航海气象学课件第十八章

1、航海气象与海洋学商船学院航海教研室主讲 陈登俊欢迎学习上海海事大学118 热带气旋及其它热带天气系统18.1 热带气旋概况18.2 热带气旋的形成条件和强度变化18.3 热带气旋的天气结构和风浪分布特征18.4 热带气旋的移动18.5 南海热带气旋18.6 船舶测算和避离热带气旋的方法18.7 热带辐合带、东风波和热带云团218.1.1 热带气旋Tropical Cyclone定义 发生在热带洋面上的具有暖中心 结构的气旋性涡旋低气压。热带气旋卫星云图18.1 热带气旋概况3a 热带气旋的强度等级 国际标准西北太平洋已采用4b 热带气旋的强度等级 东北太平洋和北大西洋518.1.3 热带气旋的

2、命名和编号西北太平洋： 东京台风中心对发生在180E以西、赤道以北的西北太平洋包括南海上近中心最大风速34kn8级的热带气旋，每年从1月1日起按其出现的先后顺序进行数字编号，并按顺序从“西北太平洋和南海热带气旋命名表中给其分配名字，依热带气旋命名、编号加括号的次序排列，如T Kujira(0302)表示2003年出现在上述海域的第2个达台风等级的热带气旋，名为“剑鱼 。东北太平洋和北大西洋： 由美国对每个热带气旋起英文名字，所用英文名字在美国气象局拟定的台风飓风名称表中取得。67a 热带气旋发生源地全球概况 主要发生在520纬度带的海洋上 副上下纬一侧:赤道辐合带、东风波中 相对集中出现在8个

3、特定区域 西北太平洋、东北太平洋、 西北大西洋、孟加拉湾、阿拉伯海、 南印度洋东部和西部、西南太平洋。 大洋西部多于东部，北半球多于南半球。 南大西洋和东南太平洋至今未发现热带气旋发生； 赤道两侧5纬度范围内也几乎没有热带气旋发生。西北太平洋 主要集中在 菲律宾群岛以东到关岛西南方洋面、 加罗林群岛中部洋面、南海中部海域。 热带气旋强度最强。8b 热带气旋发生季节 一年四季均能发生。北半球：出现最多的月份是710月。 北太平洋8月份最多，北大西洋9月份最多。 由于强西南季风的影响，孟加拉湾和阿拉伯海盛夏很少， 1011月份最多，5月份其次。南半球：出现最多的月份是13月。我国：710月份为台风

4、季节。 登陆台风华南沿海最多，其次是华东沿海，登陆点主要 集中在广东和海南，其次是台湾、福建和浙江，上海和 长江以北沿海省份极少。 登陆时间主要集中在79月份，尤以8、9月最多。918.2.1 热带气旋的形成条件广阔的暖洋面，洋面水温不低于26C。 提供水汽和热量。低层存在初始扰动提供动力条件。 初始扰动多源于热带辐合带85和东风波15，高 层同时存在辐散流场，且高层辐散量大于低层辐合量。足够大的水平地转偏向力地转参数f=2sin大于一定值促进气旋性涡旋产生。 这就是绝大多数热带气旋在离赤道5以外的地区生成的原因。对流层风速垂直切变要小。 有利于热带气旋暖心结构形成和维持。18.2 热带气旋的

5、形成条件和强度变化1018.2.2 热带气旋的生命史开展到台风等级的热带气旋，生命史通常分为四个阶段：形成期：由最初形成低压环流到强度达热带风暴时中心附近 最大风力到达8级；开展期：风暴继续开展，直到中心气压到达最低值，近中心最 大风速到达最大值时；成熟期：中心强度不再开展，中心气压不再降低，风速不再增 大，但大风和雨区范围逐渐扩大，直到大风范围到达 最大；衰亡期：台风登陆减弱填塞，或进入中高纬度减弱消亡或转变 为温带气旋。1118.2.3 热带气旋的强度变化引起热带气旋强度减弱的原因主要有： 登陆。 局部热带气旋登陆后又转向出海，其强度会得到加强。 受中高纬冷海面的影响。 冷空气的侵入。 此

6、时常变性为温带气旋，以后逐渐减弱消失。 大量降水。1218.3.1 热带气旋的天气结构地面天气图卫星云图成熟的热带气旋后简称台风，尤其在海上，其内部气象要素如气压、风、云和温度等常环绕台风中心近于圆对称分布。根据台风区内低空风速大小的分布，将台风分为外圈、中圈和内圈三个区域。18.3 热带气旋的天气结构和风浪分布特征13 由台风边缘向内： 风力逐渐增大，一般在8级以下，呈阵性； 气压先缓慢下降，后下降速度逐渐加快； 多种云系：层状云卷层云Cs、高层云As 波状云高积云Ac、塔状层积云Sc 积状云高空辐射状卷云Ci、 低空浓积云Cu cong； 组成螺旋云带旋向台风涡旋区 浓积云带来分散的小阵雨

7、，高层云下连续性降水，并 逐渐增大； 气温升高，湿度增大，天气闷热。a 外圈外围区，大风区14b 中圈涡旋区 进入涡旋区风力8级以上： 风力向台风中心急速增大，并在台风眼壁处达最大； 气压急剧下降气压自记曲线呈漏斗状； 高大的积雨云(Cb)组成宽数十公里、高达89km的环状垂 直云墙，成为台风眼壁，雨层云Ns和外圈的多种云系 组成螺旋云带旋向台风眼壁； 雨层云降连续性大雨，积雨云云墙下下倾盆大雨，能 见度恶劣，是台风中最大降水所在之处。注意：北半球台风移向右半圆南半球左半圆的风和降水 量更大些。15c 内圈眼区 进入眼区后： 风速向中心迅速减小，甚至静风； 气压降到最低，不再明显下降； 暴雨立

8、刻停止，低云根本消散，天空豁然开朗，有 时可见蓝天，夜间星光明亮。1618.3.2 热带气旋引起的海浪和风暴潮 风浪图22 越接近台风中心，风浪越高。 北半球台风移向的右后象限风浪较高，最高出现在距台风中心 2050n mile的右后侧。 台风眼区内，是具有驻波性质的波高很高的“三角浪，又称“金 字塔浪。 涌浪 涌浪以台风中心移速的23倍速度向外传播，距离可达1000 2000km。我国黄海和东海的涌浪，波高一般在3m以下，周期为 10s左右。 风暴潮 气压急剧降低引起水位涌升，气压每下降1hPa，海面上升1厘米； 暴雨和向岸风的影响；遇天文大潮，海面水位异常上涨，造成巨 大灾害。1718.4

9、.1 热带气旋移动的一般规律a. 路径 常规路径：近似抛物线型。 N SWE18.4 热带气旋的移动18在西北太平洋，常规路径又细分为三条： 西行路径6月前、9月后居多 登陆路径7、8月居多 转向路径全年均会出现19 异常路径打转路径动画蛇行路径动画停滞、打转、西南折、西折路径动画b. 移速特点：转向后快于转向前，转向时移速较慢， 打转时移速最慢； 减弱阶段快于加强阶段； 高纬快于低纬。2018.4.2 影响热带气旋移动的力大型气压场的水平气压梯度力Gn作用在台风整体上的水平地转偏向力An台风内力：北半球指向西北方向， N 南半球指向西南方向当上述三力到达平衡时，热带气旋大致沿大型流场的地转风

10、方向移动，在东风带中，根本往偏西方向移动，移向稍偏向高压一侧，移速小于根本气流；在西风带中，根本向偏东方向移动，移向稍偏向低压一侧，移速大于根本气流。因此，热带气旋的移动受大型根本气流的引导，实际工作中常取500hPa或700hPa的风作为引导气流。 N SWE2118.4.3 影响热带气旋移动的主要天气系统 副热带高压 影响热带气旋移动的最直接、最主要的系统；500或700hPa副高外围的 大型根本气流是台风的引导气流。 副高减弱东撤，西部脊偏东，副高西南侧 的热带气旋将在海上转向北上；假设西部脊 位置偏西靠近我国时，热带气旋可能登陆 我国以后再转向出海。 副高强而稳定，呈东西带状分布，副高

11、南侧的热带气旋稳定西移。 副高西部脊北抬，脊线由东西向转为西北东南向时，热带气旋走成西北路径。22 西风带长波槽、脊 当西风带东亚长波槽不断开展，在东移过程中槽底伸展到35N以南时，常迫使太平洋副高减弱东退，位于副高西南端的热带气旋将向西北方向移动，并在长波槽前很快转向北上，以后受槽前西南风引导向东北方向移动。 当西风带高空阻塞高压强大稳定时，副 高减弱东退，那么已转向进入西风带中的 热带气旋将改向西移动，走成西折异常 路径。 N SWE23 双台风效应 在一定范围内同时存在两个热带风暴等级以上热带气旋，且两者中心距离在20个纬距内时， 构成“双台风形势，热带气旋路径出现异常。两热带气旋中心相

12、距2012纬距，那么两者同向移动。两热带气旋中心相距127纬距，假设西侧热带气旋纬度低，那么其可能停滞打转。两热带气旋中心相距缺乏7纬距，两者将绕它们中心联线的“质量中心点作气旋性打转。两热带气旋中心相距缺乏2纬距，那么其中弱者逐渐消失，强者维持其原有强度，并结束旋转，沿引导气流方向移动。24STS 0116 NARI970hPaMAX WINDS 60KTSOUTH SLOWLYT 0115 DANAS955hPaMAX WINDS 75KTNNW 06KT2518.5.1 南海热带气旋概况 来源： 南海当地发生的热带气旋占4050； 其余从菲律宾以东洋面西移进入。 总数约占西北太平洋总数的

13、1/3，相当于北大西洋出现的总数。 季节： 89月最多，其次是6月，14月极少有热带气旋发生。 源地： 南海中部偏东洋面1220N，112120E。 北部湾和我国大陆南部沿海海面，以及10N以南的南海南部，只 有极少数热带低压发生，且不易开展达热带风暴强度。 登陆： 影响南海的热带风暴约有一半在华南沿海一带登陆，登陆时间大 多集中在79月。18.5 南海热带气旋2618.5.2 南海热带气旋的特点 两类特殊台风： “豆台风：小而强，开展迅速、强度强、移动快，破坏力大。 “空心台风：外围风力比中心附近风力45级大，开展较前者 慢，破坏力也较前者小。北半圆受到冷锋影响，外围风力可达1011 级。

14、强度弱，水平范围小，垂直伸展高度较低。 中心气压很少低于950hPa；中心附近最大风速的极值在50m/s以下。 天气、云系分布很不对称。 热带气旋移向的右前方云区最广，云层最厚，云顶高度最高，雨量 最大；左后方云区较狭窄，云层较薄，雨量较小。 热带气旋经过测站前后，云系的演变顺序通常是：2718.5.3 南海热带气旋的移动路径倒抛路径多发生在78月西行路径612月多见，69月西移路径偏北，1012月偏南正抛路径多发生在56月2818.6.1 热带气旋来临前的征兆海象 涌浪：无风来涌浪，涌浪方向稳定，波高逐渐增高。并可从涌浪的来向判断热带气旋中心所在的方位。天色和气象要素的变化 天色：天空颜色转

15、变成早、晚霞一般的色彩。 云：天空出现辐射状卷云，并逐渐变厚、变密。 低空灰黑色的碎层云和碎积云随风急驶。 在中纬度地区，高云自东向西移动。 风：当地盛行风发生改变。如我国，南海沿岸、东海、黄海沿岸，假设 观测到东风或东北风出现并逐渐加强，说明可能有热带气旋来临。 气压：明显下降，日变化消失。 船舶测算及避离热带气旋的方法2918.6.2 热带气旋中心方位的判定方法 利用风压定律和气压距平值 背真风而立，以正前方为0， 气压距平值 热带气旋中心的方位， 6hPa 北半球 左前方45，南半球 右前方45 10， 20hPa， 90 ， 90 利用云和涌的特点 辐射状卷云在水天线上的集合点方向或涌

16、浪来向，根本就是热带气 旋中心所在的方位。利用风压定律和风力大小 背真风而立，以正前方为0， 真风力 热带气旋中心的方位， 6级 北半球 左前方45，南半球 右前方45 8级 ， 10级， 90 ， 9030a 热带气旋部位的划分 划分理由 危险半圆与副高相邻，造成水平气压梯度比左半圆大，风大、 浪大。 危险半圆各处的风向与热带气旋整体移向接近一致，风速与热 带气旋移向两矢量叠加的结果有利于风加大。而可航半圆风向 与热带气旋移向根本相反，风力被抵消一局部，使得风力相对 较小。 当船舶处于危险半圆尤其是危险象限时，容易被吹进热带 气旋中心的移动路线上去，一旦被吹进中心，就不容易驶离。 划分方法

17、沿热带气旋移动方向往前看，将其分成左、右两个半圆： 右半圆北半球危险半圆Dangerous Semicircle； 南半球可航半圆Navigable Semicircle。 左半圆北半球可航半圆；南半球危险半圆。 危险象限北半球右前象限、南半球左前象限。31b 船舶所处热带气旋部位的判定方法3218.7.1 热带辐合带Intertropical Convergence Zone,ITCZ分类 信风槽型：NE信风与SE信风交 汇的辐合带，主要位于太平洋 中部和东部地区以及北大西洋。 定义 南北半球信风气流的集合区或信风与赤道偏西风之间的集合区， 是赤道低压带在流场方面的表现；在卫星云图上为近赤道

18、附近有 一条或数条呈东西向断续分布的狭长对流云带。是热带地区主要 的、永久的、行星尺度的天气系统。 季风槽型：信风偏东风和 赤道西风的过渡带，风向切变 大，风向转换带内地面根本静 风，故称“赤道无风带。主要 出现在南亚到西太平洋一带。33 天气： 在卫星云图上，热带辐合带表现为由很多大小不同的对流 云团组成，热带云团内又包括假设干个热带中尺度对流云群， 天气非常活泼，常有暴雨和阵雨出现，在发生强阵雨的海 区，会使能见度急剧下降，影响船舶航行，在中尺度对流 云群的边缘，常有飑线活动，风力可达89级。而云团与 云团之间夹有大小不一的晴空区或少云区。因此，同一条 辐合带上天气变化很大。 影响 热带辐

19、合带对我国华南和南海一带天气影响很大。盛夏， 热带辐合带可北进到我国华南地区，直接造成该地区的强 对流天气。当它活泼在南海时，常有南海热带气旋发生、 开展。3418.7.2 东风波Easterly Wave 定义 副高南侧北半球东风气流 受到扰动而产生的自东向西移 动的波动，与其相应的气压场 是开口向南的倒V型槽，波槽线 呈SN向或NESW向，槽前为 NE风，槽后是SE风。 天气结构 东风波天气主要是对流云降水，一次东风波过程可持续有2436h 的雷阵雨天气，强而深厚的东风波，可产生强烈的飑线和暴雨天气。 云型模式呈倒“V型对称。 常出现在大西洋和太平 洋的东部、中部。35 槽线附近及前方低层辐合最强，故云雨区在槽线附近及前方，而后部 天气较好。这种东风波出现在5km以上直至对流层顶，其中以400 200hPa中表现最强。是夏季出现在西南季风之上的东风波。常