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[百家前沿] 物体流动力应用之二:台风的奥秘(修订版)

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发表于 2013-1-3 17:24 | 显示全部楼层 |阅读模式
特别说明:未经本文作者的允许任何人不得转载本文和引用本文内容

    台风的奥秘(修订版

  

内容摘要

    通过对二地流动力的分析和以及水汽为什么会被冷空气或热空气所阻,台风和龙卷风以及沙尘暴形成的原因以及没有森林所导致的各种台风、暴雨、泥石流以及干旱,沙尘暴等自然灾害的原因和解决方法!

关键词:流动力,水汽被阻,台风,森林,解决台风

基本概念

1流动力

  在一个开放的环境里,任何物体都会有流动的趋势,从高温流向低温,从高浓度流向低浓度,从高压到低压,那么这个流动趋势就存在一个流动的力,把这个流动的力称为流动力,用字母F表示:

F= k Tρg / P (注:此公式为原创,未经作者同意不得引用)(1)

这里k是修正系数


g为星球对物体的重力加速度


T为此流动物质温度


ρ此流动物质的浓度


P为此流动物质所受的压强


当然如果把浓度ρ换算成密度ρ则ρ可以写成nρ



则公式可以写成:F= k Tnρg / P(注:此公式为原创,未经作者同意不得引用)(1-1


这里n为此物质的量(分子的数量或摩尔数)


ρ为此物质的密度

21 水汽是如何被阻

TAρA / PA =TBρB / PB时,空气就相当于处于平衡,即使TB温度低和它的浓度ρB低,如果同时压强PB也低时,那它们的TBρB / PB一样会跟水汽浓度较高的A地的TAρA / PA的值很接近,也就是A B地处于相对平衡状态,也就是说冷空气阻拦了水汽前进的步伐!

   也有很多气象学说认为这个问题是高山阻挡了水汽通过,实际上并不是高山阻挡水汽输送了,是高山的冷空气阻挡了水汽的流通!因为随着海拔的升高,温度及压强都在降低,那么高山的TBρB / PB一样可以很接近平原的热空气的TAρA / PA,让水汽过不去(二地的流动力处于相对平衡状态),也就是阻挡了空气的水汽的流通!同样的道理,热空气也一样容易阻断水汽的流通!如下图:









水汽聚集区,要么就地解决,要么改道!

22为什么没有森林,水汽更容易被阻

TAρA/ PATBρB / PB时,如果本地A也没有森林,本地A的水汽浓度ρA也就会很低,随着本地温度TA的降低,B地冷空气的流动力就会远远大于A地的,从而造成B地的冷空气迅速流向A地,同时也造成沿海C地来的暖湿水汽被A地冷空气所阻挡!也就是没有森林的情况,冷空气更容易迅速南下。

同样的道理,没有森林,本地温度会迅速升温,从而也导致上风处水汽无法输送过来,也就是说热空气一样会阻挡水汽的输送!所以水汽很难经过裸露的地表,如下图:





水汽很难经过裸露的地表



3.台风,龙卷风以及沙尘暴等气旋是怎么形成的?



我们先看看流动力的公式:


F= k Tρg / P

从这个公式可以看出(以北半球来分析):

1)温度的变化:冷热空气交汇,也就是西北冷空气南下冷空气的流动力和东南方向北上的暖湿气流的流动力刚好形成逆时针旋转的气流,大部分海洋气旋是由他产生的,如下图:


     


2)  浓度的变化:一侧水汽畅通,另一侧水汽不畅通,二侧水汽的流动力就会形成一对初始力偶



3) 压强的变化:一侧低气压,另一侧高压二侧水汽的流动力也会形成一对初始力偶




而实际上,气旋是由这三者共同作用形成的!

A地和B地形成巨大的反差,二侧冷空气和热空气相遇时或者一侧水汽畅通,另一侧水汽不畅通,那么二侧就会形成巨大的反差,也就是(3f =  k TBρB / PB- TAρA / PAg也就会形成巨大的力!


A地的流动力远远大于B地流动力,则A地所爆发出力威力惊人,水汽就在这股力的爆发下形成了台风和龙卷风以及沙尘暴。如下图:






远洋台风气旋





龙卷风气旋



沙尘暴气旋



所以当冷热空气(T变化)相遇或浓度变化(ρ变化:一侧多一侧少)压力变化(一般他跟着前面二个)都会造成台风或龙卷风和沙尘暴等气旋。   


4。台风是怎么加强和消失

   台风萌芽于海洋的不同位置,但台风加强壮大几乎是沿着水汽大量被阻的地方,而尤其是大量水汽被阻的大陆沿海或大陆海岸线最多(沿低压槽走)!

水汽被阻的归根结底是水汽通道不畅通

   
1)在大陆来说森林植被被严重破坏所致!

2)而对于海洋来说不畅通主要是冷空气阻碍以及大量的往二极走的大量水汽!



气旋在大量的水汽被阻的 地方壮大和加强:



















气旋一旦没有大量水汽的补充,他自动就会在行走的沿途慢慢减弱,直至最后消失!





5。台风的发生的几种情况

A一般有森林丰富的沿海是没有大量被阻的水汽的,台风到这样的沿海一般是减弱的,如南美洲,北欧,俄罗斯等。

B一般森林破坏严重的地区有大量水汽被阻,台风经过这样的地区都容易加强,菲律宾,中国沿海,越南,孟加拉湾,马达加斯加,墨西哥,美国中南部,澳洲等.

当然如果这些地方没有大量被阻水汽,台风一样是减弱的啊


C还有一些四周没植被的如波斯湾"水汽死湾"连下雨都很少,不要说台风光顾不到了,就连下雨对于这些地区几乎是很“奢侈”。   



D远洋和森林丰富地区如果遇到冷空气和热空气也会造成水汽被阻,这时在这些地方也能形成台风(海洋中心的台风)和龙卷风!



   台风的根源是水汽被阻!水汽被阻的根源是冷空气和热空气阻碍水汽和水汽输送,而大陆地表是因为没有森林(森林被破坏)导致极温(没有森林的地方如沙漠,白天温度急升而热空气,晚上急降而冷空气),极温产生的冷空气和热空气是阻碍水汽和水汽输送的真正原因!




   大家应该听过*新XX疆*的谚语”早穿棉袄。中穿纱(做蚊帐的纱布),晚上围着火炉吃西瓜”,这个极温有多厉害!



所以不要误解台风淹没到森林里!森林只不过不让地表发生激烈的温差,特别是产生热空气阻碍水汽和水汽输送!




6.结论:为什么要解决台风?


   所有气候灾害说穿了(从整体考虑)他们就是一个问题水多水少的问题水多就暴雨,水太多就台风,水少就干旱,水太少就沙尘!就是因为海洋每年产生的水汽大致差不多,您上风处台风水下多了,我下风处水自然就少(干旱),甚至太少或没有水(沙尘)!而水汽分配不均的根本原因是地表的森林遭到了严重的破坏!


   
物质永远是遵守守恒定律的,不可能无缘无故多了,也不可能无缘无故的少了,有地方多了必然就有地方少了!


  所以解决台风不光光解决台风问题,同时也是解决干旱问题!也就是解决水汽分配不均匀的问题!解决水汽不均最关键是森林,有关森林已经另外有文章解释,这里就不重复了!


   
   
森林恢复了,水汽顺畅了,沿海的水汽输送到内陆,内陆干旱解决了,沿海没有被阻的大量水汽,没有大量水汽加强壮大台风,台风在海洋中心萌芽时期不久自然也就消失了!

   
水太多(台风)和水太少(沙尘)是水汽分配极不均匀的二个极端!认为台风有益和沙尘有益都是一种极端错误的意识行为!
                                                      

                                                        2011-1-18草于北京

                                                        2012-6-5修订于沈阳




附:

  我们知道地球是一个开放的环境,即使沙漠也不缺水汽(只不过是多少而已)!我在乌兰布和沙漠里测量了大量的数据。在白天即使距离很近(隔着一块不大石碑),二个仪器同时测量(一个测阴面,一个测阳面)测的数据也相差很大,10月17日大概16:41左右测的数据:测得阴面相对湿度是32(温度9),而阳面湿度是5(温度19),而在早上3:36测的湿度48(温度零下5),早上7:33测的湿度55(温度零下6),而在晚上23:19测的湿度是66(温度7)。

在太阳底下隔着这么大的一块石碑,测出16:41左右的数据:测得阴面相对湿度是32(温度9),而阳面湿度是5(温度19

   这也是为什么热空气会阻碍水汽的原因!在一个很小的空间,他们的流动力是接近相等的,压强也基本相等!
   从我的流动力F= k Tρg / P 知道,当二地的F和P接近时,T增大时(例:19),ρ就减少(例:5),T减少时(例:9),ρ就会增大(例:32),这也是高温阻碍水汽的根本原因!而裸露的地表也容易发生高温,所以一旦没有森林就容易阻碍水汽输送,如果沿海没有森林就容易导致水汽被阻,甚至出现高压带现象以及最后导致台风!

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 楼主| 发表于 2013-1-3 20:39 | 显示全部楼层
   所以解决台风不光光解决台风问题,同时也是解决干旱问题!也就是解决水汽分配不均匀的问题!解决水汽不均最关键是森林
发表于 2013-1-5 02:17 | 显示全部楼层
粗略看了下,大概看明白几点:

1、楼主所说的水汽被阻,约等于辐合和抬升的意思

2、密度、温度和“初始力偶”,这个主流称为“积云对流”,也即是CISK的初始扰动条件

3、楼主最终想说明“台风与森林”,就是人工增雨与人工减弱台风的宏观方法,即是在台风外围制造不稳定条件,导致对流分散而扰乱台风结构,并达到降水均匀化的目的,这个是目前全球科研焦点了。
 楼主| 发表于 2013-1-5 12:42 | 显示全部楼层
3# 将臣

谢谢阁下的回复!

前二点勉强可以接受,但第三点不是这样的,第三点更象釜底抽薪,也就是利用森林把大量的沿海水汽输送出去(到内陆),没有大量的水汽,台风就没有了根本,自然也就不存在了!

   所以恢复森林,将沿海水汽输送到内陆的目的就是为了降水的均匀,即解决内陆干旱沙尘,也同时解决沿海暴雨和台风,是一举几得的解决所谓气候灾害的最简单最环保办法,也是政府救灾的最便利的最永久最切底的办法!
发表于 2013-1-5 23:04 | 显示全部楼层
呵呵,第3点,意思是:

在植被完好时,台风外围下沉气流越厉害,植被的蒸腾水分越多,这样台风外围对流抑制能量就容易被突破,如同高压锅跳闸。

这样,相当于在台风外围安装了无数垂直层面的排水通道,台风一靠近,外围先对流,台风中尺度结构就被破坏分散了。
 楼主| 发表于 2013-1-6 12:47 | 显示全部楼层
5# 将臣

  森林能不能直接破坏台风,对直接的台风有多大影响,这个真的没研究过!

   日本的森林覆盖超过50%,有的地方超过70%以上,如按阁下的逻辑,台风经过日本应该减小吧?

    森林最大的作用还是时时刻刻把大量的沿海水汽向内陆输送走,没有沿海聚集的大量水汽,台风也就没有加强的可能,自然在行走的过程也就慢慢消失了!
发表于 2013-1-6 19:31 | 显示全部楼层
6# zhouqiang15898
但是日本有山,是一个多山的国家,或者说是漂浮在海上的山脉。

不过按照楼主另一篇探索洋流气流的观点,如上这种情况下气流又要加强了,两边气流挤压形成山脉,这个和森林可以输送气流使得台风减弱正好是呈现反作用,所以楼主大概认为台风经过日本并不是每次都减弱的原因之一乎?

另外,日本是地震强国,或许可以说气流交汇越复杂的地区地壳运动越剧烈和频繁?

不过现在有大量数据显示,地震和气压(或者说是气柱)有非常密切的关系,一般都是发生在有强大的气压差的时段,比如气旋和反气旋交替影响之类的情况。

很多强地震带(并不是全部)都处于气候比较多变的地区,一般都是有气团交替影响。
 楼主| 发表于 2013-1-6 21:02 | 显示全部楼层
7# tom.hp

不过按照楼主另一篇探索洋流气流的观点,如上这种情况下气流又要加强了,两边气流挤压形成山脉,这个和森林可以输送气流使得台风减弱正好是呈现反作用,所以楼主大概认为台风经过日本并不是每次都减弱的原因之一乎?

山脉不是两边气流挤压形成的,是二股相反的气流交汇时,二股气流速度都减慢,导致二股气流随带的吹积物沉积下来形成的山脉,丘陵,他是长期沉积的结果,不是一天二天的挤压出来!气流挤压,不可能形成山脉!

森林是输送水汽,但必须有输送的地方,就像河流输送河水一样,要有排的地方,而台风就像洪水一样,一旦洪水来了,河流也排不了!台风何尝不如此?我没研究过森林能不能直接导致台风减弱,所以我问一下是不是森林真的能直接导致台风减弱!而日本森林是相当的好,经过日本的台风是不是都有减弱?如是,那么将臣君的结论是可靠的!我以前研究森林和台风,不是台风来了,森林起作用,而是森林提前把大量沿海水汽输送走,避免台风的发生或加强!

另外,日本是地震强国,或许可以说气流交汇越复杂的地区地壳运动越剧烈和频繁
   气流虽然能导致地震,而且大部分内陆地震都跟气流有关,我在文章已经说过!但日本的地震却跟气流关系不是很大,主要的还是洋流!日本的地质是很疏松的,这从日本经常发生火山就知道!因为火山是地幔在接受地球自转动能后释放能量的一种现象!火山一般从地壳最薄的地方(如环太平洋火山带)或地质疏松的地方(如日本),这二者都是很容易突破的地方,也就是火山频繁的地方!整因为日本地质疏松,加上又处在太平洋洋流激烈的地方,所以日本地震是世界最多的地方!如图:




不过现在有大量数据显示,地震和气压(或者说是气柱)有非常密切的关系,一般都是发生在有强大的气压差的时段,比如气旋和反气旋交替影响之类的情况。

很多强地震带(并不是全部)都处于气候比较多变的地区,一般都是有气团交替影响


谢谢阁下的证据,气流是内陆地震的一个很大原因!
摘录:
6.地震的形成
地震的实质就是地质受力运动,也就是受流动力和重力的作用结果!而最关键当然是流动力,从下面图中可以看到,地震的地区一般都集中在洋流和气流交汇的地方,而地震频发最集中要算洋流最大的地方,如太平洋洋流边缘处(如下图)以及气流最集中的地方,如喜马拉雅山脉!
发表于 2013-1-6 23:16 | 显示全部楼层
6# zhouqiang15898
这个是不同尺度的问题。

台风源地与路径,是大环流与长时间的尺度;

森林与台风临近的分散对流,是中尺度与短时间的尺度
发表于 2014-4-8 14:50 | 显示全部楼层
世纪气象也有这种帖子。。。
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