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颱風眼

(自然現象)

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颱風眼,即颱風中心,是發生在熱帶海洋上的強烈天氣系統,從外圍到中心風速逐步增加,然後迅速增加,但到了直徑數十公里的中心區域內,風力迅速減小,降雨停止,出現了白天可看到陽光夜晚可見到星星的少雲天空。
颱風中心(颱風眼)是熱帶氣旋中特有的“眼”,氣象學中稱之為颱風眼。如果從水平方向把颱風切開,可以看到有明顯不同的三個區域,從中心向外依次為:颱風眼區、雲牆區、螺旋雨帶區。颱風眼區非常奇特,那裏風力很小,天氣晴朗,平均直徑為40千米。 [1] 
中文名
颱風眼
外文名
eye of storm
類    別
自然現象
含    義
颱風中心
氣    旋
熱帶氣旋
劃    分
熱帶海洋天氣系統

颱風眼眼區分類

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颱風眼封閉眼區

封閉眼區是外圍眼眼璧為單層結構且間斷角度小於90°的眼區。結合外圍眼壁的情況,封閉眼區可進一步分為圓形眼、類圓眼及多邊形眼三個子類。

颱風眼圓形眼區

颱風眼 颱風眼
圓形眼區呈圓形,眼壁邊緣光滑,無明顯的直線或折角部分
。該類眼區出現時,其外圍眼壁可呈對稱環形、逗點狀等多種形態。分析發現,該結構存續時間多大於12h,是一種較穩定結構。

颱風眼類圓眼區

類圓眼區呈橢圓形或卵形,眼壁邊緣較為光滑,無明顯的直線或折角部分。本研究中,類圓眼區形態的存在時間一般小於8h。該結構穩定性較差,多數情況下作為一種過渡形態出現。

颱風眼多邊形眼區

颱風眼 颱風眼
多邊形眼區形態不規則,眼壁邊緣粗糙,存在折角和直線部分。紅外與可見光雲圖中,多邊形眼區內部可出現明顯的對流區域,眼壁邊緣有時呈鋸齒狀;部分眼區上空有捲雲覆蓋,須藉助微波遙感資料識別。

颱風眼開放眼區

開放眼區是外圍眼壁為單層結構、間斷角度大於90°但小於180°的眼區。開放眼區出現時,颱風結構組織性較差,強度一般較弱。在紅外與可見光雲圖中,部分個例有明顯的雲捲風眼(Banding Eye)形成,眼區附近有螺旋雲帶旋卷,但其外圍沒有厚實且有組織的眼壁,有時環流旋卷可達一圈以上。

颱風眼同心眼區

同心眼區是外圍眼壁為雙層或多層同心嵌套結構、單層眼壁間斷角度小於180°且不存在兩層或多
層間斷角度同時大於90°情況的眼區。在紅外與可見光雲圖中,同心眼區出現時颱風多具有高度對稱性特徵,眼壁間區域往往也是天氣相對平靜的區域。 [2] 

颱風眼典型特徵

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颱風眼 颱風眼
發展成熟的熱帶氣旋(達到熱帶風暴級以上強度),在深厚雲區的中間,往往存在一個直徑為幾十公里,近似圓形的晴空少雲區,稱為眼區。在衞星雲圖上,眼區表現為密蔽雲區中心附近的一個大黑點。眼區外圍的一圈環狀的雲區稱為雲牆眼壁
眼區通常呈圓形,也有橢圓形或不規則的形狀,當熱帶氣旋發展初期,眼區形狀一般不規則,範圍也較大;而熱帶氣旋強烈發展時,眼區範圍縮小呈圓形,並呈軸對稱分佈。
眼區基本上是晴空少雲區,只在低層有少量層積雲。眼區中心的氣壓最低,風速也很小,為微風或靜風。而眼壁附近,風速急劇增大,達到極大值。 在台風眼中,常出現許多鳥羣。這些被颱風氣流吹到颱風眼區的無數海鳥找到了“避風港”,有時隨着颱風的移動而飛到很遠的地方。
颱風眼持續時間並不會太長,約一兩個小時,平靜會漸漸被狂暴再次取代。而且,片刻停歇所造成的錯覺,會讓你感到,重裝上陣的颱風,那氣勢更猛更烈更狂暴絕倫,猶如上古巨獸正傾盡全力,咆哮着要毀滅天地萬物。 [3] 

颱風眼形成原因

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颱風眼 颱風眼
颱風眼的發生,是由於颱風內風是逆時針方向吹動,使中心空氣發生旋轉,而旋轉時所發生的離心力,與向中心旋轉吹入的風力互相平衡抵消而成,因此形成颱風中心數十公里範圍內的無風現象,而且因為有空氣下沉增温現象,導致雲消雨散而成為颱風眼。
氣象衞星所拍攝的照片可以看出颱風中上層大致呈圓形並含螺旋狀旋轉着的雲,在北半球是以逆時針方向旋轉,在南半球則是順時針方向旋轉,而在中央部位有時可以明顯的看出無雲的颱風眼,雲的旋轉情形可以代表風的吹向。在台風內部,由氣象偵察飛機從各種不同的高度,不同之方向,實際飛進颱風內部觀測的結果,可知颱風大致為一半徑甚大的雲柱,其高度曾觀測到有一萬八千餘米之高。在這圍繞龐大的雲柱中心部分是無雲或雲層很薄,而且沒有風雨現象,這就是颱風眼。從颱風眼向外,剛離開台風眼處,即是雲層最濃厚而風雨亦最大之處,漸向外則雲層漸高也漸薄,風雨也漸弱。在地面上,當有一台風逐漸接近,並且颱風眼恰巧經過,然後颱風漸漸離去時。
(一)西北太平洋熱帶氣旋眼生成的大尺度特徵利用UW/CIMSS 的AODT 資料和TRMM 等衞星反演的每日海温資料,對西北太平洋2003-2005年熱帶氣旋出眼規律及出眼條件進行了分析,結果發現2003-2005年西北太平洋這40個TC絕大多數(90%)是在它們的加強階段開始出眼,只有4個TC是在成熟期才開始成眼;近92.5%的TC發展到颱風以上級別才開始出眼,也有一小部分的TC在它們的強熱帶風暴階段出眼;TC出眼的時間存在日變化,晚上出眼的TC遠少於白天出眼的TC。有80%的TC出眼時海温在28度以上,62.5%的TC出眼時海温高於28.5度。用NCEP/FNL資料算垂直風切變,發現65%的TC出眼時的垂直風切變是在6m/s以下,只有4個TC出眼時垂直風切變超過了10m/s,05年的TC出眼時垂直風切變比03年和04年的都偏小。
(二)大尺度環境場對Leo(1999)颱風眼形成的影響用衞星反演的每日海温資料及NCEP再分析資料分析Leo(1999)颱風在成眼過程中的天氣特徵,發現Leo在成眼期間海温不低於29攝氏度,成眼前垂直風切變較低,不超過5米/秒,成眼時垂直風切變為7.45米/秒,也就是説較高海温和較弱垂直風切變是非常有利於颱風眼的形成;同時本文還用衞星反演的降水率資料、地球同步衞星GMS5紅外1通道觀測的雲頂亮温數據算得的最大亮温距平絕對值,通過分析降水率、最大亮温距平絕對值隨時間的變化來看Leo成眼期間對流發展狀況,發現Leo颱風成眼期間存在對流的爆發。
(三)高分辨率數值模擬研究用MM5模式針對LEO(1999)颱風眼的生成過程進行了高分辨率的數值模擬分析,成功模擬出了LEO 眼形成過程,發現眼區內的低層有明顯的逆温層。LEO眼區內逆温層上的空氣在眼牆閉合前就被包裹入環流中心,並且暖心和渦旋中心不重合,此時LEO暖心主要是由於潛熱釋放引起的,隨着暖心和渦旋中心的重合過程,暖心開始位於渦旋中心,這時暖心主要是由於空氣下沉幹絕熱過程造成的,TC眼內下沉空氣與眼周圍附近的對流雲的對流爆發關係密切。 [4] 

颱風眼主要影響

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颱風眼 颱風眼
颱風眼區外的空氣,向低壓中心旋進,它們挾帶着大量的水蒸氣,由於不易進入眼區,而在其外圍上升,形成大片灰黑色臃腫高聳的雲層,下着傾盆般的暴雨。而颱風眼區內出現了下沉氣流,因而云消雨散,夜間還能看到閃爍的星星。由於颱風眼中一般是晴到少雲天氣,因而在衞星雲圖上呈黑色小圓點狀。但颱風眼移過後,天氣將重新變得極為惡劣。
颱風眼內雖是好天氣,但海上的浪潮卻非常洶湧。這是因為颱風中心的氣壓,和它四周比起來降得特別低的緣故。因此在台風中心登陸的地方,往往引起很高的浪潮,造成很大的損害。
國際上以其中心附近的最大風力來確定強度並進行分類:12級以上的通稱為颱風;10-11級的是強熱帶風暴;8-9級的是熱帶風暴;小於8級的是熱帶低壓 [5] 

颱風眼主要形態

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2016年第14號颱風“莫蘭蒂”颱風眼
2016年第14號颱風“莫蘭蒂”颱風眼(3張)
衞星遙感資料的分析表明,大多數颱風的眼區會出現多種形態交替出現的現象;同時,各形態間的交替往往與颱風的發展變化有良好的關聯性。
颱風眼監測圖 颱風眼監測圖
一般而言,當熱帶氣旋強度較高時,眼區無雲或少雲覆蓋,眼區形態以圓形為主,外圍的眼壁高度發展、結構對稱;強度較弱時,眼區界限模糊,可能被高而厚的對流雲蓋遮蔽,雲蓋下的眼區往往呈多邊形;對於更弱或消散中的颱風,眼區多因眼壁結構不完整而呈現開放的狀態;而無眼區特徵通常則意味着氣旋形成不久或即將消失,強度十分有限。而由於維持時間相對有限,類圓形和同心結構被視作過渡性的眼區形態,其出現多與明顯的強度、路徑等變化相聯繫。

颱風眼航空拍攝

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一、颱風“浣熊”
颱風“浣熊”的颱風眼
颱風“浣熊”的颱風眼(5張)
2014年7月10日,第8號颱風“浣熊”於10日上午7時許在日本鹿兒島縣阿久根市附近登陸。受颱風影響,日本長野縣福島縣各有1人死亡,沖繩縣等有30人受傷。
浣熊”颱風正在以時速25千米的速度向日本東部挺進。中心氣壓為982百帕,最大風速為25米每秒,瞬間最大風速為35米每秒。受該颱風影響,日本全國範圍有可能發生1小時內超過50毫米的降水活動。日本氣象廳呼籲人們預防泥石流、房屋浸水、河流泛濫及龍捲風等自然災害。
2014年7月7日到8日,正在國際空間站工作的宇航員於月7日到8日間拍下了俯瞰該颱風的景觀,並在推特發帖稱其為“有意思的颱風之眼”。
二、超強颱風“潭美”
2018年9月25日,從國際空間站拍攝的超強
2018年超強颱風“潭美”
2018年超強颱風“潭美”(4張)
颱風“潭美”向日本方向移動的畫面。
參考資料