深入探讨热带风暴的形成和生命周期

在热带，把冷、暖空气之间的势能转化成动能的中纬度机制并不明显，因为缺少大尺度可持续的温度梯度。因此，热带风暴作为大尺度热带天气系统的最重要系统，需要另一种生长机制。

对流（即强烈的雷暴)代替斜压不稳定促使热带风暴的形成，从而使物质得到再分配，并形成本地的低气压极值。这一过程通常与西行的热带波相关联，而热带波产生于热带辐合带的强烈对流区，例如非洲和印度尼西亚。这些热带波提供足够的起始扰动促使热带低气压的发展。而热带低气压在有利的环境条件下，有生长成为热带风暴和飓风的潜力。飓风的形成环境不仅是大气的，即低风切和足够的水蒸气，还需要海洋表面足够温暖来提供潜热。这种温暖的海洋表面提供的潜热基本是热带风暴的燃料。热带风暴就像一个热引擎，把来自于海洋的水蒸气的潜热通过对流转化成强风的动能。倾盆大雨仅仅是热带风暴生命周期内的一个副产品而已。热带风暴发生在Coriolis参数很小的区域，力的平衡主要是旋转平衡。当热带风暴向赤道外移动时，Coriolis力逐渐增加并参与建立受力平衡，减弱就是唯一的结果。图11-9为我国周边历年台风路径统计，该图可以定性分析我国沿海不同纬度的台风发生概率。

与中纬度天气系统相反，热带风暴确实像一个独立的物体嵌在平均气流里游走。如果有足够的燃料（即温暖的海洋表面，且大尺度环境不通过垂直风切变破坏热带风暴结构)，热带风暴可以跨越大洋长时间生存。有记录以来生存时间最长的热带风暴Ginger发生在1971年，持续了30天。

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图11-9 我国周边的热带风暴（台风)历年路径统计^[88]

热带风暴的主要结构是由很多对流带向中心平静的区域（风眼)旋转前进。和其他气旋一样，热带风暴的风也是逆时针旋转，并轻微偏向中心。最强的对流活动发生在风眼壁内，一环很深的对流云在离中心几十到几百公里范围内沿着风眼旋转。最强烈的风也在风眼墙内，通常距海面数公里高，比其他天气系统最强风高度低得多。因此热带风暴内的垂直风切变相应更高。由于气旋旋转特征，热带风暴内的风在风暴前进方向上的右侧更加强烈。

风眼周围的风向变化非常迅速，有时在风眼短暂平静后可调转180°。因此需要采取特殊措施使风力发电机能够在飓风中生存下来。另外，飓风内部强烈的对流过程导致湍流非常大，尤其是极端湍流容易对风力发电机产生破坏性损伤。