热带气旋结构
熱帶氣旋的主要部分是雨帶(rainbands)、風眼(eye)和風眼墻(eyewall)。空氣在北半球以逆時針模式(在南半球順時針)向中心盤旋,并以相反的方向從頂部流出。
在風暴的正中心,空氣下沉,形成一個幾乎沒有云的“眼睛”。
風眼(eye)
颶風的中心是一個相對平靜、普遍晴朗的下沉空氣和微風區(qū)域,風速通常不超過 15英里/小時(24公里/小時),寬度通常為 20-40 英里(32-64公里)。風眼通常在最大持續(xù)風速超過 74英里/小時(119公里/小時) 時形成,這是風暴最平靜的部分。
但是為什么會形成眼睛呢?眼睛形成的原因仍未完全了解。這可能與“角動量守恒”和離心力的結合有關。角動量守恒意味著物體在向循環(huán)中心移動時會旋轉(zhuǎn)得更快。因此,空氣在向熱帶氣旋中心移動時會增加其速度。
看待這一點的一種方式是觀看花樣滑冰運動員旋轉(zhuǎn)。他們的手越靠近身體,他們旋轉(zhuǎn)得越快。相反,手離身體越遠,它們旋轉(zhuǎn)的速度就越慢。在熱帶氣旋中,隨著空氣向中心移動,速度必須增加。
然而,隨著速度的增加,會產(chǎn)生一種向外的力,稱為離心力,因為風的動量想要沿直線攜帶風。由于風正在圍繞熱帶氣旋的中心旋轉(zhuǎn),因此有向外的拉力。曲率越大,和/或旋轉(zhuǎn)越快,離心力越強。
大約 74 英里/小時(119 公里/小時),氣旋周圍空氣的強烈旋轉(zhuǎn)平衡了向中心的流入,導致空氣從中心上升約 10-20 英里(16-32 公里),形成眼壁。這種強烈的旋轉(zhuǎn)也在中心產(chǎn)生了真空,導致一些從眼壁頂部流出的空氣向內(nèi)轉(zhuǎn)向并下沉以代替中心附近的空氣質(zhì)量損失。
這種下沉的空氣抑制了云的形成,在中心形成了一個大致清澈的空氣袋。夜間經(jīng)過風眼的人經(jīng)常看到星星。
有時會看到被困鳥在風眼中盤旋,被困在颶風中的船只報告說,數(shù)百只精疲力竭的鳥在甲板上休息。 格洛麗亞颶風(1985)在新英格蘭南部登陸時,風眼里有數(shù)千只鳥。
對于不了解颶風結構的人來說,強風突然轉(zhuǎn)變?yōu)榻跗届o的狀態(tài)是一種危險的情況。
一些經(jīng)歷微風和晴朗天氣的人可能會認為颶風已經(jīng)過去。實際上,風暴才剛剛過去一半,危險的眼壁風很快就會回來,這次是從相反的方向。
風眼墻(eyewall)
強風盡可能靠近的地方是眼墻。眼墻由一圈高大的雷暴組成,這些雷暴會產(chǎn)生大雨,而且通常是最強的風。風眼和風眼墻結構的變化會引起風速的變化,風速是風暴強度的一個指標。眼睛的大小可以增大或縮小,并且可以形成雙(同心)眼墻。
在強烈的熱帶氣旋中,一些外雨帶可能會組織成一個外圈雷暴,這些雷暴緩慢向內(nèi)移動并奪走內(nèi)眼墻所需的水分和動量。在此階段,熱帶氣旋正在減弱。
最終,外眼墻完全取代了內(nèi)眼墻,風暴的強度可能與以前相同,或者在某些情況下甚至更強。
雨帶(rainbands)
彎曲的云帶和雷暴以螺旋狀的方式從眼墻向外延伸。這些帶能夠產(chǎn)生猛烈的雨和風以及龍卷風。螺旋雨帶之間有時會出現(xiàn)間隙,那里既沒有雨也沒有風。
事實上,如果人們從颶風的外緣到它的中心之間旅行,通常會從小雨和微風發(fā)展到干燥和微弱的微風,然后又回到越來越大的降雨和更強的風,一遍又一遍每個時期的降雨和風都更加強烈,持續(xù)時間更長。
熱帶氣旋大小
典型的颶風強度熱帶氣旋大約有 300 英里(483 公里)寬,盡管它們可能會有很大差異。
大小不一定是颶風強度的指標。颶風安德魯 (1992) 是襲擊美國的第二大破壞性颶風,僅次于 2005 年的卡特里娜颶風,是一場相對較小的颶風。
根據(jù)記錄,1979 年的臺風蒂普( Typhoon Tip ) 是 1979 年 10 月 12 日西北太平洋最大的風暴,狂風強度為 39 英里/小時/63 公里/小時,半徑為 675 英里(1087 公里)。最小的風暴是熱帶風暴馬可,在 2008 年 10 月 7 日襲擊墨西哥米桑特拉時,狂風強度僅延伸 11.5 英里(18.5 公里)半徑。
然而,颶風的破壞性風和雨覆蓋了大片區(qū)域。颶風強度的風可以向外延伸超過 150 英里(242 公里)。熱帶風暴強度風發(fā)生的區(qū)域甚至更大,距離大型颶風的風眼遠達近 300 英里(483 公里)。
總結
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