台风动能平衡是什么意思 台风能量来源是太阳能吗

导语：台风动能平衡是什么意思?台风动能平衡的状态并非一成不变，它受到多种因素的影响，如环境条件的变化、台风内部结构的调整等。当这种平衡被打破时，台风的强度、路径和速度等都会发生相应的变化，因此，对于台风动能平衡的研究，不仅有助于我们更深入地理解台风的本质和特性，还有助于我们更准确地预测和防范台风灾害，接下来就一起去看看台风能量来源是太阳能吗?

台风动能平衡是什么意思

台风

在总能量的平衡中，动能虽然只是较小的量，但它对台风的维持和发展有重要意义。在台风中动能是总能量中用于台风加强或维持的一部分能量，关于台风内动能的收支，Palmén和Jordan(¹3.Riehl和Malkus,Vincent等1作过计算。

在轴对称圆柱坐标系中，如果在台风中经向速度和气压分布已知，在半径r。的区域内动能的变化可由下式表示上式忽略了通过上边界pn的垂直输送。右边第一项是通过半径r。圆柱面的动能净流入量。当积分区取得很大时(如ro>1000公里),此项可忽略。Palmén和Jordan指出，通过666公里半径的净流入很小，但在台风内部此项不能忽略。第二项是径向气压梯度力所做的功，即动能的制造项。对于开系，它包括气压力在边界做功项和有效位能转换成动能的项。对于闭合系统此项只表示有效位能转换成动能项。D是摩擦消耗率。上式表明，在一定体积内，动能的变化率由通过边界的动能通量、该体积内动能的制造和由摩擦造成的动能消耗等项决定。

在稳态情况下，摩擦消耗等于动能制造加上动能的流出(或流入)。在台风中动能的制造和消耗与径向速度和气压场有密切关系。首先由中心区凝结加热产生斜压场，造成垂直环流。径向流入的空气主要位于低层，它们成气旋式流入低压中心区和高温区，这时气压梯度力做功，制造动能(v,与是负相关)。气压梯度在中心区最强，所以大部分动能是在风暴中心区制造的。在高层，台风上空常常是反气旋环流，但在中心上空常有小范围的气旋性环流出现。由于高层的气流是向外流出的(但流出不一定对称),所以在高空台风内部气旋性环流区中的流出是消耗动能的，在反气旋环流区制造动能，但此处制造的动能与低层相比是很小的。动能的消耗主要由地面和内摩擦造成。

另外，强的高空流出也可以把一部分动能输送给四周的大气。有时候，高空反气旋并不明显，流出很弱，因而高层输出的动能很少。这时在对流层中部可出现流出，在低层制造的动能大部分消耗在气流作气旋性流出时抵抗气压梯度力所作的功。积分，可以得到不同环状区域中动能的收支。Riehl和Malkus就是利用上式计算了Daisy飓风内部的动能收支，为了说明整个台风区动能的收支情况，总消耗包括地面摩擦作用和大气内摩擦作用。根据Riehl,Malkus的估计，内摩擦作用更大一些。在表中最后一栏中，在内区有相当一部分动能是通过径向流入得到的，在外区台风是损失动能的，通过径向环流从外向内输送很多动能，但就整个系统来说内外输送平衡，与外界没有动能交换。

这种过程只反映了动能的再分布。最近Vincent和Chang¹51采用随风暴一起移动的坐标系对Celia飓风作了动能收支的计算，也得到类似结果：通过边界的水平和垂直动能通量与动能制造项和消耗项相比是比较小的，实际上可以忽略。因而在飓风成熟期和缓慢减弱期动能制造(动能源)与消耗项(动能汇)之间近于达到平衡。在其间的迅速减弱时期，两者存在着明显的不平衡，使动能迅速减小。对Celia飓风大部分时间来说，它的动能收支的演变可近于看作一闭合系统，仅由内部能源和能汇就可说明动能的变化，这是Celia飓风比较显著的一个特点。因为在有些热带气旋能量收支中，边界通量是比较重要的。在整个台风区，动能制造都为正。

动能的制造是向内增加的，在1°半径内总动能制造率是0.52×1010千焦耳/秒。这比平均飓风的制造率要大。在整个台风区，平均总动能制造率是1.5×1010千焦耳/秒。由于台风内区的面积只占整个台风区面积的3%,所以内区单位面积上动能的制造率比外区高得多。表5.5中给出了不同人计算的动能制造率。相互之间有一定的差别。

台风作为热机，其效率是很低的。与整个大气的机械效率相当。但是由表5.4.在外区也是产生动能的，而在外区的热源量较小，故考虑了外区使整个台风中的效率数值会高一些。在6个纬距半径内动能的制造率是1.5×10¹0千焦耳/秒或15.0×10²瓦，Hughes161指出，约'80%的总降水是出现在平均气旋2个纬距半径内，因而整个气旋的热源应为63×10¹0千焦耳/秒，相应的机械效率是2.4%,比整个大气的值略大一些。应该指出，这个数值是随气旋强度不同而异，例如在Daisy飓风中，单位面积上无论是动能的制造或消耗都较大，因为它比平均飓风要强一些。从动能的平衡看，台风不应看作是一个闭合系统。在台风中，热能转化为动能与上升空气和周围空气之间的温差有关。

台风

从台风中心区向外输送出大量的能量仅限于对流层最上层。如果把台风看作是一个没有热汇的闭合系统，则根据质量连续原理其外部应产生下沉运动，造成逐渐的绝热加热，结果台风内斜压性减小，动能制造也减少，台风逐渐减弱。在1°纬距半径区内，取辐射热汇为1010千焦耳/秒，则需要半径为8纬距的辐射区才能抵消63×10¹0千焦耳/秒的热源。上述辐射值可能过大，因为夏季1°纬距半径内平均辐射热损失(在适当纬度上)只有0.4×10¹0千焦耳/秒，因而需要更大的区域才能阻止动能制造的减少，其尺度大为超过飓风的尺度。

这表明台风环流应该被看作一个开系。另外从热量输出和角动量平衡上7.台风也应看作一个开系。但就某一时段或时刻动能的制造和或消耗而言，可以把台风看作具有某一最小半径的闭合区。从整个动能项看，在成熟的台风中，动能基本上是维持平衡的，动能的时间变化很小,这时动能的输送项与制造项之和与消耗项近于相等。很多研究者利用台风数值模式对台风的动能收支进行了研究,得到的结果与实际计算比较一致，例如根据Kurihara的计算，在60公里内，动能的消耗大于动能制造，60公里以外正好相反，这与Palmén和Riehl的结果一致，故为维持内区动能的需要，动能应向内输送。

台风能量来源是太阳能吗

台风的能量主要来源于太阳能，但这一过程是通过水汽凝结释放潜热实现的。 台风的形成和维持依赖于热带海洋的水汽上升和凝结过程，这一过程释放的潜热为台风提供了巨大的能量。太阳能加热了海洋，使得海水温度升高，从而促进了水汽的蒸发和上升运动。这些上升的水汽在台风内部凝结时，释放出大量的潜热，这是维持台风环流和增强其强度的主要能量来源。

虽然太阳能不是直接作用于台风系统，而是通过加热海洋来间接影响台风的形成和强度，但这一过程是不可或缺的。太阳能的加热作用使得海水温度升高，从而为台风的能量来源提供了基础条件。因此，可以说太阳能是台风能量的间接来源。