颱風在中國古代,也往往被稱之為「颶風」、「大風」、「暴風」,我國位於亞歐大陸的東部,瀕臨太平洋,太平洋上生成的氣旋性環流,也就是颱風,往往會登陸到我國的東部沿海地區,並帶來強烈的天氣變化,甚至形成災害,所以,我國的歷史文獻中留下了對颱風的豐富記載。
唐代文獻《嶺表異錄》中記載道:「南中夏秋多惡風,彼人謂之『颶』。」這裡的「南中」是指嶺南地區。
熱帶氣旋
康熙四年農曆的七月初三日,即1665年8月13日,我國的江淮地區颳起了一場颱風,這個颱風是從黃海直接登陸到我國的江蘇省的,因此,給江淮地區帶來了暴雨和風災,江蘇省東台縣(今東台市)的海岸上,湧起了數丈高的海潮,大量的房屋被淹沒,「凡三晝夜風始息,草木咸枯死,蓋百年來未有之災。」
在中國古代,人們並不了解颱風真正的起因,也無法預測颱風的路徑,因此,颱風帶來的災害一直困擾著當時的人們。現代地理學發展起來以後,人們才逐步認知到了颱風真正的起因。
颱風其實就是指熱帶氣旋,熱帶氣旋又是什麼呢?熱帶氣旋是指在熱帶與亞熱帶地區的海面上生成的氣旋性環流,所以,本質上來講,颱風就是氣旋。
形成於冰島上空的溫帶氣旋
既然有氣旋,就有反氣旋,本質上來講,氣旋就是低氣壓,反氣旋就是高氣壓,低氣壓即是指中心氣壓比四周低的氣團,高氣壓就是指中心氣壓比四周高的氣壓,地球上的氣流之所以會出現低氣壓和高氣壓,是由於海拔和熱力性質的差異造成的,並不是每個地方氣溫都是一樣的,簡單來說,氣溫高的地方,氣壓就低,氣溫低的地方,氣壓就高,氣流總是從高氣壓吹向低氣壓,於是,就形成了風。
在北半球,當某個地方的氣壓比周圍的氣壓低的時候,風就從四周吹向中心,受地轉偏向力的影響,形成一個逆時針旋轉的氣團,這就是低氣壓,即氣旋;當某個地方的氣壓比四周高的時候,風就從中心吹向四周,受地轉偏向力的影響,形成一個順時針旋轉的氣團,這就是高氣壓,即反氣旋。在南半球,情況則是相反的,南半球的氣旋是順時針旋轉,反氣旋是逆時針旋轉。
澳大利亞南部順時針旋轉的低氣壓(氣旋)
颱風其實就是一個強烈的熱帶氣旋,中心風速達到每小時118公里以上的熱帶氣旋就是颱風。
地球的大氣層是一個三維空間,並不是一個平面,當風從四周吹向中心之時,中心的氣流就會堆積,相對於高空來說,形成了一個高壓區,這樣一來,氣流又從地面被迫抬升到了高空,上升氣流往往會導致陰雨天氣的出現,這就是為什麼颱風能夠帶來降雨的原因。
高氣壓(反氣旋)的情況則是相反的,氣流從中心吹向四周,使得地面中心的氣壓越來越低,高空垂直方向上的氣流就會被迫下沉,下沉氣流往往不易引起降水,所以,氣旋發生之時,往往出現晴朗的天氣。
南半球的反氣旋,即高氣壓,中心沒有多少水汽
在夏季,颱風(氣旋)會帶來降雨,反氣旋則會帶來乾旱天氣,我國長江流域的伏旱天氣,就是因為長期受到副熱帶高壓的控制所導致的,副熱帶高壓就是副熱帶反氣旋。在冬季,反氣旋還會帶來寒流,因為冬季的反氣旋,一般來自高緯度地區,會帶來冷空氣,當然,在秋季和春季,受反氣旋控制的地區,往往會出現秋高氣爽、風和日麗的天氣。
從某種意義上來說,我國長江流域夏季高溫乾旱的天氣,是受到了「反颱風」的影響,即受到了副熱帶反氣旋的影響。當副熱帶反氣旋控制的地區,闖入了一個颱風(熱帶氣旋)以後,就會立刻帶來降雨,高溫乾旱的天氣會變得涼爽起來,因此,颱風也並不是一無是處,颱風所到之處,往往會帶來降雨、降溫的天氣,有利於緩解當地的高溫和乾旱,當然降雨量過多,則有可能會出現暴雨,引發洪澇災害。
當太平洋上生成了一個熱帶氣旋以後,它為什麼會運動到東亞大陸呢?因為在地球的中緯度地區的上空,從整體上來看,盛行西風,有一個西風帶,受到西風的影響,颱風的運動路徑,整體上來看,一般都是向西向北的。夏季,我國的東部地區,本來是受副熱帶反氣旋的影響,呈現高溫乾旱的天氣,突然從太平洋上,來了一個熱帶氣旋,就會帶來降溫降雨的天氣。
澳大利亞南部的反氣旋,中心氣壓高,四周氣壓低
為什麼颱風來了以後,風力很大,而受到副熱帶高壓(副熱帶反氣旋)控制之時,感覺沒有多少風呢?在地球上,氣旋所控制的地區,面積一般比較小,最大不過2000至3000公里,最小只有200至300公里,而反氣旋所控制的地區,面積則特別大,最大之時可以達到數萬公里,所以,反氣旋雖然也是一個氣團,但是,氣流總是緩慢地從中心吹向四周,當中心的氣壓緩慢降低之後,高空的氣流也會緩慢的吹向地面的,因此,反氣旋不容易引起風暴。
地球上的反氣旋,如果形成風暴,一般就是暴風雪,冬季形成的暴風雪,是高緯度地區的冷高壓氣團帶來的,反氣旋有冷性的,也有暖性的,夏季的副熱帶高壓就是一個暖的反氣旋,而在冬季,西伯利亞和北極圈附近的反氣旋,就是冷的反氣旋,這個冷的反氣旋的面積非常之大,當氣流聚集到一定程度之後,就會一瀉千里,如同決堤的海潮一樣,奔向我國的北方地區與南方地區,這就是冬季的寒潮。因此,本質上來講,冬季的寒潮和夏季的颱風是一個道理。
反氣旋的面積非常大,風速往往是緩慢的,在夏季不容易形成風暴,但是,在地球以外的星球上就是另外一番景象了,人類在木星和海王星上觀察到了非常強烈和穩定的「反氣旋風暴」。
海王星上的大黑斑
太陽系最強烈的反氣旋風暴,就是木星上的大紅斑,人類發明天文望遠鏡之後,就看到了木星的衛星,並且還看見了木星上有一個大紅斑,這個大紅斑非常像地球上的「颱風眼」,其實,它就是一個「颱風」,並且是人類目前已知的最大的「颱風」。
木星大紅斑的面積有多大呢?東西長2.4至4萬公里,南北寬1.2至1.4萬公里,地球的直徑平均值約為1.2萬公里,也就是說木星的這個大「颱風」可以把整個地球裝進去。
木星上的大紅斑與地球大小的比較
世界上第一個看的木星大紅斑的人是英國博物學家、發明家羅伯特·胡克,他在1664年首次看到了木星上有大紅斑,不過,他在當時可能沒看清楚,因為他認為木星的大紅斑是在北赤道區。1665年,法國天文學家卡西尼第一次確定了大紅斑的位置,卡西尼後來還發現了土星的四顆衛星,為了紀念卡西尼,美國人後來將探測土星的航天器命名為「卡西尼號」。
木星的大紅斑自從被發現之後,就一直存在,公元1664年,即清康熙三年,也就是說這個「颱風」從清朝康熙年間,一直刮到現在,至少已經颳了350年了。
木星的大紅斑風速有多高呢?邊緣的風速是每小時430公里,地球上的颱風一般是每小時118公里至239公里,超過了239公里,即是超級颱風,每小時230多公里的風速,往往會將地球上的樹木連根拔起,吹毀房屋。風速如果達到了430公里,那是不可想像的。如果把地球放進木星的大紅斑,地球地面上的所有人造物體,都會被摧毀。
木星與木星上的大紅斑
木星的大紅斑邊緣的風速非常大,但是中心的風速卻比較低,越靠近中心,氣流反而越來越穩定,大紅斑的中心只有少量的氣流在流動,所有,待在木星大紅斑的中心是比較安全的。其實,地球上的颱風也是一樣的,站在颱風眼,反而會感覺到很平靜,颱風眼的直徑一般是30到65公里,這個面積看上去很大,但是,千萬不要以為,刮颱風的時候,站在颱風眼就是安全的,因為颱風的中心雖然相對比較平靜,但是,緊挨著颱風眼的是颱風的眼壁,這是一堵風牆,是強烈的雷暴區,也是整個颱風系統中,天氣環境最惡劣的地方,以人類現在的技術而言,首先是走不進颱風的核心區,走進了核心區,也無法走過這堵風牆,不過,物極必反,走過了這堵牆到達了颱風眼就安靜了,但是我們人類還是不能站著颱風眼,因為颱風是不斷移動的,颱風眼的區域是變動的。