200809302224【轉貼】常被提到的颱風生成機制–CISK機制

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分析颱風發展的文章中經常會提到CISK機制,所謂CISK (Conditionnal Instability of Second Kind 第二類條件不穩定度),可以用於解釋颱風以及擾動發展加強的過程。

但是要特別注意的是CISK並不能解釋颱風前身擾動是如何出現的。

熱帶地區的大氣層總是暖而濕,經常都是不穩定(空氣容易上升)的狀態,如果從能量的觀點來看,一般的雷雨胞或積雨雲團要比熱帶氣旋的尺度小很多,因此很容易就能獲得足夠的能量而發展起來。

CISK就是把一般積雲跟熱帶氣旋發展之間,不同尺度大小的能量關係加以串連,最大的重點在於指出這兩種能量關係是相輔相成,而非相斥的性質。

簡單來說,就是積雲對流在低層低壓的氣流輻合區產生,而水氣隨著對流上升凝結而將潛熱釋放出來,這個潛熱就成為熱帶氣旋發展旋轉趨動的能量。而一旦熱帶氣旋一開始旋轉,就會更加強低壓區氣流的旋入(輻合度),讓積雲對流發展的情況更好。

講的詳細一點,則必須先假設已經存在一個擾動環流(此為CISK理論最重要的假設),此擾動環流具有低層氣旋式輻合環流,跟高層反旋式輻散環流(高層一開始可不存在),近地面處因為地表摩擦力的關係使得空氣移速變慢。

在大氣科學來講,氣流速度減慢就代表產生"輻合"的作用。水氣隨氣旋環流旋入輻合,會因離心力作用下無法進入旋轉中心,當水氣不斷往內累積又無處可去的情況下,只好往上抬升,也就是在中心附近產生上升運動,上升過程中因為冷卻作用使得水氣產生凝結,潛熱釋放出來。

釋放出來的潛熱,讓擾動中心的中高層空氣增暖,產生熱帶氣旋特徵的暖心,當空氣上升增暖變輕,擾動中心部分的氣壓會下降,這種不平衡的情況導致由外往內的氣壓梯度加大,往內旋入空氣的力量更強,低層氣旋環流更加明顯。

空氣旋入力量加強的同時,也導致跟地面之間的磨擦力更為加大,根據前面所講的,也就代表輻合作用更強,水氣輻合增加後又會讓上升運動加大,如此不斷的循環不停,結果就導致擾動中心的氣壓不斷下降,風速強度也不斷加強。

這樣的假設理論還有一個很重要的要素,就是海溫要夠高,能保證水氣供應充足,才有可能讓CISK機制開始運轉。也就是說一但颱風登陸或是進入較低海溫的海面,CISK機制無法維持,強度就無法再增強了。

從實際觀察來看,並不是有擾動就一定會發展起來,這也就是CISK機制有沒有啟動的差異。

[200817號,2008西太平洋最強颱,薔蜜的倩影]

 

 

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