所謂的CISK機制~ - 颱風討論

分析颱風發展的文章中經常會提到CISK機制

所謂CISK (Conditionnal Instability of Second Kind 第二類條件不穩定度)

可以用於解釋颱風以及擾動發展加強的過程~

但是要特別注意的是CISK並不能解釋颱風前身擾動是如何出現的

熱帶地區的大氣層總是暖而濕~經常都是不穩定(空氣容易上升)的狀態

如果從能量的觀點來看~一般的雷雨胞或積雨雲團要比熱帶氣旋的尺度小很多

因此很容易就能獲得足夠的能量而發展起來

CISK就是把一般積雲跟熱帶氣旋發展之間不同尺度大小的能量關係加以串連

最大的重點在於指出這兩種能量關係是相輔相成~而非相斥

簡單來說就是積雲對流在低層低壓的氣流輻合區產生

水氣隨著對流上升凝結而將潛熱釋放出來

這個潛熱就成為熱帶氣旋發展旋轉趨動的能量

而熱帶氣旋一開始旋轉~就會更加強低壓區氣流的旋入(輻合度)

讓積雲對流發展的情況更好

如果要講的詳細一點

則必須先假設已經存在一個擾動環流(此為CISK理論最重要的假設)

此擾動環流具有低層氣旋式輻合環流跟高層反旋式輻散環流(高層一開始可不存在)

近地面處因為地表摩擦力的關係使得空氣移速變慢

在大氣科學來講~氣流速度減慢就代表產生"輻合"的作用

水氣隨氣旋環流旋入輻合~在離心力作用下無法進入旋轉中心

不斷往內累積又無處可去的情況下只好往上抬升~也就是中心附近產生上升運動

上升過程中因為冷卻作用使得水氣產生凝結~潛熱釋放出來

釋放出來的潛熱讓擾動中心的中高層空氣增暖~產生熱帶氣旋特徵的暖心

空氣上升增暖變輕~擾動中心部分的氣壓下降

這種不平衡的情況導致由外往內的氣壓梯度加大

往內旋入空氣的力量更強~低層氣旋環流更加明顯

空氣旋入力量加強的同時也導致跟地面之間的磨擦力更為加大

根據前面所講的就代表輻合作用更強

水氣輻合增加後又會讓上升運動加大~如此不斷的循環不停

結果就導致擾動中心的氣壓不斷下降~風速強度也不斷加強

這樣的假設理論還有一個很重要的要素就是海溫要夠高~水氣供應要充足

才有可能讓CISK機制開始運轉

也就是說一但颱風登陸或是進入較低海溫的海面

CISK機制無法維持~強度就無法再增強了

另外就是CISK機制啟動的時間點

從實際觀察來看的確並不是有擾動就一定會發展起來

這也就是CISK機制有沒有啟動的差異

不過這牽涉到更深入的TC發展跟地轉調整的理論

有空的話再跟大家來談囉~

簡單供參考~


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