旋转风

风向变化不定的风

旋转风——风向变化不定的风。多呈顺时针或者逆时针风向旋转。一般发生于海洋的热带气旋中心附近。多伴有暴雨。

自然现象

最典型的是台风（热带气旋）。台风的风场呈逆时针旋转。由于台风不断运动，对某地而言，随着台风的运动，该地处于台风的不同位置，风向也随着变化，因此当台风来袭时，气象台不会给你报一个确定的风向，而报成旋转风，表明你遇到的风向会随时间而旋转变化。还有温带气旋也有类似的旋转风。

结构

风眼

风眼是由风眼墙内壁包围的中心部分。旋转风是一个自组织的旋转系统，风眼墙及内壁是由科氏力、离心力及旋体旋转的协同作用形成的。强度不大时，热带气旋风眼的旋根部附近部分集聚着一些暖湿空气，由于此时气旋的抽吸力较小，由旋根部内传的抽吸力分量也很小，无法将旋根部的暖湿空气抽干，强度不大的气旋的风眼是很模糊的；强度较大时，气旋的抽吸力也较大，由旋根部内传的抽吸力分量也较大，把旋根部的暖湿空气抽吸干净，置换为未来得及被加热的由眼的上部下沉的较冷空气。此时的风眼从顶部一贯到底，是一个非常清晰的眼。此时风眼中的空气温度较风眼墙稍低。

暖心

暖心是风眼墙中温度最高的一片或几片区域。暖心的高温度是由同段旋体中旋转气体的速差导致摩擦增热造成的，而速差由同段外缘的冷凝强度决定。从气旋的整体结构来看，暖心被称作暖环更合适些。通常，在强度不大时，暖环的位置较低，位于500hPa附近，即5.5km附近；在强度较大时，气旋可能有几个暖环，最高的位于200—300hPa附近，即8.5—9.5km附近。

风眼墙（或称眼壁）

1997年的台风艾碧正在进行眼壁置换

包围风眼的是圆桶状的风眼墙，是热带气旋旋转动力形成的部位，是水汽冷凝释放潜热进而转化为旋转动能的部位，是气旋的心脏。风眼墙内空气+水汽的螺旋上升运动是非常强烈的，这是气旋眼墙中最主要的气体运动形式，相对来说，眼墙中的对流运动却不是很大。眼壁可分为三段。

辐合段从水面0—4.5km段，主要起输送水汽的作用。由中段形成的抽吸力沿眼壁下传至旋根部并外传，将外围海面上的弥散水汽抽入旋体中，沿辐合段螺旋上升。当气旋处于强势状，抽吸力是较大的，其少部分将由旋根部内传，对眼内的空气具有一定的抽吸作用。由于外部温差条件不足，辐合段很少发生冷凝，所以，在该段水汽以螺旋上升运动为主。

冷凝段4.5—8km段，该段的外缘是水汽冷凝释放潜热并转化为旋转动能的执行段，是气旋的心脏。该段承担着维持气旋运转的三个作用：1、水汽冷凝潜热转化为旋转动能，对旋体旋转运动的维持和增速起主要作用。2、由冷凝潜热增温的气体分子的热运动速度很大，大量地加入到旋体当中，对旋体形成宏观上的挤压和聚拢的作用，即聚拢力，是维持气旋旋柱的柱状的根本原因。该段冷凝强度增大，则聚拢力增强，旋柱外缘及内壁直径收小；冷凝强度减小，则聚拢力减弱，旋柱外缘及内壁直径增大。3、潜热增温的气体分子位能+该段高速旋转的空气摩擦产生热的位能，形成气旋向下的抽吸力及向上的推升力。

辐散段在强度较弱时，热带气旋的7.5--8km以上是辐散部分；强度较强时，冷凝段将向上延伸到300-200hPa层，即8.5—9.5km高度。该段以上，水汽已很少，而冰晶逐步增多，冷凝几乎不发生，聚拢作用减小，旋柱的柱状结构逐步张开，形成伞状的辐散盖。

热带气旋的爆发性增强及眼壁置换

很多的资料显示，强度较大的热带气旋的眼墙最高温度在25℃以上，个别强度很大的达30℃。这个温度比海面水汽的温度高，其维持高温的热量来源是冷凝潜热的内传。在整个眼墙上，冷凝强度最剧烈的部位就是眼墙内侧温度最高的部位。冷凝强度增大，聚拢力增大，外缘收缩程度较内壁收缩更大些，眼墙会变薄，即缩颈。由于气旋是一个动态系统，暖心的增温使眼墙中空气旋速增大的同时，上升速度也增大，引起冷凝段向上延伸，冷凝最强段也上移。此时的气旋表象则是，眼墙的冷凝段直径收得很小，旋速增大，喇叭内口也收得很小。但缩颈的影响使该段的水汽通量将减少，限制缩颈段上部的冷凝，也就限制冷凝段向上延伸的尺度。短时间内，增温和缩颈作用达到一个新的平衡。这个平衡阶段，就是TC处于巅峰的阶段，及爆发性增强阶段。

处于爆发性增强阶段的热带气旋，需要较大的水汽通量来支撑。此时，气旋的总高度明显增高，可达11--12km，原因是相对较大的抽吸力将大量水汽抽吸进入眼墙，进而促使中段冷凝增强的同时，剩余水汽继续上行使冷凝段上移；由于抽吸力增大，气旋中心低压值也处于最低值；由于总冷凝强度增大，聚拢力也随之增大，风眼墙的内眼及外壁均收得很小。处于这个阶段时，相对应海面的水汽蒸发的速率小于气旋的水汽通量。当该阶段的气旋维持一段时间后，造成海面上水汽的透支，部分干空气作为补充被吸入眼墙。这部分空气上升至中段时，由于水汽的不足，使冷凝段的中上部冷凝强度急剧降低，引发以上部分局部崩散，原强势状风眼失去支撑的动力，游离在原来的位置，形成所谓的“内眼”。此时，气旋的强度已大幅减弱，实际辐散段将较爆发性增强阶段的高度降低，回归到8km左右，甚至更低。处于低强度的气旋将重新构筑起眼墙结构，由于聚拢力较小，眼墙直径较爆发性阶段大出很多。这就是所谓的眼壁置换。较低强度气旋的水汽通量较小，通过较小强度的维持后，与海面水汽蒸发量逐步达到平衡，环境条件合适的情况下，气旋将重新转强。眼壁置换是由于水汽通量的急剧降低引发的。

外散环流

从动力形成机制看，所有热带气旋的辐散部分均是耗能部分，该部分的上升动力由中段冷凝段提供，不可能反过来对提供动力的部位有抽吸作用。这个特点和热带气旋眼墙中的暖心结构有关，即辐散部分的最大推升力来自暖心。

生成动力

美国国家大气影响中心（National Center for Atmospheric Research）的科学家估计一个旋转风每天释放5×10至2×10焦耳的能量，比所有人类的发电机加起来高200倍，或等于每20分钟引爆一颗1000万吨的核弹。

结构上来说，旋转风是一个由云、风和雷暴组成的巨型的旋转系统，它的基本能量来源是在高空水汽冷凝时汽化热的释放。所以，旋转风可以被视为由地球的自转和引力支持的一个巨型的热力发动机，另一方面，旋转风也可被看成一种特别的中尺度对流复合体（英语：Mesoscale Convective Complex），不断在广阔的暖湿气流来源上发展。因为当水冷凝时有一小部分释放出来的能量被转化为动能，水的冷凝是热带气旋附近高风速的原因。高风速和其导致的低气压令蒸发增加，继而使更多的水汽冷凝。大部分释放出的能量驱动上升气流，使风暴云层的高度上升，进一步加快冷凝。

旋转风因此能够取得足够的能量自给自足，这是一个正回授的循环，使得只要暖湿气流和较高的水温可以维持，越来越多的能量便会被热带气旋吸收。其他因素例如空气持续地不均衡分布也会给予热带气旋能量。地球的自转使旋转风旋转并影响其路径，这就是科里奥利力的作用。综合以上叙述，使旋转风形成的因素包括一个预先存在的天气扰动、高水温、湿润的空气和在高空中相对较低的风速。如果适合的环境持续，使旋转风正反馈的机制借着大量的能量吸收被启动，旋转风就可能形成。

生成的条件

旋转风的生成和发展需要海温、大气环流和大气层三方面的因素结合。旋转风的能量来自水蒸气凝结时放出的潜热。一般认为旋转风的生成须具备6个条件，但旋转风也可能在这6个条件不完全具备的情况下生成。

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