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《少年科学画报》

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狂风与巨浪

2012-12-31 10:38:46

台风来了!一时间,狂风、巨浪和暴雨席卷海岸,释放出惊人的能量,造成极大的破坏。是什么造就了台风?又是什么让台风具有如此大的破坏力呢?台风是指风速达到33/秒以上的热带气旋,由于发生的地域不同,这类气旋有了不同名称。生成于西北太平洋和我国南海的强烈热带气旋被称为“台风”;生成于大西洋、加勒比海以及北太平洋东部的则称“飓风”;而生成于印度洋、阿拉伯海、孟加拉湾的则称为“旋风”。虽然这三个同胞兄弟各霸一方,但它们的本质相同,活动方式也一致。


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风与浪的联手


气象学上将大气中的涡旋称为气旋,而产生在热带洋面的涡旋称为热带气旋。狂风和巨浪是热带气旋肆虐的标志,而这一切却开始于平静而温暖的海面。


热带气旋的形成需要三个条件:温暖的水域;潮湿的大气;海洋洋面上的风能够将空气变成向内旋转流动。在温暖的海面,海水能够像火炉一样加热空气,空气会变得越来越暖并且会越升越高,最后流向外界大气,这是气旋形成的关键因素。如果没有强风吹毁这股上升的大气,风暴结构就会维持并且发展下去,形成风眼(即风的中心)。最猛烈的天气现象发生在靠近风眼的快速旋转的大气中,被称为眼墙。在眼墙的高层,大多数空气向外流出,抽动下面的空气,从而加剧大气的上升运动。就这样,风和海水在相互作用中不断成长,让台风愈来愈强。


热带气旋的形成受到地球自转的影响。驱动热带气旋运动的原动力是一个低气压中心(风眼)与周围大气的压力差,周围大气中的空气在压力差的驱动下向风眼定向移动,这种移动受到地球自转的影响而发生偏转,从而形成旋转的气流,这种旋转在北半球沿着逆时针方向而在南半球沿着顺时针方向,由于旋转的作用,风眼得以长时间保持。


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追风猎人的发现


强大的风暴让人唯恐避之不及,但也有些不怕它们的“追风猎人”——科学家尾随其后,收集它们的信息,希望能了解并最终制服这头狂野的“猛兽”。我们以前以为,风速愈大,卷起的海浪就越高,台风的破坏力也就越大。可是,通过对几十年的跟踪数据分析后,追风猎人们发现:当风速极快时,它并不会推起海浪,而是像滑板一样从海面掠过。


当风吹拂海面,会受到海水的阻碍,与海水发生摩擦,这个摩擦力被称为风阻。通常,风力越大,风阻就越大,就有越多的风能变成海浪的动能,海浪越凶猛。但是,通过研究发现这个规律只适用于风速低于40/秒的时候。一旦风速超过40/秒,海面就会出现层层叠叠的白色浪花,而这时的风阻不升反降。当风速加大到80/秒的时候,风阻几乎降为零。在这个风速时,海浪已经能达到20~30米高,两个海浪之间就像有了一个深洞,高速大风会像滑板一样从浪尖上直接掠过。这种现象一旦发生,大风的能量就不会再通过摩擦力传递给海浪,海浪就会失去能量支撑逐渐减弱,以至于“大风吹不起浪”,这对受台风威胁的海岸是个好消息。


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台风和飓风的危害很大,我们一定要做好防范准备。当台风到来时,要远离海滨、河岸,因为这些地方都将会被破坏得很严重,并伴随洪水和大浪,逗留在此,会有生命危险。





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