熱帶氣旋(Tropical Cyclone,TC), 是發生在熱帶或亞熱帶洋面上,具有有組織的對流和確定的氣旋性環流的非鋒面性渦旋的統稱,是一種強大而深厚的熱帶天氣系統,是地球上最強烈的自然災害之一。
熱帶氣旋是一種快速旋轉的風暴,從熱帶或副熱帶的洋面上汲取能量,由氣旋外部自外向內加強。它有一個低壓中心稱之為“風眼”,“風眼”是系統的中心部分,云層朝向“風眼”周圍的眼壁螺旋式上升,“風眼”內呈現出低氣壓,少風或無風、晴天少云的天氣狀態;“風眼”外的風墻是復雜多變的天氣對流系統,常帶來狂風、暴雨和暴潮。熱帶氣旋的直徑通常在200到500公里左右,但也可以達到1000公里。北半球的風呈逆時針方向吹,南半球的風呈順時針吹。
名稱與分級
熱帶氣旋名稱
世界各國和有關國際組織對于熱帶氣旋分級標準和名稱并不相同,1989年世界氣象組織規定,以熱帶氣旋中心附近10分鐘平均最大風力作為熱帶氣旋強度分級的標準。世界氣象組織將最大持續風速小于63公里/小時的熱帶氣旋稱為熱帶低氣壓;將最大持續風速超過63公里/小時的熱帶氣旋稱為熱帶風暴,然后對其進行命名;將最大持續風速超過116公里/小時的熱帶氣旋,根據洋盆的不同稱為颶風、臺風、熱帶氣旋、極強氣旋風暴。
分級標準
中國熱帶氣旋等級劃分
2006年6月15日,中國國家標準化管理委員會發布了《熱帶氣旋等級》的國家標準(GB/T 19201—2006),該標準將熱帶氣旋劃分為:熱帶低壓、熱帶風暴、強熱帶風暴、臺風、強臺風和超強臺風六個等級。
主要國家(地區)和組織熱帶氣旋等級劃分
熱帶氣旋命名
命名原則
世界氣象組織將最大持續風速超過63公里/小時的熱帶氣旋進行命名,其命名規則為:
命名表
在西北太平洋和南海海域(東經180度以西、赤道以北的太平洋洋面和南海海域)采用一套統一的熱帶氣旋命名表。該命名表由140個名稱組成,分別來自亞太經社會/世界氣象組織(ESCAP/WMO)臺風委員會以及該區域世界氣象組織14個成員,即:柬埔寨、中國、朝鮮、中國香港、日本、老撾、中國澳門、馬來西亞、密克羅尼西亞聯邦、菲律賓、韓國、泰國、美國和越南,每個成員各貢獻10個名稱。
命名使用規則
熱帶氣旋的特征
氣旋結構
發展成熟的熱帶氣旋多呈圓形對稱分布,圓形渦旋的直徑一般為600~800 km,個別可達1000 km以上。熱帶氣旋氣壓從外圍至中心急劇降低,低層有顯著向中心輻合的氣流,頂部氣流主要向外輻散,這是熱帶氣旋的一個顯著特征。熱帶氣旋的地面流場,按風速大小通常可分為外圍區、渦旋區和眼區三個區域。
外圍區
螺旋雨帶,寬200~300km。由外部向內部氣溫上升,氣壓下降,風速增大,伴有陣性降水,強度向中心增大。
渦旋區
云墻區,平均寬10~100 km不等。溫度向中心迅速升高,氣壓呈漏斗狀急速下降,梯度大,等壓線特別密集,風速達到最大,最強烈的對流和狂風暴雨,強臺風最大風速可達60~70m/s以上。
眼區
平均半徑5~30 km,暖中心狀態,氣壓最低,風速下降,晴天少云。
形成天氣
大風
發展成熟的熱帶氣旋,最大風速一般可達30~60米/秒,少數可超過100米/秒。熱帶氣旋中心附近最大風速與中心氣壓有密切關系,一般來說氣壓越低,風速越大,但并非一一對應。
降水
熱帶氣旋常伴有大量的降水,個別登陸臺風造成的過程降水量可達1000毫米。
海浪
熱帶氣旋中心的極低氣壓和云墻區的強風,使海面產生巨大的風浪和涌浪。在熱帶氣旋大風區中,海浪都在5米以上,強熱帶氣旋可達10米以上。
風暴潮
熱帶氣旋在沿海登陸時,由于強烈天氣系統(熱帶氣旋、溫帶氣旋、強冷空氣等)的作用,使海水向海岸方向強力堆積,引起海面異常升高的現象,被稱之為風暴潮,也叫作“風暴增水”或“氣象海嘯”。
形成源地
世界氣象組織的統計結果表明:全球每年平均約有80個熱帶氣旋發生,形成于除南大西洋和東南太平洋以外的世界各大洋,相對集中出現在西北太平洋、東北太平洋、北大西洋、孟加拉灣、阿拉伯海、南印度洋東部和西部、西南太平洋這8個特定區域,這些區域又稱為熱帶氣旋的源地,而東南太平洋至今未發現熱帶氣旋發生,南大西洋和赤道兩側5°緯度范圍內則只有極個別的熱帶氣旋發生。
形成條件
發展階段
熱帶氣旋的生命周期可大致分為生成、發展、成熟、消亡4個階段。從熱帶擾動形成閉合環流并達到熱帶低壓開始生成,到環流消失結束,整個過程一般持續3~8天,最長的可達20天以上,最短的僅1天。夏、秋季持續時間較長,冬、春季較短。
形成期
熱帶擾動中積雨云增多,地面氣壓下降,風力開始增強。
發展期
氣壓達到1000 hPa或風力達到6級時進入發展期 ,積雨云不斷增多,中心部分氣溫持續升高,地面氣壓持續下降,風力不斷增強直至中心氣壓達到最低值,近中心區域最大風速范圍達到最大值。
成熟期
中心氣壓不再降低,風速不再增大,但大風和降雨區范圍擴大,。
消亡期
進入中、高緯度地區,因冷空氣侵入而轉變為溫帶氣旋或登陸消失。
移動
影響移動的因素
力的作用
氣壓梯度力
水平氣壓梯度越大,地轉氣流越強,熱帶氣旋的移動速度也就越快。
地轉偏向力
熱帶氣旋作為一個整體,移動時也受到地轉偏向力的作用。偏向力的方向和熱帶氣旋移動路徑相垂直,并指向路徑的右方。
內力
由熱帶氣旋內部氣流分布所引起的作用于熱帶氣旋本身的力。內力是由熱帶氣旋中的氣旋式氣流和輻合上升氣流引起的,內力的大小時常會引起熱帶氣旋的轉向問題。
天氣系統
副熱帶高壓的影響
熱帶氣旋的移動主要受500(或700)hPa副熱帶高壓外圍大型基本氣流的引導。
西風帶長波槽、脊的影響
西風帶長波槽脊的演變,對熱帶氣旋的移動有相當大的影響。當西風帶的環流和副熱帶流型穩定少變時,熱帶氣旋一般較穩定,路徑正常。當西風帶長波系統急劇變化時,會導致副熱帶高壓發生突變,從而使熱帶氣旋路徑發生突變,甚至出現異常。
“雙臺風”效應
在一定范圍內同時存在兩個熱帶風暴等級以上熱帶氣旋,且兩者中心距離在20個緯距內時,這種現象稱為“雙臺風”,由于氣旋性流場的作用,兩個熱帶氣旋將繞它們中心聯線的“質量中心點”作逆時針方向旋轉,并互相趨近,使彼此的路徑相互受到影響,出現停滯、擺動或打轉等異常路徑。
移動的一般路徑
世界大洋熱帶氣旋的一般移動路徑
北半球
大部分熱帶氣旋路徑為西行、西北行和拋物線轉向型
南半球
大部分熱帶氣旋路徑為西行、西南行和反拋物線轉向型。
北太平洋熱帶氣旋的移動路徑
據統計,北太平洋熱帶氣旋的移動路徑中,西行的熱帶氣旋數量占總數的19%,西北行的熱帶氣旋數量占總數的27%,轉向的熱帶氣旋數量占總數的49%,其他的熱帶氣旋數量占總數的5%。
西行路徑
熱帶氣旋經過菲律賓或巴林塘海峽、巴士海峽進入南海,西行經過南海,在中國華南沿海、中國海南島或越南沿海一帶登陸。9月至次年2月多數沿這類路徑移動。
西北行路徑
熱帶氣旋從菲律賓以東向西北偏西方向移動,在中國臺灣、中國福建一帶登陸;或從菲律賓以東向西北方向移動,穿過琉球群島,在中國浙江一帶登陸。7~9月多數沿這類路徑移動。
轉向路徑
熱帶氣旋從菲律賓或中國臺灣以東洋面向西北方向移動,到達中國東部海區或在中國沿海登陸,然后轉向東北方向朝日本移去,路徑呈拋物線形。7~11月轉向路徑最為多見。
特殊路徑
熱帶氣旋在移動中還可能出現蛇行、擺動、打轉、停滯、突然加速和突然轉向等不規則移動路徑。
熱帶氣旋影響
直接災害影響
熱帶氣旋災害直接災害主要由強風、暴雨、風暴潮引發災害所造成的,常見的災害現象有強風、巨浪、暴風雨、洪水、風暴潮、龍卷風以及熱帶氣旋引發的地質災害。
強風
熱帶氣旋是一個巨大的能量場,其形成的最大風速一般可達30~60米/秒,少數可超過100米/秒。如此強勁的風力可以摧毀建筑物、構筑物,甚至可以將物體吹至空中,造成人員傷亡。
巨浪
熱帶氣旋形成于海域,其強風系統往往在海面上形成巨浪,臺風級的風力足以損壞船舶的結構與設備,特別是在船舶上甲板以上設備造成破壞更大,航運系統受到影響。臺風、風暴潮尤其是超強臺風的發生,也嚴重威脅海上工作平臺以及作業人員的安全。
暴雨
熱帶氣旋是很強的暴雨天氣系統,暴雨是熱帶氣旋活動的重要表現,是造成特大暴雨的主要災害之一。其降雨有著強度大,波及范圍廣,降雨速度快等特點,極易形成洪水災害。
風暴潮
熱帶氣旋向陸地移動時,由于強風和低氣壓作用使海水向海岸堆積形成海面升高的風暴潮,其基本特點是來勢猛、強度大、破壞力強。風暴潮是破壞作用特別強烈的海洋災害,往往帶來狂風巨浪,危害海堤及周邊安全,若風暴潮與天文大潮同時發生,會產生高頻位的潮位,極易沖毀海堤,淹沒城鎮、碼頭、工廠,導致海水倒灌和土地鹽漬化等。
次生影響
農業
熱帶氣旋多發季節正值熱帶、亞熱帶水果生長的關鍵時期,其造成的強風及暴雨極易對農作物、經濟林果、露地蔬菜和水產養殖以及農田、農業生產設施等遭受損失,造成農作物減產。
基礎設施
熱帶氣旋可以造成生命線工程(如交通、通信、能源等)設備設施的損壞,造成停電、停水、停工,影響社會生產的有序進行。
疾病
熱帶氣旋對傳染病傳播的影響有限。然而熱帶氣旋可以對下水系統造成破壞,增加水傳播和其他媒質傳染疾病的風險。
積極影響
降水
熱帶氣旋可以給沿海地區帶來大量的雨水,對改善地區淡水供應和生態環境有著重要作用。
降溫
熱帶氣旋帶來的強風和暴雨可以驅散熱帶、亞熱帶相應地區的高溫天氣,具有一定的降溫作用。
地震震顫波
熱帶氣旋的經過,低壓系統會引發地震震顫波的能量波動,使地層的能量逐漸釋放,避免產生大型的地震。
1970年至2019年十大熱帶氣旋的記錄
熱帶氣旋觀測與預警
觀測
洋面風場估測
海面風浪可導致海面粗糙度和海面微波輻射特性的變化。近年來,隨著微波探測儀及算法不斷改進,基于微波探測儀觀測資料反演的熱帶氣旋溫度和水汽廓線已用于估測氣旋中心附近最大風速、最低海平面氣壓及不同的風速半徑。如L波段微波輻射計可以更好的用于熱帶氣旋洋面風場的估測,C 波段合成孔徑雷達可以更好的全天候觀測洋面風,獲取氣旋的內核結構,從而提高洋面風的信號靈敏度和氣旋的風速精度。
靜止氣象衛星監測
靜止氣象衛星監測是熱帶氣旋跟蹤分析的主要技術手段,近年來新一代的靜止氣象衛星陸續發射并投入使用,如日本的葵花衛星( Himawari-8/9)、美國的GOES-16/17、中國的風云四號氣象衛星(FY-4) 等,新一代靜止氣象衛星的高時空分辨率觀測和快速掃描提高了熱帶氣旋中心的定位精度,衛星多通道資料的應用有助于改進熱帶氣旋生成潛勢、結構和強度等的估計,也有利于提高熱帶氣旋數值模式初始場的準確度。
飛機觀測
熱帶氣旋飛機目標觀測方案近年來廣受關注,并逐步從試驗走向業務應用。所謂飛機觀測是指飛機將機載觀測平臺在合適的地點和高度用儀器開展熱帶氣旋相關要素的測量,以此獲得熱帶氣旋中心及周圍環境的觀測資料。美國是全球開展熱帶氣旋飛機觀測最早的國家,一直持續不斷地升級和改進其機載觀測能力。中國臺灣地區開展的追風計劃—DOTSTAR,不斷地加大飛機觀測上的投入和研發,已成國際上飛機觀測的一支重要力量。
預警
預警機制
世界氣象組織設立了能夠及時、廣泛地傳播有關熱帶氣旋信息的機制和框架——熱帶氣旋計劃(TCP)和惡劣天氣信息中心 (SWIC) 。
熱帶氣旋計劃(TCP)
熱帶氣旋計劃(TCP)通過提供各種包括天氣預報 (NWP) 和遙感觀測的數據或產品,以及關于熱帶氣旋發展、運動、強化和風力分布等信息,通過國家和區域協調來確保將熱帶氣旋造成的生命損失和破壞降至最低。
熱帶氣旋警報中心 (TCWC)
熱帶氣旋警報中心 (TCWC)是世界氣象組織基于區域專業氣象中心 (RSMC) 和熱帶氣旋警報中心 (TCWC) 發布的實時的熱帶氣旋警報。
其他
各個國家也都成立了區域性的預警信息中心,如美國的聯合臺風警報中心(JTWC)、中國的中國氣象局(CMA)、日本的日本氣象廳(JMA)。
主要地區預警信號及防御
中國大陸地區
根據可能引發突發事件的緊迫程序、危害程度和影響范圍,將預警信息的風險等級分為四個級別:
中國澳門地區
中國香港地區
中國臺灣地區
美國
加拿大
菲律賓
參考資料 >
氣象標準-熱帶氣旋等級.中國氣象局.2023-01-01
熱帶氣旋.世界氣象組.2023-01-24
熱帶氣旋命名 國家規范.中國氣象局.2023-01-02
臺風情報 : 關于臺風的大小和強度.日本氣象廳.2023-01-25
熱帶氣旋的分類.菲律賓大氣、地球物理和天文服務管理局.2023-01-26
全球熱帶氣旋等級.中國氣象局.2023-01-04
新版臺風國家標準《熱帶氣旋命名》.中國氣象科普網.2023-01-02
亞太經社會/世界氣象組織臺風委員會通過的西北太平洋和南海熱帶氣旋名稱清單 .亞太經社會/世界氣象組織臺風委員會.2023-01-02
臺風結構.中國氣象科普網.2023-01-03
【圖解】認識臺風風暴潮.中國氣象科普網.2023-01-02
一分為二看臺風.中國氣象科普網.2023-01-14
臺風帶來的好處?.深圳臺風網.2023-02-08
重要的熱帶氣旋.WMO(世界氣象組織).2023-02-14
熱帶氣旋計劃.世界氣象組織.2023-01-24
惡劣天氣信息中心.惡劣天氣信息中心.2023-01-24
臺風預警信號及防御指南.中國氣象科普網.2023-01-25
氣象災害預警信號發布與傳播辦法.中國氣象局.2023-01-25
熱帶氣旋信號.澳門地球物理暨氣象局.2023-01-25
香港熱帶氣旋警告信號.香港天文臺.2023-01-25
熱帶氣旋警告信號生效時應注意的事項.香港天文臺.2023-01-26
颶風和熱帶風暴觀察、警告、咨詢和展望.美國國家颶風中心.2023-01-27
加拿大颶風中心:常見問題解答.加拿大政府官方網站.2023-01-27
熱帶氣旋建議.澳大利亞氣象局.2023-01-27
熱帶氣旋風信號.菲律賓大氣地球物理和天文服務管理局(PAGASA).2023-01-26
風暴和熱帶低氣壓.越南中央水文氣象預報中心.2023-01-27