热带气旋 :地球环境中的天气系统之一

更新时间:2023-01-01 22:13

热带气旋(Tropical cychon),是发生在热带或亚热带洋面上,具有有组织的对流和确定的气旋性环流的非锋面性涡旋的统称,是一种强大而深厚的热带天气系统,是地球上最强烈的自然灾害之一。

热带气旋是一种快速旋转的风暴,从热带或副热带的洋面上汲取能量,由气旋外部自外向内加强。它有一个低压中心称之为“风眼”,“风眼”是系统的中心部分,云层朝向“风眼”周围的眼壁螺旋式上升,“风眼”内呈现出低气压,少风或无风、晴天少云的天气状态;“风眼”外的风墙是复杂多变的天气对流系统,常带来狂风、暴雨和暴潮。热带气旋的直径通常在200到500公里左右,但也可以达到1000公里。北半球的风呈逆时针方向吹,南半球的风呈顺时针吹。

名称与分级

热带气旋名称

世界各国和有关国际组织对于热带气旋分级标准和名称并不相同,1989年世界气象组织规定,以热带气旋中心附近10分钟平均最大风力作为热带气旋强度分级的标准。世界气象组织将最大持续风速小于63公里/小时的热带气旋称为热带低气压;将最大持续风速超过63公里/小时的热带气旋称为热带风暴,然后对其进行命名;将最大持续风速超过116公里/小时的热带气旋,根据洋盆的不同称为飓风、台风、热带气旋、极强气旋风暴。

分级标准

中国热带气旋等级划分

2006年6月15日,中国国家标准化管理委员会发布了《热带气旋等级》的国家标准(GB/T 19201—2006),该标准将热带气旋划分为:热带低压、热带风暴、强热带风暴、台风、强台风和超强台风六个等级。

主要国家(地区)和组织热带气旋等级划分

热带气旋命名

命名原则

世界气象组织将最大持续风速超过63公里/小时的热带气旋进行命名,其命名规则为:

命名表

在西北太平洋南海海域(东经180度以西、赤道以北的太平洋洋面和南海海域)采用一套统一的热带气旋命名表。该命名表由140个名称组成,分别来自亚太经社会/世界气象组织(ESCAP/WMO)台风委员会以及该区域世界气象组织14个成员,即:柬埔寨、中国、朝鲜、中国香港、日本老挝、中国澳门、马来西亚密克罗尼西亚联邦菲律宾、韩国、泰国、美国和越南,每个成员各贡献10个名称。

命名使用规则

热带气旋的特征

气旋结构

发展成熟的热带气旋多呈圆形对称分布,圆形涡旋的直径一般为600~800 km,个别可达1000 km以上。热带气旋气压从外围至中心急剧降低,低层有显著向中心辐合的气流,顶部气流主要向外辐散,这是热带气旋的一个显著特征。热带气旋的地面流场,按风速大小通常可分为外围区、涡旋区和眼区三个区域。

外围区

螺旋雨带,宽200~300km。由外部向内部气温上升,气压下降,风速增大,伴有阵性降水,强度向中心增大。

涡旋区

云墙区,平均宽10~100 km不等。温度向中心迅速升高,气压呈漏斗状急速下降,梯度大,等压线特别密集,风速达到最大,最强烈的对流和狂风暴雨,强台风最大风速可达60~70m/s以上。

眼区

平均半径5~30 km,暖中心状态,气压最低,风速下降,晴天少云。

形成天气

大风

发展成熟的热带气旋,最大风速一般可达30~60米/秒,少数可超过100米/秒。热带气旋中心附近最大风速与中心气压有密切关系,一般来说气压越低,风速越大,但并非一一对应。

降水

热带气旋常伴有大量的降水,个别登陆台风造成的过程降水量可达1000毫米。

海浪

热带气旋中心的极低气压和云墙区的强风,使海面产生巨大的风浪和涌浪。在热带气旋大风区中,海浪都在5米以上,强热带气旋可达10米以上。

风暴潮

热带气旋在沿海登陆时,由于强烈天气系统(热带气旋、温带气旋、强冷空气等)的作用,使海水向海岸方向强力堆积,引起海面异常升高的现象,被称之为风暴潮,也叫作“风暴增水”或“气象海啸”。

形成源地

世界气象组织的统计结果表明:全球每年平均约有80个热带气旋发生,形成于除南大西洋和东南太平洋以外的世界各大洋,相对集中出现在西北太平洋、东北太平洋、北大西洋、孟加拉湾阿拉伯海、南印度洋东部和西部、西南太平洋这8个特定区域,这些区域又称为热带气旋的源地,而东南太平洋至今未发现热带气旋发生,南大西洋和赤道两侧5°纬度范围内则只有极个别的热带气旋发生。

形成条件

发展阶段

热带气旋从热带扰动形成闭合环流并达到热带低压开始生成,到环流消失结束,整个过程一般持续3~8天,最长的可达20天以上,最短的仅1天。夏、秋季持续时间较长,冬、春季较短。

形成期

热带扰动中积雨云增多,地面气压下降,风力开始增强。

发展期

气压达到1000 hPa或风力达到6级时进入发展期 ,积雨云不断增多,中心部分气温持续升高,地面气压持续下降,风力不断增强直至中心气压达到最低值,近中心区域最大风速范围达到最大值。

成熟期

中心气压不再降低,风速不再增大,但大风和降雨区范围扩大,。

消亡期

进入中、高纬度地区,因冷空气侵入而转变为温带气旋或登陆消失。

移动

影响移动的因素

力的作用

气压梯度力

水平气压梯度越大,地转气流越强,热带气旋的移动速度也就越快。

地转偏向力

热带气旋作为一个整体,移动时也受到地转偏向力的作用。偏向力的方向和热带气旋移动路径相垂直,并指向路径的右方。

内力

由热带气旋内部气流分布所引起的作用于热带气旋本身的力。内力是由热带气旋中的气旋式气流和辐合上升气流引起的,内力的大小时常会引起热带气旋的转向问题。 

天气系统 

副热带高压的影响

热带气旋的移动主要受500(或700)hPa副热带高压外围大型基本气流的引导。

西风带长波槽、脊的影响

西风带长波槽脊的演变,对热带气旋的移动有相当大的影响。当西风带的环流和副热带流型稳定少变时,热带气旋一般较稳定,路径正常。当西风带长波系统急剧变化时,会导致副热带高压发生突变,从而使热带气旋路径发生突变,甚至出现异常。

“双台风”效应

在一定范围内同时存在两个热带风暴等级以上热带气旋,且两者中心距离在20个纬距内时,这种现象称为“双台风”,由于气旋性流场的作用,两个热带气旋将绕它们中心联线的“质量中心点”作逆时针方向旋转,并互相趋近,使彼此的路径相互受到影响,出现停滞、摆动或打转等异常路径。

移动的一般路径

世界大洋热带气旋的一般移动路径

北半球

大部分热带气旋路径为西行、西北行和抛物线转向型

南半球

大部分热带气旋路径为西行、西南行和反抛物线转向型。

北太平洋热带气旋的移动路径

据统计,北太平洋热带气旋的移动路径中,西行的热带气旋数量占总数的19%,西北行的热带气旋数量占总数的27%,转向的热带气旋数量占总数的49%,其他的热带气旋数量占总数的5%。

西行路径

热带气旋经过菲律宾或巴林塘海峡、巴士海峡进入中国南海,西行经过中国南海,在中国华南沿海、中国海南岛或越南沿海一带登陆。9月至次年2月多数沿这类路径移动。

西北行路径

热带气旋从菲律宾以东向西北偏西方向移动,在中国台湾、中国福建一带登陆;或从菲律宾以东向西北方向移动,穿过琉球群岛,在中国浙江一带登陆。7~9月多数沿这类路径移动。

转向路径

热带气旋从菲律宾或中国台湾以东洋面向西北方向移动,到达中国东部海区或在中国沿海登陆,然后转向东北方向朝日本移去,路径呈抛物线形。7~11月转向路径最为多见。

特殊路径

热带气旋在移动中还可能出现蛇行、摆动、打转、停滞、突然加速和突然转向等不规则移动路径。

热带气旋影响

直接灾害影响

热带气旋灾害直接灾害主要由强风、暴雨、风暴潮引发灾害所造成的,常见的灾害现象有强风、巨浪、暴风雨、洪水、风暴潮、龙卷风以及热带气旋引发的地质灾害。

强风

热带气旋是一个巨大的能量场,其形成的最大风速一般可达30~60米/秒,少数可超过100米/秒。如此强劲的风力可以摧毁建筑物、构筑物,甚至可以将物体吹至空中,造成人员伤亡。

巨浪

热带气旋形成于海域,其强风系统往往在海面上形成巨浪,台风级的风力足以损坏船舶的结构与设备,特别是在船舶上甲板以上设备造成破坏更大,航运系统受到影响。台风、风暴潮尤其是超强台风的发生,也严重威胁海上工作平台以及作业人员的安全。

暴雨

热带气旋是很强的暴雨天气系统,暴雨是热带气旋活动的重要表现,是造成特大暴雨的主要灾害之一。其降雨有着强度大,波及范围广,降雨速度快等特点,极易形成洪水灾害。

风暴潮

热带气旋向陆地移动时,由于强风和低气压作用使海水向海岸堆积形成海面升高的风暴潮,其基本特点是来势猛、强度大、破坏力强。风暴潮是破坏作用特别强烈的海洋灾害,往往带来狂风巨浪,危害海堤及周边安全,若风暴潮与天文大潮同时发生,会产生高频位的潮位,极易冲毁海堤,淹没城镇、码头、工厂,导致海水倒灌和土地盐渍化等。

次生影响

农业

热带气旋多发季节正值热带、亚热带水果生长的关键时期,其造成的强风及暴雨极易对农作物、经济林果、露地蔬菜和水产养殖以及农田、农业生产设施等遭受损失,造成农作物减产。

基础设施

热带气旋可以造成生命线工程(如交通、通信、能源等)设备设施的损坏,造成停电、停水、停工,影响社会生产的有序进行。

疾病

热带气旋对传染病传播的影响有限。然而热带气旋可以对下水系统造成破坏,增加水传播和其他媒质传染疾病的风险。

积极影响

降水

热带气旋可以给沿海地区带来大量的雨水,对改善地区淡水供应和生态环境有着重要作用。

降温

热带气旋带来的强风和暴雨可以驱散热带、亚热带相应地区的高温天气,具有一定的降温作用。

地震震颤波

热带气旋的经过,低压系统会引发地震震颤波的能量波动,使地层的能量逐渐释放,避免产生大型的地震。

1970年至2019年十大热带气旋的记录

热带气旋观测与预警

观测

洋面风场估测

海面风浪可导致海面粗糙度和海面微波辐射特性的变化。近年来,随着微波探测仪及算法不断改进,基于微波探测仪观测资料反演的热带气旋温度和水汽廓线已用于估测气旋中心附近最大风速、最低海平面气压及不同的风速半径。如L波段微波辐射计可以更好的用于热带气旋洋面风场的估测,C 波段合成孔径雷达可以更好的全天候观测洋面风,获取气旋的内核结构,从而提高洋面风的信号灵敏度和气旋的风速精度。

静止气象卫星监测

静止气象卫星监测是热带气旋跟踪分析的主要技术手段,近年来新一代的静止气象卫星陆续发射并投入使用,如日本的葵花卫星( Himawari-8/9)、美国的GOES-16/17、中国的风云四号气象卫星(FY-4) 等,新一代静止气象卫星的高时空分辨率观测和快速扫描提高了热带气旋中心的定位精度,卫星多通道资料的应用有助于改进热带气旋生成潜势、结构和强度等的估计,也有利于提高热带气旋数值模式初始场的准确度。

飞机观测

热带气旋飞机目标观测方案近年来广受关注,并逐步从试验走向业务应用。所谓飞机观测是指飞机将机载观测平台在合适的地点和高度用仪器开展热带气旋相关要素的测量,以此获得热带气旋中心及周围环境的观测资料。美国是全球开展热带气旋飞机观测最早的国家,一直持续不断地升级和改进其机载观测能力。中国台湾地区开展的追风计划—DOTSTAR,不断地加大飞机观测上的投入和研发,已成国际上飞机观测的一支重要力量。

预警

预警机制

世界气象组织设立了能够及时、广泛地传播有关热带气旋信息的机制和框架——热带气旋计划(TCP)和恶劣天气信息中心 (SWIC) 。

热带气旋计划(TCP)

热带气旋计划(TCP)通过提供各种包括天气预报 (NWP) 和遥感观测的数据或产品,以及关于热带气旋发展、运动、强化和风力分布等信息,通过国家和区域协调来确保将热带气旋造成的生命损失和破坏降至最低。

热带气旋警报中心 (TCWC)

热带气旋警报中心 (TCWC)是世界气象组织基于区域专业气象中心 (RSMC) 和热带气旋警报中心 (TCWC) 发布的实时的热带气旋警报。

其他

各个国家也都成立了区域性的预警信息中心,如美国的联合台风警报中心(JTWC)、中国的中国气象局(CMA)、日本日本气象厅(JMA)。

主要地区预警信号及防御

中国大陆地区

根据可能引发突发事件的紧迫程序、危害程度和影响范围,将预警信息的风险等级分为四个级别:

中国澳门地区

中国香港地区

中国台湾地区

美国

加拿大

澳大利亚

菲律宾

越南

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