中国台风是这样形成的(1)

代国林 · 发表于 2010-10-26 23:48:01

生物决定气候系列之——台风



中国台风是这样形成的

随着森林的减少，水汽输送越来越不畅，大量被阻滞的水汽聚积形成台风。

构成森林、湿地、灌丛等原生植被的植物，不仅含水量超过70%，且水分更换最快，即仅几小时便由液态水直接转变成气态水，这直接维系了其上方低层大气的稳定，而高湿度也为来自海洋的丰沛的水汽在大陆顺畅地输送提供了强有力的保障。
大约距今3~4万年前，森林再一次艰难地扩展形成大面积的分布，全球的水汽输送也迎来了近百万年来最畅通的时代，为人类顺利进入农业文明奠定了基础，同时森林也遭到了前所未有的砍伐，一同被破坏的还有湿地、疏林、草原等原生植被。
缺少了森林、湿地等植被的支持，水汽输送出现紊乱和阻滞，台风便是由此所带来的明显的气候状况之一。

一、形成台风的能源和物质——水汽
  气象学上对台风定义大体如下：
——热带海面上的强烈风暴。

——发生在热带海洋上强烈的暖心气旋性涡旋，是一种热带气旋（《中国大百科全书》）。

关于台风的形成，普通的气候学、气象学和大气物理学的解释基本接近：
热带海面受太阳直射而使海水温度升高，海水蒸发提供了充足的水汽。而水汽在抬升中发生凝结，释放大量潜热，促使对流运动的进一步发展，令海平面处气压下降，造成周围的暖湿空气流入补充，然后再抬升。受地转偏心力的影响，流入的空气旋转起来。而上升空气膨胀变冷，其中的水汽冷却凝结形成水滴时，要放出热量，又促使低层空气不断上升。这样近洋面气压下降得更低，空气旋转得更加猛烈，最后形成了台风。

   我们用通俗易懂的普通的物理学常识来解释，或者说从另一个角度解释，可能会更清楚一些。
从能量角度来理解台风  就是携带巨大能量（主要是潜热）的水汽被聚积在一起，由微小的水汽颗粒合并成较大的水滴或雨滴的过程中不断释放出能量的过程。
水分相变释放出的能量主要表现形式——风。
用我们所能观察到卫星云图资料的和现有的有关知识同样可以验证我们的观点。

中国台风是这样形成的图1.JPG (19.53 KB, 下载次数: 968)

无论从卫星云图上，还是从网上随便就可以收集到的解剖图都可以清楚地看出构成台风的物质就是水汽。 & \$ y& \0 T j9 X8 z

中国台风是这样形成的图2.JPG (15.63 KB, 下载次数: 951)

能量的变化 台风形成的过程就是不断吸收水汽——聚积成台风云——以暴风和强对流的形式释放能量并伴随着降水。

从台风的结构看到，如此巨大的庞然大物（全部由小水滴构成，编者），其产生必须具备特有的条件

一、要有广阔的高温、高湿的大气。热带洋面上的底层大气的温度和湿度主要决定于海面水温，台风只能形成于海温高于26℃－27℃的暖洋面上，而且在60米深度内的海水水温都要高于26℃－27℃；

二、要有低层大气向中心辐合、高层向外扩散的初始扰动。而且高层辐散必须超过低层辐合，才能维持足够的上升气流，低层扰动才能不断加强

三、垂直方向风速不能相差太大，上下层空气相对运动很小，才能使初始扰动中水汽凝结所释放的潜热能集中保存在台风眼区的空气柱中，形成并加强台风暖中心结构

现有的气象学知识，即上面的解释再加上一条就会更全面了解台风了。
热带大气扰动在行进过程中，不断得到水汽的补充就会形成热带气旋，如果还能够得到足够量的水汽的加入，进而形成台风

几百万平公里范围的水汽在等待 “热带大气扰动在行进过程”的途径一般为一千甚至几千公里，而横向一般为几百公里。随着不停地吸收“周围的暖湿空气”台风不断地“长大”越来越强。

中国台风是这样形成的图3.JPG (21.48 KB, 下载次数: 992)

“鲶鱼” “麦莎” “宝霞”和“桑美”

这些台风云高达1000~16000米。递减温度在这里也失效了（理论上顶层温度应该为-30多℃）
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反过来说，就是在几百万平方公里范围内的有着足以形成将空气成为热带扰动的水汽，并且还要有能够进一步成为热带气旋的水汽，之后，一路上又要有着足够的水汽可以为路过的热带气旋，提供源源不断的补给，使之由热带扰动变成热带气旋，再由热带气旋逐步形成台风（或称飓风）。

关键问题 在数以百万平方公里的范围内携带着潜热能水汽为什么没有被及时输送、顺畅地送出到对应的大陆，形成降水。为什么没有以比较温和、和谐的降水方式方法滋润陆地上所有的生灵，却以这样暴虐的形式——台风？这对于表面几乎布满了生物群落的地球来说是不合常理的。

二、水汽为什么没有被及时地输送出去？

尽管全球大气中的水分含量不均，但其平均值也为二氧化碳浓度的百倍，且水分是大气成分中最活跃的物质、唯一可以在大气中产生相变的物质、潜热能最高的物质。

抛开水分研究台风，与抛开水分研究气候一样是很危险的。

沿用现有的水循环（水分循环、水文循环）的知识，水汽输送的途径一般称之为水汽通道，主要由底层大气结构和风向所控制。
产生水汽比较多的地区为低纬度海域，我们习惯称之为水汽通道的源头，而水汽其输送途径的下垫面状况对水汽输送的影响是巨大的，

目前为止，所有被发现的台风均产生在向大陆输送水汽的水汽通道的源头和上风处，成熟在中上部大陆的沿海。水汽通道的状况应该成为我们研究的重点。

海洋水面蒸发的水分，有部分随气流被送至陆地上空，遇冷凝结，以降水形式达到地表，其中一部分重新蒸发，一部分形成地表径流，最终流归海洋。这种海陆间的水分交换过程外循环（或大循环）

在外循环（或大循环）的水汽通道途径中重要的特征就是有海陆存在。制约水汽在水汽通道输送的因素，主要有水汽通道的水气不足和逆向气流过强两点。
中国台风是这样形成的图4.JPG (21.48 KB, 下载次数: 1045)

2010-10-26 23:55 上传
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可以看出台风的路径就在其水汽通道上

影响水汽输送的因素是我们研究的重点
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浴室里的秘密
几乎每个人都知道的常识：雾气蒙蒙的浴室里，从桑拿间冲出的如云似雾的水汽，如果没有逆向风的干扰，会一路顺畅地到达气窗；在温度和湿度均不如浴室的厨房里，尽管顺风，但是云雾般的湿气还是很快就消失了。
保障水汽输送畅通需要顺风和足够的湿度是很容易想到的。但是，大气中的状况远比浴室复杂得多。

水汽输送途径的水汽不足
水汽在输送过程中遇到湿度不足，水汽的主要输送形式云雾便产生一种物理现象——气化。
气象学称之为低层大气不稳定或大气层紊乱等。
水分是维系低层大气的稳定重要的因素，作为温室气体的水分，唯一可在大气中三相变化，可吸收大量辐射能，对调节大气的状况起着举足轻重的作用。
森林上空的湿度是陆地上最大的，这得益于植物是地球上更换水分最快的物体，并将水分由液态全部转变为气态，使得森林上空的低层大气稳定和高湿度，这对于上风处过来的水汽（主要是云雾）的输送极为有利。足以支持水汽顺畅地向下风处输送，这是任何下垫面状况所不能匹及的。

阻挡南下冷空气不力
冷空气多出现在极地附近，我国也是如此，多在北部大陆深处。冷气团南下的过程中，同样受到下垫面的影响，暂且分为三种状况：阻拦、加剧、影响不大。
地表是森林的话由于上空的高湿度，会使途径该区域的冷空气，由于水汽的相变受到严重影响，即减缓、减弱等，使得冷空气频率减少、强度减弱、速度减慢。
地表植被过少，裸露的土地（尤其沙地）不但反射强且散热很快，更缺少水汽的支持，冷空气来了不但不能减弱，反而使其加强、加快。
地表植被稀疏，对经过其上方冷空气影响不大的地表状况，多为秋季的农田。
即便是在冬季，由于森林表面积很大仍然会保持较高的湿度。

只局限在台风影响的范围内就陷入了“圈子”。跳出来，横向看看我国大陆的植被，尤其是南美洲有着世界上最好的、覆盖率最高的森林，所以那里没有台风。我国在魏晋以前森林覆盖率和森林状况不亚于现在的亚马孙河流域，所以我国那时也没有台风。

三、森林逐步减少，台风逐步出现和增加

我国东南沿海是地球上最辽阔的太平洋，低纬度海域又何止几个百万平方公里。但这不是形成台风的必然条件，相反这源源不断的充沛的水汽，在5000年以前滋养了世界上最丰富的生物种类和最复杂的生物群落。
众多的生物，构成了种类繁多的植被类型，这也使得在人类不断地破坏下，仍能保持一定的其他类型的植被，继续承担着水汽输送的重任，让中华文明得以延续。这一点远胜于尼罗河流域、两河流域和印度河流的植被，这三处的植被类型少，破坏后自然恢复很难……

在现有的台风研究中，除了基本不重视海洋生物通过释放的凝结核对水汽的影响之外，台风的研究还是比较重视下垫面——海洋的状况。而其他气候的研究，就不太重视下垫面和水汽的输送问题了，尤其是大陆的气候。
从历史资料不难看出台风与森林之间的关系，

一次直径不算太大的台风，登陆时可带来30亿吨降水。
台风在任何一个地区产生的降水量都是惊人的，即几倍几十，甚至百倍于平均的降水量，这些都是台风从胚胎到成熟，一路走来所逐步吸收周围水汽的结果。

中国台风是这样形成的图5.JPG (8.79 KB, 下载次数: 1004)

“桑美”几乎占据了整个东海

同样大陆上的森林产生的水汽量也是巨大的，它们需要不断地有水分的补给。这需要从河流、土壤和降水获得，最终还是降水。

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