以地球系統觀點探討颱風

以地球系統觀點探討颱風
國立苗栗高級中學地球科學科劉承玨教師/國立台灣師範大學科學教育研究所許瑛玿教授責任編輯

當我們以地球系統觀點探討颱風時，可以從海氣交互作用來探討颱風與海洋之間的物理、生物及地球化學間的相互影響，主要是因為颱風在海洋上形成，透過對颱風與海洋的交互作用，希望能對颱風的形成、變化及特性有進一步的了解。以下介紹關於颱風最新的研究成果：

一、颱風冷卻海面時，伴隨風速減弱
一般說來，熱帶海洋會供給颱風生成的能量，颱風形成後會促使讓熱帶海洋將深層的冷海水攜至海洋表面，讓海水表面溫度降低，衛星觀測發現此冷卻現象可達攝氏6度(℃)之劇，而颱風移行離開後此冷卻現象逐漸在海面上消失，整個過程可達兩週。
台灣的科學家發現，這種颱風引起的海洋冷卻現象會再度反饋至大氣，造成大氣邊界層風速顯著減弱。大約海表溫降低1℃，將造成風速減弱1 m/s。

二、海水暖水層對於颱風的加強效應
相對而言，若海洋中出現暖渦旋，所導致的較厚混合層，會降低颱風引發之海表面溫度冷卻作用，使颱風得以發展並維持其強度。例如：2005年卡崔那颶風因為海洋暖渦旋與暖洋流而讓颱風強度維持並持續增強的個案。
上述海洋中的暖渦旋帶來的暖海水有助颱風成長外，當海面下暖水層異常增厚，會使得海水熱含量顯著增加，而提供颱風的能量來源。同時，也能阻隔海洋深處的冷海水不易被混合或湧升到水表面，讓颱風便有源源不絕的熱量，進而使颱風強度不斷增強。氣象學者從2008年5月登陸的印度洋熱帶氣旋-Nargis發現，其登陸前突然由輕度氣旋增強為強烈氣旋，並且在強度最強的時候登陸。台灣的研究團隊與NASA 科學家利用NASA 衛星測高資料發現這個突然增強過程乃發生在印度洋北部的洋面上，經分析美國NOAA 的海面下溫鹽剖面資料，發現該處的海面下暖水層異常增厚，而讓颱風強度不斷增強。這樣現象必須在颱風預報時加以考慮，以增加對颱風強度預報的準確度。

三、颱風每年提供南海20-30%生產量
颱風雖會造成災害，但也伴隨其他的效益。例如：科學家在研究2000年7月啟德颱風，發現它在南海短暫停留三天的期間，因為劇烈氣旋的攪拌及低壓系統，引起海中強烈的湧昇現象(海水由下往上流)，使海平面50公尺以下富含營養鹽的海水上升到海面，讓以營養鹽維生的浮游植物數量遽增，造成葉綠素濃度增加30倍，使得該地區的年度生產量增加2-4 %。由此結果推論，以南海每年平均有14個熱帶氣團或颱風經過，應該會讓南海每年增加20-30%的生產量。此現象不僅會影響到生物圈，甚至可以延伸到全球暖化的議題上，因為浮游植物可以消耗二氧化碳，而降低大氣中溫室氣體含量，因而減緩全球暖化，此顯示出地球系統不同子系統(海洋、大氣、生物)間環環相扣的現象。

參考資料：
維基百科- Cyclone_Nargis  http://en.wikipedia.org/wiki/Cyclone_Nargis
NTU Atmospheric Sciences Newsletter No.3 October 2009 http://www.as.ntu.edu.tw/newsletter/FILE/OCT2009.pdf
中央研究院2 0 0 5 年年輕學者研究著作獎研究成果簡介http://aao.sinica.edu.tw/download/passinglist_jria/123.pdf
台灣大學大氣科學系颱風動力研究室http://typhoon.as.ntu.edu.tw/Biography-chinese.htm