熱帶氣旋強度研究

--熱帶氣旋的生成條件--

初始因素是指形成熱帶擾動的一些必需條件,但擾動出現後,都不一定能順利發展成熱帶氣旋。

1. 相當的水平風切變 - 低空輻合以致擾動出現

指低空一定水平範圍內要有相當的氣流變化或匯合,而非盛行同一方向之氣流。

例如,夏季副熱帶高氣壓過度強盛,以致太平洋上全為東風支配;或是秋冬南中國海上全為東北季候風支配,都是缺乏水平風切而不利擾動形成。相反,在夏季近赤道西南季風活躍時,它和副熱帶高氣壓南側之東北信風匯合,會產生相當明顯的水平風切,氣旋式氣流更有利擾動出現。

2. 足夠的科氏力 - 擾動位於南北緯 5 度外

科氏力的存在使氣流偏轉度加大,即有利水平風切及氣旋式低空輻合,從而產生正渦度流場,這正是熱帶氣旋/擾動低層的基本環流結構。


科氏力參數 f 的數學式表示為 : 2ωsinΦ

當中 Φ 為緯度
     ω 為地球自轉角速度

由於 ω 為常數,
因此從上式可見,決定科氏力大小的就是緯度了。

科氏力影響下氣流南北移動時會出現偏轉..


例如以北半球而言,科氏力在北緯20度就會是北緯10度的一倍左右。亦即氣流旋轉的幅度在越北的區域就會越強,這亦是其中一個原因,解釋中緯度地區為什麼較容易有氣旋(溫帶氣旋)之活動及發展。跟據過往紀綠,在南北緯5度以內之近赤道區域,由於科氏力微弱,因此甚少熱帶氣旋能在該區內生成。

西北太平洋有少量例子乃熱帶氣旋在北緯3度附近生成,而最極端之過案乃2001年之颱風畫眉 - 在北緯1.5度附近形成。這些例子說明,科氏力重要於熱帶氣旋生成之處乃在於提供低空渦旋流場之建立。那些特殊例子乃是熱帶氣旋渦度由某些特定環境配合而補足,當然,這都是罕見的。

 

3. 海水溫度在攝氏 26.5 度以上

足夠的海水溫度有利形成大氣下暖上冷的不穩定結構,而使空氣出現對流活動。而當海水上升至空中時,隨冷卻凝結時所釋放出的潛熱多少,更是和海水溫度成正比。這是容易理解的,因為海水溫暖意味著水滴內醞含更多能量。而當水氣遇冷轉變為水滴時,熱會放出(即潛熱),這些熱被大氣所吸收,即進一步增加大氣的不穩定狀態,再促進對流的活動 ( 即所謂的二類條件性不穩定,有關機制會於下一節論述 )。

熱帶大氣某區之熱量增加既以對流形式表現,即為熱帶擾動的發展。

西北太平洋近赤道海域之水溫長期都在攝氏 26.5 以上,
且範圍廣闊,因而俗稱為暖池 ( Warm Pool )。
這等有利環境造就出西北太平洋擁有較多的熱帶氣旋生成數目。

 

4. 垂直風切變微弱以利潛熱集中累積

承上面所討論,熱帶擾動之形成及發展乃在於一區大氣之熱量增加,而這些熱量的增加乃由對流潛熱釋放所來。那麼要確保這些熱量能集中於一區域內累積,就有賴於垂直風切變的微弱;亦即一區垂直對流層內氣流方向一致,通常是指 1500 至 10000 米左右的高度內 ( 850 至 250hPa )。這個高度的重要性乃在於,水氣多於這個高度內凝結,所以熱帶擾動的暖心結構亦應在此區內建立。

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