(1)台风外围区
根据台风区内低空风速大小的分布可以将台风分为三个区域,分别为外围区(风力8级以下)、涡旋区和眼区。
台风眼区很容易辨别,直径约40千米,涡旋区半径约250千米,是近似圆形的螺旋密蔽云区,从涡旋区向外就是外围区,外围区的风力一般都在8级以下。
台风云图根据拍摄角度的不同,有斜拍和直拍之分。斜拍的角度开阔,范围较广,可以看到地球的形状,但不易确定其中心位置和范围;直拍也就是垂直拍摄,可以确定眼区中心范围一般在10~150千米之间,比较常见的通常直径在30~50千米。而台风的直径一般是在600~1000千米,甚至有些达到2000千米。
根据台风云图,我们能够及时准确地跟踪台风,但是,台风专业云图需要专业人员来识别。非专业人员可以看电视里的后期制作的台风云图,经计算机处理后形象地向非专业人员展示有关的天气预报。多了解一些有关的知识,我们可以粗略地判断台风是否会影响本地,及早采取预防措施。在人造卫星未出现之前,人们对台风的结构、天气分布、移动规律等已经有所了解。我们可以根据前人对台风认识的经验总结和台风来临之前的预兆做好防范工作。
台风外围区的卷云:台风来临前,云有预兆。我们可以先简单地了解一下有关云的基本知识,看看云是怎样预兆台风的。
云是由尘埃在空中遇到悬浮在空中的小水滴或小冰晶凝结而成。云有各种各样的产生原因和各种各样的高度,所以形成云的形状也是千变万化的。云的分类方法很多,而通用的国际分类法是将云分为高云、中云、低云和直展云四族,每族又分若干属,共10属。
其中一属是卷云,卷云又分毛卷云、钩卷云和密卷云三种。当台风外围接近本地时,天空会出现辐射状的毛卷云,辐射点以台风中心为原点,并逐渐变厚、变密。随着台风的移近,逐渐出现了卷层云、高层云和层积云,低空有随风急驶的碎层云和碎积云。中纬度地区高空盛行偏西风,高空的卷云也随之自西向东移动,而影响我国的来自菲律宾以东的热带洋面台风却是自东向西移动的,由此可知,当高空出现了自东向西移动的辐射状卷云时,则是台风到来的预兆。按照卷云前缘相距台风中心600千米左右推算,如果台风中心移动的速度是20千米/小时,而且以直径路线行进的话,那么30小时后,台风中心就可来到当地。
台风外围区的大风:台风的出现,预示着热带气旋的近中心风力已达到12级。由于地球自转和地面存在的摩擦作用,在北半球气旋中的地面风向是“逆时针往里吹”的。当台风逐渐接近当地时,会影响当地的盛行风向发生改变。我国是季风气候,6~7月份盛行东南季风,所以,如果在台风来临前几天吹北风、东北风或西北风,就说明当地已受到了台风外围气旋性环流的影响了,因为它破坏了正常的季风规律。因此,根据人们长期以来的经验,广东、福建和浙江沿海一带民间流传着这样的谚语:“六七月里刮北风,一二日内有台风”, “六七月东风不过午,过午必台风”等,这种民间说法符合台风发生规律的科学原理,所以,看风向可以判断有无台风的到来。
判断台风,除了根据风向外,还可以根据风速,当风速逐渐增大时,可以推断台风的逐渐逼近。这是由于台风中心气压低,最大风速形成在靠近中心附近的地方,越靠近中心风速越大。但奇怪的是在台风真正的中心反倒没有风了,这一个很神秘的地方,我们在后面将详细介绍。如果风速增大的同时,当地偏北风,风向不变,那么台风将从东南方向向西北方向移动。如果风速增大的同时,当地偏北风转变为东北风,那么台风将向西移动,从当地的南面驶过。如果风速增大的同时,当地偏北风转变为西北风,那么台风将向北移动,从当地的东面驶过。依靠风向预测台风方便而准确,所以,我们可以简单了解一下关于风的知识,以了解其原理。
风是因空气流动而形成,而大范围的空气运动,有垂直运动和水平运动的区别。气象学把空气的上下垂直运动叫对流,向上的叫做上升运动,下降的叫做下沉运动;而空气的水平运动就是风。风向是指风吹来的来向。如东北风,是指从东北方向吹来的风。西北风是从西北方向吹来的风。单位时间空气流过的距离叫做风速。常用的单位有米/秒、千米/小时和海里/小时。风速根据风力(风对物体的作用力)的大小划分为18个等级,即0~17级。
台风外围区的长浪:“无风不起浪”生动的说明了风的直接作用引起水面波动。可以根据浪高来辨别风力的大小。风力越大浪也就越大,如7级风对应浪高4米,10级风对应浪高9米,并且风的运动区域越大,风运行时间越长,风浪也就越大。当风力作用停止后,风浪不会马上停止,会受到重力和摩擦力影响而慢慢减弱。
“无风三尺浪”则指的是涌浪,是指风区里的风停止后所遗留下来的波浪,或者风浪离开风区后传至远处。与风浪相比,涌浪的波面比较光滑,波长较长。涌浪在传播过程中,能量会逐渐消耗,波高逐渐降低,同时周期和波长也逐渐增加。涌浪的波长(相邻两波峰间的水平距离)比其波高(相邻波峰与波谷间的垂直距离)大40~100倍,个别的甚至可超过1000倍以上,所以涌浪也叫做“长浪”。因为涌浪的大范围平滑运动,使得它在海上是难以发觉的,观察涌浪需要在靠近岸边的地方。波长越长的浪传播速度越快,速度超过台风,能在台风未到之前浪先到,所以“长浪”也是台风来临前可供评测的一个重要征兆。
风浪和涌浪的形成主要是因为热带气旋中的大风和中心的极低气压作用,以及周围环境的海面产生。涌浪的速度是热带气旋的2~3倍,距离可达1000~2000千米。当传播方向与热带气旋移动方向相同时,则高于其他传播方向的涌浪的高度。涌浪一般提前于台风2~3天到达。我国黄海和东海沿岸观测到的台风涌浪,波浪高度一般在3米以下,周期仅为10秒左右。
台风外围区的物象:除了风云,还有其他物象可以用来判断台风是否会来。例如,台风入侵前两三天,海水表层会出现“海火”、 “浮灯”,在海面上一点点、一片片的磷光,闪闪烁烁,时浮时沉。其实这只是一些发光浮游生物(如磷虾、角藻、磷夜光虫、细菌等)以及寄生有磷细菌的某些鱼类,浮动在海水表层时呈现的景象。有些鱼类,特别是浅海鱼类在台风前要上浮,如一种被称作“风台”的粤东沿海的小鱼,土名“仔”,台风出现前几天会特别的多。还有一些如海豚一样较大的鱼,也往往群集海面,深海鱼也随海流从深海来到浅海,有时也会看到鲸。还有一些上浮的底栖生物、深层鱼类,如海蛇也会上浮海面缠结成团等。
首先,外海台风的风浪驱使这些鱼类及浮游生物上浮和少见海洋生物的趋集近海。其次,虽然人听不到低频的风暴声波,但海中鱼虾却可以感觉到,受到惊扰骚动,四处流窜。然后由于台风区内气压下降,海水中含氧量减少,所以要浮上海水表层。另外,有些海洋生物喜好在这种气象条件下加快繁殖,因此群浮海面。此外,还有一个促成浅海鱼类及底栖生物浮上海面的原因就是海水污浊、泥沙翻滚。
除了海中生物,海鸟的反常也是台风的预兆,如有时会出现大群海鸟惊恐地飞向陆地,或疲乏不堪的跌落在船上或海面,甚至不惧人地群歇在船上⋯⋯这都是因为海鸟对台风的惊惧而形成的。
除了看物象可以预测台风外,看海象也能预测台风。
(2)台风涡旋区
涡旋区中的狂风:热带气旋的涡旋区,一般直径为200~400千米,风力常在8级以上。距中心区的直径可达100~150千米,风力可达10级,当距中心小于100千米时,风力向热带气旋中心急速增大,并在热带气旋眼壁处达最大。最大风速通常能够在60~70米/秒之间,也会超过100米/秒,并带有阵性,阵风一般比平均风速要大30%~50%。热带气旋中心眼区附近的最大风速带,宽度平均为10~20千米,与环绕台风眼的云墙相重合,是热带气旋破坏力最猛烈、最集中的区域。
涡旋区中的“云墙”:热带气旋的涡旋云墙在靠近眼区的周围,是由高大的对流云组成的,高8~9千米,宽10~20千米。 “云墙”是热带气旋中天气最恶劣的区域,最常出现狂风暴雨。热带气旋发展到台风等级时,绕台风眼周围的“云墙”通常会比较完整,但也有不成形的。紧靠“云墙”的是呈螺旋状分布的积雨云带。在这里还会普遍产生浓厚的层状云。螺旋状积雨云带和层状云的外缘,还有塔状的层积云或浓积云,在热带气旋行进的方向上,塔状云更多,而且云体随风漂移,有时被强风吹散,民间称为“飞云”,俗称“和尚云”或“跑马云”。(www.xing528.com)
涡旋区中的暴雨:在涡旋区8~9级风圈内,气压急剧下降,雨层云是下雨的云,灰暗浓厚且不规则,遮蔽天空后开始降大暴雨。雨层云不同于积雨云。积雨云下的是阵性的倾盆大雨,属于积状的直展云族。而雨层云是暗灰色的层状云,云体均匀成层,布满整个天空,遮蔽日月,云底常伴有碎雨云,下的是连续性的雨。当进入热带气旋“云墙”的10~12级风圈后,电闪雷鸣,狂风怒吼,降大暴雨到特大暴雨。其中的暴雨、大暴雨和特大暴雨都是降雨量的等级。下面来看一下我国气象部门规定的降雨量等级划分,24小时总降雨量:
零星小雨:小于0.1毫米;
小雨:0.1~10.0毫米;
中雨:10.1~25.0毫米;
大雨:25.1~50.0毫米;
暴雨:50.1~100.0毫米;
大暴雨:100.1~200.0毫米;
特大暴雨:大于200.0毫米。
1975年8月,我国河南驻马店地区遭遇7503号热带气旋袭击,形成百年难见的特大暴雨,日最大降水量达1005.4毫米,1小时的最大降水量达235毫米,造成严重的经济损失和人员伤亡。
涡旋区中的巨浪:热带气旋中的中心气压极低,因此气旋内的大风使周围海面产生巨大的风浪和涌浪。风所引起波浪高度的大小与风速大小、大风持续时间成正比,风力达8级时一般可产生5米以上的巨浪,风力达到12级以上则可以产生波高达十几米的狂涛,越接近热带气旋的中心,风浪越高。
热带气旋逼近当地时,由于气压降低引起水位上升,平均气压每降低1百帕,会引起水位上升1厘米。热带气旋在沿海登陆时,伴随着暴雨和向岸风的影响,再遇到天文大潮,就会引起海面水位异常上涨,造成港湾内海水堵塞、堆积,有时冲毁海堤引起海水倒灌,淹没码头和陆地,造成无法估量的巨大损失。如1969年7月28日在广东惠来登陆的6903号台风,与天文潮叠加,于是风暴潮冲毁了海堤,海浪高达数层楼,五六十吨的船只被抛进内陆几十米。
(3)台风“眼区”
“眼区”的识别:热带气旋的眼区一般是圆形的,也有椭圆形的。眼区直径的大小受热带气旋的强度影响,在热带气旋发展初期,眼区形状不规则,范围也较大。当热带气旋强烈发展时,眼区缩小呈圆形,并成轴对称分布。
“眼区”的气温与气压:热带气旋较温带气旋多一个暖中心结构,即中心温度最高,这也是两者最显著的差别。流入热带气旋中心区的辐合上升的气流中,具有充沛的水汽,当眼区经过时,气温有时会增高5~6℃,甚至10℃以上。凝结时就能释放出大量潜热,加上热带气旋眼区内下沉气流的绝热增温,因而使热带气旋附近强烈增温,形成热带气旋的暖中心结构。
热带气旋是热带地区的暖性低压涡旋。中心的气压值很低,通常在950~870百帕之间。气压明显地影响了天气的变化,当气压降低时,天气往往变坏,常伴随有大风、阴雨和低能见度等不良天气,当气压升高以后,天气也随之转好。我们现在经常看到的天气预报,就是由气象台根据气压的分布和变化情况分析而出的。气象台每天分析几次地面天气图和高空天气图,即分析气压形势,然后以此为基础再来作天气预报。
气旋就是一个低气压,对应出现阴雨天气,而反气旋就是一个高压,对应出现晴朗天气。
气压也叫大气压力,是大气作用于地球表面单位面积上的力,是有重量的。由此可见,气压是指某地某高度起到大气顶的单位面积空气柱的重量。由于低层流入气旋的空气少,高层流出气旋的空气多,因此,整个气旋空气柱的重量轻了,所以,气旋中心的气压就低了。
“台风眼”内的“金字塔”浪和风暴潮:台风内部有一个很神秘的地方,那就是台风眼。它的气温最高,气压最低。气压最低应当是云雨的天气,但是在台风眼中没有风雨,云淡风轻,可见蓝天。前面提到过的气旋也是一个低压,却会引发暴雨天气。同样的低压却有这样明显的区别。主要原因是,气旋中的低压会吸引周围空气产生上升气流,高度上升,气温随之降低,水汽凝结成云致雨。这里关键的是上升气流,要有上升气流才会有阴雨天气,有下沉气流就会有晴朗天气。台风眼内就是因为有下沉气流,所以是晴朗的天气。
台风地面的气流不同于气旋,它是逆时针向里吹的,风从四面八方吹来,但是都“挤在”地面,挤不下的自然地就产生了上升运动。离开地面的气流,摩擦力会减小,到一定高度就没有摩擦力了,而这时的气流由逆时针往里吹,变成了逆时针吹了。上升气流到一定高度后四周流出,流出的气流在地球旋转的作用下,与地面作相反的旋转运动,即作顺时针的旋转运动。这样一来,低层和中层的气流都进不了中心,这个中空的地方只有由台风的顶部来填补了。因此在台风的顶部有从四面八方来的气流,它们不能全都集聚在一起。于是形成“往下跑”的气流,这样下沉气流就形成了一个无风晴朗的“台风眼”。
“台风眼”内无风无云,但由于中心气压极低,所以海面却是波涛汹涌。浪形状有如“金字塔”,浪顶一经破裂,如悬崖崩堤,惊涛拍岸,对船舶的危害极大。
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