剖析气象界 的 庞然大物

美洲早期的移民十分善于描述飓风的影响，不过对飓风的结构却一点概念也没有。一直到了十九世纪初，自然科学界才开始把飓风当成一个庞大的涡流系统或旋风。

飓风为巨型旋风

新英格兰地区的马具商雷德菲尔德（W. Redfield）是业余的气象学家，他在1821年周游康乃狄克州各地，视察飓风从大西洋中部沿岸数州与新英格兰地区向北肆虐后造成的灾害。他注意到，康乃狄克州东部的树木是向西北方倒下，但该州西部的树却是朝东南方倒下，于是他作出飓风为巨型旋风的假设，这个观点不久后就获得英国工程师雷德（W. Reid）观察结果的支持。雷德当时在中美洲的巴贝多调查1831年一场飓风造成的灾害，并利用航海日志中的风场观测纪录，弥补他对当地风灾纪录的不足，确认了环状风场的本质。

雷德菲尔德和一般人一样，相信飓风仅向上延伸至约1.6公里高的大气层；这个推论有一部分是根据观察发现，飓风经常会遭微不足道的山丘地形严重破坏。然而在古巴，受过物理学训练的耶稣会牧师凡尼（B. Vies）则主张，因为飓风会引发大量的卷云，应该可向上延伸达数公里；卷云是由冰晶组成的，而冰晶只能在较高大气层，那种极度寒冷的条件下才能形成。

针对飓风高度引发的争议一直到了1930年代才尘埃落定，当时的物理定律已经足以排除浅扁型飓风的可能性。今日我们知道，多数的飓风不仅穿过整个对流层，还延伸进入低平流层，有时还高达18公里左右。

1940年间侦察机和雷达的出现，以及1960年间人造卫星的问世，才让科学家有办法判定飓风的细部结构和演变过程。现今几乎所有关于飓风的知识都是来自于飞机、雷达与人造卫星的观测。

微小冰晶组成的卷云幕

1999年弗洛依德飓风接近佛罗里达东岸时，卫星云图用电脑效果凸显出暴风雨内部云层的相对高度。图中旋转的大块云体宽约300公里，而弗洛依德的飓风眼直径则约50公里。围绕着飓风眼的是很深的环状密云，称为眼墙。高层的云构成一层薄幕，笼罩了大部分的环绕密云体；这就是凡尼所说，由微小冰晶组成的卷云幕。因为有这一层薄幕，我们无法看到薄幕下方有数个又深又密的螺旋状积雨云带，散布在相对来说较晴朗的天空中。在飓风眼墙能观察到最强的风，这些螺旋云带就在飓风眼墙外产生豪雨和阵阵强风。

我们再进一步来探讨飓风眼。1994年一艘美国太空梭越过东北太平洋的爱蜜拉飓风时拍摄的照片，从中鸟瞰飓风眼，就像注视着浴缸排水孔的漩涡水流；只差在飓风眼的边界是由云构成，而且飓风眼的“漏斗”抵达海面时会戛然而止。由照片可见眼墙在飓风眼周围形成环状封闭且密实的白云，最强的风雨就在这里发生。不同于浴缸里的漩涡水流，眼墙内的气流绕着飓风眼向上移动，而非向下。眼墙内缘有螺旋状条纹，低云处的飓风眼底座则有两个大型漩涡在打转。

只凭照片绝对无法真实传达身处于飓风眼时的感受。但想像一下，一个32公里宽、16公里高的罗马竞技场，周围有一连串的冰晶沿着令人眩目的白墙落下。而由空中侦察机拍摄的照片，则能带领我们略窥飓风眼之美。

不管飓风的外表多么令人叹为观止，飓风结构和内部运作的方式则要靠人造卫星和飞机上的仪器才能揭晓。在侦察机问世之初，机组人员估计风速的方式，是往下观察海面波涛汹涌程度。今日有大批精密的仪器，能自动搜集大量高品质的资料，让科学家带回实验室分析。

气象雷达神通广大

气象雷达是不可或缺的设备之一，它的运作原理是传送电磁辐射脉冲，然后测量受到雨滴、雪花、冰雹等各种降水形式散射回雷达的辐射。借着测量辐射返回所需的时间，我们可以算出雷达和散射粒子之间的距离；另外借着测量返回的辐射强度（且经过对距离的校正），我们可以推估降水含量。

冰雹之类的大型粒子比雨滴等小型粒子，更能有效率地进行散射，微滴和冰晶虽构成了我们所见的云，但其大小不足以散射出侦测得到的辐射量。因此雷达萤幕呈现的空气中降水含量，是以较大的雨滴和冰晶为主来考量的。雷达天线以绕圆圈的方式扫过周遭区域，并不断传送和接受辐射脉冲，所以能在几秒内就将直径数百公里的环型面积勘测完毕。 ◇

摘自《台风》 天下文化 提供

(http://www.dajiyuan.com)