台风如何形成

步骤 01

台风最初的能量从哪里来？

海洋先把阳光存成热量

热带海洋持续吸收太阳辐射。足够深的暖水层像一块巨大的蓄热体，即使海面被风搅动，下面仍有温暖海水能够补上来。

观察这里观察暖层如何从海面向下延伸，而不是只形成一层薄薄的热水。

接回整体台风不是由阳光直接吹出来的；阳光先把能量存进海洋。

步骤 02

储存在海里的能量怎样进入大气？

海水蒸发，暖湿空气离开海面

海面水分子蒸发成水汽，把热量带进空气。暖湿空气密度较低，开始上升；下方空出来的位置则由四周空气补入。

观察这里留意水汽上升与近海面空气汇入是同时发生的。

接回整体蒸发是海洋向风暴输送水分与能量的入口。

步骤 03

为什么潮湿空气会长成高耸的积雨云？

上升空气冷却，水汽凝结成云

空气越升越高，周围气压越低，于是膨胀并冷却。当温度降到露点，水汽凝结为小水滴，松散的云逐渐向上堆叠成云塔。

观察这里沿着一团空气向上看：膨胀、降温与凝结发生在同一条路径上。

接回整体积雨云是上升湿空气冷却后的可见结果。

步骤 04

云为什么不会刚形成就停止生长？

凝结释放潜热，云塔继续加速

水汽凝结时释放潜热，使云内空气比周围更暖、更有浮力。更快的上升又带来更多水汽凝结，形成一轮轮自我加强的循环。

观察这里每次凝结释放能量后，上升气流都会变得更强，云顶也更高。

接回整体潜热把普通雷雨云变成能够持续运转的对流发动机。

步骤 05

上升运动如何在海面制造更强的风？

海面气压下降，周围空气不断涌入

大量空气被送往高空后，海面附近的空气变少，中心气压下降。周围较高气压处的空气受到压强梯度力驱动，持续向低压中心汇聚。

观察这里把俯视的水平汇聚与剖面的垂直上升对应起来。

接回整体中心越低压，空气流入越快；流入的湿空气又会继续上升。

步骤 06

空气为什么不沿直线冲进低压中心？

地球自转让入流发生偏转

在旋转的地球上，运动空气会受到科里奥利效应影响。北半球入流向右偏，逐渐组成逆时针环流；南半球方向相反。赤道附近偏转太弱，因此很难组织出台风。

观察这里先看直线入流，再比较偏转开启后轨迹怎样绕过中心。

接回整体科里奥利效应负责组织旋转，但它必须与压强梯度、摩擦等共同作用。

步骤 07

什么时候，一群雷暴才算一个热带低压？

零散雷暴围绕共同中心组织起来

起初的云团各自生灭。只有当它们围绕共同低压中心持续旋转，并且垂直风切变足够弱、不把上下结构吹散时，系统才会变得稳定。

观察这里比较随机云团与有共同旋转中心的云带，两者秩序完全不同。

接回整体热带低压不是一朵更大的云，而是一套能够维持的环流结构。

步骤 08

为什么有些系统会迅速增强？

风暴建立自我增强循环

更强的风促进蒸发，更多水汽凝结释放潜热，使中心气压继续下降；更大的气压差又带来更强的风。只要暖水、湿空气和较弱风切变持续存在，这个反馈就能运转。

观察这里同时追踪风速、蒸发量与中心气压，不要只看云转得多快。

接回整体增强不是单一因素造成的，而是多个量互相推动的反馈环。

步骤 09

热带低压何时升级为热带风暴和台风？

风速越过门槛，系统获得名字

在西北太平洋，日本气象厅以十分钟平均最大持续风速分类：达到 17.2 m/s 为热带风暴，达到 32.7 m/s 为台风。不同机构使用的平均周期和等级名称并不完全相同。

观察这里观察风速越过阈值时，分类标签如何变化；名称是测量结果，不是风暴突然改变的开关。

接回整体分级方便沟通风险，但真实风暴的增强过程是连续的。

步骤 10

剧烈风暴中心为什么反而可能晴朗平静？

中心下沉变干，台风眼逐渐打开

当环流足够强并重新组织，眼墙内侧的部分空气在中心下沉。空气下沉时受压增温、相对湿度降低，云滴蒸发，于是厚云中央出现清晰的眼。

观察这里对比眼内的下沉、少云与眼墙的高速上升、暴雨。

接回整体台风眼的平静来自下沉空气，它并不表示风暴整体减弱。

步骤 11

成熟台风内部哪里最危险？

眼墙集中了最危险的风雨

紧贴台风眼的眼墙拥有最强上升气流、最大风速和最猛烈降水。更外侧的螺旋雨带则带来一阵阵强风和暴雨，影响范围远大于台风眼。

观察这里从中心向外扫描：台风眼、眼墙和螺旋雨带的粒子密度与速度依次不同。

接回整体不能用台风眼的宁静判断风险；真正的极端天气集中在眼墙。

步骤 12

一个成熟台风怎样持续运转？

所有环流接成一台完整机器

近海面空气螺旋流入，在眼墙快速上升，到高空后向外排出；中心则有较弱的下沉运动。只要路径仍经过温暖海洋，系统就能继续获取热量和水汽。

观察这里把十二个局部重新放回同一幅剖面和卫星俯视图，沿空气运动方向走一圈。

接回整体台风是一套开放的热力系统；冷水、陆地或强风切变都可能切断它的能量链。

步骤 13

俯视图和剖面图描述的空气运动，怎样连接成同一个三维结构？

拖动三维台风，看完整环流

成熟台风不是一张平面螺旋图，而是一套立体环流：近海面空气向中心旋转汇聚，在眼墙形成环状上升柱，到对流层上部向外扩散，台风眼内则有较弱下沉。拖动模型改变观察角度，可以看见这些路径如何围绕共同轴线连接。

观察这里水平拖动比较俯视与侧视，垂直拖动抬高或压低视角；寻找海面入流、眼墙上升、高空外流和眼内下沉四条路径。

接回整体台风的旋转、上升和外流不是三套独立动画，而是同一台热力引擎在三维空间中的不同部分。