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蘭博電子報

017期-夏日風颱起-颱風與宜蘭

陳可恭 (Ke-Kung Chen) / 國立宜蘭高中自然科教師

壹.序言(摘要)

「颱風」(Typhoon)是最具破壞力的自然力量之一,也是台灣民眾幾乎每年夏、秋都必須面對的天氣現象。蘭陽平原,位臺灣東北角,環山面海,開口迎向太平洋,故而侵台颱風「造訪」宜蘭的比例相當高。特殊的地理位置與氣候特徵,長久以來除了使蘭陽子民對颱風產生特殊的敬畏情結,也使許多颱風俗諺一直在民間流傳著。

颱風已成為蘭陽民眾生活中的一部分。然而,颱風在氣象學上的意涵究竟為何?它為何會被如此稱呼?颱風的生成條件為何?它與宜蘭的關係又為何?這些都是饒富趣味且值得探討的問題。本文謹嘗試援引相關文獻與資料(主要來自中央氣象局的資料庫與出版品),從科學普及的角度對上述問題略做說明與討論。冀能分享各位同好!

關鍵詞:熱帶性氣旋,颱風結構,宜蘭颱風,颱風俗諺。

貳.本文

對生長於台灣的民眾而言,颱風應該是一個耳熟能詳的生活語彙,甚至是每年夏、秋之際都必需嚴陣以對的自然現象。那究竟什麼是「颱風」?又為什麼它會有如此的稱呼?颱風的誕生、結構、移動與消散又有何氣象學上的原理原則呢?以下茲對諸此問題,略作介紹。

一.颱風之定義與誕生

(一)「颱風」是什麼?為何如此稱呼?

若從氣象學的角度來看,颱風是一種由熱帶海洋性低氣壓所發育而成的劇烈天氣系統(熱帶性氣旋);颱風形成時,地面附近的氣流,在北半球是以「逆時針方向由外向旋入」,反之在南半球則是以順時針方向由外旋入。那麼這種天氣現象為何會稱為「颱風」呢?其出現有何典故?在台灣又有何種地域性內涵呢?這些問題,頗具趣味。

對於慣用閩南語的民眾而言,相信許多人都有這樣的成長經驗-小時候,在國曆八、九月間常會聽大人說「『ㄈㄥ ㄊㄞ』要來了,要準備……」(一段與「風」相關且很容易與「篩」字產生語音聯想的提醒語);但等到受學校教育學了國語之後,在正式書籍與報章雜誌上,我們所看到的文字卻往往又是如此寫的-「『颱風』即將來襲,請大家謹防……」。那到底是「風篩」對呢?還是「颱風」對呢?著實令人納悶!

於是,許多人都曾企圖為「颱風」一辭的來源尋找可能的解釋。其中,有人認為颱風是從廣東話的「大風」演變而來,也有人認為颱風其實只是代表「台灣的風」罷了!可是,在乾隆17年由魯鼎梅重修的《台灣縣志》中卻有如此的一段記載:「所云『颱』者,乃土人見颶風挾雨四面環至,空中旋舞如『篩』;台音篩、同台,加風作颱,諸書承誤。」意思是說,所謂「颱」是因為住民看見颶風挾帶風雨在空中旋轉,就如同在使用「篩」這種器具一般!這種「颶風篩雨」的景象即為「風篩」;只是閩南語中的「篩」音同「台」,於是便在「台」字加「風」成為「颱」,如此口語相傳加以諸書承誤,於是就演變成為「颱風」的稱呼了。故而,台大教授林紹豪先生便指出:「颱風」應是從閩南語的「風篩」演變而來的。至今,閩南語仍稱颱風為風颱,可見此一說法應頗為可信(參見後面的圖一及圖二的衛星雲圖,應可感覺此描述是很傳神的;中央氣象局,2005)!

事實上,無論「大風」或「颱風」也好,「風篩」或「風颱」也罷,總之它們就是發生在熱帶海洋上的一種猛烈風暴。其實,颱風並非我們這個地區所獨有,其它熱帶海域同樣也會有,只是各地的稱呼有所不同而已-例如:發生在大西洋西部及北太平洋東部者通常叫做「颶風」(Hurricane);在印度洋上者直呼為「氣旋」(Cyclone);而發生於北太平洋西部及中國南海者,我們則稱之為「颱風」。不過,這些名稱目前幾乎都已由「熱帶氣旋」(Tropical cyclone)來統一稱呼了(師大科教中心,1997)。

(二)颱風誕生的必要條件

從前面的敘述可知,「熱帶」、「海洋」、「低壓」與「旋轉」乃構成「颱風系統」的「條件元素」。因此,亦非所有地區都會產生颱風;最少我們從未聽說哪個颱風發源於內陸地區或北極海!

熱帶地區,介於南北回歸線間的海面上,由於日照強烈,往往容易使海水升溫、水氣蒸發,故空氣溫度高、溼度大。而這種升溫膨脹、密度減小的空氣很容易上升並發生對流作用,於是就會形成所謂的「熱帶低壓」(Tropical depression)(如圖一右所示之 L 區;師大科教中心,1997)。然而,就如同水會從高處往低處流一般,空氣也會自高壓區流向低壓區。當「熱帶低壓 L 」形成時,四周氣壓值較高處的空氣必然會向中心低壓處流動,同時由於夏季太陽直射區會由赤道向北移動,故而南半球之東南信風也會越過赤道轉向成西南季風並和北半球的東北信風相遇,進而促使空氣上升、增強對流作用和造成漩渦現象。這種由西南季風和東北信風相遇所造成的輻合作用和原來的對流作用若持續不斷,便會使低壓區的漩渦繼續加深,也就是使四周空氣加快流向漩渦中心。如此,四周空氣流入愈快風速也就愈大,一旦地面附近最大風速達到62公里/小時(17.2公尺/秒)時,「颱風」便已然成形!

由以上敘述可知,因為需要水氣、熱量與旋轉,於是颱風的生成需有許多環境與物理條件相配合(師大科教中心,1997;陳政改,1995)。例如:

條件一 海面溫度要夠高-在海洋上海水溫度必須達27℃以上,才有足夠的暖溼空氣釋放潛熱、提供能量;一般而言,全球熱帶洋面上常年都能滿足此一條件,只有東南太平洋海域全年海溫皆低於此,所以該海域便無颱風;而西北太平洋上夏季海溫則特別高,這也是颱風活動在此區域特別頻繁的主因。

條件二 緯度不能太小地轉偏向效應才夠大-地球自轉作用有利於氣旋式渦旋的生成,但因為地球自轉所產生的偏向效應(稱為「科氏力」;Coriolis force)作用於單位質量的空氣塊之力為2Ωv sinψ(Ω為地球自轉角速度;v為風速;ψ為所在地緯度),在Ω及v一定的情況下,緯度愈高科氏力愈大,故而必須在南北緯5°以外的區域sinψ值才夠大,由地轉偏向效應方足以導引雷雨胞四周的空氣形成「氣旋式環流」;換言之,在緯度5°以內的區域(像新加坡、吉隆坡等地),由於科氏力效應太小,便無法使氣流產生足夠的旋轉運動,故而從未有颱風生成。

條件三 對流層風切要小-高低層間之環境氣流變化要很小,才不會分散由水氣凝結所釋放之潛熱;對流層風速垂直切變小、上下層空氣相對運動少,潛熱才能在一個有限範圍內加熱的同一氣柱形成暖心結構,發展成為颱風;反之,若對流層風速垂直切變大,潛熱將會被送出初始擾動區,無法形成暖中心,雛型颱風當然也就無法發展;在西北太平洋、西北大西洋、東北太平洋、西南太平洋與南印度洋的熱帶洋面上,對流層風速垂直切變一般較小,於是便有利於颱風的生成。

條件四 初始熱帶低壓擾動配合-大尺度運動最好提供高空幅散(Divergent)、地面幅合(Convergent)的理想環境(示意如圖一);颱風都是從一個原先存在的熱帶低壓擾動發展、加強而成的,於是根據氣象科學家的統計分析,西北太平洋海域(包括南海)的颱風都源自於「間熱帶輻合區」(ITCZ)中的擾動、東風波[1]、高空冷心低壓[2]或斜壓性擾動[3]。

條件五 中對流層溼度要夠大-中對流層不能太乾,相對溼度需大於40﹪-50﹪,否則颱風便不易發展形成。

整體而言,颱風生成所需要的環境條件,大致可簡單歸納如下:海水溫度必須達27℃以上,才能有豐沛的水汽蒸發,供應颱風能量;颱風滋長的區域必須在南北緯5°以外,科氏力方才足以導引雷雨胞四周的空氣形成氣旋式環流;大尺度運動最好提供高空幅散、地面幅合的理想環境。

二.颱風的結構與特徵

一般而言,颱風的尺度約為幾百公里,最大可達兩千公里,最小則為百公里左右(陳政改,1995)。如圖二所示,即為民國85年7月底所發生的「賀伯颱風」(Herb)之衛星雲圖(左)與天氣圖(右);外觀上可看出-其暴風圈範圍大致上比整個台灣的尺度稍大,其雲系結構相當結實,颱風眼明顯可見,其氣流為逆時針方向運動;同時,從天氣圖上亦可見,其環流的等壓線相當密集(約成同心圓狀分佈),風速應相當大。 有關颱風的規模與結構,底下謹以賀伯颱風在85/07/27的狀況為例,略做說明(中央氣象局,2005):

颱風在初生時期,上升氣流會圍成圓柱、中心附近的氣壓會略為下降,近地會形成氣旋式環流(在北半球是以逆時針方向由外向旋入),反之在高空則為反氣旋式環流(可參考圖一右、圖二及圖三)。但是,近海面處由於摩擦作用會使風速減低、科氏力變小、氣流受氣壓梯度力擠壓而往中心處幅合。而當水平方向的空氣塊往中央聚攏,便會強迫上升氣流加速、熱濕空氣抬昇成積雨雲。這時候水氣凝結,釋放潛熱,上升氣流便會直衝對流層頂;同時,此一現象會周而復始,循環不已(師大科教中心,1997)。

颱風之垂直剖面-其外觀與「中國式火鍋」近似,中心處都有一個往上的煙囪(上升氣流)。一個成熟颱風在水平方向由外而內大致可分為三大部分-螺旋雲(雨)帶、雲牆區、颱風眼;各部分的特性約可分述如下(上圖三為陳政改,1995;中央氣象局,2005):

颱風眼-一般呈圓形或橢圓形,在眼區之中心氣壓最低,平均直徑為45公里(如圖二衛星雲圖中漩渦中心的黑點處即是);颱風眼區為下沉氣流,通常是「雲淡風輕」的好天氣,因此常被誤認為颱風已過去,其實往往在此區到達的二、三十分鐘後,狂風暴雨會再度出現而造成災害;颱風眼經過前後之風向恰恰相反;民國51年8月5日的「歐珀颱風」(Opal)與民國85年7月底的「賀伯颱風」,其颱風眼均曾通過宜蘭縣境(其行進路徑如下圖四所示),當颱風眼到達時也曾出現短暫的好天氣,但是隨著另一道眼牆再次進入的時候,則隨之又掀起另一波風雨造成意外災害。

雲牆區-在颱風眼的外面是一個圓環狀的雲區,通常稱為雲牆區;它由一些高大的對流雲組成,其高度一般為15公里以上,寬度約20~30公里。

螺旋雲(雨)帶-雲牆區及其附近區域是產生風雨及破壞力最大的地方,若干條螺旋雲帶從外圍一直向內旋向雲牆區;颱風的螺旋雲帶上會有旺盛的對流作用,其所經過的地方則會有陣雨降落。

同時,從以上圖三中的氣壓的水平分佈可見:颱風氣壓沿通過中心的軸線約呈「漏斗狀」,在其外邊氣壓慢慢下降,當接近颱風中心時急速下降,在眼區達最低值;在中心地區,水平氣壓梯度(單位水平距離內的氣壓改變量)相當大;而此氣壓在空間中分佈的情況,乃影響空氣流動(即「風」的形成)之重要物理因素。此外,風速的變化,也是由外向內增加,並在颱風眼外對流最旺盛處(即雲牆)達到最強;向內至颱風眼區則即急速減小至幾乎無風狀態(如圖三下所示)。

在地面上,當颱風來訪時,颱風眼若恰巧經過所在地,我們大致上可以感覺上述的一些變化;如前所述的「歐珀颱風」及「賀伯颱風」的來襲,對宜蘭人來講即為最佳例證與經驗!

三.颱風與宜蘭

(一)為何颱風常到宜蘭來?

或許有人會問:同為亞洲地區,為何我們幾乎從未聽說新加坡、泰國或馬來西亞遭受颱風侵襲?環太平洋地區如此廣大,為何北太平洋西部的颱風總愛往台灣、日本一帶走?又為何颱風總愛造訪宜蘭?

讓筆者記憶深刻者,當我民國74年來到宜蘭時,曾驚訝地發現此地鄉村的房屋改建率明顯較其它縣市為高。到底為何會如此呢?下圖五所示,係中央氣象局對一百多年來190次登台颱風所做之分段統計(1897-2003):若以登陸地區來分,登陸於彭佳嶼至宜蘭之間的有29次,宜蘭至花蓮之間的有38次,花蓮至成功之間的有27次,成功至台東之間的有34次,台東至恆春之間的有31次,恆春至高雄之間的有18次,高雄至東石之間的有11次,東石至台中之間的有2次;至於台灣西北沿岸則無颱風登陸(中央氣象局,2005)。從此一統計資料則不難理解,為何宜蘭人對「有個堅實的屋舍來抵禦風雨」的期盼會如此殷切、如此堅強!

那造成颱風總愛往台灣、宜蘭風雨總是大的原因,到底是什麼呢?其實,就如同在葫蘆堵橋下把一艘竹筏擺進蘭陽溪一般,竹筏的漂移路徑雖非唯一但絕對有跡可循-它大致上會被溪水所導引,順勢而下!它絕對不可能逆流而漂往南山!相同的道理,颱風的行進路線,也會受大範圍的氣流所控制。

在北太平洋西部生成的颱風,因受太平洋副熱帶高壓環流所導引(請注意圖六左之 H 及箭頭);故而,在太平洋上所形成的颱風,多以偏西路徑移動,但到達台灣或菲律賓附近時,常在太平洋副熱帶高氣壓 H 邊緣,故路徑變化多端,有繼續向西進行者,有轉向東北方向進行者,更有在原地停留或打轉者(如圖六右;中央氣象局,2005)。一般而言,導引氣流明顯時,颱風的行徑較規則,否則颱風的行徑會較富變化;但是,無論如何,襲台颱風中從東部及東北部來襲的機率相當高!

除移動路徑的特殊性之外,當颱風侵襲時(含中心經過及暴風圈影響),各地出現的風力之大小,亦與當地地形、位置等地域性特徵密切相關。台灣地區地形複雜,颱風路徑亦不一致,因此颱風發生時各地的風力相差甚大。例如:東部地區因居颱風要衝且無地形阻擋,故出現在本區的風力常為全台之冠。

颱風因常挾帶豐富水氣,故侵襲時往往帶來豪雨,而這種豪雨又受制於颱風路徑、地形、強度、水氣含量、移動速度、雲雨分佈等因素,故而各地降雨量會產生很大的差別。如圖七所示,由於颱風為強烈的低壓系統,其環流在北半球呈現逆時針方向,故中心北側吹東風、南側吹西風。颱風前進間,當其氣流受地形阻擋時,在迎風面會上升形成雲雨;凝結後的乾燥氣流爬過山脈則會在背風面沿山坡下沉產生又乾又熱的風,即所謂的「焚風」(俗稱「火燒風」)。

當颱風以雷霆萬鈞之勢侵襲台灣東北部時,由於蘭陽平原是三角形、東邊為平闊海岸線其他象限皆為山岳包圍,因此由海岸吹入的風在平原內會會聚成更強猛的暴風,尤其蘭陽溪以南、蘇澳一帶為最。圖七所示,亦為由東北海域登陸之颱風所造成的多雨區與焚風區之示意圖;颱風無論在花蓮以北或以南登陸,宜蘭都位於迎風面的多雨區,因此往往會造成嚴重的災害。

經由以上的數字統計與分析說明,就不難理解為何颱風總愛從台灣東部來襲,也不難理解為何過去的宜蘭人會「聞颱色變」!

(二)幾則有趣的颱風俗諺及其釋義

由於特殊的地理位置與氣候特徵,因而流傳於宜蘭的颱風俗諺頗多。在傳統農業社會中,這些俗語是用以預測天候變化的根據。在宜蘭的天候俗諺中,可明顯發現大多與雨水、颱風和水災相關。茲引幾則有趣的颱風諺語並釋義於后(靜宜大學中文系台灣民俗研究室,2006;華岡氣象台,2006;莊和雄,1992):

六月沒善(好)北
六月如吹北風則可能會有颱風來襲,故稱六月北風來者不善。

六月東七月西,沒大水也風颱
六月吹東風,七月吹西風,就算沒有淹大水也會颳颱風。

九月颱沒人知
表示即使到了九月進入秋季也可能會有颱風,仍應小心防範。

龜山島前風颱做勿會成,龜山島後風颱沒等候
龜山島就像宜蘭的氣象站,假如彩虹出現在龜山島前方就不會有颱風,假如彩虹出現在龜山島背後則表示颱風立即將至。

三年沒做大水,豬母就有金耳勾通戴
冬山河整治前經常洪水氾濫,因此民眾戲稱「假如冬山河三年不淹水,就要打金耳環給母豬戴」;意謂冬山河水患之頻繁,三年不發生水災是不可能之事。

西北颱,不可怠
前述的「歐珀颱風」在宜蘭登陸從新竹出海,即屬此種路徑;造成北部嚴重災害,有791人死亡,501人受傷,房屋全倒7497間,13649間半倒。

颱風要到,海先要嘯
颱風能引發長浪,以及大浪,沿海都可見到。

夏至風颱著出世,霜降風颱跑去藏
每年的七、八、九月乃颱風高峰期,而六月常就有颱風孕育,十分月之後則少見颱風發生;故曰,夏至(每年六月二十一或二十二日)颱風出世,霜降(每年十月二十三或二十四日)颱風跑去藏。

參.結語

颱風已成為台灣民眾生活中不可避免的一部分,特殊的地理位置也使宜蘭成為颱風常愛來訪的標的。颱風固然常給我們帶來災害,但它也經常給我們帶來可觀的水資源,所以它絕非一無是處。因此,我們實在有必要去認識它、瞭解它,以便趨吉避凶,與它達成最佳互動!

肆.主要參考資料

王執明主編(2003):高中基礎地球科學。龍騰文化事業公司。

毛松霖主編(2003):高級中學物質科學地球科學篇。康熙圖書網路股份有限公司。

中央氣象局(2005):颱風百問。台灣 台北。

莊和雄策畫(1992):蘭陽地理鄉土教材。宜蘭縣政府。台灣 宜蘭。

陳政改(1995):天氣與氣候學。明文書局。

陳秋萍(1994):破解颱風的迷思。大地地理雜誌,79期。

師大科教中心(1997):高級中學基礎地球科學。國立編譯館。台灣 台北。

華岡氣象台(2006):歷史回顧。中國文化大學 大氣科學系。

靜宜大學中文系台灣民俗研究室(2006):宜蘭俗語初探─宜蘭的氣候與災害。資料來源/吳敏顯。

伍.註解

[1]東風波-當副熱帶高壓位置偏北,高壓脊呈東西走向時,其南側的深厚東風帶裏受到擾動後容易產生一種波動即稱為東風波;東風波受東風氣流引導,自東向西傳播,在有利條件下會發展成颱風。

[2]高空冷心低氣壓-一種位於對流層高層的冷中心低壓區,特指位於熱帶地區出現之冷心低氣壓,多出現及活躍於夏季。

[3]斜壓性擾動-一種在准靜力平衡的大氣中,由於水平溫度梯度的存在所引起的一種動力不穩定。