讲义 第11章 台风

2008 年北京大学通选课课讲义 李万彪：大气概论
第 11 章 台风
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多，相比较而言，台风发生得很少。
11.3
生命史
11.3.1
台风发展和消亡
台风形成过程中，按照中心附近地面最大风速，经历不同的时期。按照国际规定，从初始 扰动形成开始，有轻微风环流的雷暴群称为热带低压（tropical depression） ，最大风速10.8～17.1 ms -1 （6～7级）。当风速增加到17.2～24.4 ms -1 （8～9级），并且在地面图上中心周围有几条
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正常情况下，台风移动路径平滑、稳定。但少数台风移动路径曲折多变，有停滞、打转，突然 转向，移速突然变化，路径飘移不定等多种形式。这些奇怪的路径、并有不确定的转向，让预 报人员感到诧异，例如：一个台风向陆地前进时，有时会忽然转向离去，使陆地区域免受某种 灾难。 影响我国的台风有3种路径： 西移路径。台风从菲律宾以东一直向偏西方向移动，经南海在华南沿海、海南岛或越南一 带登陆。它对我国华南沿海地区影响很大。 西北路径。台风从菲律宾以东向西北偏西方向移动，在我国台湾、福建一带登陆；或从菲 律宾以东向西北方向移动，穿过琉球群岛，在浙江一带登陆。台风登陆后在我国消失。它对我 国华东地区影响较大。 转向路径。台风从菲律宾以东向西北方向移动，到达我国东部海面或在我国沿海地面登陆， 然后转向东北方向移去，路径呈抛物线状，对我国东部沿海地区及日本影响最大。 11.3.3 台风命名
第 11 章 台风
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第十一章 台风 台风是具有超过 32.7 ms -1（12 级以上）的持续的大风的气旋涡旋，是一种暖性低压，形成
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于西北太平洋洋面。同种类型的风暴在世界不同地区有不同的叫法：在北大西洋和东北太平洋 叫飓风，在印度和澳大利亚叫气旋。 根据国际规定，所有生自热带水域的飓风型风暴通称为热带气旋。台风是热带气旋“家属” 中强度级别最高的一种天气系统。
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动。在槽东边，东南信风使气流辐合上升产生雷暴和阵雨。有时候，东风波中辐合区加强会成 长为台风。
11.2.2
台风形成的必要条件
台风形成的必要条件至少必须有 4 个方面。 (1) 台风形成首先要求存在一个初始扰动，最常见的初始扰动场的就是辐合气流形成的涡 旋、热带辐合带中的波动和东风波等。这些热带弱涡旋中心部位，气压低于周围地区，配合高 层冷空气，于是涡旋周围湿空气流向中心并因为大气不稳定上升凝结，释放大量凝结潜热，提 供了涡旋继续增强的能源动力。 (2) 台风形成需要暖性洋面。台风内部气体分子之间的运动摩擦会消耗巨大的能量，必须靠 广阔热带海洋上释放的潜热来提供。另外，台风中心气压低，导致中心水面上涌翻腾（类似涌 升流） ，可影响表面之下 60m 深处，因而需要洋面以下约 60m 厚度的海水温度在 26.5℃以上。 (3) 科氏力效应有利于气旋性涡旋的生成。 因为赤道附近科氏力小， 因而一般在赤道附近南 北纬各 5 度之内，观测不到台风。 (4) 整个对流层风的垂直切变要小。对流层风速垂直切变的大小，决定着一个初始热带扰 动中分散的对流释放的潜热能否集中在一个有限的空间之内。如果垂直切变小，上下层空气相 对运动很小，则凝结释放的潜热始终加热一个有限范围内的气柱，使之很快增暖形成暖心结构， 初始涡旋能迅速发展形成台风。反之，如果上下切变大，潜热将被很快输送出扰动区的上空， 不能形成暖心结构，也不可能形成台风。 上述条件仅仅是必要条件，不是充分条件，在热带洋面上，满足以上条件的时间和海域很
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41.5 ～ 46.1（14级） ，46.2 ～ 50.9（15级）
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51.0 ～ 56.0（16级） ， ≥ 56.1（17级）
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我国台湾地区对台风形成和发展过程中的不同阶段的热带气旋有不同的命名，分为热带低 压、轻度台风、中度台风和强烈台风。其中轻度台风包括热带风暴和强热带风暴，中度台风包 括表11.2中的台风和强台风，强烈台风即超强台风。
古代文献中出现较早，南朝刘宋时期沈怀远在《南越志》中记载： “熙安多飓风。飓者，其四方 之风也，一曰惧风，言怖惧也，常以六七月兴。 ”其中的飓风即台风。在《岭表录》中记载“夏 秋之间，有晕如虹，谓之飓母，必有飓风” ，是最早关于台风天气预测的记载。 因此在我国人们已经很早注意到台风或飓风，只是没有给予适当的编号或命名。后来当风 力等级确立后，人们才开始对风力达 8 级以上的热带风暴、强热带风暴及台风给予编号或命名。
11.1
剖析台风
从卫星云图上可以看到许多台风的典型结构。在天气图上以系统最外围近似圆形的等压线 为准，风暴直径一般为 600～1000 km，最小只有 100 km，但最大的可达 2000 km。在中心近似 圆形的晴空少云区是它的眼区（台风眼，或台风中心） ，眼的直径一般为 10～60 km。在眼区， 相对来说天空少云，风平浪静，有时晴朗无云显示为圆形的黑色区域。环绕眼区，云排成螺旋 带（称为螺旋雨带） ，朝台风中心旋转。表面风逆时针向里吹向中心，风速增加。眼区外围的一 圈环状的云区称为云墙或眼壁（eyewall） ，是绕台风中心的强雷暴环带，并向上伸展到海平面以 上将近 15 km 的高度。最猛烈的天气现象（风和暴雨）发生在靠近台风眼的眼壁内侧。因此， 台风是由台风眼、台风眼壁和外围的螺旋雨带组成。 台风是由有组织的雷暴群组成的，雷暴是台风环流的一个有机部分。在表面附近，热带潮 湿空气吹向台风中心。在眼的附近，这些空气上升并凝结生成巨大的雷暴，产生大雨。在雷暴 的顶部附近，失去了太多的水汽的相对干的空气，开始吹离中心。这些高层辐散的空气，从眼 区顺时针（反气旋）向外吹达数百公里。当气流达到风暴外围时，开始下沉和加热，导致晴朗 天气。在眼壁的强雷暴区，大量潜热释放并加热大气，使高层气压轻微升高，导致了在眼区空 气下沉。当空气下沉时，压缩加热增温。说明风暴中心是暖空气（暖心结构）和少雷暴的情况。 从台风风场看，台风低空风场的水平结构大致可以分为三部分：从外到里，是台风外圈， 台风中圈和台风内圈。台风外圈到台风中圈的最大风速带约数百公里，风力平均可达 15 ms -1 ，
台风是一个强烈的热带气旋。它好比水中的漩涡一样，是在热带洋面上绕着自己的中心急 速旋转同时又向前移动的空气漩涡。在移动时像陀螺那样，人们有时把它比作“空气陀螺”。由于 台风影响时常常伴有狂风暴雨，气象上给它取了一个与普通大风不同的名字—台风。
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事实上，我国古代的史书和地方志中就有很多有关飓风和台风的描述。飓风一词也在我国
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17.2 ～ 24.4（8 ～ 9级）
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第 11 章 台风
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强热带风暴 台风 强台风 超强台风
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STS STY SUPERTY
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24.5 ～ 32.6（10 ～ 11级）
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32.7 ～ 36.9（12级） ，37.0 ～ 41.4（13级）
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我国从2006年5月15日起执行新的国家标准《热带气旋等级》 ，增加了“强台风”和“超强
台风”两个等级。见表11.1。
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表11.1 中国热带气旋按风力等级的划分 低层中心附近最大平均风速 /ms -1 （风力等级）
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级别
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英文简写
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热带低压 热带风暴
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10.8 ～ 17.1（6 ～ 7级）
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等压线时，热带低压变成热带风暴（tropical storm） 。当等压线密集，且最大风速24.5～32.6 ms -1
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（10～11级），热带风暴变成强热带风暴（severe tropical storm） 。当风速超过32.7 ms （12级
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以上）时，强热带风暴变为台风（typhoon） 。 上述的从热带扰动起始发展到台风风力达12级的这段时间，就是台风的形成阶段。随后是 台风的加深阶段，即台风继续加深，一直到中心气压达到最低，风力等级出现最大的这段时间。 在这之后的一段时间内，中心气压不再加深，台风中心附近等压线密集的范围扩大，台风风力 大于12级的范围也在扩大，这段时间是台风的维持（或成熟）阶段。在维持一段时间后，台风 开始了它的衰亡阶段，台风因不同的原因逐渐减弱为强热带风暴、热带风暴和热带低压直至消 亡。 如果台风停留在暖水面上，它如同一个漂浮的旋转的软木塞，可以维持很长时间。但是， 大多数台风持续时间短于一周。大多数台风是在海上消失的。台风在海上消失的原因很多，其 中有的是通过冷水区和失去供热源而逐渐减弱并消失；有的是由于台风移入强盛的副热带高压 范围之内，下沉气流破坏了台风的环流，因而台风减弱消失；有的是因为有强冷空气从台风北 部侵入，导致台风减弱填塞。有些台风北移进入西风带后，如有冷空气从台风西北部侵入，则 台风有可能演变成温带锋面气旋。台风登陆后也会消失。台风登陆后，由于能量来源枯竭，加 之地面摩擦辐合作用增强，使低层空气质量的辐合大大超过高层的辐散，导致中心气压上升， 因而台风减弱消失。 根据以上台风的生命历程，可按其强度进行台风分级。台风强度一般以其中心海平面最低 气压和中心海面最大风速为依据，但有时专指中心海平面最低气压，或者中心海面最大风速。 美国根据萨菲尔和辛普森（Saffir和Simpson）的研究制订热带气旋等级，以中心海平面最低气压 为标准分级，同时给出了中心海面最大风速和台风带来的风暴潮高度的具体数值。
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11.2.1
热带天气
环形绕地球称为热带的区域，即在赤道附近南北纬 23.5 度的区域，天气与中纬度有很大的 差异。因为热带一年温暖，温度的日变化和季节变化很小，天气也就没有四季的特征。热带季 节的差异主要表现在降水上，可分为干湿季节。当赤道辐合带（ITCZ）移到这一区域时，云和 降水增多。在干季，降水是不规则的，一段时间大雨会持续几天，可能紧随其后的是极端干旱 的一段时间。热带风一般从东、东北或东南吹来。热带海平面气压变化也很小。 在热带海域这样的天气中，太阳辐射对海面加热强烈，海面温度升高，海水蒸发，使水面 的空气不稳定产生上升运动，因此可产生雷暴，周围空气从四面八方汇聚。由于地转偏向力的 作用，这些汇聚的空气就成了逆时针转动的涡旋了，有时候，涡旋就会加强成长为台风。 热带辐合带（ITCZ）是一个低压带，赤道信风向这里辐合。有时候，当沿 ITCZ 形成一个 波动时，一个低压区就会发展起来并加强为台风。有时候，从高纬度移到热带的锋面上产生的 低压系统也可发展为台风。 此外，因为热带区域海平面气压变化非常小，在天气图上画等压线提供的信息很少。描绘 气流的运动的流线可以代替等压线，它们可以显示表面空气在哪里辐合和辐散。有时，流线被 赤道弱低压槽影响成为热带波或东风波。其波长约 2500m，以 20～40 kmh -1 的速度从东向西运