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CH20, P44-88, 包覆地球的大氣圈與氣候, 2022.06.09.THU. - Coggle Diagram
CH20
龍捲風
臺灣
龍捲風平均每年出現1.8至2次
北至新竹、南至屏東平原，以及東部的花蓮和臺東，西部孤懸海中的澎湖等地區
三分之二集中在臺南縣市和高雄縣市的平原地帶和屏東平原
這個地區被氣象人員稱為「龍捲風窠」
地形特殊
緯度介於22度至25度之間
四面環海
中央山脈縱貫其間，且不乏超過3000公尺的高山峻嶺
因龍捲風的發生，除空氣具有潛在的極端不穩定及配合有利的天氣型式外 ，更須具有觸發因子來誘生
美國冷鋒前颮線
在臺灣地區，其有利的觸發因子即為中央山脈的地形影響
臺灣中部和西南部平原地區，在春季、梅雨季 、夏季也常常出現龍捲風，只是強度不若美國之烈，但其造成的災害，亦甚可觀
威脅狀態藉電視和電台傳播
當適當的條件存在時，發佈龍捲風警戒
監視龍捲風動向並及時發佈龍捲風警報
發出龍捲風警報後：應立即尋求掩護
龍捲風沿著陡峭的P梯度發展
高空有攜帶極地冷空氣的強勁西風
低空有強烈東南風攜帶的暖濕空氣
龍捲風是常見的美國中西部
有利的條件存在，從三月至九月
來自加拿大寒冷的極地空氣席捲南方
溫暖潮濕的空氣從墨西哥灣向北推進
龍捲風威脅區域被稱為“龍捲風走道”
繞旋轉軸線有激烈空氣運動速度
生成500km/hr（300mi/hr）局部強風
都普勒天氣雷達圖顯示惡劣的天氣條件
特色“鉤狀回波”的圖像，顯示可能存在龍捲風的區域
接近垂直旋轉的漏斗狀旋渦雲
漏斗將空氣向內和向上拉
觸及時，碎片變暗漏斗
風和非常低P引起的破壞
強大的剪切發起水平旋轉
往上氣流輕推使旋轉圓柱直立
氣象學家追踪天氣預測龍捲風
是在低層有熱濕氣團，高空有乾冷氣團時，形成劇烈的渦旋式上下對流性積雨雲， 渦旋運動強烈到某一程度時，雲底的漏斗雲柱會向下伸，雲柱內的強烈旋轉風，使雲柱內的氣壓極低，和雲柱外的氣壓差很大，是破壞力強的原因
接觸到地面，每秒50~150公尺，甚至可到每秒200公尺的強烈風速
移向和移速是由其上的積雨雲決定，通常是時速40~50公里，最快的有達到時速100公里，故是由大規模天氣系統的運動方向
龍捲風是發生在大氣極不穩定的狀況下，所以積雨雲密佈，是肉眼可見的主要大氣現象
龍捲風等級P79-80
颶風
颶風通常發展在夏季和晚秋
低P氣旋 “熱帶擾動”風被拉向低壓中心
此空氣上升，冷卻，凝結，釋放潛熱
這種熱浮空氣，創造更低的P和拉進更多的空氣
隨著時間的推移，風暴獲得一定的大小與強度
Size range: 100–1,500 km
Wind speed: >119 km/h
颶風造成各種方式的損害
強風
高速風摧毀建築物
巨浪
颶風產生巨大的波瀾
暴潮
風和低P使海水向陸地移動
激烈降雨
造成大區域
洪水
泥石流
強度是根據薩菲爾 - 辛普森規模排序
Category 1: wind speed >119 km/h; pressure >980 mbars
Category 5: wind speed >250 km/h; pressure <920 mbars
強度
P87
不同國家地區颱風強度分類
P88
此區域有一平靜無風地區為“颱風眼”，位於風暴中心
寒冷，乾燥的空氣被下拉到颱風眼，使此區平靜無風
眼牆”是由風垂直圓筒旋轉形成
風速最高為近中心之颱風眼牆處
巨大的低P氣旋風暴形成於熱帶溫暖的西非外海域
起源於低緯度地區（<20°N）即溫暖水域
不發生於赤道附近
因側風不足
大西洋以外的颶風般的風暴被稱為
颱風 - 西太平洋
熱帶旋風（第二個意思--氣旋風暴） - 北印度洋
風速超過60km/hr的風暴被“命名”
在依字母順序
隨不同國籍男/女交替
1945-1998之每月颱風總數
P83
颶風行徑軌跡常是向西和向北移動，經常穿越的陸地
颶風登陸後無溫暖，潮濕空氣的補充而失去動力
旋臂（雨帶）為空氣被旋轉向內拉所形成
聚合風加速，上升並往外灑出
雷暴雨
閃電反映雲層中電荷的分離
雲層底部的發展負電荷
導致地面上正電荷的累積
空氣是很好的絕緣體;它可以防止電荷消散
最終，空氣電荷不平衡
閃電產生
使積雲不斷向上建造
雲頂部出現砧狀雲
暴雨接踵而至
氣流下沉使循環停止
閃電加熱空氣8000到30000oC
空氣膨脹爆炸
直接結果為雷聲產生
在當冷鋒面移動到溫暖，潮濕空氣中，產生不穩定向上行進的氣流
某些局部區域性條件時
短，局部性激烈的雨，風，閃電
上升氣流形成積雲
由溫暖的水氣冷凝釋放潛熱
電荷從雲底的雷電先導前進
返回電荷再從地面往上
它們連接形成的閃電
雲與降雨
有幾種抬升空氣成雲機制
熱氣聚合抬升
溫暖空氣浮力增大而抬升
鋒面型抬升
空氣沿鋒面向上
氣流聚合抬升
風匯聚向上迫使空氣向上
地形抬升
空氣越過山脈氣體必須向上
水氣是看不到的
雲是由水滴或冰晶形成
小水滴形成需要有凝結核
如海鹽、灰塵等
凝結核的大小約0.1~0.2μm
生成小水滴可以在數分之內形成2000μm的雨滴
以體積而言，水滴可在數分鐘之內成長10's12次方倍
純水(不含雜質)可冷至-40 ℃仍不凝固—結冰
一旦低於-40 ℃ ，純水較易結冰
如同水氣凝結需要凝結核
過冷水一旦碰上結冰核如灰塵、火山灰、汽車廢氣中的粒子，立刻凝固
溫度低於冰點的水，稱為過冷水
大部分的雲不易產生降水
水滴太小，幾乎懸浮在空中
水滴下降時，周圍的空氣溫度漸漸上升，水滴會蒸發
下降的水滴，若要到達地面形成降水
下降速度夠大
最有效的成長方法是碰撞結合
大水滴下降速度大於小水滴
大水滴在下降過程可以吞併小水滴而成長
水蒸汽在飽和空氣中會改變狀態
冷凝為微細水滴
冷凝沉降成微小冰晶體
冷水冰晶過程
冷雲含有水和冰
水蒸發比冰快，促使晶體生長
冰成長成精巧的六角雪片狀
當它們降落時，雪片可能改變
地表有冷空氣時
雪片維持粉末狀
接近融化溫度時
雪片形成團塊
融化溫度以上
雪片形成雨
凝結核引發這些變化
微小固體被液體氣溶膠粒子包覆
雨，雪，或雨夾雪形式視T而定
高空水滴之碰撞聚合，小水液滴碰撞組成較大水滴而降落
水滴降落時，若過大水滴會分離
典型雨滴為2mm
降落時大於5mm水滴易分離
近地面約0℃低溫時，冷空氣使雨轉雨夾雪
冷雨水歷程作用
冰晶體成長過程
發生於含有過冷水與冰混合之雲相混合之區域
其間周圍環境蒸汽壓下降於水和冰的過飽和蒸汽壓之間
當空氣被抬起時而飽和形成雲
雲型
雲的類型取決於空氣穩定
穩定的空氣，比周圍環境較冷，不發生上升作用
不穩定的空氣，比周圍溫暖，上升作用發生
穩定的空氣產生層雲
不穩定的空氣產生建造垂直積雲
積雨雲
巨大造雨的雲
迅速長大〜15公里
在頂部橫向散佈
稱為砧狀雲
產生雷暴雨
類型是由下列因子控制
空氣穩定性
在高程的水氣凝結
風的狀況
以形狀是用來描述雲
卷雲
稀疏，薄，羽狀
積雲
蓬鬆，棉絮狀
層雲
穩定，層狀
字前綴縮寫可表示雲類型
Cirro
高空
Alto
中海拔
Nimbo
產生雨水
雲在對流層形成
雲族P65
鋒面
錮囚鋒
一種結合鋒面
一個快速移動的冷鋒追上較慢的暖鋒
冷鋒抬起使暖鋒離開地面
產生強風和強降水
冷鋒面
陡峭T和P的梯度
冷，密度大空氣鑽入溫暖空氣之下
溫暖潮濕的空氣快速抬升造成大風暴
暖鋒面
移動速度比冷鋒更慢
暖空氣向上爬上寒冷空氣上，其間形成一平緩的鋒面
形成推冷空氣的楔
傾斜鋒面的T和P梯度不太陡峭
暖空氣上升之鋒面產生廣闊的雲層覆蓋
氣團之間的邊界
風暴
沿著陡峭的壓力梯度發展
產生低壓中心
有溫暖，潮濕空氣的供應
風暴是災害性天氣事件;產生雷電，大風，暴雨，冰雹，雨夾雪，和/或雪
旋轉流
氣旋
空氣由高壓流出;流向低壓
高P處空氣被移出，造成
這充滿從上面拉下來寒冷，乾燥的空氣
空氣受壓縮，增溫和排除水氣
高壓與晴朗乾燥的天氣相關
低壓
在低P中心會聚“堆積”空氣
這會導致空氣向上流動後往外溢出
升的空氣冷卻，水分冷凝
這將構建雲造成降雨
典型為多雲陰，有雨的天氣
流動的空氣由於科里奧利效應發展成螺旋運動型態
氣旋
北半球逆時針
反氣旋
北半球順時針
北半球
氣旋旋轉為低P
反氣旋旋轉為高
波型氣旋
波型氣旋常見跨越美國中部地區
當一道冷鋒剪切過另冷鋒面時，而發展
使鋒面界面扭曲，或呈波狀
暖空氣向上運動和越過冷空氣，使冷空氣圈迴旋向下與向前
冷鋒環繞的暖鋒後面
常見跨越美國中部地區
兩鋒面於於倒V字形中相遇
該V是低P區域中心
冷鋒追上暖鋒
由此產生的錮囚鋒最終便潰散
P44-88
包覆地球的大氣圈與氣候
2022.06.09.THU.