臺(tái)風(fēng)形成原因講解演講人：日期:01臺(tái)風(fēng)基礎(chǔ)知識(shí)02形成必要條件03能量來源機(jī)制04旋轉(zhuǎn)動(dòng)力過程05發(fā)展階段演變06影響因素分析目錄CATALOGUE臺(tái)風(fēng)基礎(chǔ)知識(shí)01PART定義與基本特征氣象學(xué)定義臺(tái)風(fēng)是發(fā)生在西北太平洋和南海海域的強(qiáng)熱帶氣旋，中心持續(xù)風(fēng)速需達(dá)到12級(jí)以上（≥32.7米/秒），其能量來源于暖濕洋面的水汽凝結(jié)釋放的潛熱。結(jié)構(gòu)特征臺(tái)風(fēng)具有明顯的螺旋云系和眼區(qū)結(jié)構(gòu)，眼區(qū)外圍為強(qiáng)烈的對(duì)流云墻，伴隨狂風(fēng)暴雨；眼區(qū)內(nèi)則相對(duì)平靜，風(fēng)速驟降且云層稀薄。生命周期包括生成（熱帶擾動(dòng)）、發(fā)展（熱帶低壓至臺(tái)風(fēng)級(jí)）、成熟（強(qiáng)度與范圍達(dá)到峰值）和消散（登陸或移入冷水域后能量衰減）四個(gè)階段。全球分布區(qū)域全球臺(tái)風(fēng)活動(dòng)最頻繁區(qū)域，占總數(shù)約1/3，包括中國、菲律賓、日本等國家沿海，年均生成約25個(gè)臺(tái)風(fēng)。西北太平洋當(dāng)?shù)胤Q為“颶風(fēng)”，主要影響美國東海岸、墨西哥灣及加勒比海地區(qū)，典型如卡特里娜颶風(fēng)。北大西洋與東北太平洋熱帶氣旋多發(fā)生于澳大利亞北部、孟加拉灣及阿拉伯海，但因科里奧利力較弱，強(qiáng)度通常低于北半球。南半球與印度洋010203按中心最大風(fēng)速分為熱帶低壓（10.8-17.1米/秒）、熱帶風(fēng)暴（17.2-24.4米/秒）、強(qiáng)熱帶風(fēng)暴（24.5-32.6米/秒）、臺(tái)風(fēng)（≥32.7米/秒）、強(qiáng)臺(tái)風(fēng)（41.5-50.9米/秒）和超強(qiáng)臺(tái)風(fēng)（≥51.0米/秒）。熱帶氣旋分類等級(jí)劃分（中國標(biāo)準(zhǔn)）世界氣象組織通過區(qū)域?qū)Ｘ?zé)氣象中心（如東京臺(tái)風(fēng)中心）對(duì)達(dá)到熱帶風(fēng)暴強(qiáng)度的氣旋命名，名單包含140個(gè)循環(huán)使用的名稱，由亞太國家共同提交。國際命名規(guī)則超強(qiáng)臺(tái)風(fēng)可引發(fā)毀滅性風(fēng)暴潮和洪澇，而弱熱帶氣旋可能僅帶來局部強(qiáng)降雨，但若與冷空氣結(jié)合仍可能釀成次生災(zāi)害。災(zāi)害性差異形成必要條件02PART臺(tái)風(fēng)形成需要海水表面溫度至少達(dá)到26.5℃以上，且溫暖水層需延伸至60米深度，持續(xù)的熱量釋放是驅(qū)動(dòng)熱帶氣旋發(fā)展的核心動(dòng)力。海水蒸發(fā)潛熱通過凝結(jié)過程轉(zhuǎn)化為臺(tái)風(fēng)的動(dòng)能，形成低壓中心與強(qiáng)對(duì)流循環(huán)。溫暖海水溫度作用提供充足的熱量來源海水溫度的空間分布直接影響臺(tái)風(fēng)強(qiáng)度變化，暖池區(qū)域（如西北太平洋）常孕育超強(qiáng)臺(tái)風(fēng)。厄爾尼諾現(xiàn)象導(dǎo)致的暖水異常會(huì)改變臺(tái)風(fēng)生成位置，而拉尼娜事件則可能增加臺(tái)風(fēng)登陸頻率。影響臺(tái)風(fēng)強(qiáng)度與路徑高溫海水導(dǎo)致低層大氣受熱膨脹上升，與上層冷空氣形成強(qiáng)烈溫差，引發(fā)深對(duì)流云團(tuán)發(fā)展。這種熱力不穩(wěn)定性是臺(tái)風(fēng)眼墻和螺旋雨帶結(jié)構(gòu)形成的基礎(chǔ)條件。觸發(fā)對(duì)流不穩(wěn)定性高大氣濕度需求維持能量循環(huán)系統(tǒng)低層大氣相對(duì)濕度需超過70%以支持持續(xù)的水汽輸送。濕空氣上升過程中釋放潛熱，促使氣壓進(jìn)一步降低，形成正反饋循環(huán)。干燥空氣侵入則會(huì)破壞臺(tái)風(fēng)結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致其減弱消散。決定降水強(qiáng)度分布濕度梯度影響臺(tái)風(fēng)降水效率，濕舌區(qū)域可能出現(xiàn)極端降水。2018年臺(tái)風(fēng)"山竹"登陸廣東時(shí)，南海高濕氣流輸送導(dǎo)致局地24小時(shí)降水量突破600毫米。影響云系發(fā)展規(guī)模高濕度環(huán)境利于積雨云塔的垂直發(fā)展，使臺(tái)風(fēng)覆蓋范圍可達(dá)數(shù)百公里。水汽通量輻合區(qū)（如季風(fēng)槽）常成為臺(tái)風(fēng)生成的初始擾動(dòng)源，2013年超強(qiáng)臺(tái)風(fēng)海燕即誕生于菲律賓以東的高濕季風(fēng)環(huán)境中。弱垂直風(fēng)切變環(huán)境保持對(duì)流柱垂直結(jié)構(gòu)制約臺(tái)風(fēng)生命周期影響臺(tái)風(fēng)發(fā)展效率垂直風(fēng)切變（風(fēng)速/風(fēng)向隨高度變化）需小于10m/s，過強(qiáng)的風(fēng)切會(huì)使對(duì)流傾斜，破壞暖心結(jié)構(gòu)。2010年臺(tái)風(fēng)"鲇魚"在穿越呂宋島時(shí)因遭遇強(qiáng)風(fēng)切而暫時(shí)減弱為熱帶風(fēng)暴。弱風(fēng)切環(huán)境利于潛熱在核心區(qū)集中釋放，促進(jìn)眼墻置換過程。西北太平洋夏季風(fēng)中斷期常出現(xiàn)弱風(fēng)切窗口，導(dǎo)致臺(tái)風(fēng)群發(fā)，如2015年8月同時(shí)存在3個(gè)超強(qiáng)臺(tái)風(fēng)的現(xiàn)象。持續(xù)弱風(fēng)切可延長(zhǎng)臺(tái)風(fēng)存活時(shí)間，1994年臺(tái)風(fēng)"弗恩"維持超強(qiáng)臺(tái)風(fēng)強(qiáng)度達(dá)5.5天。而西風(fēng)槽帶來的強(qiáng)風(fēng)切可使臺(tái)風(fēng)在24小時(shí)內(nèi)迅速衰減，這種機(jī)制常用于人工干預(yù)臺(tái)風(fēng)研究。能量來源機(jī)制03PART海水蒸發(fā)與潛熱釋放01.熱帶洋面高溫環(huán)境臺(tái)風(fēng)形成需要海水表面溫度持續(xù)高于26.5℃，高溫促使海水大量蒸發(fā)，為臺(tái)風(fēng)提供充足的水汽來源。02.潛熱釋放驅(qū)動(dòng)機(jī)制水蒸氣上升冷凝過程中釋放的潛熱是臺(tái)風(fēng)能量核心，這種熱能轉(zhuǎn)化可維持低壓中心與外圍氣壓差，形成強(qiáng)對(duì)流循環(huán)。03.能量正反饋過程隨著更多水汽凝結(jié)放熱，中心氣壓持續(xù)降低，吸引周圍暖濕空氣加速匯入，形成能量積累的放大效應(yīng)。大氣對(duì)流發(fā)展垂直風(fēng)切變控制弱垂直風(fēng)切變環(huán)境（小于10m/s）利于對(duì)流單體組織化發(fā)展，過強(qiáng)風(fēng)切變會(huì)破壞熱帶氣旋結(jié)構(gòu)完整性。云墻與螺旋雨帶形成強(qiáng)烈上升氣流在眼壁區(qū)形成數(shù)十公里厚的積雨云墻，外圍螺旋雨帶可延伸數(shù)百公里，構(gòu)成完整對(duì)流體系。高層輻散與抽吸作用200hPa高度強(qiáng)輻散氣流形成"煙囪效應(yīng)"，持續(xù)抽吸底層上升氣流，維持整個(gè)對(duì)流系統(tǒng)的垂直循環(huán)。03初始擾動(dòng)觸發(fā)02開爾文波-羅斯貝波相互作用大氣波動(dòng)疊加產(chǎn)生的動(dòng)力不穩(wěn)定，可誘發(fā)低層渦度顯著增長(zhǎng)，形成初始閉合環(huán)流。地形強(qiáng)迫抬升機(jī)制島嶼或海岸地形對(duì)信風(fēng)的強(qiáng)迫抬升，可能觸發(fā)局地對(duì)流爆發(fā)并逐步組織化為熱帶低壓系統(tǒng)。01熱帶輻合帶（ITCZ）擾動(dòng)赤道附近東風(fēng)波與季風(fēng)槽交匯產(chǎn)生的渦旋，是西北太平洋60%以上臺(tái)風(fēng)的初始胚胎。旋轉(zhuǎn)動(dòng)力過程04PART科里奧利力影響地球自轉(zhuǎn)效應(yīng)旋轉(zhuǎn)強(qiáng)度與緯度關(guān)系低緯度觸發(fā)機(jī)制科里奧利力是地球自轉(zhuǎn)產(chǎn)生的慣性力，導(dǎo)致北半球的氣旋逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，南半球順時(shí)針旋轉(zhuǎn)。這一力是臺(tái)風(fēng)初始旋轉(zhuǎn)的關(guān)鍵驅(qū)動(dòng)力，尤其在赤道附近因自轉(zhuǎn)速度差異顯著而作用更強(qiáng)。在緯度低于5°的區(qū)域，科里奧利力過弱難以形成氣旋；而在5°-20°的洋面，其強(qiáng)度足以使氣流偏轉(zhuǎn)，促成熱帶擾動(dòng)逐漸發(fā)展為旋轉(zhuǎn)渦旋。隨著臺(tái)風(fēng)向高緯度移動(dòng)，科里奧利力進(jìn)一步增強(qiáng)，旋轉(zhuǎn)速度加快，最終形成穩(wěn)定的氣旋結(jié)構(gòu)。風(fēng)眼與眼壁形成下沉氣流核心臺(tái)風(fēng)中心的風(fēng)眼由高層空氣下沉形成，下沉過程中絕熱增溫導(dǎo)致干燥無云，氣壓極低，直徑通常為30-65公里，是臺(tái)風(fēng)中最平靜的區(qū)域。眼壁的劇烈對(duì)流風(fēng)眼周圍環(huán)繞著眼壁，由強(qiáng)烈的上升氣流構(gòu)成，云墻垂直高度可達(dá)15公里，集中了臺(tái)風(fēng)最強(qiáng)的降雨和風(fēng)速，能量釋放速率相當(dāng)于每秒引爆多顆核彈。動(dòng)態(tài)平衡機(jī)制風(fēng)眼與眼壁通過角動(dòng)量守恒維持平衡——外圍氣流向內(nèi)輻合時(shí)旋轉(zhuǎn)加速，而中心下沉氣流抑制云系發(fā)展，形成清晰的環(huán)形結(jié)構(gòu)。風(fēng)速增強(qiáng)原理潛熱釋放正反饋暖濕氣流上升冷凝釋放潛熱，加熱高層大氣，降低中心氣壓，加劇低壓抽吸效應(yīng)，促使更多暖濕空氣涌入，循環(huán)增強(qiáng)風(fēng)速。能量輸入閾值海表溫度需持續(xù)高于26.5℃且深度達(dá)60米以上，才能提供足夠水汽蒸發(fā)量。每升高1℃可使?jié)撛陲L(fēng)速增加10%-15%。低層輻合-高層輻散耦合低空流入氣流與高空流出氣流形成垂直環(huán)流，當(dāng)高層出流通道暢通（如受副熱帶急流引導(dǎo)）時(shí)，風(fēng)速可迅速提升至12級(jí)以上。發(fā)展階段演變05PART熱帶低壓初始熱帶低壓形成初期需要海水表面溫度持續(xù)高于26.5℃，且深度達(dá)50米以上，通過蒸發(fā)作用向大氣輸送大量熱量和水汽，為低壓系統(tǒng)提供初始能量。暖洋面能量積累弱環(huán)流結(jié)構(gòu)建立對(duì)流活動(dòng)增強(qiáng)在科里奧利力作用下，初始擾動(dòng)逐漸形成閉合環(huán)流，中心氣壓緩慢下降，風(fēng)速達(dá)到6-7級(jí)（10.8-17.1米/秒），云系呈松散螺旋狀分布。底層水汽上升過程中釋放潛熱，導(dǎo)致高層增溫并形成高空輻散，進(jìn)一步促進(jìn)低壓系統(tǒng)發(fā)展，此時(shí)氣象衛(wèi)星可觀測(cè)到中心對(duì)流云團(tuán)聚集現(xiàn)象。熱帶風(fēng)暴過渡核心區(qū)結(jié)構(gòu)強(qiáng)化風(fēng)速增至8-9級(jí)（17.2-24.4米/秒），中心氣壓加速下降，外圍螺旋雨帶逐漸組織化，出現(xiàn)明顯的暖心結(jié)構(gòu)，高層流出通道開始建立。風(fēng)眼雛形顯現(xiàn)強(qiáng)烈旋轉(zhuǎn)氣流形成初級(jí)眼墻結(jié)構(gòu)，中心附近出現(xiàn)下沉氣流區(qū)，但尚未形成完整清晰的風(fēng)眼，此時(shí)系統(tǒng)被正式命名為熱帶風(fēng)暴。移動(dòng)路徑受引導(dǎo)風(fēng)暴開始受副熱帶高壓等大尺度環(huán)流系統(tǒng)引導(dǎo)，移動(dòng)速度加快，同時(shí)外圍環(huán)流可能引發(fā)外圍地區(qū)暴雨和強(qiáng)風(fēng)天氣。風(fēng)速達(dá)12級(jí)（32.7米/秒）以上，中心氣壓低于960百帕，眼墻區(qū)對(duì)流高度突破對(duì)流層頂（12-18公里），風(fēng)眼直徑通常為20-50公里且呈現(xiàn)清晰圓形。完整風(fēng)眼結(jié)構(gòu)形成通過邊界層水汽通量和高層輻散維持動(dòng)態(tài)平衡，臺(tái)風(fēng)進(jìn)入"穩(wěn)態(tài)階段"，強(qiáng)度可能維持?jǐn)?shù)日，最大風(fēng)速半徑和破壞范圍趨于穩(wěn)定。能量輸入輸出平衡成熟臺(tái)風(fēng)可能引發(fā)次級(jí)環(huán)流，產(chǎn)生龍卷風(fēng)或中尺度渦旋，同時(shí)與季風(fēng)槽、西風(fēng)帶系統(tǒng)相互作用，導(dǎo)致路徑突變或強(qiáng)度震蕩。多尺度相互作用010203臺(tái)風(fēng)成熟定型影響因素分析06PART海洋溫度變化作用海表溫度閾值臺(tái)風(fēng)形成需要海水表面溫度至少達(dá)到26.5℃以上，溫暖的海水為臺(tái)風(fēng)提供充足的水汽蒸發(fā)和潛熱釋放能量，驅(qū)動(dòng)熱帶氣旋的持續(xù)發(fā)展。暖池區(qū)域影響西北太平洋暖池區(qū)域（如菲律賓以東海域）常年保持高溫，成為臺(tái)風(fēng)主要生成地，海水溫度每升高1℃可使臺(tái)風(fēng)強(qiáng)度增加約3-5%。厄爾尼諾與拉尼娜效應(yīng)厄爾尼諾年會(huì)導(dǎo)致暖水東移，臺(tái)風(fēng)生成位置偏東且強(qiáng)度減弱；拉尼娜年則使西太平洋水溫升高，臺(tái)風(fēng)活動(dòng)更頻繁且路徑西偏。大氣環(huán)流系統(tǒng)關(guān)聯(lián)科里奧利力作用地球自轉(zhuǎn)產(chǎn)生的科里奧利力是臺(tái)風(fēng)旋轉(zhuǎn)的關(guān)鍵因素，赤道附近因該力過弱無法形成氣旋，通常需在北緯5°-20°之間才能發(fā)展。高空流出通道成熟臺(tái)風(fēng)需要高層反氣旋系統(tǒng)配合，形成強(qiáng)盛的高空輻散流場(chǎng)，如同"抽氣機(jī)"般維持臺(tái)風(fēng)中心的低壓抽吸效應(yīng)。夏季西南季風(fēng)與副熱帶高壓南側(cè)東風(fēng)交匯形成的季風(fēng)槽，以及熱帶輻合帶（ITCZ）的低壓擾動(dòng)，為臺(tái)風(fēng)提供初始渦旋動(dòng)力來源。季風(fēng)槽與輻合帶氣候背景影響機(jī)制年際尺度振蕩太平洋年代際振蕩（PDO）和北