科學(xué)認(rèn)識(shí)臺(tái)風(fēng)（上）

2021-09-02 01:52:04

當(dāng)代礦工 2021年8期

臺(tái)風(fēng)是沿海地區(qū)的主要災(zāi)害性天氣之一，給人們的生產(chǎn)生活甚至生命財(cái)產(chǎn)安全造成了嚴(yán)重危害。臺(tái)風(fēng)是怎樣形成的？如何分級(jí)？有哪幾種路徑？我們該如何應(yīng)對？臺(tái)風(fēng)在引發(fā)災(zāi)害的同時(shí)，又會(huì)給人類生產(chǎn)生活帶來哪些有利的影響？科學(xué)認(rèn)識(shí)臺(tái)風(fēng)，對于我們的生產(chǎn)與生活將會(huì)有所幫助。

臺(tái)風(fēng)的形成

在熱帶洋面上經(jīng)常有許多弱小的熱帶渦旋，我們稱其為臺(tái)風(fēng)的“胚胎”，因?yàn)榕_(tái)風(fēng)就是由這種弱的熱帶渦旋發(fā)展成長起來的。通過氣象衛(wèi)星已經(jīng)查明，在洋面上出現(xiàn)的大量熱帶渦旋中，大約只有百分之十能夠發(fā)展成臺(tái)風(fēng)。

一般說來，臺(tái)風(fēng)的形成需要具備以下幾個(gè)基本條件：

一是要有足夠廣闊的熱帶洋面，這個(gè)洋面不僅要求海水表面溫度要高于26.5℃，而且從海水表面至60米深的海水層溫度都要超過這個(gè)數(shù)值。其中廣闊的洋面是形成臺(tái)風(fēng)的必要自然環(huán)境，因?yàn)榕_(tái)風(fēng)內(nèi)部空氣分子間的摩擦每天要消耗巨大的能量，這個(gè)巨大的能量只有廣闊的熱帶海洋釋放出的潛熱才能供應(yīng)。另外，熱帶氣旋周圍旋轉(zhuǎn)的強(qiáng)風(fēng)，會(huì)引起中心附近的海水翻騰，在氣壓降得很低的臺(tái)風(fēng)中心甚至可以造成海洋表面向上涌起，繼而又向四周散開，于是海水從臺(tái)風(fēng)中心向四周翻騰，這種海水翻騰現(xiàn)象能影響到60米的深度。在海水溫度低于26.5℃的洋面上，因熱能不夠，臺(tái)風(fēng)很難維持。要確保在這種翻騰作用過程中洋面溫度始終在26.5℃以上，這個(gè)暖水層必須有60米左右的厚度。

二是在臺(tái)風(fēng)形成之前，預(yù)先要有一個(gè)弱的熱帶渦旋存在。我們知道，任何一部機(jī)器的運(yùn)轉(zhuǎn)都要消耗能量，這就要有能量來源。我們把臺(tái)風(fēng)當(dāng)作一部“熱機(jī)”，它以如此巨大的規(guī)模和速度轉(zhuǎn)動(dòng)，要消耗大量的能量，因此也要有足夠的能量來源。臺(tái)風(fēng)的能量來自熱帶海洋上的水汽，在一個(gè)已經(jīng)存在的熱帶渦旋里，渦旋內(nèi)的氣壓比四周低，周圍的空氣挾帶大量的水汽流向渦旋中心，并在渦旋區(qū)內(nèi)向上運(yùn)動(dòng)，濕空氣上升，水汽凝結(jié)，釋放出巨大的凝結(jié)潛熱，才能促使臺(tái)風(fēng)這部大機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)。也就是說，既使有了高溫高濕的熱帶洋面供應(yīng)水汽，如果沒有空氣強(qiáng)烈上升，產(chǎn)生凝結(jié)釋放潛熱的過程，臺(tái)風(fēng)也不可能形成。所以，空氣的上升運(yùn)動(dòng)是生成和維持臺(tái)風(fēng)的一個(gè)重要因素。

三是要有足夠大的地球自轉(zhuǎn)偏向力。因?yàn)槌嗟赖牡剞D(zhuǎn)偏向力為零，而向兩極逐漸增大，故臺(tái)風(fēng)發(fā)生地點(diǎn)大約離開赤道5個(gè)緯度以上。由于地球的自轉(zhuǎn)產(chǎn)生了一個(gè)使空氣流向改變的力，稱為“地球自轉(zhuǎn)偏向力”。在旋轉(zhuǎn)的地球上，地球自轉(zhuǎn)的作用使周圍空氣很難直接流進(jìn)低氣壓，而是沿著低氣壓的中心作逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)（在北半球）。

四是在弱低壓上方，高低空之間的風(fēng)向風(fēng)速差別要小。在這種情況下，上下空氣柱一致行動(dòng)，高層空氣中熱量容易積聚，從而增暖。氣旋一旦生成，在摩擦層以上的環(huán)境氣流將沿等壓線流動(dòng)，高層增暖作用也就能進(jìn)一步完成。在北緯20度以北地區(qū)，氣候條件發(fā)生了變化，主要是高層風(fēng)很大，不利于增暖，臺(tái)風(fēng)不易出現(xiàn)。

上面所講的只是臺(tái)風(fēng)產(chǎn)生的必要條件，具備這些條件，不等于就有臺(tái)風(fēng)發(fā)生。臺(tái)風(fēng)發(fā)生是一個(gè)復(fù)雜的過程，至今尚未徹底搞清楚。

（消息來源：中國氣象局官方網(wǎng)站）

臺(tái)風(fēng)中心附近最大風(fēng)力級(jí)別

風(fēng)力是指風(fēng)吹到物體上所表現(xiàn)出的力量的大小。一般根據(jù)風(fēng)吹到地面或水面的物體上所產(chǎn)生的各種現(xiàn)象，把風(fēng)力大小分為13個(gè)等級(jí)，最小是0級(jí)，最大為12級(jí)。

中國氣象局于2001年下發(fā)的《臺(tái)風(fēng)業(yè)務(wù)和服務(wù)規(guī)定》，以蒲福風(fēng)力等級(jí)將12級(jí)以上臺(tái)風(fēng)補(bǔ)充到17級(jí)。12級(jí)臺(tái)風(fēng)定為32.4～36.9米／秒；13級(jí)臺(tái)風(fēng)定為37.0～41.4米／秒；14級(jí)臺(tái)風(fēng)定為41.5～46.1米／秒，15級(jí)臺(tái)風(fēng)定為46.2～50.9米／秒，16級(jí)臺(tái)風(fēng)定為51.0～56.0米／秒，17級(jí)臺(tái)風(fēng)定為56.1～61.2米／秒。瓊海30年前那場臺(tái)風(fēng)，中心附近最大風(fēng)力為73米／秒，已超過17級(jí)的最高標(biāo)準(zhǔn)，稱之為18級(jí)，也是國際航海界關(guān)于特大臺(tái)風(fēng)的普遍說法。

根據(jù)新的《熱帶氣旋等級(jí)》國家標(biāo)準(zhǔn)（GB/T19201-2006），我國將熱帶氣旋以其中心附近的最大風(fēng)力劃分為6個(gè)等級(jí)：熱帶低壓、熱帶風(fēng)暴、強(qiáng)熱帶風(fēng)暴、臺(tái)風(fēng)、強(qiáng)臺(tái)風(fēng)和超強(qiáng)臺(tái)風(fēng)。

熱帶低壓（TD）：底層中心附近最大平均風(fēng)速10.8～17.1米／秒，即風(fēng)力為6～7級(jí)。

熱帶風(fēng)暴（TS）：底層中心附近最大平均風(fēng)速17.2～24.4米／秒，即風(fēng)力8～9級(jí)。

強(qiáng)熱帶風(fēng)暴（STS）：底層中心附近最大平均風(fēng)速24.5～32.6米／秒，即風(fēng)力10～11級(jí)。

臺(tái)風(fēng)（TY）：底層中心附近最大平均風(fēng)速32.7～41.4米／秒，即12～13級(jí)。

強(qiáng)臺(tái)風(fēng)（STY）：底層中心附近最大平均風(fēng)速41.5～50.9米／秒，即14～15級(jí)。

超強(qiáng)臺(tái)風(fēng)（Super TY）：底層中心附近最大平均風(fēng)速大于51.0米／秒，即16級(jí)或以上。

（消息來源：中國氣象報(bào)社）

臺(tái)風(fēng)的路徑迂回多變

雖然臺(tái)風(fēng)的路徑主要受環(huán)境引導(dǎo)氣流影響，但實(shí)際上臺(tái)風(fēng)在移動(dòng)過程中，由于受到不同地形、海洋及大氣環(huán)境流場等因素的影響，特別是涉及到大氣-海洋-陸地間復(fù)雜的相互作用，其路徑表現(xiàn)卻是多種多樣的。當(dāng)臺(tái)風(fēng)處于環(huán)境流場較弱或者受到其他臺(tái)風(fēng)的影響，其路徑就可能會(huì)出現(xiàn)停滯、打轉(zhuǎn)、回旋等現(xiàn)象。而臺(tái)風(fēng)如果又恰巧在大型島嶼附近海域活動(dòng)，就會(huì)產(chǎn)生多次在同一地方登陸的情況。目前影響我國的臺(tái)風(fēng)主要“出生”在西太平洋上，其常見路徑有四種：

西移路徑——臺(tái)風(fēng)從菲律賓以東洋面生成后，周圍的基本氣流很弱，這時(shí)候臺(tái)風(fēng)中心的移動(dòng)主要是內(nèi)力運(yùn)動(dòng)，方向往西北。沿此路徑移動(dòng)的臺(tái)風(fēng)，對我國海南、廣東、廣西沿海地區(qū)影響最大，經(jīng)常在春、秋季發(fā)生。

西北移路徑——臺(tái)風(fēng)在菲律賓東部海域生成后，會(huì)遭遇一股軸線是西北向東南的風(fēng)，臺(tái)風(fēng)在這股深厚氣流的引導(dǎo)下，從菲律賓以東洋面向西北方向移動(dòng)，經(jīng)巴士海峽登陸臺(tái)灣，再穿過臺(tái)灣海峽向廣東東部或者福建沿?？拷谂_(tái)灣、福建、廣東等一帶沿海登陸。沿此路徑移動(dòng)的臺(tái)風(fēng)對我國臺(tái)灣省、廣東省東部和福建省影響最大，多見于7月下半月到9月上半月。

轉(zhuǎn)向路徑——臺(tái)風(fēng)從菲律賓以東洋面生成后向西北方向移動(dòng)，在海上遇到西太平洋副熱帶高壓或西風(fēng)槽的阻擋，就會(huì)轉(zhuǎn)向東北，向朝鮮半島或日本方向移去。這種轉(zhuǎn)向臺(tái)風(fēng)又可以分為三類：東轉(zhuǎn)向、中轉(zhuǎn)向、西轉(zhuǎn)向。其中西轉(zhuǎn)向類臺(tái)風(fēng)，特別是到了近海才向西轉(zhuǎn)的臺(tái)風(fēng)，在我國沿海地區(qū)登陸后，轉(zhuǎn)向東北移去，路徑呈拋物線狀，是最常見的路徑。沿此路徑移動(dòng)的臺(tái)風(fēng)對我國東部沿海地區(qū)影響最大。這類臺(tái)風(fēng)多發(fā)生于夏、秋季節(jié)，只是轉(zhuǎn)向點(diǎn)的緯度因季節(jié)而異，盛夏在最北，秋季在最南。

特殊路徑——當(dāng)臺(tái)風(fēng)所處的環(huán)境變化很快，或是海上有多個(gè)臺(tái)風(fēng)相互影響時(shí)，臺(tái)風(fēng)的移動(dòng)路徑會(huì)變得比較怪異，這就像陀螺在旋轉(zhuǎn)時(shí)受到外力的影響，中心將作氣旋式圓弧運(yùn)動(dòng)。當(dāng)這種運(yùn)動(dòng)正好和原運(yùn)動(dòng)的方向相反時(shí)，就會(huì)導(dǎo)致臺(tái)風(fēng)的停滯和打轉(zhuǎn)。如果所受到的外力作用不平衡，便會(huì)左右搖擺，像一條運(yùn)動(dòng)的蛇一樣。這樣的移動(dòng)路徑很復(fù)雜，也更難以預(yù)測，所以更容易成災(zāi)。

臺(tái)風(fēng)會(huì)帶來哪些災(zāi)害

我國是受臺(tái)風(fēng)影響最嚴(yán)重的國家之一，西北太平洋熱帶氣旋有近50%會(huì)影響到我國。

臺(tái)風(fēng)災(zāi)害主要是在臺(tái)風(fēng)登陸前和登陸后發(fā)生，引起的直接災(zāi)害通常有三方面。一是狂風(fēng)。臺(tái)風(fēng)風(fēng)速大都在17米/秒以上，甚至在60米/秒以上。據(jù)監(jiān)測，當(dāng)風(fēng)力達(dá)到12級(jí)時(shí)，垂直于風(fēng)向平面上每平方米風(fēng)壓可達(dá)230公斤。因此，臺(tái)風(fēng)及其引起的海浪可以把萬噸巨輪拋向半空攔腰折斷，也可以把巨輪推入內(nèi)陸，颶風(fēng)級(jí)的風(fēng)力足以損壞甚至摧毀陸地上的建筑、橋梁、車輛等，特別是在建筑物沒有被加固的地區(qū)，造成的破壞更大。大風(fēng)亦可把雜物吹到半空，使戶外環(huán)境變得非常危險(xiǎn)。二是暴雨。一次臺(tái)風(fēng)登陸，降雨中心一天中可降下100～300毫米甚至500～800毫米的大暴雨，造成的洪澇災(zāi)害來勢兇猛，破壞性極大，是最具危險(xiǎn)性的災(zāi)害。三是風(fēng)暴潮。當(dāng)臺(tái)風(fēng)移向陸地時(shí)，由于臺(tái)風(fēng)的強(qiáng)風(fēng)和低氣壓作用，使海水向海岸方向強(qiáng)力堆積，潮位猛漲，海浪排山倒海般向海岸壓去。強(qiáng)臺(tái)風(fēng)的風(fēng)暴潮能使沿海水位上升5～6米。如果風(fēng)暴潮與天文大潮高潮位相遇，能產(chǎn)生高頻率的潮位，導(dǎo)致潮水漫溢、海堤潰決，沖毀房屋和各類建筑設(shè)施，淹沒城鎮(zhèn)和農(nóng)田，造成大量人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失。

臺(tái)風(fēng)的次生災(zāi)害包括暴雨引起的山體滑坡、泥石流等。另外，房屋、橋梁、山體等在臺(tái)風(fēng)中受到雨水長時(shí)間的沖刷、浸泡，即便當(dāng)時(shí)沒有發(fā)生坍塌，待臺(tái)風(fēng)、洪水退去后，由于上述原因，容易出現(xiàn)坍塌現(xiàn)象，也要引起高度的警惕。

我國是臺(tái)風(fēng)引發(fā)地質(zhì)災(zāi)害較為嚴(yán)重的國家，臺(tái)風(fēng)暴雨引發(fā)的滑坡、泥石流等地質(zhì)災(zāi)害十分頻繁，最易造成人員傷亡。例如前幾年臺(tái)風(fēng)“云娜”重創(chuàng)浙江時(shí)造成樂清市發(fā)生重大泥石流地質(zhì)災(zāi)害，臺(tái)風(fēng)“龍王”帶來的暴雨引發(fā)山洪災(zāi)害等。在一些沿海大中城市，臺(tái)風(fēng)帶來的暴雨和導(dǎo)致的海水倒灌很可能引發(fā)城市內(nèi)澇等次生災(zāi)害，致使交通癱瘓、地鐵停運(yùn)等，影響城市正常運(yùn)行，甚至造成人員傷亡。