台风的形成问题 台风的形成条件

导语：台风的形成是一个复杂而精密的过程，它涉及到大气动力学的多个方面。通过深入研究和理解这个过程，我们可以更好地预测和防范台风，减轻其带来的灾害损失，那么大家知道台风的形成条件是什么吗？下面就一起去看看台风的形成问题吧！

台风的形成问题

台风

最近十几年来，由于观测资料的日益增多，尤其是依靠气象卫星观测，对台风发生的源地和频率认识得更清楚了。例如在东太平洋，观测表明，每年发生十几个风暴强度以上的热带气旋，这大大超过以前人们所作的推测或统计。

据1960—1965年6年统计，每年平均发生8个热带风暴和飓风，而据1966—1971年统计，每年平均发生16个热带风暴和飓风，增加了一倍。台风的源地也比原来认为的更远。例如西太平洋上的台风其源地有些可以追溯到中太平洋，甚至东太平洋;大西洋上的飓风不少可以追溯到非洲大陆。台风的形成包括台风的发生和台风的发展或加强。台风发生是指一个弱的未闭合的扰动(涡度为10—15×10-6/秒),如何发展成一个闭合的较深厚的热带气旋(涡度为50—100×10-6/秒);而台风的发展是指后者如何增强成台风。

关于台风形成主要有两方面的问题：一是台风形成的条件;一是台风形成的物理过程。对这两个问题虽然研究得很多，但至今并没有一致的认识，有不少问题还不完全清楚。台风从本质上看，是出现在热带海洋上一种天气尺度的有组织的对流系统。要使得对流活动或积雨云不断发生，低层要有暖湿的空气、位势不稳定的层结和低空辐合或上升运动，因而台风只能形成在暖的洋面及低层正涡度区或辐合区。在热带辐合区附近这些条件常可以满足。这也说明为什么台风最易发生在热带辐合区附近。

台风是暖心气旋性环流，高空暖心的建立是台风生成的主要标志之一，而要形成暖心则需要有凝结潜热加热，并能在高空一个小范围地区集中和积累，这要求风的垂直切变小。因而从目前来看，暖的洋面、低层辐合区、垂直切变小和有一定的地转偏向力是台风生成的四个必要条件。虽然有人还提出其它一些有关的条件，例如高空辐散及中空湿度条件等，但这不一定是独立的必要条件。根据上述一些条件还不能完全准确地预报台风的发生。因为满足上面的条件，台风并不一定发生，而有的台风并不完全出现在上述条件下。

这表明至今人们对台风形成条件的确切作用还不充分了解。这是因为上述条件只是必要条件，而不是充分条件。近年来人们根据个例分析和综合方法对发展成台风的云团(扰动)与不发展成台风的云团的结构和环境条件作了对比分析，对台风发生的条件有了一些新的认识。对比分析后发现，发展成台风的扰动平均低层相对涡度较大，为非发展扰动的二倍，并且垂直速度大了25%。两种扰动在500—200毫巴都是暖心，在对流层顶和近地面100毫巴层中是冷心，而在500—800毫巴，在发展扰动中是暖心结构，而非发展的是冷心结构，这是发展和不发展扰动在热力结构上最基本的差别。如果这种分析有代表性，看来判断一个初生的扰动是否能生成台风，关键不在于高空冷心如何转变成暖心(因为无论是发展的和不发展的高空都是暖心),而在于800—500毫巴冷心是否消失或一开始在该层就具有暖心结构。

以后当然还有高空暖心进一步集中和增强的问题。台风内切向风及相对涡度的分布也证实了上述温度分布的差异确实是存在的，在发展的扰动中，在边界层正上方有一涡度最大值，而非发展扰动中此最大值是位于对流层中部。发展的扰动所处的环境一般平均纬向风垂直切变比非发展的要小，这样对发展的扰动，整个对流层的通风作用较小，这可使感热和潜热积累，是台风形成的有利条件。在发展的扰动中，在150—250毫巴层中，反气旋流出比非发展的更为明显。上述一些差别在判断一个初生扰动能否进一步发展是有用的。

要了解台风形成的物理过程，一般认为关键是要解释高空暖心是如何形成和增强的，这主要通过凝结潜热的释放。但是在台风中，潜热的释放不是随机的，而是受天气尺度制约的。这涉及到台风中不同尺度系统的相互作用问题，要了解台风的形成过程必须从各种尺度相互作用的观点进行考察。在热带地区主要有四种尺度(见表1),这四种尺度间有明显的相互作用。一般说来，大尺度系统制约着较小尺度系统的发生发展;另一方面，较小尺度系统的输送过程对大尺度产生反馈作用。实际上尺度相互作用的过程比较复杂。在某一种尺度天气系统发展过程中常常会涉及到几种尺度的相互作用过程。

台风本身是天气尺度的系统(B尺度),但它包含有更小尺度的系统(C、D尺度),例如深厚的积雨云是积云尺度(D尺度),螺旋云带及其间的下沉区、眼区是中尺度(C尺度)。这几种尺度系统之间具有明显的特征，但它们又高度有机地相互作用着。目前了解较多的是B尺度和D尺度之间的关系及B尺度与C尺度之间的关系，台风的形成基本上是上两种尺度相互作用造成不稳定性的结果(即第二类条件不稳定，CISK),这是一种正反馈过程。目前对于台风内三种尺度相互之间的联系了解得还不很清楚，例如台风中螺旋雨带和眼区的结构具有高度的组织性，这种中尺度结构特征是怎样在大尺度系统中发生的，又如何在与大尺度系统相互作用中发展的;另一方面它们与积雨云的关系又是怎样?如何表示小尺度系统对大尺度系统的反馈作用也是一个重要问题，这涉及到积云参数化问题。

台风

目前虽然有不同方案，例如湿对流调整方案，边界层辐合方案，整个气柱水汽辐合方案等，但其中还有不少问题值得研究和改进。有些方案过于简化。并且主要是考虑B,D尺度的相互作用。这个问题的解决与边界层问题有密切关系。根据尺度相互作用得到的第二类条件不稳定目前认为是描述台风发展的一种重要机制。这是通过边界层辐合或水汽向上输送的作用使扰动增辐的理论：水汽凝结使潜热释放，高空增暖和质量流出，地面气压下降，地面辐合增强，如此循环。

这个理论能较好的解释发展的热带低压继续增长的问题，但不能说明这种初始具有一定强度的低压涡旋是通过什么过程发展而来的。另外在原来的CISK机制中还存在一个问题，即当扰动的尺度为零时，增长率为最大值。对此不少人进行了研究，提出了一些新的CISK模式和机制。根据CISK机制用数值模拟方法在模拟台风的发展或增长方面得到了明显的成功。这些模式在不同程度上描述了各种尺度之间的相互作用，尤其是积云对流与大尺度之间的作用。模式热带气旋的发展过程和特征与实际情况十分相似。

试验不仅模拟出了台风的一些主要大尺度特征，而且还模拟出台风的一些中尺度特征，如台风眼、眼壁、螺旋云带等。但是目前台风数值模拟中所取的初始涡旋的强度和垂直伸展厚度都比较强，例如在200—300公里半径内，其涡度比一般发展成台风的前期扰动的涡度大一个量级，因而数值试验所模拟的实际上是一个初始气旋性涡旋的增长或发展过程。实际观测表明，一般达到上述强度的初始低涡，有2/3可发展成台风，因而如何模拟台风的发展问题还值得进一步研究。另外，还应考虑台风与环境场之间的关系或相互作用，初始资料的输入等问题。

台风发生发展问题虽然研究得很多，但在预报上还没有什么好方法。目前主要是根据一些天气学条件和卫星云图的特征来预报台风的形成和加强过程。将来随着对台风形成本质的进一步认识，在概括出更符合实际的台风形成的物理数学模式基础上，可望提出客观而有效的预报方法。

台风的形成条件

海面水温在26.5℃以上;一定的正涡度初始扰动;环境风在垂直方向上的切变小;低压或云团扰动至少离赤道几个纬度。由于至今人们对台风形成的认识并不充分，因此，以上所列只是台风形成的必要条件。

台风的初始阶段为热带低压，从最初的低压环流到中心附近最大平均风力达八级，一般需要2天左右，慢的要三四天，快的只要几个小时。在发展阶段，台风不断吸收能量，直到中心气压达到最低值，风速达到最大值。而台风登陆陆地后，受到地面摩擦和能量供应不足的共同影响，台风会迅速减弱消亡。