台风是如何形成的?为什么是涡旋形状?

每到夏季,沿海地区经常会受到台风侵袭。台风在海洋上可以造成滔天巨浪,而一旦登陆,又会造成巨大的财产损失甚至人员伤亡。环太平洋国家如美国、日本、韩国、中国、菲律宾、泰国等国家,每年都在为预报台风和减少台风损失做许多工作。          

台风为什么都在海洋上生成?台风为什么是涡旋形状的?台风是如何命名的?今天就带着大家一起了解一下吧!

1、台风的形成

台风在海洋上形成,在西太平洋地区形成的就叫台风,在东太平洋和大西洋形成的就叫飓风,但是它们本质并没有区别。气象学的问题往往都很复杂,人们还没有完全搞清楚台风的成因,但是科学家们基本统一的认识是:台风的形成需要两个条件——水汽和热量。

在夏季的海洋上,阳光强烈的照射会使得海水升温,造成海水大量蒸发。水面附近的水蒸气温度较高,受热膨胀之后就会上升,形成上升气流。在水汽上升的过程中,环境温度逐渐下降,水蒸气就会液化,形成云和雨。同时,高空处温度较低的空气会下降,形成对流。如果仅仅是这样,不过就是夏天常见的对流雨,还没有形成台风。

对流雨的形成

如果阳光的照射特别强烈,在海平面附近的空气会急剧上升,海平面附近就会形成一个低气压区;周围的空气气压较高,就产生了气压梯度力,把空气从周围推向低气压区,形成风。

周围高气压区空气向低气压区流动

当这个风的速度达到10.8m/s,人们就叫它热带低气压;风速达到17.2m/s,人们就叫它热带风暴;风速达到24.5m/s,就称为强热带风暴;如果风速达到32.7m/s就称为台风。超强台风的风速可以达到50m/s以上,所到之处一片狼藉,是与地震比肩的严重自然灾害。

2、台风为什么是涡旋状

台风一般都是涡旋状的,而且北半球的台风都是逆时针涡旋,南半球的台风都是顺时针涡旋,这又是什么原因呢?

首先,我们需要了解一种力:科里奥利力,也叫做地转偏向力。大家来看这样一个模型:

旋转盘子上小车在运动

有一个盘子,正绕着轴线逆时针转动,一辆汽车正在盘子中间沿着一条半径OA的方向运动。假如盘子不转动,车不需要任何外力,就可以凭借惯性运动到A点;但是由于盘子的转动,如果车子不受外力,它就会在盘子上滑动。在盘子上的观察者看来,车子走的不是直线OA,而是一条曲线OB。

盘子上的人看来小球轨迹是曲线

站在盘子上的人说:这辆车向右偏转了,一定是受到了一个向右的力,是谁给了小车力呢?其实并没有,小车看起来受力,只是因为小车在一个旋转的盘子上运动。人们把这种效果等效为一个虚拟力——科里奥利力。它是1835年,法国气象学家和工程师科里奥利提出的。

科里奥利

科里奥利力本身并不存在,只是因为参考系发生了旋转,人们就会感觉到物体受到这样一个力。

小车受到的科里奥利力与盘子的旋转角速度ω有关。角速度ω用来描述盘子转动的情况,它的方向用右手螺旋定则判定:右手四指顺着盘子转动的方向握拳,大拇指的方向就是角速度的方向。在本例中,盘子的角速度方向向上。


角速度方向用右手定则判定

科里奥利力还与小车在盘子上的运动速度v有关,它的方向是速度叉乘角速度的方向。叉乘是一种数学运算,它的方向依然是右手定则:右手四指首先指向速度v的方向,再转向角速度ω的方向握拳,则大拇指的方向就是科里奥利力的方向。

小车受到科里奥利力的方向

如果你伸出右手稍微尝试一下,就会发现:无论小车在盘子上如何运动,它受到的科里奥利力总是指向它的右侧。所以,盘子上的观察者会感觉到小车在运动过程中向右侧偏转。

由于地球是在绕地轴自西向东转动,角速度方向就是从南极指向北极的。按照我们刚才介绍的科里奥利力方向,如果物体在北半球运动,无论物体的速度方向向哪里,它所受到的科里奥利力都会指向他运动方向的右侧。

北半球的科氏力

这种力会造成北半球的河流向右侧侵蚀,信风从南风、北风转向为西南风、东北风。大家不妨再按照下面的图检查一下:右手四指先指向速度v的方向,再转向角速度ω的方向握拳,看看大拇指——科里奥利力的方向是不是在速度v的右侧。

现在我们就可以解释台风为什么是涡旋形状的了。在台风形成时,周围高压区域的空气会向低压区流动,形成风。在北半球,风在科里奥利力的作用下会向右偏,于是会形成逆时针的漩涡。

北半球台风涡旋

如果在南半球,情况就会相反,科里奥利力向左。于是会形成顺时针的漩涡。你能区分下面三个台风,哪些是北半球的,哪些是南半球的吗?


南半球和北半球的台风

如果在赤道上,科里奥利力的方向是垂直于地面向上的,不会造成向左或者向右的偏转,是不会形成台风的。

3、台风眼为什么风平浪静

台风过境,往往是暴风骤雨。但是台风中心有一个台风眼,在台风眼里无风无雨,这又是为什么呢?

我们首先要知道:当某个地区存在上升气流的时候,由于越往高处温度越低,水蒸气会液化,就会成云降雨。但是如果某地区存在下沉气流,由于越靠近地面温度越高,一般不会有降雨。


台风墙和台风眼

在台风中心形成低气压后,外侧高压空气会向内补充。有些空气在向低气压中心运动的过程中会被抬升,水蒸气液化,从而成云降雨,这样的区域就会形成云墙。降雨后,高空的空气被迫向其他地方流动,一部分空气就会在云墙之间下降到海面上。由于气流下降的时候环境温度越来越温暖,空气中的水蒸气不会液化,所以这些区域不会降雨。

在靠近台风中心的部位,高压区过来的空气会在这里成螺旋状的上升,云墙最厚,风雨最猛烈。这些气流上升到空中后,被迫从台风正中央的部位下降,所以台风正中央的部位就形成了无风无雨的台风眼。

4、台风的命名

我们经常听到台风的名字:山竹、天鸽、利奇马,这些名字都是怎么来的呢?

世界气象组织在1997年于香港召开了会议,决定从2000年开始使用一套命名台风的方法:制作一张140个名字的台风命名表,由亚太地区受台风影响的11个成员国和3个地区命名,每个国家或地区可以命名十个台风。台风来了之后,按照这个命名表一个一个取名,用完之后就从第一个名字开始循环使用。

台风名单

台风的名字一般比较温柔,以期待它的破坏力小一些。一旦某个台风造成了巨大的破坏,它的名字就会从表中退役,人们会起一个新的名字代替它,而原有的名字就特指那次超强台风。例如台风“榴莲”在2006年造成了1497人死亡而退役,接替它的就是“山竹”。而山竹在去年又造成了133人死亡的巨大灾难,如今也面临退役的局面。

但愿利奇马不要造成太大破坏,这样它就不会被人类除名了。



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