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熱帶氣旋的本質和結構

熱帶氣旋是大氣中的巨大旋渦,不停轉動的暖濕空氣在當中醞釀。驟看一般書本的插圖,很多人都會錯誤地以為熱帶氣旋像龍捲風一樣,有一個高聳的圖柱狀外貌。其實,熱帶氣旋更像一個扁平的圓盤,高度只有十數公里,而平面距離卻有數百公里呢!

從太空鳥瞰熱帶氣旋,可以欣賞到風暴的雄偉氣勢。仔細觀察,可見到風暴中心附近有一片較白的卷雲幔﹣那是從中心頂部向外擴散的高雲。離開這片盾狀卷雲層又可清楚地看到一些低層螺旋雲帶。大雨大部份在風暴中心附近及螺旋雨帶中發生。雨帶隨著風暴環流方向旋轉,一條接著一條地掃過某一區域,受影響的地方有間歇性的大雨。雨帶接近及經過的時候,風勢疾勁,甚至會有狂風。當風暴中心移近時,雨勢會變得較持續,而風力亦更趨猛烈。

颱風謝柏 (Zeb, 1998)
西北太平洋上的颱風謝柏 (Zeb, 1998)。圖中所見是熱帶氣旋的典型雲團,像一個旋轉著的圓盤。
以上衛星雲圖接收自日本氣象廳地球同步氣象衛星(GMS-5)。任何人士欲將上述衛星圖片發放, 請先向該廳申請 (地址:Japan Meteorological Agency, 1-3-4 Ote-machi, Chiyoda-ku, Tokyo 100, Japan. 傳真:+81-3-3211-2032)。

熱帶氣旋類似一台會走動的熱能機器,它的能量來自濕空氣上升時水汽凝結而釋放的潛熱。它所產生的動力大概是二千萬兆瓦左右,在一天內所產生的能量,相當於香港大約20年的耗電量(以1990年的耗電量計算)。熱帶氣旋依賴水汽提供能量,說明了它只可在溫暖的海洋上生存及在陸上無可避免地減弱的原因。

但並不是所有熱帶海洋上空的雲團都能夠發展成為熱帶氣旋的。假如附近的氣流活動的配置不合適,未能容許這台大氣熱能機器有效地運作,那麼進一步的發展便不可能發生了。

熱帶氣旋的誕生及發展的基本條件是:在大氣低層必須有充份的氣旋式氣流輻合(在北半球,沿反時針方向螺旋形地流入),在大氣高層要提供足夠的氣流外溢通道,這樣才可以建立有效的通風機制。

下面是熱帶氣旋的垂直環流示意圖,圖中可看到低層的空氣輻合及高層的空氣輻散。地面的風速廓線顯示愈接近風暴中心,風力愈大。這現象可用角動量守恆定律來解釋:當旋轉半徑縮短時,旋轉速率就相應加快,以保持角動量不變。發展成熟的颱風,最大風區是貼著風眼附近的環狀地帶(眼壁)。典型的「風眼」直徑大約有數十公里,實質上是下降氣流構成的核心,該區雲層稀薄,風力微弱。 若要維持垂直結構不變,熱帶氣旋四周環境的氣流亦要保持勻稱,免使軸心受到過大的切變力所擾亂。

在前文已經提到,熱帶氣旋的形成必須要有一定的有利條件,假如缺少了這些條件的話,在一般情況下,熱帶氣旋便會減弱。在南太平洋東部及南大西洋,因長期受到不利的氣候環境支配,風暴的初始胚胎受先天限制,無從發展,熱帶氣旋亦因而絕跡。

颱風的典型垂直剖面圖
一個成熟颱風的典型垂直剖面圖,中央部份就是風眼和眼壁。

風速記錄
1999年9月16日颱風約克(York)正面吹襲香港,橫瀾島的風速記錄顯示風力在風眼掠過時的急劇變化。

熱帶氣旋的壽命有些只有幾天,有些則長達數星期。不是所有風暴都會發展成為颱風的,實際上,在北太平洋西部及中國南海,只有約半數的風暴會發展至颱風強度。

最近修訂日期: <2014年4月14日>