風(fēng)起云涌之間,臺(tái)風(fēng)“巴威”的一舉一動(dòng)牽動(dòng)人心,它的威力究竟有多大?什么時(shí)候會(huì)登錄?我們又該如何科學(xué)防范?南京信息工程大學(xué)大氣科學(xué)學(xué)院、氣象災(zāi)害預(yù)報(bào)預(yù)警與評(píng)估協(xié)同創(chuàng)新中心臺(tái)風(fēng)動(dòng)力學(xué)與中尺度氣象團(tuán)隊(duì)的彭珂副教授,為大家拆解臺(tái)風(fēng)背后的氣象原理,帶你科學(xué)認(rèn)識(shí)臺(tái)風(fēng),理性應(yīng)對(duì)風(fēng)雨。
“巴威“在體形上堪稱巨無(wú)霸,它為何如此巨大?
答:臺(tái)風(fēng)的“體形”在專業(yè)上通常稱為臺(tái)風(fēng)尺度,通常以七級(jí)(或17m/s)風(fēng)圈半徑來(lái)代表。當(dāng)前(7月10日08時(shí))“巴威”的7級(jí)風(fēng)圈半徑高達(dá)500公里,整個(gè)環(huán)流云系幾乎可以覆蓋整個(gè)東海,這確實(shí)罕見(jiàn)。
從現(xiàn)有的數(shù)據(jù)來(lái)看,“巴威”生成于高海溫、高濕度、低風(fēng)切、高層大范圍輻散的有利環(huán)境下,這樣的環(huán)境有利于大范圍深對(duì)流的發(fā)生,從而有利于尺度擴(kuò)張;當(dāng)“巴威”達(dá)到最大強(qiáng)度后,又經(jīng)歷了眼墻替換,引起了臺(tái)風(fēng)尺度的進(jìn)一步擴(kuò)張,最終發(fā)展成一個(gè)巨型風(fēng)暴。
“巴威”可能會(huì)造成哪些影響?可能會(huì)持續(xù)多久?
答:臺(tái)風(fēng)登陸通常會(huì)引起狂風(fēng)、暴雨、風(fēng)暴潮等災(zāi)害,根據(jù)現(xiàn)階段中央氣象臺(tái)的預(yù)報(bào),“巴威”登陸時(shí)的強(qiáng)度級(jí)別依然會(huì)維持在強(qiáng)臺(tái)風(fēng)級(jí),登陸點(diǎn)及附近可能會(huì)有12級(jí)及以上的大風(fēng)。
同時(shí),臺(tái)風(fēng)作為有組織的天氣尺度對(duì)流系統(tǒng),其本體及與周圍系統(tǒng)相互作用也會(huì)給周圍造成暴雨等災(zāi)害,極易引發(fā)城市內(nèi)澇、山洪和地質(zhì)災(zāi)害。沿海地區(qū)還易發(fā)生風(fēng)暴潮,引起災(zāi)害性巨浪和海水倒灌。
這幾日蘇浙滬的一些地區(qū)晴空萬(wàn)里、持續(xù)高溫,是臺(tái)風(fēng)侵襲的前兆嗎?
答:是的,這是非常典型的臺(tái)風(fēng)前兆現(xiàn)象。臺(tái)風(fēng)中心附近的強(qiáng)烈螺旋上升氣流到達(dá)高空后會(huì)向四周輻散,并在外圍與周圍空氣混合下沉。氣團(tuán)在下沉絕熱增溫效應(yīng)下,會(huì)變得干而熱,導(dǎo)致天空少云、持續(xù)酷熱。
可以說(shuō),這種異常的高溫晴熱,恰恰是超強(qiáng)臺(tái)風(fēng)正在步步逼近的信號(hào),意味著臺(tái)風(fēng)主體離我們已不遙遠(yuǎn)。這種現(xiàn)象常被比喻為“空調(diào)外機(jī)”。
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臺(tái)風(fēng)“巴威”路徑概率預(yù)報(bào)圖
“巴威”和前段時(shí)間的臺(tái)風(fēng)“美莎克”有什么不同?
答:10號(hào)臺(tái)風(fēng)“美莎克”是今年第一個(gè)登陸我國(guó)的熱帶氣旋,9號(hào)臺(tái)風(fēng)“巴威”與它于7月2日相繼生成,但“巴威”生成在寬廣的西太平洋洋面上,“美莎克”生成于我國(guó)南海。
“巴威”生成后迅速增強(qiáng),強(qiáng)度達(dá)到超強(qiáng)臺(tái)風(fēng)級(jí)別,且環(huán)流范圍大,臺(tái)風(fēng)眼清晰可見(jiàn);而“美莎克”最大強(qiáng)度僅達(dá)到強(qiáng)熱帶風(fēng)暴等級(jí),對(duì)流云系較為零散,未見(jiàn)臺(tái)風(fēng)眼??傮w來(lái)說(shuō),它們兩個(gè)路徑、強(qiáng)度、結(jié)構(gòu)的發(fā)展都有較為明顯的差別。
臺(tái)風(fēng)是怎樣形成的?
答:臺(tái)風(fēng)的生成可以看做一組無(wú)組織的雷暴轉(zhuǎn)化成能自我維持的天氣尺度渦旋的過(guò)程。通常,臺(tái)風(fēng)生成需要滿足以下幾個(gè)必要條件:
(1)初始擾動(dòng)的存在:低層正相對(duì)渦度條件
臺(tái)風(fēng)無(wú)法憑空生成,必須依托一個(gè)已存在的初始天氣尺度擾動(dòng),如季風(fēng)槽、熱帶輻合帶中的云團(tuán)或東風(fēng)波,為后續(xù)積云對(duì)流的組織化和氣旋性環(huán)流的建立提供了背景渦度。
(2)海洋熱力條件:深厚的暖水層
廣闊的高溫洋面是臺(tái)風(fēng)運(yùn)行的“燃料庫(kù)”。通常要求從海表面至海面以下約60米深度的水溫均超過(guò)26.5℃。這一深度要求的物理意義在于,臺(tái)風(fēng)過(guò)境引起的強(qiáng)烈垂直混合會(huì)將深層冷水卷入表層,若暖水層不足夠深厚,海溫將迅速下降,切斷能量供應(yīng),導(dǎo)致臺(tái)風(fēng)減弱。深厚的暖水層確保海洋能持續(xù)向上輸送感熱和潛熱通量。
(3)對(duì)流層中層的濕度條件
臺(tái)風(fēng)初生階段,積云對(duì)流單體需要克服干空氣的夾卷效應(yīng)才能存活并組織起來(lái)。因此,對(duì)流層中層需具備高濕度環(huán)境。一個(gè)潮濕的中層大氣能抑制干冷空氣卷入對(duì)流云體,保護(hù)了積云發(fā)展過(guò)程中的熱力結(jié)構(gòu)不被破壞,有利于對(duì)流持續(xù)暴發(fā)并加熱整個(gè)擾動(dòng)區(qū)域的大氣柱。
(4)大氣層結(jié)條件:條件性不穩(wěn)定
大氣垂直結(jié)構(gòu)需要處于條件不穩(wěn)定狀態(tài),即氣塊在受到擾動(dòng)抬升后,其溫度高于環(huán)境溫度,能夠獲得正浮力而持續(xù)上升。
(5)環(huán)境動(dòng)力學(xué)條件:弱的水平風(fēng)垂直切變
若高空與低空的風(fēng)速風(fēng)向差異過(guò)大(即強(qiáng)垂直切變),將會(huì)把對(duì)流凝結(jié)釋放的熱量“吹散”,使暖心結(jié)構(gòu)無(wú)法在擾動(dòng)中心建立。弱切變環(huán)境允許積云對(duì)流釋放的潛熱持續(xù)集中在渦旋中心上空,驅(qū)動(dòng)中心氣壓迅速下降。
(6) 行星渦度條件:離開(kāi)赤道足夠距離
臺(tái)風(fēng)的旋轉(zhuǎn)特性離不開(kāi)地球自轉(zhuǎn)產(chǎn)生的科里奧利力。在赤道附近,科里奧利參數(shù) f 趨近于零,即使存在強(qiáng)烈對(duì)流,氣塊輻合產(chǎn)生的角動(dòng)量也無(wú)法有效轉(zhuǎn)化為大尺度氣旋性旋轉(zhuǎn)。因此,熱帶擾動(dòng)必須具備一定的行星渦度背景,通常需要位于距赤道至少5個(gè)緯度以外的海域,才能啟動(dòng)氣旋性環(huán)流的組織化過(guò)程。
綜上所述,這些條件同時(shí)且持續(xù)地滿足,構(gòu)成了臺(tái)風(fēng)生成的必要條件。
近年來(lái)臺(tái)風(fēng)是否強(qiáng)度更強(qiáng)雨量更大?這一變化是否與全球變暖有關(guān)?
答:關(guān)于臺(tái)風(fēng)活動(dòng)趨勢(shì)及其與全球變暖的關(guān)聯(lián),現(xiàn)有研究呈現(xiàn)出一個(gè)較為復(fù)雜的圖景。
有研究指出,近幾十年來(lái)臺(tái)風(fēng)的平均強(qiáng)度和尺度并未表現(xiàn)出顯著的線性趨勢(shì);然而,一個(gè)更為明確的信號(hào)是,強(qiáng)臺(tái)風(fēng)及超強(qiáng)臺(tái)風(fēng)的強(qiáng)度存在顯著增強(qiáng)的趨勢(shì),且臺(tái)風(fēng)帶來(lái)的極端降水正在加劇。與此同時(shí),不少研究也發(fā)現(xiàn),臺(tái)風(fēng)生命史中達(dá)到最大強(qiáng)度的位置存在向極地遷移的傾向。
這一趨勢(shì)意味著,不僅可能會(huì)有更高比例的臺(tái)風(fēng)發(fā)展為強(qiáng)臺(tái)風(fēng),且其影響范圍可能向較高緯度地區(qū)擴(kuò)展。
這背后的物理機(jī)制與全球變暖存在物理聯(lián)系。氣候變暖使海洋積蓄了更多熱量,為臺(tái)風(fēng)迅速暴發(fā)式增強(qiáng)提供了更多燃料。同時(shí),大氣溫度每升高1℃,其持水能力約增加7%,這使得臺(tái)風(fēng)登陸時(shí)能輸送更充沛的水汽,導(dǎo)致成災(zāi)性暴雨越發(fā)極端。這些趨勢(shì)表明,全球變暖可能正在推動(dòng)臺(tái)風(fēng)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)入一個(gè)新的階段,值得我們高度警惕。
揚(yáng)子晚報(bào)/紫牛新聞?dòng)浾? 楊甜子
校對(duì) 陶善工