揭秘台风探索风云变幻

2018-12-19

奥秘 2018年12期

2018年9月7日20时，第22号台风“山竹”在西北太平洋洋面上生成。9月15日凌晨1时40分，“山竹”从菲律宾北部登陆，登陆时最强达17级。接近中午时已经离开陆地，以每小时25公里速度吹向南海。9月16日17时，“山竹”在广东台山海宴镇登陆，登陆时中心附近最大风力14级。截至9月17日18时，“山竹”造成广东、广西、海南155万人受灾，4人因灾遇难、1人失踪，700余间房屋倒塌或严重受损。9月17日，菲律宾警方发布消息，确认“山竹”引发的灾害在菲律宾已造成66人死亡，另有52人失踪……

台风科学面面观

虽然人们对台风的认识已有数百年历史，但对台风“真面目”的认识依然可以说只有“冰山一角”。如今研究人员在科学发现之路上不断探索，勇往直前，为我们揭开了台风一层又一层“神秘的面纱”。

什么是台风？

在古代，人们把台风称为飓风，到了明末清初才开始使用“飚风”这一名称，作为寒潮大风或非台风性大风的统称。至1956年，飚风简化为台风。

台风实际上是一种热带气旋，发源于热带海面，那里温度高，大量的海水被蒸发到了空中，形成一个低气压中心。随着气压的变化和地球自身的运动，流入的空气也旋转起来，形成一个逆时针旋转的空气漩涡，这就是热带气旋。只要气温不下降，这个热带气旋就会越来越强大，最后形成台风。

台风和飓风都是一种热带气旋，只是发生地点不同，叫法不同。在北太平洋西部、国际日期变更线以西，包括南中国海和东中国海的热带气旋称作台风；而在大西洋或北太平洋东部的热带气旋则称飓风，也就是说在美国一带称飓风，在菲律宾、中国、日本一带叫台风；如果在南半球，就叫作旋风。比如在东亚、东南亚一带就称为“台风”；在欧洲、北美一带称“飓风”；在菲律宾被称作“碧瑶风”；在孟加拉湾地区被称作“气旋性风暴”。

台风的成因是地面温度高，气流上升，海面风和水蒸气由于比重大。沿地面补充地面空气，海面温度低吸收地面上升的空气、水蒸气补充空间，由于海面大，温差小，海面上空聚集水蒸气多，降雨范围广，水蒸气结水时体积缩小，周围水蒸气补充便形成大风。

台风源地

台风源地，指经常发生台风的海区，全球台风主要发生于8个海区。其中北半球有北太平洋西部和东部、北大西洋西部、孟加拉湾和阿拉伯海5个海区，而南半球有南太平洋西部、南印度洋西部和东部3个海区。从每年台风发生数及其占全球台风总数的百分率的区域分布图中可以看到，全球每年平均可发生62次台风，大洋西部发生的台风比大洋东部发生的台风多得多。其中以西北太平洋海区为最多（占36%以上），而南大西洋和东南太平洋至今尚未发现有台风生成。西北太平洋台风的源地又分三个相对集中区：菲律宾以东的洋面、关岛附近洋面和南海中部。在南海形成的台风，对我国华南一带影响重大。

台风大多数发生在南、北纬度的5°～20°，尤其是在10°～20°占到了总数的65%。而在20°以外的较高纬度发生的台风只占13%，发生在5°以内赤道附近的台风极少，但偶尔还是有的。

台风结构

台风是一种强大而具破坏力的气旋性漩涡，发展成熟的台风，其底层按辐合气流速度大小分为三个区域：①外圈，又称为大风区。自台风边缘到涡旋区外缘，半径约200～300km，其主要特点是风速向中心急增，风力可达6级以上。②中圈，又称涡旋区。从大风区边缘到台风眼壁，半径约在100km，是台风中对流和风、雨最强烈区域，破坏力最大。③内圈，又称台风眼区。半径约5～30km。多呈圆形，风速迅速减小或静风。

台风中心叫台风眼，以其为同心圆由内向外分别是旋涡风雨区和外围大风区。台风眼的形成，系由于台风内的风是逆时针方向吹动，使中心空气发生旋转，而旋转时所造成之离心力，与向中心旋转吹入之风力互相平衡抵消，而使强风不能再向中心聚合，因此形成台风中心数十公里范围内无风的现象，而且因为有空气下沉增温现象，导致云消雨散而成为台风眼。

台风过后的景象

生命周期

孕育阶段：太阳经过一天照射，海面上形成了强盛的积雨云，这些积雨云里的热空气上升，周围较冷空气源源不绝的补充进来，再次遇热上升，如此循环，使得上方的空气热，下方空气冷，上方热空气里的水汽蒸发扩大了云带范围，云带的扩大使得这种运动更加剧烈。不断扩大的云团受到地转偏向力影响，逆时针旋转起来（在南半球是顺时针），形成热带气旋，热带气旋里旋转的空气产生的离心力把空气都往外甩，中心的空气越来越稀薄，空气压力不断变小，形成了热带低压——台风初始阶段。

发展（增强）阶段：因为热带低压中心气压比外界低，所以周围空气涌向热带低压，遇热上升，供给了热带低压较多的能量，超过输出能量，此时，热带低压里空气旋转更厉害，中心最大风力升高，中心气压进一步降低。等到中心附近最大风力达到一定标准时，就会提升到更高的一个级别，热带低压提升到热带风暴，再提升到强热带风暴、台风，有时能提升到强台风甚至超强台风，这由能量输入与输出比决定，输入能量大于输出能量，台风就会增强，反之就会减弱。

成熟阶段：台风经过漫长的发展，变得强大，具有了造成灾害的能力，如果这时登陆，就会造成重大损失。

消亡阶段：台风消亡路径有两个，第一个是台风登陆陆地后，受到地面摩擦和能量供应不足的共同影响，会迅速减弱消亡，消亡之后的残留云系可以给某地带来长时间强降雨。第二个是台风在东海北部转向，登陆韩国或穿过朝鲜海峡之后，在日本海变性为温带气旋，但消亡较慢。

台风分类

过去我国习惯称形成于26℃以上热带洋面上的热带气旋为台风，按照其强度，分为六个等级：热带低压、热带风暴、强热带风暴、台风、强台风和超强台风。自1989年起，我国采用国际热带气旋名称和等级划分标准。

国际惯例依据其中心附近最大风力分为：热带低压，最大风速6～7级，(10.8～17.1 m/s)；热带风暴，最大风速8～9 级，(17.2～24.4m/s)；强热带风暴，最大风速10 ～11级，(24.5 ～32.6m/s)；台风，最大风速12 ～13级，(32.7m/s～41.4m/s)；强台风，最大风速14～15级（41.5m/s～50.9m/s）；超强台风，最大风速≥16级（≥51.0m/s）。

有史以来强度最高、中心附近气压值最低的台风，是超强台风泰培（狄普），日本1979年的大范围洪灾就是由这个台风造成的。

给台风起名有什么规矩

台风的名字有时很文艺，有时又很曲艺，有时是个动物，有时是某些形容词或美丽的传说，如玉兔、悟空等。那么，台风的名字，究竟是怎么来的呢？其实，台风的名字，都是事先确定好的，并不是台风快来的时候，大家才脑洞大开随意起的。

前面说了，不同的地方对不同时间发生的台风称呼不同。为避免命名混乱，世界气象组织和联合国亚洲及太平洋经济社会委员会联合主持的政府间组织台风委员会制定了台风命名法。统一的热带气旋命名法规定由热带气旋形成并影响的国家和地区事先共同制定一个命名表，然后按顺序年复一年循环重复使用。命名表共有140个名字，分别由世界气象组织所处的亚太地区14个成员国或地区提供，以便各国一起防台抗灾，加强国际区域合作。从2000年1月1日起，各国开始使用这种命名方法。

命名表首先给出英文名，各个成员可以根据发音或意义将命名译成当地语言。台风委员会所采用的名称，包括神话人物、动植物、人名、地名、星座、珠宝等，为避免产生歧义或在不同文化间引起冲突，含义都比较美好。台风委员会规定新的台风名字应符合以下要求：中文名2～3个汉字，其对应的拼音不超过9个字母；朗朗上口且易于媒体传播；无不恰当的含义；不能使用商业品牌名称；不能与曾用和现用台风名称重复。

一般情况下，事先制定的台风命名表按顺序年复一年地循环使用。但遇到特殊情况，命名表会做一些调整。如当某个台风造成特别重大的灾害或人员伤亡而成为人尽皆知的台风后，为防止它与其他台风同名，便从现行命名表中将其删除，换以新名字。

到这里，你应该明白，为什么这次台风叫“山竹”，而不是“榴莲”了！因为榴莲上次被除名了！在2006年底，榴莲台风在菲律宾造成了数百人死亡的惨剧，成为菲律宾史上最严重的风灾之一，因此泰国政府向世界气象组织提出更名的要求。从2013年开始，榴莲台风就成为了前任，取而代之的是山竹台风。截至2016年，台风家族累计开除了近30个不怎么“优秀”的台风。

台风来了注意事项：

尽量不要出门，并且保持镇静，若一定要出行建议乘坐火车。在航空、铁路、公路三种交通方式中，公路交通一般受台风影响最大。如果一定要出行，建议不要自己开车，可以选择坐火车。

请尽可能远离建筑工地。居民经过建筑工地时最好稍微保持点距离，因为有的工地围墙经过雨水渗透，可能会松动；还有一些围栏，也可能倒塌；一些散落在高楼上没有及时收集的材料，譬如钢管、榔头等，说不定会被风吹下；而有塔吊的地方，更要注意安全，因为如果风大，塔吊臂有可能会折断。还有些地方正在进行建筑立面整治，人们在经过脚手架时，最好绕行，不要往下面走。

保持消息畅通。注意广播或电视里的天气情况播报。准备一个可以用电池的收音机（还有备用电池）以防断电。

准备蜡烛和手电筒。储备食物、饮用水、电池和急救用品。

固定或收回屋外、阳台上的一切可移动物品，包括玩具、自行车、家具、植物等等。将盆栽或其他重物搬离窗户。

台风来临前应将阳台、窗外的花盆等物品移入室内，切勿随意外出，家长关照自己孩子，居民用户应把门窗捆紧栓牢，特别应对铝合金门窗采取防护，确保安全。市民出行时请注意远离迎风门窗，不要在大树下躲雨或停留。

检查门窗是否密封。如果风力过强，即便关了窗户雨水仍有可能进入屋内，因此需要准备毛巾和墩布。

如果风力过强，请远离窗户等可能碎裂的物品。

如遇洪水，关闭家中一切电源、水源、煤气。

台风过去后，仍要注意破碎的玻璃、倾倒的树或断落的电线等可能造成危险的状况。

台风中外伤、骨折、触电等急救事故最多。外伤主要是头部外伤，被刮倒的树木、电线杆或高空坠落物如花盆、瓦片等击伤。电击伤主要是被刮倒的电线击中，或踩到掩在树木下的电线。不要打赤脚，穿雨靴最好，防雨同时起到绝缘作用，预防触电。走路时观察仔细再走，以免踩到电线。通过小巷时，也要留心，因为围墙、电线杆倒塌的事故很容易在这里发生。高大建筑物下注意躲避高空坠物。发生急救事故，先打120，不要擅自搬动伤员或自己找车急救。搬动不当，对骨折患者会造成神经损伤，严重时会使其瘫痪。

揭秘中央气象台台风监测预报技术

台风是大自然最鬼斧神工的“杰作”之一，曾几何时人们惊叹于其威力而束手无策。随着气象科学技术的发展，我国台风预报技术已达世界一流水平。尤其是中央气象台的台风综合监测预报预警技术，对于精准预判台风路径、强度及风雨影响起到重要作用。该技术到底怎么监测预报台风呢?

事实上，反映台风强弱的“最低气压”“最大风速”都出现在台风中心附近。因此，要预判台风的动向，主要需关注台风中心的移动轨迹及其附近风力变化；同时，“眼睛”是否完美浑圆，也代表台风结构是否完整，决定其强度变化趋势——原理虽能一两句话讲完，但要想真正掌握“捉台风”的法门，却不是一件容易的事情。

撒网：“海陆空”一体，能用卫星做CT

每当有台风在洋面上生成，获知其准确位置和实况强度是预报员第一时间需要做的事情，也是之后预报其路径和强度发展的重要基础。

借助“海陆空”一体的全方位观测手段，就是为了更快更准地找到台风的确切位置，并获知其实况强度。

由于缺乏海洋观测资料，对于身处海洋腹地的热带系统，通常借助卫星遥感观测技术来获取其实时特征。相对于位置而言，过去更大的挑战在于对台风的定强，即在判断台风初始强度时往往存在主观性差异。

近年来，基于高分辨率卫星资料的“台风客观定位和强度客观估计系统”解决了这一难题。预报员使用分析软件，只需要不到一分钟就可以完成对卫星图像的处理及分析，给出一个合理的台风定位和强度。

此外，基于静止气象卫星和极轨气象卫星开发的“台风风场分布定量分析技术”就好像给台风做了次“CT扫描”。这项技术能将卫星监测数据转换成台风底层风场分布结构，让人们精确掌握台风结构的变化特征。

随着台风逐渐靠近陆地，人们的观测手段也不断丰富起来。架设在海岛和石油平台的自动气象站、海洋气象浮标站、船载自动气象站以及沿海天气雷达等，都会实时获取到台风相关风速和气压等气象要素资料。但是，台风往往移动迅速且来势凶猛，该如何快速准确地判断其当前强度及未来发展趋势呢？简单来说，这些海量监测数据需要快速整合，并“沙里淘金”，留下最有用的数据。针对雷达、地面和高空观测资料的快速同化系统，就像将纷繁复杂的渔线织成了一张紧密的渔网，这是让台风无所遁形的基础。

下钩：掌握规律，分步骤打通预报难点

如果说通过观测网络详细掌握台风状态是在预报中抢占先机，那么想要真正预测其动向，还必须掌握其发展规律，这便是台风预报员需要钻研的事情。

台风如同自然界里的生物一样，有其“生命法则”。一般来说，一个初始的热带扰动发展成为结构完整的成熟台风，平均需要5天时间，但在其发展过程中却存在诸多不确定因素，路径180°大转弯或是强度“三级连跳”的情况并不罕见。

年轻的台风预报员常说，做台风预报就像打游戏，过程中会遇到重重关卡。任何一步有失，就会前功尽弃。

首先，赤道附近此起彼伏的对流云团，究竟哪一团才能发展成为真正的台风呢？要破解这个难题，就需要综合考虑环境大气各种物理量的影响，确定每个物理因子的阈值——就好比游戏里做任务时，取得多少经验值就可以触发剧情。随后，预报员要根据这些因子的相互关系建立一个数学公式——即通过建模的方式算出台风生成概率。这就是台风生成概率预报技术。

其次，对于发展成熟的台风，人们更为关注的是它会怎么走，能变多强。在主观经验判断之外，更多客观手段可以帮助我们预测台风未来动向。中央气象台自主发展的“基于多种集合预报模式的台风路径预报订正技术”，是目前最行之有效的方法之一。通俗来说，这种方法就是在台风的若干种未来可能的路径中，通过技术判别找到最合理的几条路径，再通过数学算法给出一条最优的推荐路径。另一项“黑科技”是对台风强度预报技术的革新，中央气象台采用优化神经网络的连接权和网络结构的新方法，建立了“基于神经元网络的台风强度预报计算方法”——简单来讲，就是可以通过机器学习的手段优化台风强度的算法。

最后，台风袭来往往伴随着强风骤雨。台风在登陆过程中受到海岸线分布、下垫面摩擦以及环境风场等多种因素影响，所带来的狂风暴雨往往具有移动快、局地性强等特征。通过发展一种利用台风风场的动力释用技术，将高分辨率数值模式计算出的风场预报结果与预报员的主观路径强度预报相匹配，最终形成了精细化台风风雨格点预报产品。

海上浮标气象站

气象雷达

入瓮：对接国际标准，扩展适用范围

首先得测得细、报得准，在捕捉到台风后，最后一步就是把这些技术用得好。特别是要对接国际标准，赢得更广泛认可。

近几年，我国台风预报业务整体的规范化和标准化程度不断提高。除了一系列台风业务预报领域的国家行业标准推出以外，台风业务定强技术流程规范化建设进一步完善，实现我国台风业务定强分析流程与国际接轨，增强了台风业务定强数据的可比性。

为了进一步拓展预报范围，中央气象台建设了基于我国“风云”系列气象卫星的孟加拉湾风暴监测预报系统，不仅提高了我国对孟加拉湾风暴的监测预警能力，也实现了对周边国家的台风防灾减灾的技术辐射。

总的来说4种常规手段能揭秘台风“内部世界”。

1.飞机监测。开始于第二次世界大战期间。包括飞机进入台风眼的观测和在台风周围的观测。飞机侦察到的台风位置和强度比其他方法要精确。但由于其耗费大，因此，进行飞机探测的次数和地域非常有限。

2.卫星拍照。始于上世纪60年代。气象卫星可拍摄出清楚的可见光和红外的两种台风云图照片。它测定台风中心的精确度不及飞机侦察，但由于它观测的时次多和范围大，因此，已经成为现阶段监测台风的主要手段。

3.雷达观测。根据台风螺旋雨带的雷达回波，确定台风的强度和中心位置等。始于第二次世界大战以前，至今当台风临近沿海和岛屿时，雷达仍是探测台风的重要手段之一。

4.沿海和岛屿气象站、船舶、气象漂浮站等的常规气象观测，对监测台风活动仍然有一定作用。

海上浮标气象站及沿海近岸气象站的建立，对台风的观测视野从陆地扩展到海上，相对而言，可以清晰地监测到台风的风速，把握台风的发展与演变。然而，目前近海台风探测主要还是依靠气象卫星和雷达。

2008年，我国气象部门曾尝试过利用有人驾驶的飞行进行台风探测，不过由于台风内部环境恶劣，复杂多变，飞机的安全稳定飞行风险较大，且飞行速度低，无法快速到达指定区域探测数据。而采用火箭探空台风技术，由于火箭飞行速度快，受台风影响小、能够在较短时间内完成远距离飞行，是获取台风内部接触式探测信息的有效途径。

可以“消除”台风的发明

每当台风来袭，我们能做的难道只有被动防御？为什么不去想办法人工控制台风，让它走开或者变弱？历史上，我们还真有不少控制台风的奇思妙想和大胆尝试。

武力征服台风？

太简单粗暴。台风是空气运动中的一种涡旋，它发展的能量主要是来自热带海洋的暖湿空气。靠飞机大炮，是不能将台风围困摧毁的。在国家知识产权局官网上可查询到专利“一种消除台风自然灾害的方法”的申请日期在2016年12月21日，目前仍处于等待实审提案阶段。消除方法：先对台风进行检测，随后发射多弹头导弹在高温区域的不同位置爆炸，降低高温区域的温度，从而从根源上消除台风，减少台风对人类的威胁。

往台风眼里扔核弹？

蚍蜉撼大树。台风就是自然界中的巨型蒸汽机，它蕴含的能量非常惊人。一个台风的能量相当于成百上千颗原子弹，投放几个原子弹，无异于蚍蜉撼大树。另外，原子弹造成的核辐射和核污染怎么办？姑且不说能不能开心吃海鲜，要是以后一发生台风就放原子弹，想想当年日本311大地震核泄漏，全国人民是不是又要疯狂抢盐了？

用飞机播撒催化剂改变台风方向？

台风的个性，不是我们想的那样单纯。1947年的催化实验“卷云计划”，无法判断掉头向西是环境场的变化，还是催化剂的原因，让台风突然转向登陆酿成灾祸。

利用飞机播撒催化剂削弱台风，这应该是目前为止人工影响台风最有效的一种方法。简单来说，就是让台风“内讧”、“权力分散”，能量无法集中在台风中心附近，从而削弱台风，或抑制其发展加强。播散催化剂，促进台风眼壁以外的对流发展，相当于把台风核心区域的加热分散，从而削减或抑制台风发展。

人工制造低压区引导台风方向？

这是跟比台风更复杂的天气系统较量的想法。引导台风前进的，往往是副热带高压，这是个环绕地球的、属于行星尺度的系统，比台风还要大很多很多。

给海洋铺上化学薄膜？

脑洞简直和大海一样宽广。台风是移动的，水蒸气从广阔的海面上源源不断输送进来，并不仅仅来源于台风脚下的地方，有些水汽来自于印度洋的西南季风，经过南海，进入台风内部。所以这要铺多大的膜啊？差不多把印度洋、南海、西北太平洋都罩上算了。那么问题来了，世界上哪家造膜技术能造如此大的膜？还有一个问题，一旦海洋都覆上膜，海洋的水汽无法输送到陆地上完成正常的水循环，我们没有被台风折腾死，就先旱死了。

利用海上风电场削弱台风风力？

作用有限。风电场下游几十公里处，风速就基本恢复到之前的水平。而且台风是立体的，从地面到对流层顶，高达万米，风电机组也就离地面十几米到几十米，台风通过内部的对流，将动量下传，很容易把大风速向下传导。所以沿海地区，利用台风的风力发电，这个显然是趋利避害的手段，但是削减台风强度，还是很难的。

控制台风，乃至控制天气，在目前的科学水平下还无法实现，但这些想法和实验，勇气可嘉。就像天气预报目前还不能100%准确一样，不应该沮丧和放弃，而是应该继续努力，研究和解决很多问题。未来，随着研究台风云物理过程、积云和台风尺度运动间的相互反馈作用、催化剂播散新方法和新材料的深入，积累更多的野外实验案例，或许人工影响、干预台风会变得更加有效。