台风中的中尺度强烈天气 台风中的中尺度强烈天气有哪些特点
导语:中尺度天气系统,作为大气科学中的一个重要概念,指的是水平尺度介于几百米至数百公里之间的天气系统,它们在台风这一大型热带气旋的复杂结构中扮演着举足轻重的角色。当台风肆虐时,中尺度强烈天气现象如雨后春笋般涌现,为台风的破坏力增添了更为多变和难以预测的因素,那么台风中的中尺度强烈天气有哪些特点?下面就一起去了解了解吧!
台风中的中尺度强烈天气
台风
在台风中经常出现局地性强烈天气,它们在小范围地区带来狂风骤雨,酿成灾害。这种局地强烈天气是由台风内的辐合线、跑线、雷暴和等造成,它们的范围一般最大不超过200—300公里,最小的只有几十米,它们都是台风内的中小尺度系统。
目前对这类强烈天气的研究主要是根据雷达观测进行的。对这类系统发生发展的天气尺度背景和条件也作了研究,并且多限于台风登陆之后。在海洋上,当台风发展和达到成熟阶段时,由于观测资料的限制,研究得并不多。因而对这类强烈天气的了解是初步的。在台风中心前方600—800公里处,常有一条对流性阵雨回波带,它主要由一些强烈发展的积雨云回波单体组成。有时呈弧状,有时呈细而平直的雷暴线,因为它具有类似跑线的特征,又称台前幽线,有时也称外辐合带。台前跑线主要分布在台风行进方向的右前象限。
这种回波带的结构是由一个个活跃而有组织的对流回波单体排列组成,它们生消变化快,老的对流单体在逐渐消亡,新生的单体逐渐发展,回波单体的顶部一般达7—8公里,个别可达十几公里,台前跑线的平均长度有200—300公里,个别可长达600公里。在海洋上,台前跑线一般发展较强盛,活动旺盛,天气激烈。但在近海,台前跑线一般较弱,通常达不到跑线的强度,天气并不十分激烈,登陆后很快消亡。但在有些情况下,近海或登陆台风前的台前幽线也很强烈。1962年7月23日台风在福建省福鼎登陆,起初长江三角洲虽受台风边缘影响,风力不大,但在23日21—23时,上海市遭到了跑线的袭击,带来了狂风暴雨,时间虽不长,却造成一片中心强度达70多毫米的狭长暴雨区。
台前随线由于有强烈的对流活动,它们经常是强雷暴和龙卷的孕育地和集中地。台前飕线因台风出现地区、季节和台风本身强度等因子,在强度和特征上有一些差别,例如南海台风台前跑线一般范围较小,并多见于台风前进方向之左侧,常由松散的雷阵雨带或平直的题线组成。台风中经常出现频繁而连续的雷暴活动(打雷和闪电、雷暴大风、暴雨等)。在台风发展阶段,雷暴常常很强,而当台风成熟时,雷暴减弱,在台风衰减时期又增强,最多的雷暴活动位于台风强风圈内。在台风衰减时,或台风通过雷暴活动最常见到,因而雷暴活动的出现常常被认为是台风即将解体衰亡的标志,台风中的雷暴主要集中在两个部位,一在台风边缘或外围的孤立积雨云团或台前跑线中,另一个部位在台风眼壁的强对流云环中。
台风外围的雷暴主要发生在两种情况下,一种是台风倒槽雷暴,一种是切变线雷暴。台风倒槽雷暴是发生在西北行或北上的台风倒槽中。自东向西移动的台风,当到达广东东部沿海附近时,有时转为向西北西移动,有时停滞不前,这时向东北方向伸出一个倒槽,顶端可到长江口。倒槽中有东北风和东南风的强切变。从海洋上又带来了大量水汽,形成较深厚湿层。当北方有小股冷空气从中层侵入时,层结很不稳定,容易发生雷暴,尤其在午后热力作用增强,层结更不稳定,在倒槽中经常生成大范围的雷暴,以槽顶和槽线附近为最多。另外对于经台湾海峡登陆闽北,浙南后折向北上的强台风,在其北面倒槽中也经常出现雷暴。切变线雷暴多发生在北上或转向台风的形势下。
西太平洋台风在我国台湾以东附近北上或转向后,台风后部的西南方向常出现切变线或辐合线(多为西北风与西南风切变线),或者台风西部的偏北气流能引导冷空气东南下,使此台风辐合线有冷锋锋生现象,这时在切变线或冷锋作用下,往往产生雷暴,并能持续几天的雷暴天气。这时雷暴主要出现在华南华东南部沿海一带。如果台风进入黄海或朝鲜南部,雷暴主要出现在华东沿海附近的切变线上,当切变线上有小低压存在时,雷暴更为强烈。
当台风在我国长江口东部至日本南部地区时,苏浙处于台风西部,这时中低层是东北风与西北风切变线,也可出现雷暴天气。龙卷是一种小尺度天气现象,龙卷在台风中出现,其原因还不很清楚。根据大西洋83个到达美国海岸的飓风的统计,其中有25%生成了龙卷(373),1967年Beulah飓风产生了141个龙卷,一般产生龙卷的飓风平均可产生10个龙卷4.根据影响日本的西太平洋台风中的龙卷统计,产生龙卷的台风(1958—1971年共29个)平均产生2.3个龙卷(总数67个),最多生成8个(1971年8月Trix台风),比大西洋飓风少得多,我国的台风龙卷根据上海气象台统计,1962—1971年共产生23个台风龙卷)。台风龙卷一般出现在7一9月,以9月为最多。台风龙卷一般没有陆上的龙卷强(尤其是与美国中西部各州的龙卷相比),路径的长度和宽度比陆地龙卷约小50%,但造成的破坏也是很严重的。
有人估计,其破坏程度可超过其母体台风的一半。例如1956年9月24日在厦门登陆的台风,当台风移经浙江和上海在长江口出海时,浙江省的嘉兴和上海市都出现了龙卷。上海的龙卷把黄浦江边一只22万斤重的油桶(桶内有5个人在工作)吸上四、五丈高,抛到100多米以外。龙卷产生在台风的一定部位。如以地理坐标表示,则台风龙卷位于350°-120°方位角,37—460公里半径内。如果以台风运动方向为坐标系,则台风龙卷位于右前象限(20°—120°)。但也有一部分出现在台风的右后方。离台风中心愈近的龙卷,强度愈强,越远越弱。一般在台风右后方的龙卷强度较弱,有些仅表现为漏斗云,1975年7503号台风深入内陆,在河南南部产生了11个龙卷,都位于台风的右前象限。龙卷发生的环流条件与上述雷暴发生的条件相近。当台风在闽北、浙南登陆后折向北上,台风倒槽北顶,如有冷空气侵入时,常易形成龙卷,并且所产生的龙卷的破坏力较大。
台风
龙卷最易从强雷暴单体中孕育和发展。龙卷产生的物理条件现在还不完全了解。根据一些研究表明,台风龙卷的产生与干空气的侵入,温度平流的差异以及低层风的垂直切变等因子有关,在分析了产生龙卷和不产生龙卷的温度场和风场特征后发现,有龙卷的台风低层风的垂直切变大(地面—850毫巴),850毫巴风场并没有多大差别,主要差别是地面风场,具有龙卷的台风地面风要弱得多。地面温度场分析表明,两者差别也很大,有龙卷的台风,地面温度有确定的冷心。850毫巴是半冷半暖结构,而没有龙卷的台风,地面和850毫巴内心是暖心。具有龙卷的台风表现的冷心结构,反映了这类台风是移入内陆后迅速衰减的台风。
研究表明,大部分龙卷是出现在台风开始上岸,发生迅速消亡的时期,分布在离海岸不到200公里的沿岸地区内,登陆后转向东北的台风比西移的台风产生龙卷的可能性高。分析还表明,具有龙卷的台风比非龙卷台风在陆地上衰亡的速度快3倍(30毫巴/12小时比10毫巴/12小时)。填塞最快的台风产生的冷心结构最强,垂直切变最大。而填塞缓慢的台风不会产生强的低层冷心结构和强低层风垂直切变。台风龙卷并不是产生在强热力不稳定的层结中,1961年Carla飓风龙卷区的肖沃特指数是正值,台风龙卷比非台风龙卷发生在更稳定一些的层结中,这表明台风龙卷的发生不能单用热力稳定度条件来解释。
根据上面的分析,对于台风龙卷生成的机制可大致推测如下。台风龙卷与低层的强垂直切变密切有关,一般热力不稳定度可能不起重要作用,因而动力因子的作用大于热力因子的作用。到达沿岸和正在填塞的台风可迅速出现地面冷心,这导致建立低层风的强垂直切变。与垂直切变同时出现的下沉气流有利于在局部地区产生强水平切变。根据边界层摩擦辐合原理,可导致强烈的小尺度辐合、旋转和速度集中,最后生成龙卷。
台风中的中尺度强烈天气有哪些特点
台风中的中尺度强烈天气特点主要包括最大地面风发生在台风眼壁内界限上或稍偏台风中心内部的地域,以及在眼壁邻近有最强的雷达反射率,强降水区和强风区常常一致。龙卷风也是台风中常见的中尺度强烈天气现象,它们通常出现在台风中心的东或东北部或在台风中心邻近100km范围内的任何象限之中,大多数龙卷都发生在离海岸200km以内的地域,以及在地面至850hPa水平风速值增加大概20m/s的地域以内。
这些特点表明,台风中的中尺度强烈天气系统具有极高的破坏力和突发性,对人类社会和自然环境构成严重威胁。因此,对台风的中尺度强烈天气特点的理解和监测对于预防和减轻其带来的灾害具有重要意义。