風(fēng)暴眼是風(fēng)暴中心的一個(gè)大致圓形區(qū)域，直徑通常在30至65公里之間。風(fēng)暴眼周圍有一個(gè)風(fēng)速很高的帶，風(fēng)速可達(dá)每秒100米，而風(fēng)暴眼內(nèi)則相對(duì)平靜，形成明顯的對(duì)照。風(fēng)暴眼的最低氣壓在眼內(nèi)，比風(fēng)暴外的氣壓低15%。
在強(qiáng)烈的熱帶氣旋中，風(fēng)暴眼的特點(diǎn)是微風(fēng)和晴朗的天空，四周環(huán)繞著高聳的對(duì)稱的眼壁。在較弱的熱帶氣旋中，風(fēng)暴眼的定義較差，可能被中央密集的覆蓋層覆蓋，這是一種高而厚的云層，在衛(wèi)星圖像上顯示明亮。弱或無組織的風(fēng)暴也可能有一種不完全包圍眼睛或有大雨的眼睛。然而，在所有的風(fēng)暴中，風(fēng)暴眼是風(fēng)暴的最低氣壓的位置，在那里，海平面的氣壓是最低的。
簡(jiǎn)介
風(fēng)暴眼是熱帶氣旋中心最平靜的地區(qū)。風(fēng)暴眼是一個(gè)大致圓形的區(qū)域，通常直徑為30 - 65公里(20 - 40英里)。它周圍環(huán)繞著一圈高聳的雷暴，在那里，最惡劣的天氣發(fā)生了。氣旋的最低氣壓在眼內(nèi)，比風(fēng)暴外的氣壓低15%。在強(qiáng)烈的熱帶氣旋中，眼睛的特點(diǎn)是微風(fēng)和晴朗的天空，四周環(huán)繞著高聳的對(duì)稱的眼壁。在較弱的熱帶氣旋中，眼睛的定義較差，可以被中央密集的覆蓋層覆蓋，這是一種高而厚的云層，在衛(wèi)星圖像上顯示明亮。弱或無組織的風(fēng)暴也可能有一種不完全包圍眼睛或有大雨的眼睛。然而，在所有的風(fēng)暴中，眼睛是風(fēng)暴的最低氣壓的位置，在那里，海平面的氣壓是最低的。
這是由于風(fēng)暴眼是由下沉空 氣形成的，下沉空氣則絕熱增溫。由于這個(gè)暖的核心的存在，在熱帶氣旋中 心的低壓的上方必定存在著高壓區(qū)或反氣旋。熱帶氣旋中的空氣向風(fēng)暴中心 做旋渦狀的輻合運(yùn)動(dòng)，到了風(fēng)暴眼的壁處，風(fēng)向變成近似于切線方向，并且 空氣非常迅速地上升，到了上面，又以反氣旋的形式向外吹，反氣旋可能正 好位于下面的氣旋之上。因此，熱帶氣旋的結(jié)構(gòu)與其它氣旋是完全不同的，熱帶以外地區(qū)氣旋的中心部位是一個(gè)冷的核心，它的上面也沒有一個(gè)高壓區(qū)存在。
分類
一個(gè)典型的熱帶氣旋的眼睛大約有30 - 65公里(20 - 40英里)，通常位于風(fēng)暴的幾何中心。眼睛可能是清晰的，或者是有斑點(diǎn)的低云(清晰的眼睛)，它可能是充滿了中低水平的云(一個(gè)充滿了眼睛的眼睛)，或者它可能被中央密集的覆蓋層所遮蔽。然而，很少有風(fēng)和雨，尤其是在中心附近。這與眼壁的條件形成了鮮明的對(duì)比，后者包含了風(fēng)暴最強(qiáng)的風(fēng)。由于一種熱帶氣旋的機(jī)制，它的眼睛和空氣正上方的空氣比周圍的環(huán)境更溫暖。
雖然通常很對(duì)稱，但眼睛可以是長(zhǎng)方形的和不規(guī)則的，特別是在減弱的風(fēng)暴中。一個(gè)大的參差不齊的眼睛是一個(gè)非圓的眼睛，看起來是碎片的，是一個(gè)弱或減弱的熱帶氣旋的指示器。睜開的眼睛是一種可以循環(huán)的眼睛，但眼壁并沒有完全包圍眼睛，也顯示出一種減弱的、潮濕的旋風(fēng)。通過Dvorak分析，這兩種觀測(cè)都被用來估計(jì)熱帶氣旋的強(qiáng)度。一般來說，的眼壁是圓形的；然而，從三角形到六邊形的明顯多邊形形狀偶爾會(huì)出現(xiàn)。
雖然典型的成熟風(fēng)暴有幾十英里寬的眼睛，但快速增強(qiáng)的風(fēng)暴會(huì)形成一個(gè)非常小、清晰和圓形的眼睛，有時(shí)被稱為針孔眼。有針孔眼睛的風(fēng)暴在強(qiáng)度上容易發(fā)生大的波動(dòng)，給預(yù)測(cè)者帶來困難和挫折。
小的/微小的眼睛——那些不到10個(gè)nmi(19公里，12英里)的眼睛通常會(huì)觸發(fā)眼球壁的替換周期，在最初的眼壁外形成了新的眼壁。這可能發(fā)生在距離內(nèi)眼15到幾百公里(10到幾百英里)的地方。然后，風(fēng)暴會(huì)形成兩個(gè)同心的眼壁，或“眼睛內(nèi)的眼睛”。在大多數(shù)情況下，外部的眼壁在形成后不久就會(huì)收縮，它會(huì)從內(nèi)眼上消失，留下更大更穩(wěn)定的眼睛。當(dāng)更新的周期趨向于減弱風(fēng)暴時(shí)，新的眼壁很快就會(huì)收縮，因?yàn)榕f的眼壁會(huì)消散，使風(fēng)暴重新加強(qiáng)。這可能會(huì)觸發(fā)另一個(gè)重新加強(qiáng)眼壁替換的周期。
眼睛的大小可以從320公里(200米)(臺(tái)風(fēng)卡門)到僅僅3公里(1.9英里)(颶風(fēng)威爾瑪)。雖然大眼睛的風(fēng)暴不常見，但它確實(shí)發(fā)生了，特別是在環(huán)狀颶風(fēng)中。颶風(fēng)伊莎貝爾是記錄歷史上最強(qiáng)大的北大西洋颶風(fēng)，持續(xù)了幾天，長(zhǎng)達(dá)65 - 80公里(40 - 50英里)。
形成原因
熱帶氣旋通常來自熱帶地區(qū)的大而混亂的天氣。隨著更多的雷暴形成和聚集，風(fēng)暴形成的雨帶開始圍繞一個(gè)共同的中心旋轉(zhuǎn)。隨著風(fēng)暴強(qiáng)度的增加，一圈較強(qiáng)的對(duì)流形式在一定距離內(nèi)形成了風(fēng)暴中心的旋轉(zhuǎn)中心。由于較強(qiáng)的雷暴和較強(qiáng)的降雨標(biāo)志著較強(qiáng)的上升氣流，地表的大氣壓力開始下降，空氣開始在氣旋的上層建筑。這導(dǎo)致了上層反氣旋的形成，或者是位于中央密集覆蓋層之上的高氣壓區(qū)域。因此，大部分的空氣都是在熱帶氣旋的上方以反氣旋的方式向外流動(dòng)。在形成的眼圈之外，大氣上層的反氣旋增強(qiáng)了向氣旋中心的流動(dòng)，將空氣推向眼壁，并產(chǎn)生正反饋回路。然而，在建筑物向上的空氣中，有一小部分，而不是向外流動(dòng)，向內(nèi)流向風(fēng)暴中心。這就造成了空氣壓力的進(jìn)一步增加，以至于空氣的重量抵消了風(fēng)暴中心上升氣流的強(qiáng)度。空氣開始在風(fēng)暴中心下降，形成一個(gè)無雨的區(qū)域——新形成的風(fēng)暴眼。
這個(gè)過程有許多方面仍然是個(gè)謎。科學(xué)家們不知道為什么在循環(huán)中心周圍有一圈對(duì)流形式而不是在上面，或者為什么上層反氣旋只會(huì)將部分多余的空氣噴射到風(fēng)暴上方。許多理論都存在于眼球形成的精確過程中：眾所周知，熱帶氣旋必須以眼睛的眼睛才能達(dá)到較高的風(fēng)速。
眼睛的形成幾乎一直是熱帶氣旋組織和力量增強(qiáng)的指標(biāo)。正因?yàn)槿绱耍瑲庀髮W(xué)家們密切關(guān)注著風(fēng)暴的發(fā)展，以尋找眼球形成的跡象。對(duì)于有清晰眼睛的風(fēng)暴，探測(cè)眼睛就像看氣象衛(wèi)星上的圖片一樣簡(jiǎn)單。然而，對(duì)于用充滿眼睛的風(fēng)暴，或被中央密集的覆蓋覆蓋的眼睛，必須使用其他的檢測(cè)方法。從船只和颶風(fēng)獵人的觀察可以通過觀察風(fēng)暴中心的風(fēng)速下降或降水不足來直觀地確定眼睛。在美國(guó)、韓國(guó)和其他一些國(guó)家，一個(gè)由NEXRAD多普勒天氣雷達(dá)監(jiān)測(cè)站組成的網(wǎng)絡(luò)可以探測(cè)到海岸附近的眼睛。氣象衛(wèi)星還攜帶測(cè)量大氣水汽和云溫度的設(shè)備，這些設(shè)備可以用來識(shí)別形成的眼睛。此外，科學(xué)家最近發(fā)現(xiàn)，由于臭氧含量較高的平流層的空氣下沉，眼睛里的臭氧含量要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于肉眼所能看到的數(shù)量。對(duì)臭氧進(jìn)行測(cè)量的儀器，用于觀察上升和下沉的空氣柱，并提供眼睛的形成跡象，甚至在衛(wèi)星圖像能夠確定其形成之前。
周期
眼壁的替換周期，也稱為同心環(huán)，自然發(fā)生在強(qiáng)烈的熱帶氣旋中，通常風(fēng)速大于185公里/小時(shí)(115英里/小時(shí))，或主要颶風(fēng)(在saffiro - simpson颶風(fēng)級(jí)別的第3級(jí)或更高級(jí)別)。當(dāng)熱帶氣旋達(dá)到這個(gè)強(qiáng)度，而眼壁收縮或已經(jīng)足夠小的時(shí)候(見上圖)，一些外部的雨帶可能會(huì)加強(qiáng)并組織成一圈雷雨，這是一個(gè)外壁，它慢慢地向內(nèi)移動(dòng)，并將其所需的水分和角動(dòng)量的內(nèi)部的眼墻移動(dòng)。由于最強(qiáng)的風(fēng)位于氣旋的眼壁，熱帶氣旋通常在這一階段減弱，因?yàn)閮?nèi)墻被外墻“堵塞”。最終，外部的眼壁完全取代了內(nèi)壁，而風(fēng)暴又會(huì)再次強(qiáng)化。這一過程的發(fā)現(xiàn)部分地導(dǎo)致了美國(guó)政府的颶風(fēng)修改實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目Stormfury的終結(jié)。這個(gè)項(xiàng)目開始在眼墻外播撒種子云，造成新的眼壁形成和減弱風(fēng)暴。當(dāng)發(fā)現(xiàn)這是一個(gè)自然的過程，由于颶風(fēng)動(dòng)力學(xué)，項(xiàng)目很快被放棄。幾乎每一場(chǎng)強(qiáng)烈的颶風(fēng)在其存在期間至少會(huì)經(jīng)歷一次這樣的循環(huán)。1980年的艾倫颶風(fēng)經(jīng)歷了多次的眼壁替換周期，在saffiro - simpson量表上的第5級(jí)和第3級(jí)之間波動(dòng)了好幾次。颶風(fēng)朱麗葉是一種罕見的有記錄的三重眼的病例。
護(hù)城河
在熱帶氣旋中的護(hù)城河是在眼壁外的一個(gè)清晰的環(huán)，或者是在同心的目鏡之間，以緩慢下沉的空氣和很少或沒有降水為特征。護(hù)城河的氣流主要受拉伸和剪切的累積效應(yīng)影響。眼壁之間的護(hù)城河是風(fēng)暴的一個(gè)區(qū)域，在那里，空氣的旋轉(zhuǎn)速度與風(fēng)暴中心的距離成正比，這些區(qū)域也被稱為快速的絲狀區(qū)域。這些區(qū)域可能在任何足夠強(qiáng)度的漩渦附近被發(fā)現(xiàn)，但在強(qiáng)熱帶氣旋中最為明顯。在熱帶氣旋的目鏡下，眼球壁上有微小的旋轉(zhuǎn)特征。在理論上，它們與在多渦龍卷風(fēng)中經(jīng)常觀測(cè)到的小“吸力渦”相似。在這些漩渦中，風(fēng)速可能比其他任何地方都要大。在熱帶氣旋的集約化期間，的眼壁中膜是最常見的。在熱帶氣旋中，眼壁中區(qū)常常表現(xiàn)出不同尋常的行為。它們通常圍繞低壓中心旋轉(zhuǎn)，但有時(shí)它們保持靜止。甚至有記錄顯示，在暴風(fēng)雨的眼角上，也會(huì)出現(xiàn)眼壁。這些現(xiàn)象在觀測(cè)、實(shí)驗(yàn)和理論上都有記載。
龍卷風(fēng)
在熱帶氣旋登陸后，眼壁中環(huán)是形成龍卷風(fēng)的重要因素。mesovorUNK可以在單個(gè)雷暴(mescyclone)中產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)，從而導(dǎo)致龍卷風(fēng)的活動(dòng)。在陸地上，熱帶氣旋和陸地的環(huán)流之間產(chǎn)生了摩擦。這可以使中旋渦下降到地表，引起龍卷風(fēng)。
備注
盡管眼睛是暴風(fēng)雨中最平靜的部分，在中心沒有風(fēng)，通常晴朗的天空，但在海洋中，它可能是最危險(xiǎn)的區(qū)域。在眼壁，風(fēng)動(dòng)的波浪都在同一方向運(yùn)動(dòng)。然而，在眼睛的中心，波浪從四面八方匯聚到一起，形成了一個(gè)不穩(wěn)定的波峰，可以相互建立，成為超級(jí)巨浪。熱帶氣旋波的最大高度是未知的，但颶風(fēng)伊萬颶風(fēng)時(shí)的4級(jí)颶風(fēng)估計(jì)，在靠近眼壁附近的波浪超過40米(130英尺)，從波峰到波谷。
其他的風(fēng)暴眼
雖然只有熱帶氣旋的結(jié)構(gòu)被正式命名為“風(fēng)暴眼”，但也有其他的天氣系統(tǒng)可以表現(xiàn)出類似眼睛的特征。
極低點(diǎn)：
極地低壓是中尺度天氣系統(tǒng)，通常直徑小于1000公里(600英里)，在兩極附近發(fā)現(xiàn)。就像熱帶氣旋一樣，它們?cè)谙鄬?duì)溫暖的海水中形成，并能表現(xiàn)出強(qiáng)風(fēng)或強(qiáng)風(fēng)的強(qiáng)烈對(duì)流和強(qiáng)風(fēng)。然而，與熱帶風(fēng)暴不同，它們?cè)诟涞臏囟群透呔暥鹊貐^(qū)生長(zhǎng)。它們也更小，持續(xù)時(shí)間更短，幾乎沒有超過一天的時(shí)間。盡管存在這些差異，但它們?cè)诮Y(jié)構(gòu)上與熱帶氣旋非常相似，有清晰的眼睛，周圍有一層雨和雪。
溫帶氣旋：
溫帶氣旋是存在于不同氣團(tuán)邊界的低壓區(qū)。幾乎所有在中緯度地區(qū)發(fā)現(xiàn)的風(fēng)暴都是溫帶的，包括典型的北美地區(qū)和歐洲的風(fēng)暴。其中最嚴(yán)重的是在最低氣壓的位置上有一個(gè)清晰的“眼睛”，盡管它通常被較低的非對(duì)流云團(tuán)包圍，在風(fēng)暴的后端被發(fā)現(xiàn)。
亞熱帶氣旋：
亞熱帶氣旋是具有一些溫帶特征和一些熱帶特性的低壓系統(tǒng)。因此，他們可能有一只眼睛，而不是真正的熱帶性。亞熱帶氣旋可能非常危險(xiǎn)，產(chǎn)生強(qiáng)風(fēng)和海洋，并經(jīng)常演變成完全的熱帶氣旋。由于這個(gè)原因，國(guó)家颶風(fēng)中心在2002年開始包括亞熱帶風(fēng)暴的命名計(jì)劃。
龍卷風(fēng)：
龍卷風(fēng)是破壞性的，小規(guī)模的風(fēng)暴，它產(chǎn)生地球上最快的風(fēng)。有兩種主要的類型——單旋渦龍卷風(fēng)，由單一的旋轉(zhuǎn)空氣柱和多旋渦的龍卷風(fēng)組成，由小的“吸水旋渦”組成，類似于小型龍卷風(fēng)本身，它們都圍繞著一個(gè)共同的中心旋轉(zhuǎn)。這兩種類型的龍卷風(fēng)都是理論上可以讓人平靜的眼睛。這些理論由氣象雷達(dá)和目擊者描述的多普勒速度觀測(cè)所支持。
參考資料 >