度而形成感觉上的西行，这就形成我们现在说的台风和台风路径。 　　
以下为人教版高一地理书第一册的描述：
在海洋面温度超过26℃以上的热带或副热带海洋上，由于近洋面气温高，大量空气膨胀上升，使近洋面气压降低，外围空气源源不断地补充流入上升去。受地转偏向力的影响，流入的空气旋转起来。而上升空气膨胀变冷，其中的水汽冷却凝结形成水滴时，要放出热量，又促使低层空气不断上升。这样近洋面气压下降得更低，空气旋转得更加猛烈，最后形成了台风。

台风结构：
台风结构产生必须具备特有的条件： 　　
要有广阔的高温洋面。海水温度要高于26.5℃，而且深度要有60米深。台风是一种十分猛烈的天气系统，每天平均要消耗3100~4000卡/厘米²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，台风周围旋转的强风，会引起中心附近60米深的海水发生翻腾，为了确保海水翻腾中海面温度始终高于26.5℃，暖水层的厚度必须达60米。 　　
要有合适的流场。台风的形成需要强烈的上升运动。合适的流场（如东风波，赤道辐合带）易产生热带弱气旋，热带弱气旋气压中间低外围高，促使气流不断向气旋中心辐合并作上升运动；上升过程中水汽凝结释放出巨大的潜热，形成暖心补给台风能量，并使上升运动越来越强。 　　
要有足够大的地转偏向力。如果辐合气流直达气旋中心发生空气堆积阻塞，则台风不能形成。足够大的地转偏向力使辐合气流很难直接流进低气压中心，而是沿着中心旋转，使气旋性环流加强。赤道的地转偏向力为零，向两极逐渐增大，故台风发生地点大约离开赤道5个纬距以上，在5~20度之间。 　　
气流铅直切变要小。即高低空风向风速相差不大。如果高低空风速相差过大，潜热会迅速平流出去，不利于台风暖心形成和维持。纬度大于20度的地区，高层风很大，不利于增暖，台风不易出现。

台风演变
一、孕育阶段：太阳经过1天照射，海面上形成了很强盛的积雨云，这些积雨云里的热空气上升，周围较冷空气源源不绝的补充进来，再次遇热上升，如此循环，使得上方的空气热，下方空气冷，上方的热空气里的水汽蒸发扩大了云带范围，云带的扩大使得这种运动更加剧烈。经过不断扩大的云团受到地转偏向力影响，逆时针旋转起来（在南半球是顺时针），形成热带气旋，热带气旋里旋转的空气产生的离心力把空气都往外甩，中心的空气越来越稀薄，空气压力不断变小，形成了热带低压—台风初始阶段。 　　
二、发展（增强）阶段 ：因为热带低压中心气压比外界低，所以周围空气涌向热带低压，遇热上升，共给了热带低压较多的能量，超过输出能量，此时，热带低压里空气旋转更厉害，中心最大风力升高，中心气压进一步降低。等到中心最大风力达到一定标准时，就会提升到更高的一个级别，热带低压提升到热带风暴，再提升到强热带风暴、台风，有时能提升到强台风甚至超强台风，这要看能量输入与输出比决定，输入能量大于输出能量，台风就会增强，反之就会减弱。 　　
三、成熟阶段：台风经过漫长的发展之路，变得强大，具有了造成灾害的能力，如果这时登陆，就会造成重大损失。 　　
四、消亡阶段：台风消亡路径有两个，第一个是：台风登陆陆地后，受到地面摩擦和能量供应不足的共同影响，台风会迅速减弱消亡，消亡之后的残留云系可以给某地带来长时间强降雨。第二个是：台风在东海北部转向，登陆韩国或穿过朝鲜海峡之后，在日本海变性为温带气旋，变性为温带气旋后，消亡较慢。

台风源地 　　
台风的源地，是指经常发生台风的海区。全球台风主要发生于8个海区。其中北半球有北太平洋西部和东部、北大西洋西部、孟加拉湾和阿拉伯海5个海区，而南半球有南太平洋西部、南印度洋西部和东部3个海区。从每年台风发生数及其占全球台风总数的百分率的区域分布图中可以看到，全球每年平均可发生62个台风，大洋西部发生的台风比大洋东部发生的台风多得多。其中以西北太平洋海区为最多（占36%以上），而南大西洋和东南太平洋至今尚未发现有台风生成。西北太平洋台风的源地又分三个相对集中区：菲律宾以东的洋面、关岛附近洋面和南海中部。在南海形成的台风，对我国华南一带影响重大。 　　
台风大多数发生在南、北纬度的5°~20°，尤其是在10°~20°发生了65%。而在20°以外的较高纬度发生的台风只占13%，发生在5°以内赤道附近的台风极少，但偶尔还是有的，如福建省气象台就发现1970~1971这两年中，西北太平洋共有3个台风发生在5°N以南区域。据近十多年来卫星资料的分析，发展成台风的扰动云团，在好几天前即可发现，所以实际上扰动的初始位置比以前发现的位置偏东。如北大西洋上，以前认为发展成台风的初始扰动大多数产生在大洋的中部，而现在有人根据云图分析，认为每年有三分之二台风的扰动起源于非洲大陆。这些扰动一般表现为倒V形或旋涡状云型，他们沿东风气流向西移动，到达北大西洋中部和加勒比海时，便发展成台风。北太平洋西部和南海台风的初始扰动位置，也要比以前发现的位置偏东些。

台风能量 　　
台风内各种气象要素和天气现象的水平分布可以分为外层区（包括外云带和内云带）、云墙区和台风眼区三个区域；铅直方向可以分为低空流入层（大约在1公里以下）、高空流出层（大致在10公里以上）和中间上升气流层(1公里到10公里附近)三个层次（图1台风结构示意图）。在台风外围的低层，有数支同台风区等压线的螺旋状气流卷入台风区，辐合上升，促使对流云系发展，形成台风外层区的外云带和内云带；相应云系有数条螺旋状雨带。卷入气流越向台风内部旋进，切向风速也越来越大，在离台风中心的一定距离处，气流不再旋进，于是大量的潮湿空气被迫强烈上升，形成环绕中心的高耸云墙，组成云墙的积雨云顶可高达19公里，这就是云墙区。 　　
台风中最大风速发生在云墙的内侧，最大暴雨发生在云墙区，所以云墙区是最容易形成灾害的狂风暴雨区。当云墙区的上升气流到达高空后，由于气压梯度的减弱，大量空气被迫外抛，形成流出层，只有小部分空气向内流入台风中心，并下沉，造成晴朗的台风中心，这就是台风眼区。台风眼半径约在10～70公里之间，平均约25公里。云墙区的潜热释放增温和台风眼区的下沉增温，使台风成为一个暖心的低压系统。 　　
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，它正出现在眼壁内边缘以内，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今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。在能量问题上今年来有人还指出，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。

台风好处：
在我国沿海地区，几乎每年夏秋两季都会或多或少地遭受台风的侵袭，因此而遭受的生命财产损失也不小。作为一种灾害性天气，可以说，提起台风，没有人会对它表示好感。然而，凡事都有两重性，台风是给人类带来了灾害，但假如没有台风，人类将更加遭殃。科学研究发现，台风对人类起码有如下几大好处： 　其一，台风这一热带风暴却为人们带来了丰沛的淡水。台风给中国沿海、日本海沿岸、印度、东南亚和美国东南部带来大量的雨水，约占这些地区总降水量的1/4以上，对改善这些地区的淡水供应和生态环境都有十分重要的意义。 　　
其二，靠近赤道的热带、亚热带地区受日照时间最长，干热难忍，如果没有台风来驱散这些地区的热量，那里将会更热，地表沙荒将更加严重。同时寒带将会更冷，温带将会消失。我国将没有昆明这样的春城，也没有四季长青的广州，“北大仓”、内蒙古草原亦将不复存在。 　　
其三，台风最高时速可达200公里以上，所到之处，摧枯拉朽。这巨大的能量可以直接给人类造成灾难，但也全凭着这巨大的能量流动使地球保持着热平衡，使人类安居乐业，生生不息。 　　
其四，台风还能增加捕鱼产量。每当台风吹袭时翻江倒海，将江海底部的营养物质卷上来，鱼饵增多，吸引鱼群在水面附近聚集，渔获量自然提高。 　　
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，包括我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。

台风灾害：
台风是一种破坏力很强的灾害性天气系统，但有时也能起到消除干旱的有益作用。其危害性主要有三个方面： 　　
①大风。热带气旋达台风级别的中心附近最大风力为12级以上。 　　
②暴雨。台风是带来暴雨的天气系统之一，在台风经过的地区，可能产生150mm～300mm降雨，少数台风能直接或间接产生1000mm以上的特大暴雨，如（间接）1975年第3号热带气旋登陆后倒槽在河南南部产生的特大暴雨，打破了部分地区的降雨记录（河南75.8事件）。 　　
③风暴潮。一般台风能使沿岸海水产生增水，江苏省沿海最大增水可达3m。“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。 　　台风过境时常常带来狂风暴雨天气，引起海面巨浪，严重威胁航海安全。台风登陆后带来的风暴增水可能摧毁庄稼、各种建筑设施等，造成人民生命、财产的巨大损失。