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撰文:周真源     2013年12月  

熱帶氣旋的形成,需要多個合適的環境條件配合。其中一個環境條件是合適的緯度,絶大多數的熱帶氣旋均在離赤道緯度5度以外的地區形成,而很小機會出現在赤道附近地方。要解釋此現象,首先要了解在大氣中有什麼類型的力對熱帶氣旋的形成起著關鍵作用。它們主要有三種,首先是摩擦力、其次是氣壓梯度力,以及由於地球自轉而產生的科里奧利力(Coriolis force)。以下介紹這三種力的特徵:

  1. 摩擦力:當空氣粒子在移動時與周圍環境中的物質(例如地面)互相磨擦時而產生的。摩擦力會使空氣粒子失去動能,並導致其速度下降。
  2. 氣壓梯度力:這是由兩個地點之間存在的氣壓差異而產生的。空氣粒子由較高氣壓的地區被推向較低氣壓的區域。當兩地氣壓差異愈大,氣流的速度則愈快。
  3. 科里奧利力:地球的自轉可引致移動中的空氣出現方向偏移現象。簡單來說,地球表面的任何地方會隨著地球自轉由西向東移動。當離開赤道愈遠,地球表面上的一點在一天之內移動的距離會愈小,即它的移動速度愈慢。當空氣在北半球向北流動時,由於慣性作用,這團空氣會保持著原有由西向東的移動速度,但它所接觸的地表移動速度却較慢。因此,相對地球表面來說,在北半球移動的空氣會出現向右偏移的現象(見圖一)。在南半球時情況則相反,即移動的空氣會向左偏移(見圖二)。情況就如同有一種力把氣團推右(北半球)或推左(南半球)。在氣象學上,此假想力被稱為科里奧利力(簡稱科氏力)。隨著緯度增加,科氏力會加大;而接近赤道,科氏力會接近零。因此,在緯度愈高的地區,由科氏力引致的氣流方向偏移的現象便愈見明顯。

 

圖一
圖一 北半球移動的空氣出現向右偏移的現象
  

圖二
圖二 南半球移動的空氣出現向左偏移的現象
  

我們都知道一個低壓區的氣壓是愈往內愈低的。如果大氣中只有氣壓梯度力和摩擦力,空氣會從周圍氣壓較高的地方直接流向低壓區中心,而不會出現旋轉的氣流(見圖三)。若加上科氏力的作用,則氣流不單會從周圍流向低壓區中心,更會出現偏移而形成一個渦旋(見圖四),有利於熱帶氣旋的形成。

圖三
圖三 氣流垂直穿越等壓綫流向中心
  
圖四
圖四 北半球的氣流呈螺旋形穿越等壓綫流向中心

 

根據過往觀測表明,由於在離赤道緯度5度或以內地方的科氏力相當小,並不有利渦旋的產生,因此熱帶氣旋較難形成。然而,熱帶氣旋的形成仍須視乎其他環境因素的配合。在其他相當有利的情況下,熱帶氣旋仍然有機會在較接近赤道的地方形成。在2001年12月出現的熱帶氣旋「畫眉」[1],便是在有紀錄以來首個離赤道緯度1.5度以內形成的熱帶氣旋[2]
 


   參考:

  1. 二零零一熱帶氣旋,香港天文台
  2. Chang, C.-P., C.-H. Liu, and H.-C. Kuo (2003), Typhoon Vamei: An equatorial tropical cyclone formation, Geophys. Res. Lett., 30, 1150, doi:10.1029/2002GL016365, 3. [英語]
 
 



 

最近修訂日期: <2014年4月30日>