双眼墙

正在进行眼墙置换的台风安珀，可以清楚的看到双眼墙结构

双眼墙又称双重眼壁（英语：Double Eye Walls），是一种形成于强度高的热带气旋的一种结构。当一个热带气旋风速大于185千米每小时（115英里每小时）且强度还在增强时，就有可能发展出双眼墙结构。双眼墙结构是指热带气旋原本眼墙外层云系形成第二个眼墙，并且向内移动，内层眼墙会绕着外层眼墙旋转，直至减弱而消失。其一般会伴随着眼墙置换循环，例如2003年掠过巴士海峡及珠江口一带的台风杜鹃；不过亦有出现双重眼壁，但最后眼壁更替失败的热带气旋，路径与杜鹃相当接近的2013年台风天兔即为一例。当热带气旋发展出双眼墙时可以视为其强度达到一个巅峰的指标，若双眼墙顺利完成置换，则风暴强度有机会增强到更高的水平，但过程中气旋系统强度会略为减弱。

历史

最早发现双眼墙是在1956年的台风莎拉和1960的飓风唐娜，当时将其描述为“台风眼里面有台风眼”。1982年Shaprio等人曾利用轴对称模式解释环形对流的内缩可能是由加热与涡度交互作用造成的，但是目前还不清楚是否能用此种架构来解释台风双眼墙的形成。1997年时，Montgomery等人提出双眼墙结构形成的原因可能与径向移行线性罗士比波反应有关。2000年时，Kossin等人对于双眼墙内中心涡旋的稳定性进行了研究，但并没有对双眼墙的形成做更多研究。

2012年杨忆婷在国立台湾大学理学院大气科学系发表的论文中给出了一个双眼墙的定义：台风需要具有沟壑（Moat）结构且足够明显、外眼墙要有够深的对流、要有一定程度的轴对称以及外围环流需要是外眼墙而非螺旋雨带。

特征

拥有双眼墙的台风在太平洋发展的主要都是形成于琉球群岛的南方海域和日本南方的小笠原群岛周围和马绍尔群岛的北方海域，而南海海域则未曾出现过。且大部分中心旋转的涡度都比外围强六倍以上，大部分都出现在8到10月的台风中。双眼墙中，内眼墙的平均直径约为25公里、外眼墙直径约为75公里，内眼墙平均高度约5公里、外眼墙平均高度约10公里，内眼墙的平均厚度约10公里、外眼墙为15公里。

双眼墙形成后，外眼墙会阻断内眼墙的水汽，内部的眼墙则会开始减弱，最终被外眼墙吸收，完成眼墙置换。若内眼墙与外眼墙顺利地完成置换，则热带气旋系统可能增强到更高的强度，也因此许多新闻媒体都会关注发展出双眼墙的台风，并认为该种台风可能发展出扎实的结构。部分气旋在发展出双眼墙结构时会出现路径摆动的现象。

双眼墙形成后，内眼墙的水汽将被外眼墙阻挡，中间出现一个空旷区域称为沟壑（Moat），而不同强度的台风发展出双眼墙时沟壑的宽度也会有所不同，较强的台风沟壑会较窄，而较弱的台风其沟壑的宽度大小则不一。

双眼墙的流体力学

${\frac {\partial \zeta }{\partial t}}+{\frac {\partial (\Psi ,\zeta )}{\partial (x,y)}}=v\nabla ^{2}\zeta$

$\nabla ^{2}\Psi =\zeta$

$\zeta (x,y,0)=\sum _{j=1}^{J}\zeta _{j}P(r_{j})$

其中，$\zeta _{j}$为第j个眼墙之最大涡度，$r_{j}$为无因次径向距离，其换算公式为：

$r_{j}={\frac {\sqrt {(x-x_{j})^{2}+(y-y_{j})^{2}}}{R_{j}}}$

$R_{j}$为在以$(x,y)$为中心的气旋系统中，以$(x_{j},y_{j})$为中心的第j个眼墙的旋涡半径大小。另外$P(r_{j})$是一个函数，其定义为：

$P(r_{j})={\begin{cases}1-e^{(-{\frac {30}{r_{j}}}e^{\frac {1}{r_{j}-1}})},&{\mbox{if }}r_{j}<1\\0\end{cases}}$

结构

双眼墙的结构中，内侧的眼墙称为内眼墙，外侧的眼墙称为外眼墙，内外眼墙之间出现一道环状的干燥无云区域，犹如护城河，称为沟壑（Moat）。

沟壑

沟壑（Moat）或称“护城河”是双眼墙的内眼墙与外眼墙之间的清晰环状区域，其中包含的是缓慢下沉的空气，产生的降水量很少或是完全没有。沟壑内的气流是由伸展和风切变的累积效果主导。风眼墙之间的沟壑是一片空气转速变化较大的区域，并且变化幅度与其和风暴中心的距离成正比。这样的区域在任何拥有足够强度的旋涡中都有可能出现，但还是以强烈的热带气旋中最为常见。

螺旋雨带

螺旋雨带是指热带气旋内有明显降雨的范围，由云和降水所结构，从天气雷达图像来看，其呈弯曲状，并包含了阵雨和雷暴，因此称为螺旋雨带。而根据杨忆婷在2012年提出的双眼墙台风定义，沟壑外部必须为非螺旋雨带的眼墙，否则只能算是螺旋雨带间的缝隙，而不能算作双眼墙结构。

台风眼——

　|
内眼墙

外眼墙

＼　　　　
沟壑（Moat）

螺旋雨带

例子

2013年台风苏力于移到台湾东部海面后，就开始出现“双眼墙”长达8小时之久，虽其“双眼墙”结构较为松散，半径相当大，该台风具有特别大风眼。

出现双眼墙的苏力

参见

• 眼墙置换循环：双眼墙一般都会出现在这个循环中，在这个循环甚至还可能出现“三眼墙”
• 风眼：双眼墙亦是一种风眼

参考文献

1. Black, M. L., and H. E. Willoughby, 1992: The concentric eyewall cycle of Hurricane Gilbert. Mon. Wea. Rev.,120, 947-957.
2. Dritschel, D. G., and D. W. Waugh, 1992:Quantification of the inelastic interaction of unequal vortices in two-dimensional vortex dynamics.Phys. Fluids, A4,1737-1744.