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[勞工藝文]風的構成和移動/陳仲明勞工藝文

颱風的構成和移動/陳仲明

                颱風的形成,一直是氣象學裡的一個重大問題。經過許多氣象學者的研究,對颱風的成因,提出了很多的說法,但是還沒有一個滿意的答案。這主要是因為颱風係在熱帶海洋之上形成,而颱風一旦形成之後,並不留在原地發展,颱風有的移動快,有的移動慢,快的時候每小時走百來里,慢的時候只走一、二十公里,或者更少些。但是,具有一定強度的熱帶風暴,在大西洋和東太平洋稱為颶風;在印度洋孟加拉灣一帶就統稱為風暴;在西太平洋菲律賓、日本及我國東海一帶,則稱之為颱風。         而颱風的形成和發展一般分為五個階段: 第一是醞釀階段-這時在熱帶低層大氣中已有擾動形成,但在地面上的低氣壓環流還不很明顯。且在擾動形成的地方,對流性的雲比別處明顯發展,經常伴有雷陣雨,風力開始加大,雖然這些地方的地面氣壓還不見得比別處低。         第二是熱帶低壓階段-如果第一階段形成的擾動,得傲適當的發展成為明顯的波動,或者是閉合的氣旋性環流(空氣繞著垂直軸作反時針旋轉),則地面上的氣壓就會繼續下降,對流性雲和雷陣雨加強,風力加大,這時在地面天氣圖上,經常可以劃出一個閉合的低氣壓,其中心附近的最大風力可達6 級。而這一階段也可以稱為颱風的幼年期。         第三是熱帶風暴階段-如果那個幼年的熱帶低壓並不夭折,繼續發展,則高空和地面上的氣旋性環流顯著地加深,天氣圖上就可以劃出好幾根閉合圖形的等壓線,中心附近的風力一般在6 級以上,12級以下,原來的陣雨這時則發展為大陣雨或連續性的大雨。這個階段開始向西行動。         第四是颱風階段-熱帶風暴繼續發展,中心附近風力達到12級以上,並伴有大暴雨,就成為颱風。這時中心氣壓降到最低,大風範圍最廣,中心繼續向西或西北移動,速度通常緩慢。而這階段,在各方面似乎比較定形了。         第五是衰減階段-在颱風發展的第三和第四階段中,通常向西或西北方向移動,由於偏北份量的存在,從熱帶洋面誕生,漸漸移近溫帶,如果它的移徑很偏西,則可以在中國東南沿海登陸,登陸後的颱風,由於地面的摩擦,能量大量的消耗,因而顯著減弱。如果深入陸地很遠,即使是強大的颱風也要趨於消滅。如果入陸不深,就會受到中緯度西風氣流的影響。當亞溫帶的冷空氣滲入颱風本體時,就會引起颱風中溫差加大而有鋒面形成。這時颱風轉變為溫帶氣旋,轉向東北方向移去。移速通常都會顯著加大,而颱風的環流則漸趨減弱乃至消滅。         這是颱風的典型發展階段,也有不經過這幾個階段的,因為颱風發展階段性還隨季節和緯度高低而有很大的變化。         地面天氣圖表明,颱風近似由於一組閉合等壓線構成的同心圖,愈近颱風中心同心圓愈靠得緊,也就是說愈接近中心,氣壓減低得愈快,中心附近的氣壓差別達到最大。所以當颱風接近某地的時候,該地氣壓最初徐徐下降,大約在颱風中心通過該地三小時之前,氣壓下降特別急驟,通過後隨即又以同樣比例急升,所以在氣壓變化曲線上,颱風經過前後就形成一個漏斗的形狀。而颱風的風向,是圍繞心呈反時針旋轉的,並且吹向中心。從上面說的氣壓分佈形勢看,颱風風力在其中心附近最強,一般都可以達到時速60浬以上。一般說來,颱風前進方向的右方風力比左方大,這是因為颱風前進的右方通常存在高氣壓,所以這個區域內的等壓線最為密集,風力也最大。颱風內部降雨的情形也是一個很重要的問題。由於影響降雨的因子很多,一次颱風經過後,下降四、五百毫米的雨量並不稀奇,而下降兩、三百毫米則是常見的事。而颱風中心附近的風力最大。因而空氣的水平輻合和垂直上升也最強,所以中心部份的雨勢和雨量也最大。且颱風兵過一地時,降落的總雨量顯然還同它的移速密切相關。如果颱風移動很慢,那麼所經過的地方的總雨量就相當可觀。反之,颱風本身不甚強,而移動又甚快,那麼所經過的地方雨量也就不大。         近年來,高空觀測網有了顯著的發展,利用無線電探空儀、雷達和飛機作颱風立體結構的觀測,因此各國的氣象學家們不斷地對颱風的構成進行空間的研究。這種研究的結果,首先是確定了最盛期的颱風垂直厚度可以超過10里。同時還發現在五公里以下。颱風中心氣壓最低的軸是接近垂直的,而在五、六公里以上則向後傾。按氣壓靜力平衡,大氣中存在的深厚低氣壓中心溫度應比四周低,也就是說,深厚的低氣壓都是屬於冷性的。關於颱風的溫度結構,在沒有無線電探空儀以前,氣象學家們根據地面上觀測到的現象作了各種假說,有的主張颱風和一般深厚的低氣壓一樣屬於冷性的,有的則認為是暖性的。從近年來根據高空探測的資料證明,颱風中心附近由地面到高空都是很暖的,而且由3公里到9公里之間是最暖的區域。因此可以肯定颱風的溫度結構,和一般深厚的低氣壓不同,是屬於暖性的。根據颱風中發展極強的對流性雲系和強度很大的降雨,不難推測颱風中盛行著極強的上升氣流。由中心向外500公里以內盛行上升氣流,而500公里以外則是下沉氣流,但是對於每個具體颱風來說,上升和下沉氣流的分佈,還沒有這種嚴格的界限。一般說,上升氣流的範圍與颱風的水平尺度成正比。         颱風最令人離奇的特徵是有一個颱風眼的存在,風眼區內平靜明朗,風速一般可減至每小時15浬,有時甚至小到每小時5浬。且颱風眼的直徑變化很大,在颱風形成的時候,風眼直徑最小,約4哩,隨著颱風發展,風眼區也逐漸擴大,大颱風的風眼可以寬到40多哩。當颱風轉變為溫帶氣旋時,風眼區跡象逐漸趨於消失。關於颱風形成的一種最老的學說是「對流假說」。而這個假說認為當熱帶海洋上有一大群積雨雲和急聚的雷陣雨發生時,該地區空氣的垂直對流運動十分強烈,而熱帶大氣的垂直不穩定性,又有利於這種對流運動的保持和發展。當地面空氣強烈地對流上升時,四周圍的空氣便向對流區輻合補充,這時若對流上升的空氣,在高層向外輻散的量,大於低空四周輻合進來的量時,對流發生區的氣壓就會降低;另一方面,在自轉的地球上,當空氣質點運動時,還要受到地球自轉偏向力的作用,在北半球這個力使空氣質點偏向運動方向的右邊,因此輻合的空氣便構成一個反時針旋轉的渦旋,而颱風就是從這個渦旋中發展起來的。由此可見,在赤道附近由於地球自轉偏向力近於零,即使有空氣輻合也不會形成渦旋,因而也不會有颱風產生。         根據觀測,颱風在北緯5度以南形成是極為稀罕的。然而對流假說只能對颱風發生的地區及經常發生的季節等氣候的事實給了有效的說明,卻不能明某一個颱風具體的形成的過程。約在1920年左右,有人開始用中高緯度氣旋生成的「極鋒理論」,去解釋熱帶低氣壓的形成過程。根據這一理論,把北半球熱帶中存在的氣流輻合帶著密度是做不連續的傾斜面(即鋒面),當這個面的兩個氣流反向或流速懸殊時面上就會產生波動。假使這個波動是不穩定的,其振輻就會愈來愈大,這時波峰附近的氣壓下降,波谷附近的氣壓上升,於是在波峰附近就會形成一個低氣壓區,它就是颱風發生的胚胎。雖然這個鋒面假說看起來比對流假說進了一步,但是仍沒有能夠說明颱風形成的物理機制;另一方面,後來探空觀測資料說明熱帶大氣比起中高緯度大氣的熱力結構要均勻得多,在那裡空氣密度的不連續面是十分難以構成的。         從日常高空天氣圖的分析中,人們發現了一個有趣的事實:即中緯度西風帶裡發生的波動,經常由西向東移動,而熱帶上空東風帶裡發生的波動,則經常由東向西運行,因此西風帶波動和東風帶波動常有逼近乃至互重疊的時候,兩個波動發生重疊時,波動東部的氣壓劇烈下降,而西部則劇烈上升,因此在原來氣壓比較均勻的熱帶洋面上,波動的東部就有低氣壓產生。在適當的條件下,這個低氣壓就會發展成為熱帶風暴或颱風。且颱風形成的內因和外因的綜合學說,認為颱風發生的內因是大規模的潮濕不穩定的空氣的存在,因為這種空氣中飽含大量的不穩定潛能,可以轉變為颱風旋轉的巨大動能。而颱風生成的外因,是能使大規模潮濕不穩定空氣發生強烈的擾動,致使大量潛能釋放加強上升運動的外力。但這種外力是足夠強烈的冷空氣的侵襲,特別是從南半球發源的冷空氣侵襲時所加來的動力,可以促使颱風的生成。但是颱風的形成是一個非常複雜的過程,其中的物理機制,還有待於氣象學家們的進一步研究。          從觀察事實表明,幾乎所有的熱帶低氣壓離開源地後都向西移動,並繞著副熱帶高氣壓的邊緣,以拋物線的軌跡進入西風風帶。西南太平洋上所發生的颱風也是如此。其中一小部分向西移動中,由菲律賓經南海到達華南沿海一帶消失。而大部分在形成以後,先向西進,逐漸由西轉為西北,而於北緯25度附近轉向,改向東北,在日本附近向東北方移去,一般來說,颱風移動的路徑在7月份最偏西,以後逐月向東偏,到了11月又略向西偏。其行徑由西北向轉為東北向的轉向點8月最偏北,以後逐月南推,11月推到北緯20度附近。對於每個具體颱風來說,其行徑和轉向點與上述平均的情況出入非常大,因此在判斷颱風的未來移動方向時,必須分析當時整個歐亞上空的溫壓場結構,尤其是颱風附近的基本氣流方向及其盛衰變化。所以作出正確的颱風路徑預報的前提,是必須對當時高空溫壓場的了解,從而估計溫壓場未來最可能的變化,以便確切地估計出來基本氣流的走向和強度。而颱風除了順著基本氣流移動外,本身還有小的擺動,在預告颱風路徑時,還必須估計短時期內可能發生的小擺動,這種預告一般是從颱風外圍氣象要素發生的變化時八出預防颱風警報,以便作好防颱準備工作,且颱風最多的月份是在8月,其次是7、9和10月。其餘各月也都有,但要算6、11月最少,1、2、3簡直沒有,4、5月和12月也很少見。
 

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