热带天气系统大气科学导论

热带天气系统大气科学导论
第八章热带天气系统
热带和中纬度天气系统的背景差异
1.气压场: 热带等压(高)线均匀, 呈纬向分布; 而中纬度等压线密集, 大槽大脊, 南北梯度大
2.温度场: 类似于气压场.热带等温线均匀, 呈纬向分布; 而中纬度等温线密集, 南北梯度大
第一节热带气旋(台风)
热带气旋的分类
1.热带低压: 中心附近最大平均风力6至7级，即风速为10.8一17.1米／秒；
2.热带风暴: 中心附近最大平均风力8至9级，即风速为17.2-24.4米／秒；
3.强热带风暴: 中心附近最大平均风力10至11级，即风速为2
4.5-32.6米／秒；
4.台风(typhoon, 飓风hurricane): 中心附近最大平均风力12级－13级，即风速在32.7-41.4
米／秒；
5.强台风: 中心附近最大平均风力1４级-15级，即风速在41.5-50.9米／秒。

6.超强台风: 中心附近最大平均风力16级以上，即风速大于51.0米／秒。

热带气旋定义:是发生在热带或副热带海洋上的气旋性涡旋，在北半球做逆时针方向旋转，在南半球做顺时针方向旋转。

它主要是依靠水汽凝结释放出的潜热而发展的。

在北半球的西太平洋, 人们常把强热带气旋叫“台风”。

在北半球的大西洋和东太平洋, 人们称强热带气旋为“飓风”。

南半球人们通常称之为热带气旋。

热带气旋----命名
为什么要命名?
Tropical cyclones are named to provide ease of communication between forecasters and
the general public regarding forecasts, watches, and warnings. Since the storms can
often last a week or longer and that more than one can be occurring in the same basin at
the same time, names can reduce the confusion about what storm is being described.
热带气旋如何命名?
1998年12月，在菲律宾马尼拉举行的台风委员会第31届委员会决定，从2000年1
月1日起，西北太平洋和南海热带气旋将采用新的命名方法。

它分别由包括中国、朝鲜、中国香港、中国澳门在内的14个成员各贡献10个，一共140个具有地方特
色的名字组成命名表，循环使用，这些名字都有统一的中文译名或英文译名，以便
于西北太平洋沿岸地区使用。

台风的空间结构
热带气旋的平均直径大约为500km；
发展成熟的热带气旋一般有一个组织完好的空间结构, 即眼区、眼壁和外围螺旋云带组成。

热带气旋的眼和眼壁
在深厚云区的中间，往往存在一个直径为几十公里，近似圆形的晴空少云区，称为眼区（eye），在台风眼中（即台风中心）相对来说天空比较晴朗，风平浪静。

台风眼大小不一, 从几公里到几百公里，平均为几十公里。

观测到最大的台风眼的直径有370公里（Winnie 1997 和Carmen 1950）。

眼区外围的一圈环状的云区称为云墙或眼壁（eyewall）。

最猛烈的天气现象（风和暴雨）发生在靠近飓风眼的眼壁内侧。

有时出现双眼壁结构, 里面的叫做内眼壁（inner eyewall），外面的叫做外眼壁（outer eyewall）。

有时候台风的内外眼壁相互替换，即一个加强，另一个减弱或消亡；一个减弱，另
一个加强。

研究表明，台风的双眼壁出现是台风减弱的重要标志。

台风的垂直空间结构
台风是热带地区的低压涡旋，中心气压值很低，通过热带气旋中心作剖面，我们可以看到气压曲线呈漏斗状分布.
记录的台风中心气压值可低至870 hPa
眼区中心的气压最低，为下沉气流控制。

而眼壁附近，为上升气流控制。

云和雨区呈带状分布
台风的生成、发展和消散
台风的源地: 绝对多数台风生成在纬度5 °-20°之间, 大约2/3的台风生成在纬度10°-20°. 因为台风的旋转需要科氏力来平衡气压梯度力，没有台风在非常靠近赤道的地方生成, 一个重要原因可能是那里的科氏力为0. (f=2Ωsinφ) ?空间分布：
8个源地：NW太平洋、SW太平洋、NE太平洋、N大西洋、S 印度洋、N印度洋；S大西洋和SE太平洋无。

西北太平洋最多；均形成于暖热带水域；87%在EQ两侧20纬度内；2/3形成于北半球。

发生时节
有明显季节变化特征，晚夏到初秋形成频率最大（见图）
西北太平洋：7-10月，“台风季节”，9月最高
西北太平洋是全球惟一全年可观测到热带气旋活动的地区，也是特强台风（V m>=50m/s）和超级台风（V m>=65m/s）最易产生的地区。

一个天气扰动形成和最终发展成为飓风至少依赖于三个条件
1)第一个条件是温暖的水域,水面温度大于26.5℃;
2)第二个条件是潮湿的大气,水汽的潜热释放是台风的能量来源;
3)第三个条件就是在海洋洋面上的风要能够将空气变成向内旋转
台风的移动路径
一般来说, 台风生成后受热带东风引导气流的驱动向西或西北运动. 当台风移动到较高纬度时, 它又被中高纬度的西风驱动而移向东北.
人们一般用500hPa气流方向来预测台风的移动方向—引导气流原理
西北太平洋的台风路径有三种
台风从菲律宾以东向西移动，经我国南海在海南岛或越南登陆，简称西进型，对广东影响较大。

台风从菲律宾以东向西北移动，穿越琉球群岛在我国江、浙沿海登陆；或穿越台湾海峡在闽浙登陆，简称登陆型。

它们有的在我国大陆消失，有的扫过大陆又移到海上向东北。

这一类对我国的影响最大。

台风从菲律宾以东向西北，又转向东北朝向日本移去，简称转弯型，这类台风最常见。

台风的移动有时出现不规则路径:打转,突然转向,蛇形等.(双台风互旋)
台风和中高纬度气旋风暴的类似性和区别
1.相对于地面来说，台风和中高纬度气旋风暴都是低压风暴，风围绕低压中心呈反时
针旋转．
2.可是，这两者之间的发生和发展的物理机制则有着本质的不同．
a.台风是在单一暖湿气团中发展的风暴，它发展的能量源泉是热带暖湿空气的潜
热释放；而中高纬气旋风暴是由冷暖气团对立造成的，它发展的能量源泉是冷
暖气团之间的温度梯度．
b.台风有一个明显的眼区和暖中心，该眼区伴随着晴空和下沉运动；而中高纬
气旋风暴有一个冷中心，其中心伴随着上升运动．
3.当台风移至中高纬度并和冷气团相遇时，它也可以转化为中纬
台风灾害的具体表现形式
1.风暴涌：风暴涌是一个巨大的圆形的水域，通常有50到100公里宽，它横扫台风登
陆的沿海海岸。

有着巨高水浪的风暴涌具有极大的危害性。

2.风暴潮：如果风暴涌和普通的潮汐在同一时间相遇，那么，海浪就会更高。

风暴潮
是风暴涌和普通的天文潮相结合的产物。

例如，当台风向岸边移动时，一个15英尺的涌如果叠加在普通的2英尺高的海潮上，那么就会产生一个17英尺高的大浪。

3.大风：台风的带来的风的风速大于或等于37 m/s，能够毁坏结构不坚固的建筑或可
移动的房屋。

4.强降水/洪水: 大面积的强降水往往能引发有着严重危害性的、致命的洪水灾害。

这
是威胁内陆地区最主要的灾害。

5.旋转风/龙卷风：台风也能够带来旋风，从而使得台风的危害性变得更大。

这些旋风
往往在紧挨着台风中心的雷暴雨带的内部产生。

当然它也能在台风的眼墙中产生。

台风的监测和预报
（１）地面监测（２）卫星监测（3）雷达和飞机监测
小结
1.台风，即强热带气旋，是风速超过37 m/s的热带风暴。

2.台风的结构由眼区，眼壁和眼壁外围的螺旋雨带和云系组成。

3.台风生成的条件是高温，高湿的洋面，同时风场有弱辐合。

潜热释放是台风发展的
能源，当台风移到冷水的洋面或登陆后，其能源被切断而开始消散。

4.伴随台风而来的常常是强烈的天气变化，如狂风、暴雨、巨浪、风暴潮和龙卷风，
等等。

因此热带气旋是主要的灾害性天气系统之一。

但在另一方面，热带气旋带来的雨水对久旱、酷热地区无疑也有缓解旱情和暑热的作用。

5.台风与中高纬度地区的气旋风暴有着本质的区别，台风是在单一暖湿气团中发展的
风暴，它发展的能量源泉是热带暖湿空气的潜热释放；而中高纬气旋风暴是由冷暖气团对立造成的，它发展的能量源泉是冷暖气团之间的温度梯度．
第二节赤道(热带)辐合带(ITCZ)
南北半球的东北和东南信风在热带地区辐合形成一条带状辐合区,即赤道(热带)辐合带
热带辐合带有助于对流上升运动,并且如果ITCZ受到扰动, 台风便有可能发生.
第三节副热带高压
副热带高压的概况
–定义：位于副热带地区(一般指南北半球20-35N地区)的暖性高压(带)系统，即~。

–海陆分布不同：纬向一个个闭合的高压单体，海上：永久性活动中心
–冬夏不同：北半球夏季强冬季弱，夏季面积大偏北偏西，冬季反之。

–高低空不同：中低空在海上强，高空陆地上强。

西太平洋副热带高压
–指位于副热带西太平洋上空对流层中下层深厚的暖性高压系统，它是个天气尺度的环流系统
副热带高压带变动的表征
副高的位置、强度变动
–位置表示法：
A、副高脊线（东西风分界线或西风零线(面)），我国常用120E 上副
高脊线所在纬度的变化来表示西太副高的南北移动
B、副高西脊点，是500hPa月平均图上588线最西端所在的经度，
用来表示副高西伸脊点的位置
–强度表示：
A、面积指数（500hPa月平均图上10N以北，110—180E范围内588
线包含的每隔10E和5N相交的网格点数
B、500hPa高压中心最大值
西太平洋副高的变动与我国天气
西太副高的季节性变动
北进增强冬到夏8月夏到冬南撤减弱
副高指数的季节变化(与长江流域旱涝的关系)
脊线进退三种情况：稳定少变，缓慢移动，跳跃式北进
冬季15N—6月中（第一次北跳过20N，稳定在20-25N达一月左右）--7月中越过25N—8月初最北—9月后南撤
一年两次北跳
对应我国三大雨带
与热带风场及热带对流有关
西太副高的中、短期活动
–中期：准两周变动
–短期：一周左右—天气尺度波
第四节季风
季风的定义：
–季风是指近地面层冬夏盛行风向接近相反且气候特征明显不同的现象。

世界季风区：亚、非和澳洲的热带和副热带地区为连成一片的全世界最大的季风区，其中东亚的海上、南亚、东非和西非属明显季风区。

郑和下西洋
第一次1406年6月第二次1407年10月13日第二次1409年10月
第三次1412年12月28日第四次1416年12月28日第六次1421年3月3日
第七次1430年6月29日
亚洲季风—特点
季风特点：
–盛行风随季节变化而有很大差别，甚至相反，冬季盛行东北气流（华北-东北为西北气流），夏季盛行西南气流，中国东部-日本盛行东南气流。

–二种季风各有不同的源地，因而气团性质有根本的不同，冬季寒冷干燥，夏季炎热湿润。

–造成天气现象也有本质的季节性差异，冬季干燥少雨，夏季湿润多雨，尤其多暴雨，在热带地区更有旱季和雨季的明显对比。

亚洲季风：南亚季风（印度季风）
东亚季风：南海-西太热带季风
东亚大陆-日本副热带季风
思考题
1.简述台风的空间尺度和结构，为什么台风不能在赤道生成？
2.热带气旋和中高纬度地区气旋风暴的区别是什么？
3.想一想龙卷风和台风在形态上看很相似，它们有什么不同？
4.郑和下西洋总是在初冬季节出发，夏季返回，为什么会有这样的季节选择?这体现了
什么样的气候特征？。