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(一)颱風現象
熱帶氣旋是發生於熱帶洋面上急速地作氣旋式旋轉的暖心結構。按其產生風力的不同,在世界不同地區有不同的稱呼。台灣是以其近中心附近平均最大風速為準,劃分為四級:熱帶性低氣壓(近中心最大風速小於17.2m/s)、輕度颱風(近中心最大風速17.2~32.6m/s)、中度颱風(近中心最大風速32.7~50.9m/s)、強烈颱風(近中心最大風速51.0m/s以上);習慣上是將輕度颱風以上的熱帶氣旋統稱為颱風。
颱風的尺度範圍是比較寬的,一般的直徑有幾百公里;最大的可達2,000公里,最小的為100~200公里。颱風的垂直伸展一般可達對流層頂,少數可達平流層底部。颱風的垂直尺度與水平尺度之比約為1:50,因此颱風是一個扁平的氣旋式渦旋。
颱風在水平方向上可分為三大部分:螺旋雲(雨)帶、雲牆區、颱風眼。颱風眼一般呈圓形或橢圓形或呈不規則形狀。在眼區之中心,氣壓最低。眼區的平均直徑為45公里,颱風眼區為下沉氣流,通常是雲淡風輕的好天氣。在颱風眼的外面是一個圓環狀的雲區,叫雲牆區或渦旋區。它由一些高大的對流雲組成,其高度一般為15公里以上,寬度約20~30公里。雲牆區及其附近區域是產生風、雨以及破壞力最大的地方,若干條螺旋雲帶從外圍一直向內旋向雲牆區。螺旋雲帶上有旺盛的對流運動,它所經過的地方降落陣雨。
在垂直方向,颱風可分為三層。從地面到3公里高度為流入層,3~7.6公里是中層,從7.6公里到颱風頂是流出層。在流入層,風向有明顯的徑向(向心)分量,四周空氣以螺旋式向中心輻合,把大量水汽自颱風外圍輸入颱風內部。流入現象到達雲牆區停止,而後氣流作螺旋輻合上升。在中層,基本上沒有徑向風速,主要是圍繞中心運動,風向主要為切向風。從低層輻合的暖溼氣流,通過中層到達流出層時便向外擴散,即以反氣旋方式向外輻散。流出的空氣一部分與四周空氣混合後下沉到底層,一部分在眼區下沉,組成了颱風的垂直環流區。
颱風氣溫愈向中心愈高,這種暖心結構是颱風的基本特徵。颱風氣壓沿通過中心的軸線呈漏斗狀分布。在其外邊氣壓慢慢下降,當接近颱風中心時急速下降,在眼區達最低值。在中心地區,水平氣壓梯度很大,一般可達每公里0.5~100百帕(hPa/km)。
從颱風外圍向中心,風力增大,但眼區風力反而很弱。一般,一個發展得比較完全的颱風,離中心500~600公里處風力可達6級左右;離中心200~300公里處風力可達8級;離中心100~200公里處風力為10級以上。
在颱風外圍有間歇性小陣雨,越接近中心,雨勢越大。颱風眼周圍是出現大豪雨的地帶。在台灣登陸的颱風,24小時內降300毫米以上的豪雨是常見的,有些颱風甚至可達500~600毫米,因而造成大水災。
颱風的平均生命期為8~9天,有些甚至長達一個月之久。它的生命大部分在海洋上度過,若登陸或移到溫帶,則是它生命的消滅階段。因為登陸後,暖溼空氣的來源斷絕,同時,低層摩擦力很大,造成颱風減弱;移到溫帶,由於中緯度冷空氣入侵,破壞了颱風的暖心結構,使之變成溫帶氣旋。
颱風有再生性,即颱風登陸時減弱,但轉向出海時能再次加強。