臺風(Typhoon),屬于熱帶氣旋的一種。熱帶氣旋是發生在熱帶或副熱帶洋面上的具有暖心結構的低壓空氣渦旋,是一種強大而深厚的“熱帶天氣系統”。按其底層中心最大風力,中國把西北太平洋的熱帶氣旋,其中心附近風力達12級或以上的,統稱為臺風,分為6個等級。按世界氣象組織定義,熱帶氣旋中心持續風速在12級以上(即每秒32.7米至41.4米)稱為臺風(typhoon)或颶風(hurricane)。
臺風是一種快速旋轉的風暴,主要分為三層結構,內層是低壓中心“風眼”,呈現出低氣壓,少風或無風、晴天少云的天氣狀態;中間層是風墻區,呈現出復雜多變的天氣對流現象,帶來狂風、暴雨和風暴潮;外部是螺旋雨帶,由外向內氣壓逐漸下降,風速增大,多伴隨陣性降水。北半球的臺風呈逆時針方向吹,南半球的風呈順時針吹。
臺風常引發強風、巨浪、暴風雨、洪水、風暴潮、龍卷風氣象災害及次生災害,其豐沛的降水也可以緩解沿海地區高溫天氣和改善地區淡水供應和生態環境,一次直徑不算太大的臺風,登陸時可帶來30億噸降水;臺風還使世界各地冷熱保持相對均衡——赤道地區氣候炎熱,若不是臺風驅散這些熱量,熱帶會更熱,寒帶會更冷,溫帶也會從地球上消失。
詞源
中國古代曾稱臺風為颱風、熱帶氣旋、舊風、黑風等,關于“臺風”一詞的來歷,學術界尚有一定爭議,大體有5種說法。
定義及分類
臺風的定義
臺風是形成于熱帶或副熱帶26℃以上廣闊海面上的熱帶氣旋。因發生區域不同,這類天氣現象有不同稱謂,臺風、颶風、強熱帶氣旋風暴均為其在不同區域的特定名稱。國際上通常將發生在北太平洋西部、風速達到33米/秒的熱帶氣旋稱為臺風。不同的地區對臺風的定義不同,如中國將風速超過32.7米/秒,風力大于12級的熱帶氣旋稱為臺風;中國臺灣地區將風速超過17.2米/秒,風力大于8級的風稱為臺風;香港天文臺將風速大于118公里/小時(約16級風力)的熱帶氣旋稱為臺風。
臺風的強度劃分
不同的國家地區對臺風等級劃分不同,臺風等級的劃分主要由臺風的強度決定,其涉及三個要素,分別是臺風中心強度、外圍區平均風速、臺風的尺度和大小。三個要素中以臺風中心強度為主要參數,臺風中心強度涉及兩方面,一是流環區底層的最大風速,另一個是臺風中心地平線最低氣壓,二者互為依賴屬性,用其中一個參數就可以表示內核區強度。
中國臺風等級劃分
中國內地臺風等級劃分
中國香港地區、中國澳門地區臺風等級
菲律賓臺風等級
日本臺風等級
颶風的定義
颶風是一種強熱帶氣旋,主要發生在加勒比海、墨西哥灣、北大西洋和北太平洋東部和中部,美國國家海洋和大氣管理局(National Oceanic and Atmospheric Administration,NOAA)根據颶風形成的源地不同將颶風分為東太平洋颶風、大西洋颶風、中太平洋颶風,并將每年的(5月15日-11月30日)定為東太平洋颶風季節,每年的(6月1日止11月30日)定為中太平洋颶風季節和大西洋颶風季節。颶風強度采用薩菲爾-辛普森颶風等級(Saffir-Simpson Hurricane Wind Scale),分為1-5級颶風。
颶風的分級
颶風強度采用薩菲爾-辛普森颶風等級,薩菲爾-辛普森颶風等級根據颶風的最大持續風速進行評級,等級分為1至5級。該等級僅從風力等級估計潛在的財產損失,并不考慮由風暴潮、降雨洪水和龍卷風等因素造成的災害影響。
臺風命名
臺風命名過程
為統一西北太平洋和南海熱帶氣旋的命名,避免名稱混亂并加強國際合作,1997年11月25日至12月1日,世界氣象組織臺風委員會在香港召開的第30次年度會議上,決定采用具有亞洲風格的名稱對該區域的熱帶氣旋進行命名。根據這一機制,世界氣象組織將西北太平洋或南海上的最大持續風速超過63公里/小時的熱帶氣旋進行命名。臺風名字由中國、日本、美國、泰國、韓國、中國香港、中國澳門等14個國家和地區提供,每個國家(地區)提出10個,最終形成了包括140個臺風名字的命名表,命名表循環使用。具體的命名工作有日本氣象廳東京區域專業氣象中心負責,當日本氣象廳將西北太平洋或南海上的熱帶氣旋確定為熱帶風暴強度時,即根據列表給予名稱,并同時給予一個四位數字的編號,編號中前兩位為年份,后兩位為熱帶風暴在該年生成的順序,如0704即為2007年第4號熱帶風暴。一個熱帶氣旋在其整個生命過程中無論加強或減弱,始終保持名字不變,如0704號熱帶風暴、強熱帶風暴和臺風,其英文名均為“Man-Yi”,中文名為“萬宜”,該套命名系統由2000年1月1日開始實施一直持續至今。
命名原則
世界氣象組織將最大持續風速超過63公里/小時的熱帶氣旋進行命名,其命名規則為:
命名表
在西北太平洋和南海海域(東經180度以西、赤道以北的太平洋洋面和南海海域)采用一套統一的熱帶氣旋命名表。該命名表由140個名稱組成,分別來自聯合國亞洲及太平洋經濟社會委員會/世界氣象組織(ESCAP/WMO)臺風委員會以及該區域世界氣象組織14個成員,即:柬埔寨、中國、朝鮮、中國香港、日本、老撾、中國澳門、馬來西亞、密克羅尼西亞聯邦、菲律賓、韓國、泰國、美國和越南,每個成員各貢獻10個名稱。
命名使用規則
颶風命名
命名發展
颶風的命名從1953年開始,美國國家颶風中心(NOAA)開始使用人名為颶風命名,最開始使用的是簡單易懂的女性的名字,并且按照字母順序排列,第一個被命名的颶風是“愛麗絲”,1979年期開始改為男女名交替使用,這套命名系統一直沿用至今。
命名規則
颶風的命名與熱帶氣旋的命名不一樣,熱帶氣旋的命名由日本氣象廳負責,颶風的命名由美國國家颶風中心命名,由世界氣象組織的一個國際委員會負責維護和更新。910
加勒比海、墨西哥灣和北大西洋颶風名稱
北太平洋東部名稱
北太平洋中部名稱
特征
結構
臺風是近于圓形的對稱性暖性低壓中心結構,從水平位置來看,一個發展成熟的臺風,其從內向外可分為臺風眼、臺風眼壁和螺旋云雨帶三個部分;從臺風流場的垂直分布來看,臺風可分為低層區、中層區和高層區三部分。臺風的直徑通常在200~500千米,部分直徑可達到1000千米。臺風眼是臺風系統的中心,空氣以臺風眼為中心旋轉,順臺風眼壁螺旋上升離開臺風眼,空氣在近地面空氣在北半球沿逆時針旋轉,南半球沿順時針旋;到達對流層以后與靠近地面的方向相反,即北半球順時針旋轉,南半球逆時針旋轉。
水平結構
垂直結構
形成源地和形成條件
源地
臺風通常發生在南北緯度5°~20°海面溫度較高的洋面上,全球除東南太平洋和南大西洋外各大洋區的熱帶海域均有臺風活動,其中以西北太平洋熱帶洋面為主要源區,在北大西洋、東北太平洋、西南太平洋、南印度洋、孟加拉灣和阿拉伯海的熱帶洋面上均有臺風活動。
西北太平洋:西北太平洋海域每年平均生成熱帶風暴26~28個,其中的三分之二能達到臺風強度,該海域的臺風有明顯的季節性特點,8月份為高發階段,其次為7月和9月,全年各個月份都有可能生成熱帶氣旋。
北印度洋:該地區發生熱帶氣旋較少,高發期為5月和11月,呈雙峰型分布,其萌芽多形成于季風槽內,部分來自西北太平洋、南海穿過中南半島進入北印度洋的東風波。孟加拉灣地區是熱帶氣旋的重災區,其大陸架淺海區和三角形的海灣地勢低洼陸地常引起巨大的風暴潮造成嚴重傷亡。
西南太平洋:多發于11~5月,高峰期為1~3月。萌芽多數生成在南太平洋輻合帶上,多數臺風形成與自北半球的跨赤道冷潮有關,少數形成在熱帶洋面自東向西傳播的東風波上。澳大利亞東海岸、西北海岸和卡奔塔利亞灣是受臺風影響的主要地區。
南印度洋:多發于12~3月,以1月為最,其走向不定,受影響地區多為澳大利亞西北海岸、澳大利亞北岸、馬達加斯加、馬斯克林群島、莫桑比克等地區。
形成條件
臺風的形成通常需要三個必要條件:溫度、水汽和內部擾動。其能量主要來源于海洋蒸發過程中釋放的潛熱。
其他影響因素
風力影響因子
發展階段
形成期
臺風初始于熱帶低壓,在熱帶洋面上積云對流形成擾動旋渦或云團,洋面氣壓下降,風力開始增強,從最初的低壓環流到中心附近最大平均風力達到八級,一般需要2天左右的時間,這個時間并不固定,快的只要幾個小時慢的需要3-4天。臺風在形成的過程中不斷積蓄能量,直到中心氣壓達到最低,風速達到最大。
發展期
熱帶風暴階段,氣旋加深,氣壓不斷降低,近中心區域風速不斷增大,逐步形成螺旋雨帶直到形成熱帶氣旋或臺風。
成熟期
熱帶氣旋階段(臺風、颶風、超強臺風),熱帶氣旋的成熟階段,氣旋的形式相對穩定,地面氣壓不再下降,最大風速也不再增加,但是大風面積和降雨區范圍擴大,形成典型的臺風結構,臺風眼清晰,眼墻區達到最大值,可以清楚地看到大氣間的環流。
消亡期
臺風的消亡通常受多種因素影響,可能是移動至高緯度低溫海域后轉變為溫帶氣旋,也可能是登陸后因陸地地形阻擋逐漸減弱消散。在此階段,臺風的中心暖核開始衰變,臺風眼區氣壓升高,最大風區向遠離中心的方向擴散,對流活動范圍縮小,云帶逐漸消散。需說明的是,臺風因強度減弱被停止編號后,其殘余環流仍可能引發洪水、內澇等次生災害。
移動
影響移動的因素
臺風的移動受多種因素影響制約,包括力的作用(地轉偏向力、氣壓梯度力、熱帶氣旋內部氣流內力)、大氣環流(副熱帶高壓、西風帶)等,諸多因素形成大尺度引導氣流推動臺風移動。
移動速度
臺風移動速度約為15千米/小時~20千米/小時(4.17米/秒~5.56米/秒),快的可達30公里/小時,慢的約為5公里/小時。
移動的路徑
臺風在北半球的路徑一般分為西行、西北行和拋物線轉向型,在南半球的路徑一般分為西行、西南行和反拋物線轉向型。受地形地勢、天氣系統、臺風結構等各種因素影響,臺風還可能出現蛇行、擺動、打轉、停滯、突然加速和突然轉向等不規則移動路徑。
影響
臺風是最危險的天氣系統,常造成強風、風暴潮、風浪、暴雨和洪水、龍卷風和閃電等惡劣天氣,也常引發泥石流、塌方、水污染、疾病、農業減產絕產、漁業損失等間接災害。同時臺風可以帶來豐沛的降水緩解淡水壓力,也可以起到降溫消暑的作用等。災害
直接災害
強風和龍卷風:臺風是一個巨大的能量庫,其形成的最大風速一般可達30~60米/秒,少數可超過100米/秒。當臺風登陸時,地表風速比上方風速減弱,形成垂直風切變,容易形成龍卷風。較強的風力可能造成顯著破壞,包括建筑物損毀及人員傷亡。一般而言,風力等級越高,對人體戶外正常活動的限制越明顯,伴隨的安全風險也相應增大。
暴雨:臺風是非常強的降雨系統,其降雨量一天可達100~300毫米,部分可達500~800毫米,其降雨有著強度大,波及范圍廣,降雨速度快等特點,極易形成洪水災害。
巨浪和風暴潮:臺風風暴潮是由臺風的風力推動波浪產生海水水位異常上升的現象,是臺風中最直接的危害。風暴潮可以在幾分鐘之內從幾厘米上升到1米或更高的高度,推進到海岸或者更遠的地方。臺風形成的巨浪和風暴潮其特點是來勢猛、強度大、破壞力強,1995年的路易斯颶風產生的極端海浪高度達到30米。如遇到天文大潮同時發生會產生高頻位的潮位,極易沖毀海堤,淹沒城鎮、碼頭、工廠,導致海水倒灌和土地鹽漬化等,1970年11月的博拉颶風登陸孟加拉國造成超過30萬人死于沿海洪水災難。
間接災害
基礎設施:臺風可以造成交通、通信、能源等生命線工程設備設施的損壞,造成停電、停水、停工,影響社會生產的有序進行。還能導致海洋鉆井平臺、煉油廠受損導致油價上漲以及電線短路、倒塌引發火災。
次生自然災害:臺風登陸時形成的暴雨系統極易引發滑坡、泥石流等次生自然災害,臺風形成的地質災害具有歷時短、發生相對集中的特點。
農業及漁業:臺風多發季節正值熱帶、亞熱帶水果生長的關鍵時期,其造成的強風及暴雨極易對農作物、經濟林果、露地蔬菜和水產養殖以及農田、農業生產設施等遭受損失,造成農作物減產。臺風的風暴潮風暴潮引起的海水入侵,使地下水受污染,土地鹽堿化,破壞當地的生態平衡。
疾病:臺風災后因死傷禽畜和各處污穢雜物不及時處理很容易造成如痢疾、霍亂等傳染病1991年4月29日孟加拉國臺風災后瘟疫橫行造成約13.9萬人死亡,經濟損失近30億美元。臺風作為一種低壓天氣,對人體供氧水平及心臟健康也有不利影響,容易引起呼吸急促、心率加快、頭暈、頭痛、惡心、嘔吐和無力等癥狀,神經系統也會發生障礙。其大風形成的噪音會直接影響人體的中樞神經系統,從而使人產生包括恐懼在內的一些心理障礙。
作用
監測與預警
監測
臺風監測是利用各種探測手段對臺風中的物理過程和物理現象以及各種氣象要素的變化等進行觀測、探測,并使用不同的載體記錄下來,目的是利用所獲取的資料進行臺風預警、科學研究和防災減災。目前對臺風的監測主要包括地面探測、高空探測、雷達觀測、其他特種觀測和遙感探測等。
地面探測:主要依靠氣象部門建設的地面自動氣象站網對臺風影響時近地面層和大氣邊界層范圍內的各種氣象要素進行觀察和測定。自動氣象站可以對雨量、溫度、氣壓、風向、風速、露點等氣象要素實時監測,為臺風登陸前后的定位提供主要依據,但其受限于地面自動氣象站的設立數量(如地面氣象站較多,島嶼與海洋的較少),不能反應地面以上的氣象要素變化,尚需進一步完善和以其他探測手段作為補充。
高空探測:高空探測是將探空氣球攜帶無線電探空儀升空將不同高度的大氣溫度、濕度、氣壓、風向、風速等氣象要素以無線電信號的形式發回地面,高空氣象探測是基礎性高空資料的主要來源,但其受限于高空探空站密度不高也是制約臺風預報水平的因素。
多普勒天氣雷達探測:多普勒天氣雷達可對臺風進行監視、跟蹤,雷達探測不僅可以提供臺風的降水強度、回波高度、范圍和分布狀況,還可以對臺風內部的風場結構進行觀測研究,對臺風登陸前后的螺旋雨帶、臺風眼壁的垂直累積含水量與降水量和眼區速度譜寬、臺風內中尺度環流等進行分析,研究臺風登陸前后強度和速度的變化。但雷達探測也存在著雷達回波數據短缺、異常點和晴空回波定標精度不高,影響回波測量;降水量測量等定量化產品不足等制約因素。
特種觀測:包括GPS/MET水汽監測(用GPS系統監測臺風水汽分布)、邊界層氣象梯度探測(利用大氣邊界層氣象梯度觀測塔、大氣風廓線儀探測、微波輻射計探測等進行臺風邊界層大氣研究和觀測)、陸地移動“追風”探測(以移動探測車為平臺設立移動監測系統進行追風監測)、飛機氣象探測(用飛機攜帶氣象儀器對大氣進行探)、海面船舶探測(利用海洋氣象調查船舶進行海上觀測)等。
遙感氣象探測:主要是利用氣象衛星、雷達和其他遙感儀器等設備進行的氣象要素探測。衛星多通道資料的應用有助于改進臺風生成潛勢、結構和強度等的估計,也有利于提高熱帶氣旋數值模式初始場的準確度。
預警
預警機制
世界氣象組織:世界氣象組織設立了能夠及時、廣泛地傳播有關熱帶氣旋信息的機制和框架,通過利用現代技術,如衛星、天氣雷達和計算機等跟蹤熱帶氣旋的發展,制定包括熱帶氣旋計劃(TCP)、全球氣候觀測系統 (GCOS)、災害性天氣預報計劃(SWFP)等協助監測和預報熱帶氣旋,以減少與災害相關的生命和基礎設施損失,并通過“世界天氣信息服務網站”和“惡劣天氣信息中心 (SWIC)”兩個網站實時提供天氣資料和信息資料,包括臺風的預測路徑和警告信息,可以協助各個國家來提高臺風預警,減少臺風災害損失。
熱帶氣旋計劃(TCP):通過提供各種包括天氣預報 (NWP) 和遙感觀測的數據或產品,以及關于熱帶氣旋發展、運動、強化和風力分布等信息,通過國家和區域協調來確保將熱帶氣旋造成的生命損失和破壞降至最低。
熱帶氣旋警報中心 (TCWC):世界氣象組織基于區域專業氣象中心 (RSMC) 和熱帶氣旋警報中心 (TCWC) 發布的實時的熱帶氣旋警報。
地區性預警中心:世界地區受臺風影響的國家和地區大多都設立了自己的區域性的預警信息中心,如美國的聯合臺風警報中心(JTWC)、中國的中國氣象局(CMA)、中國香港的香港天文臺(HKO)、中國澳門的氣象及地球物理學局(澳門天文臺)、日本的日本氣象廳(JMA)、菲律賓的大氣、地球物理和天文服務管理局(PAGASA)、越南的水文氣象局(NCHMF)等,根據本地區的氣象特點發布臺風的預警信息。
主要地區預警信號及防御
中國大陸地區
根據可能引發突發事件的緊迫程序、危害程度和影響范圍,將預警信息的風險等級分為四個級別
中國香港地區
美國
菲律賓
越南
歷史記錄
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