台风的衰亡是什么原因 台风衰弱的原因

2024-11-21 14:24:18 来源:天气频道

导语:台风的衰亡是什么原因?台风的衰亡是多因素共同作用的结果,水汽供应的减少、地形的影响以及环境气压场的调整都是导致台风衰亡的重要因素,这些因素共同作用,使原本强大的台风逐渐减弱直至消失,接下来就一起去看看台风衰弱的原因吧!

台风的衰亡是什么原因

台风

台风登陆以后,或离开暖水面进入中高纬度冷水区时,往往减弱和消失。一个强大的台风在登陆后2.3天内消失的现象很常见。一个台风从成熟到登陆或移入中高纬度消失,平均生命期约一周。较短的只有2.3天,长者可达2周,最长的有一月左右。

例如大西洋上1971年有一个飓风(Ginger)共存在31天,其中有20天达到飓风强度,是大西洋上生命史最长的一个飓风。1972年西太平洋3号台风生命史也有20几天。关于台风的衰亡问题很多人作过研究。Colonl³]曾说明过在大西洋上转向后向中高纬方向移入冷水面的飓风填塞情况。有人[32也分析过澳大利亚以东地区热带气旋消失的情况。台风衰减的原因是多方面的。Sadler指出,在离开暖水面而移到冷水区后就会消失。在东太平洋上,向西北移动的飓风,除了这个原因以外,同时飓风也移到对流层上部强西风气流的下面,由于基本气流的垂直切变很大,也会促使飓风消失。人们认为,至少有四个因子可以造成台风的衰减:

(1)大范围的海温明显降低,低于26.5℃;或者台风离开海洋。

(2)在边界层中的摩擦强迫辐合明显减小。

(3)台风的质量环流受到抑制。

(4)台风的暖心结构减弱或破坏。这四个方面的因子中以第一个因子为主要,但在有些情况下,另外三个因子可成为台风衰减的主要因子。台风移到冷海面时,常常见到衰减。尤其是移向中高纬的台风,由于转向后移速很快,愈向北海温不断降低,这时台风便很快衰减和消亡。其原因在于从冷洋面上上升的低θe空气不断侵入风暴中心,使暖心结构减弱,破坏力管场。台风登陆以后,一般都是迅速减弱的。在过去人们认为登陆之后摩擦作用的增加是台风衰亡的主要原因。Hubertl³3指出,单靠登陆后的摩擦作用不足于说明台风登陆后的强度变化。台风在陆地上运行10小时后,地面摩擦阻力能使台风风速减小的量值一般不大于15%。

他认为台风衰减的主要因子是由于能量供应减少。台风移入陆地后,摩擦的增加破坏了原来的动能制造和消耗间的平衡,这使台风的动能迅速减少。这时有其它能量的供应(如斜压性的释放)台风在陆地上仍能继续维持。所以摩擦作用不是登陆台风衰减的主要原因,由于从海洋供应的能源被切断,这才是台风衰减的主要原因。Miller[34]曾计算了Donna飓风在陆上和海上的能量收支,发现在登陆后飓风动能制造率明显减小。当飓风位于海上时,离中心18—220公里环状区内动能制造率是23.36×1044千焦耳/天。

当飓风位于陆地上时,在同样地区内动能制造率减少为12.24×10¹4千焦耳/天。在最内部(18—74公里)减小最明显,由9.49减少到3.34×10¹4千焦耳/天。在登陆前后,摩擦消耗分别为15.46和11.12×10¹⁴千焦耳/天,即登陆后反而减小。这说明飓风登陆后,动能制造率的减小要比地面摩擦耗损变化大。动能制造率变小是由气压梯度减小造成。气压梯度的减小主要又由飓风中心冷却所致。而中心的冷却则是由于海洋热源被切断。从这个例子可以看出,飓风的填塞和减弱确是海洋热源被切断的结果。在陆上,地面摩擦作用的增强与热源的切断相比,前者并不是主要的。

当Donna移出陆地又回到大西洋暖水面时,它重新又加深。1972年西太平洋9号台风在登陆以前在海上的中心气压为910毫巴,最大风速达65米/秒,但登陆后三天即消失掉。这个台风登陆后首先出现暖心分裂、减弱,同时中心气压升高,台风迅速消散。热平衡计算表明,台风在登陆后,来自海洋的热量输送断绝,但在高层仍不断有热量输出,结果使得台风中心温度不断降低。台风中心的降温率每日达4℃,最后台风暖心破坏,台风衰减。台风区大面积范围内强对流活动的减弱能导致台风暖中心破坏。Wada[35通过对1961年23号(Tilda)台风的分析证明了这一点。她指出在台风成熟阶段,积云对流的向上热输送对暖心形成和台风的热量平衡起着重要的作用,约占通过500毫巴面总热量输送的70%。

但在衰减阶段就不重要了(积云对流向上热输送只占1%)。在台风衰减时,由于积雨云活动迅速减弱,在500毫巴以上的潜热释放很快减少。但500毫巴以下却能造成增暖。高层增暖的减小,低层的增加,这说明高大积雨云区分裂成小面积分散的云区,而积雨云区所以减弱、分裂正是由低层水汽供应和辐合的减少引起。根据上面的分析,台风登陆后衰减的机制如下。台风登陆后海洋热源被切断,水汽供应和辐合减小,垂直向上输送也减小,于是积雨云活动也减弱,高层潜热释放减少,从而使暖心减弱和破坏。结果斜压性减弱,动能制造减少。并且在高层向外径向流出也减少,原来低层质量流入和高层质量流出之间的平衡受到破坏,这导致整个台风区有净的质量辐合,气压上升,台风填塞。这种填塞过程与温带气旋完全不同的,温带气旋的发展是由斜压大气的有效位能释放得到其大部分动能,而热带气旋的能源主要由暖湿空气上升时所释放的潜热供应。

有时台风在热带和副热带海洋上也会消亡。据统计2),1949—1973年24年中未经登陆而于30°N以南、140°E以西海上消失的台风(强度≥17.2米/秒)共有48次,占台风总次数(549)的8.7%。低层摩擦径向辐合的明显减弱是台风在海上衰减的一个原因。辐合减小使水汽流入减小,对流活动减弱,从而减弱或阻止从低层到高层的热量和动量输送,结果使台风暖心强度减弱。这种情况可以发生在热带或副热带海洋上。当台风离开赤道槽向北移动时,来自赤道槽流入台风的偏南气流及云系大大减弱或完全切断,造成台风的辐合流入明显减少,从而使台风开始减弱。当几个台风同时存在时,如果相互距离很接近,当东西两个台风发展时,会迫使中间的台风填塞消失。这可能与中台风低层辐合流入逐步减弱有关。

1972年9月中旬12号、13号、14号台风的演变就是这种情况。这三个台风发生发展在热带辐合区中,东西仅占25个经距。13日20时西台风和东台风同时发展,最大风速分别增至25米/秒和35米/秒,而中台风却由25米/秒减至20米/秒。14日东西台风仍在发展,中台风更为减弱,由20米/秒降至15米/秒,以后在海上消失。如果台风周围的流场是不利于台风的质量环流,台风就会减弱。上面说明的低空辐合流入的减弱是其中的一种情况。在本章§13.3中曾指出,在大洋中部高空槽和西风槽对台风的高空流场有抑制作用。副热带高压对台风的质量环流也有影响。当副热带高压加强时,下沉气流加强,如果这时台风进入副热带高压内部或向加强的高压脊前进时,会使台风垂直环流受到抑制,致使台风填塞消失。1973年6号台风,1973年10号台风,17号台风等是几个明显的例子,其中尤以7317号台风典型。

台风

1973年17号台风是一个强台风,中心最低气压为900毫巴,最大风速为70米/秒。但这个台风在海上三天便消失了。从500毫巴图上看(图略),在7315号台风后面的副热带高压随台风移动并加强,高度急剧上升,造成在17号台风前进方向上出现大范围加压区。我国台湾省一福建省沿海地区,24小时变高达5—7位势什米,最大10位势什米。当台风移入这一加压区时,使台风垂直上升运动减弱,抑制和削弱台风质量环流的发展。结果台风的高空流场也减弱,台风最后衰亡。此外如果基本气流有很强的垂直切变,或者有冷空气侵入台风中心,也能使台风的暖中心结构破坏。强垂直切变对弱台风的减弱作用尤其明显。如果台风很强,垂直切变虽然也大,这时切变的作用能加速台风上空的质量外流,反而使台风加强。

冷空气对台风有双重作用。以前已经指出,适当的弱冷空气从外围侵入台风常常有利于台风的加强。但是比较多见的是,强冷空气的侵入会导致风暴减弱。冷空气进入台风是螺旋状的,流入角越来越小,故在某一阶段,台风的暖心可暂被周围冷空气所包围。加强台风的斜压性,使台风强度得到短暂的加强。但随着冷空气进一步侵入中心,使暖心分裂减弱,最后破坏,于是台风衰亡。在春初和秋季的南海台风,常常遇到从北面东南下的冷空气,这时台风能迅速在海上减弱。1974年22.24.26号台风在海上的衰亡主要是冷空气作用引起的。可以看到三个台风在西太平洋生成后,穿过菲律宾进入南海,都在海南岛以东海面减弱消失。

这三个台风减弱消失时的大尺度环流背景相似,都是发生在我国多冷空气活动时期。冷空气(或冷锋)能在中低层到达南海北部地区。在700毫巴以下各层在华东和华南沿海都有明显的负变温区,这个负变温区是逐渐侵入到台风区内。例如24号台风消失前,华南沿海地区24小时地面变温为一6℃——8℃。常常可看到有冷锋逼近台风。影响这些台风的冷空气路径主要从北路、西北路侵入,也可以从西路侵入。从环流形势上看,在台风减弱前在台风北侧都出现副热带高压分裂、东撤过程。在这个时期近海海温也较低,如在24号台风减弱时,台风中心的海温只有24.4℃。由于南海地区资料缺乏,无法分析出冷空气侵入台风引起的结构变化,但根据卫星云图可以看到冷空气侵入后云系的变化。

以26号台风衰亡的情况为例,可以看到(图略),11月8日上午台风上空有明显的辐散卷云,结构明显。这时台风中心气压为985毫巴,中心最大风速为35米/秒。以后冷空气逐渐侵入,到9日台风的范围明显缩小,螺旋云带消失,中心密蔽云区直径缩小到1—2个纬距。台风中心气压为992毫巴,最大风速减小到25米/秒。台风大部分地区是色调较暗的中低云,高空流出的卷云基本消失。10日在台风衰亡时,高空卷云,中心密蔽云区完全消失,螺旋云带破碎,云趋于消散,只残留下一个稀疏的低空螺旋云系,可以看到显露出来的大眼区,此时台风中心气压已为1004毫巴,最大风速15米/秒。1973年9月底20号台风是在较高纬度遇到冷空气时在海上减弱的例子。

当20号台风移到巴士海峡时,从贝加尔湖经蒙古、我国河套到西南地区从低层到高层有一深厚冷槽(锋区在35°—40°N)东移,同时副热带高压主体不断东撤和南退,台风的北侧开始受到冷空气的影响。9月27日,在对流层中高层冷空气开始南下,28日冷空气到达我国东南沿海。29日当20号台风移动到我国台湾省附近时,从低层到高层受此较强冷空气的影响,迅速开始减弱和消失。台风进入中高纬地区,冷空气侵入台风使台风衰亡的例子是常常见到的。在这种情况下冷空气减弱了台风暖心结构,中高云消失,最大风速迅减,风、降雨、温度的对称分布破坏,但大雨可持续较长一些时间。一般台风环流区是缩小的,但也有扩大的。

减弱的台风一直可到50°N附近,有时在这种地区还可以看到残余的台风眼,但其范围大为扩大。在海上用卫星云图判断台风的强度变化很有帮助。在海上台风消失时卫星云图表现:

(1)台风消失前24—48小时,台风云系呈圆形,直径约3-4个纬距,边界整齐,无辐散卷云或卷云线不明显。

(2)台风云团处于晴空区包围之中,切断了暖湿空气的补充。这常常发生在台风进入加强的副热带高压区内的形势下。

(3)台风密蔽云区范围趋于缩小,厚度变薄,色调渐变灰暗。这说明台风的质量环流受到抑制,垂直运动减弱,对流活动不活跃。

台风衰弱的原因

动力因素:‌台风是相对稳定持续的空气大旋涡,‌要维持其存在必须不断补充能量。‌台风是低气压,‌其中心附近是上升气流,‌当台风在海面上时,‌周围旋转进来的补充气流为台风提供能量。‌然而,‌当台风登陆后,‌由于缺乏海洋的能量补充,‌台风的强度会逐渐减弱。‌这是因为台风在海面上时,‌周围旋转进来的补充气流为台风提供能量,‌而登陆后,‌这种能量的补充被切断,‌导致台风强度下降。

环境因素:‌

海温梯度和台风移速:‌海温梯度和台风移速对此类事件的贡献最大。‌当台风位于相对较高的纬度时,‌从副高的西部向西北边缘快速移动,‌最终汇入向北的西风槽,‌随后台风周围的上层西风增强。‌这导致海温迅速下降,‌垂直风切增加,‌干冷空气从西北部侵入台风内部,‌而来自南方的水汽输送大大减少,‌从而导致台风强度快速减弱。

垂直风切和台风移速:‌垂直风切和台风移速对台风强度发生转折并出现快速减弱的关键。‌当台风从副高西南部向西部外围的快速移动时,‌增加了环境垂直风切,‌减少了来自南方的水汽输送,‌这两种变化都有助于发生台风突然快速减弱。