雙眼牆颱風

雙眼牆颱風 (concentric eyewall)
國立苗栗高級中學地球科學劉承珏老師/台灣師範大學科學教育研究所許瑛玿教授責任編輯

2007年8月，強颱聖帕出現了明顯的雙眼牆現象(concentric eyewall，或可稱為eyewall replacement)，這種情形到底代表著什麼，或是具有什麼樣的科學意義呢？以下簡單介紹雙眼牆颱風的形成及眼牆置換的過程：

中央氣象局觀測到聖帕有明顯的雙眼牆，颱風中心看起來有如一個甜甜圈。圖片來源：http://tw.epochtimes.com/7/8/18/63304.htm

雙眼牆的現象通常發生在風速大於185m/h以上或是強度夠強(一般說來)，且正在加強中的熱帶氣旋或颱風中。此時颱風原來的眼牆可能已經合攏，或是太 小，外面一層的螺旋雲帶便會形成第二個眼牆，並且向內移動，最後將內眼牆的水氣及角動量轉移到自己身上。由於眼牆是颱風中風速最強的部份，此時颱風的內眼 牆被外眼牆束縛注，因而在眼牆置換的這個時候，颱風會有些許的減弱，直到內眼牆完全的被外眼牆取代，颱風才會重新繼續增強。

而根據國內學者的研究，眼牆置換的發生要有以下的必要條件：１．颱風中心旋轉的渦度要比外圍強六倍以上。２．外圍對流區的面積要比內圈大一倍以上。當颱風 出現雙眼後，外眼牆會阻斷水氣進入內眼牆，也就造成內外眼牆間出現一個看起來像甜甜圈的乾燥區域，此區域即是外風眼(moat)。

對於這個眼牆置換現象的發現，部分原因需歸功於美國正富的天氣改造計畫-「破風計畫」(Project Stormfury)，原本計畫預計在眼牆外圍進行種雲，以期能達到減弱颱風的效果，但研究單位很快發現，眼牆的置換是颱風的自然動力變化過程，而非人為 干擾所制。這個發現也導致了該計畫的終止。

但由於早期雷達觀測較不發達，雙眼牆的觀測較為缺乏，因為一般的衛星無法清楚判斷爽眼牆的結構，現今則在偵查飛機及雷達觀測的普及下，發現有雙眼牆的颱風 並不少，目前發現大西洋至少有二分之一的熱帶氣旋會經歷眼牆置換的過程，甚至經歷不只一次的置換循環，甚至有可能出現三眼牆的情形。

目前對於外眼牆產生的機制仍不甚清楚，過去研究人員發現颱風在過山時亦會有雙眼牆的現象，因此部分學者認為地形效應可能是造成雙眼牆的原因，但後續的模擬 發現沒有地形擾動下仍會有眼牆置換過程發生。目前許多研究都朝向綜觀尺度的向內擾動造成雙眼牆的出現，這樣向內的小尺度擾動會造成颱風中心氣壓快速降低， 但仍無法證實這是雙眼牆形成的必要條件。另外，在颱風形成過程中有所謂的WISHE理論(wind-induced surface heat exchange)，主要在敘述颱風形成過程中大氣跟海洋的交互作用，當海洋傳向大氣的熱通量增強，會導致較強的大氣循環，然後再造成更強的熱通量，形成 一個正回饋的效應，也有部分的學者認為這與雙眼牆有關，但同樣的，這並非雙眼牆形成的必要因素。因此目前我們需要更多更精細的觀測結果，來了解這個颱風奇妙的成長過程。

參考資料
1. Atlantic Oceanographic and Meteorological Laboratory (http://www.aoml.noaa.gov/hrd/tcfaq/D8.html)
2. wiki-Eyewall replacement cycle (http://en.wikipedia.org/wiki/Eyewall_replacement_cycle)
3. wiki Eye (cyclone) (http://en.wikipedia.org/wiki/Eyewall)