颱風中心附近的輻合現象

颱風中心附近的輻合現象
高雄市立高雄女子高級中學地球科學科張家齊教師/國立台灣師範大學科學教育研究所許瑛玿教授責任編輯
　
通常解釋「輻合作用」時，會如此陳述：「近地面處空氣向低壓中心聚集，空氣被迫向上運動，出現上升氣流，容易造成陰雨的天氣」。但是這樣的說明無法解釋颱風眼附近微弱的下沉氣流，卻是氣壓最低所在。 

換個方式來說明「輻合作用」，如果把近地面的空氣水平運動想像成道路上行駛的車子，每輛車相當於一個空氣塊。那麼，要產生輻合作用的方式有兩種：對撞或者追撞。對撞，是兩輛運動方向相反的車子，在同一直線上互撞；而追撞發生在兩輛車同方向運動，但後車速度比前車快時而撞上。 

颱風中心附近氣流，可以下圖示意，假設北半球有一等壓線為正圓的低壓系統，近中心的等壓線較外圍密集。低壓系統空氣塊的運動，受到氣壓梯度力、科氏力、摩擦力的影響，最後會使空氣塊以逆時針逐漸往中心方向靠近。於是，只要外圍空氣塊的向中心方向運動速率，較近中心的空氣塊向中心方向運動速率為快，就發生輻合作用。這情況就像圓環上的有許多車道，車子一面逆時針運動的同時，也一面向內側車道移動。如果外側車道的車子切進內測車道的速率，比內側車道向更內側切進的速率快，就會發生撞車一樣。 

為什麼外圍的空氣塊徑向運動速率會比近中心快？事實上，空氣塊在做氣旋式運動的時候，有一部份的氣壓梯度力是做為圓周運動之向心力。隨著空氣逐漸向內部運動的時候，其旋轉半徑越小，維持氣旋式旋轉所需要的向心力也就越大。因此，越往中心，向中心方向運動速率越小。那為什麼颱風眼氣壓最低，反而沒有雲？那是因為越往颱風中心，等壓線越密集而風速越大，為能維持氣旋式旋轉所需要的向心力也越大，這導致空氣最後反而不容易進入颱風中心，使得颱風中心區域雖然氣壓最低，其輻合作用反而最弱，甚至在颱風眼附近有微弱的下沉氣流。