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台风总是先冲过来,然后转个方向走了

本帖由 漂亮的石头2015-08-15 发布。版面名称:知乎日报

  1. 漂亮的石头

    漂亮的石头 版主 管理成员

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    为什么台风路径是先登陆后离开?

    [​IMG] 漠北,大气科学/番茄炒蛋

    开篇先说答案,免得被淹在了后面的分析里:

    台风在东风带偏向高压一侧(西北移动),西风带里偏向低压一侧(东北移动),而东西风带中间是副热带高气压带。

    如下图(图是我画的,最先用在了其他回答里)

    [​IMG]

    而实际的情况也是符合的,红框框是 30 度左右。

    [​IMG]

    台风的路径分为以下几种:

    西移
    转向
    西北移​

    而楼主所说的“先登陆后离开”就属于转向路径,形成了一个抛物线型的路径。

    原理:

    要了解台风的移动,就要分析台风的受力情况。

    先来分析台风中最基本的两个力。

    一、内力

    台风的内力分为两种

    1、一种是由于台风的流场引起的内力:

    [​IMG]

    在切向风速相等情况下,由于空气质点的纬度不同,所以收到的科里奥利力[​IMG]南北部不等。导致图上 A,C 两点的科里奥利力向北的分量[​IMG]大于 B,D 两点向南的分量[​IMG]引起了台风有向北移动的合力[​IMG](N 表示北,S 表示南)。

    2、一种是由于辐合运动引起的内力:

    [​IMG]

    同理,这将引起一个向西的力[​IMG]

    所以总体上内力导致台风是向着西北移动的。

    即,没有其他影响,台风仅受内力会向西北方移动。

    超高能预警,请坐稳扶好)

    如果从运动方程的角度出发

    [​IMG]

    (1.1)

    [​IMG]

    (1.2)

    将 U,V,W 进行扰动分解(原=平均 + 扰动):[​IMG][​IMG][​IMG]

    带入到原来的运动方程进行线性化,并略去小扰动量(两个扰动量的乘积)得到方程

    [​IMG]

    (2.1)

    [​IMG]

    (2.2)

    将以上两个式子对台风的圆柱体进行积分,利用高斯公式得到了

    [​IMG](3.1)

    [​IMG](3.2)

    其中呢,[​IMG]

    3 这个方程组的左端第二项表示科里奥利力,右端第一项表示气压场作用在台风圆柱界面上的外力,右端第二项是台风内部涡旋流场质点上科里奥利力的总和,也就是这一项表示了台风的内力。

    对内力进行坐标变换,变换到圆柱坐标上,,坐标原点取在台风中心。则有:

    [​IMG]

    [​IMG]

    进行[​IMG]平面近似,另[​IMG][​IMG]为台风中心的科里奥利力参数。

    所以,3 这个方程组的右端第二项可以写成

    [​IMG]4.1

    [​IMG]4.2

    其中。I 是内力,下标 X,Y 表示在纬向和经向的分量,[​IMG][​IMG][​IMG]表示台风整体的上升气流速度、径向辐合速度和切向速度,H 是台风的垂直厚度,r0 是台风半径。

    超高能预警结束)

    所以由分量方程 4 可以得到

    1、台风的范围越大,内力越大。低纬度的内力较高纬度的内力大
    2、上升运动产生西向内力,下沉运动产生东向内力。大小与速度成正比。
    3、气旋性旋转产生向北的内力,反气旋性旋转产生向南的内力,大小与速度成正比。
    4、台风是一个气旋性、上升的环流系统,产生了一个西北向的分力。​

    OK,这是内力。其实方程组 3 下面还会用到……

    二、牵引运动

    台风除了受到内力的影响之外,还受到了外力的影响。最基本的外力就是气压梯度力[​IMG]整个系统上的科里奥利力(不是台风内部的,那个是内力) -g▽Z

    [​IMG]

    内力外力的作用下,台风形成了东风带里偏向高压(西北移动),西风带里偏向低压(东北移动)的运动。

    [​IMG]

    [​IMG]始终与速度方向垂直,是科里奥利力

    -g▽Z 始终与等压线垂直由高压指向低压,是气压梯度力

    I 始终指向西北,是内力。

    三力平衡后决定了速度的方向和大小

    左图是东风带中台风的运动,上面是高压,V 是台风移动速度和方向。

    右图是西风带中台风的运动,上面是低压,V 是台风移动速度和方向。

    所以,这就是最开始答案的原理

    注:1、本答案主要指西北太平洋。

    2、影响台风路径的因素有很多,本答案讲了其中主要的,同时由于各个影响系统,也会导致台风出现疑难复杂路径。

    3、气象是理科。

    推荐书目:《西太台风概论》、《天气学原理与方法》、《动力气象学》

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