Sự hình thành bão nhiệt đới

Điều kiện hình thành các cơn bão nhiệt đới

Có sáu điều kiện chính cho việc hình thành các cơn bão nhiệt đới: nhiệt độ mặt biển ấm, sự bất ổn định trong khí quyển, độ ẩm cao ở tầng giữa của tầng đối lưu, lực Coriolis đủ để duy trì một trung tâm áp suất thấp, sự tập trung hoặc sự xáo trộn đã tồn tại ở mức thấp, và gió đứt theo chiều dọc thấp. Trong khi những điều kiện này là cần thiết cho sự hình thành của xoáy thuận nhiệt đới, chúng không bảo đảm rằng một cơn bão nhiệt đới sẽ hình thành.

Vai trò của cường độ tiềm năng tối đa  (MPI)

Kerry Emanuel đã tạo ra một mô hình toán học khoảng năm 1988 để tính toán giới hạn phía trên của cường độ xoáy thuận nhiệt đới dựa trên nhiệt độ mặt biển và các thành phần khí quyển từ mô hình toàn cầu mới nhất. Mô hình của Emanuel được gọi là cường độ tiềm năng tối đa, hoặc MPI. Các bản đồ được tạo ra từ phương trình này cho thấy các vùng có thể tạo ra cơn bão nhiệt đới và siêu bão, dựa trên nhiệt động lực học của khí quyển tại thời điểm chạy mô hình cuối cùng (0000 hoặc 1200 UTC). Điều này không tính đến cơn gió đứt dọc.

Xáo trộn ở mức thấp

Cho dù đó là áp thấp trong vùng phủ sóng liên nhiệt đới (ITCZ), một con sóng nhiệt đới, bề mặt frông hoặc một ranh giới dòng chảy ra ngoài, cần phải có tính năng bậc thấp với độ xoáy và hội tụ đủ để bắt đầu việc hình thành bão nhiệt đới. Ngay cả với điều kiện hoàn hảo ở cấp trên và sự bất ổn định trong khí quyển như đòi hỏi, sự thiếu tập trung bề mặt sẽ ngăn cản sự phát triển của sự đối lưu hữu hiệu và bề mặt thấp. Lốc xoáy nhiệt đới có thể hình thành khi các lưu thông nhỏ hơn trong vùng hội tụ liên vùng liên nhiệt đới kết hợp.

Tương tác vùng khí quyển áp suất thấp thuận lợi

Gió đứt dọc có giới hạn có thể tích cực đối với việc hình thành các cơn bão nhiệt đới. Khi một vùng khí quyển áp suất thấp tầng cao có cùng mức độ với sự xáo trộn nhiệt đới, hệ thống này có thể được dẫn dắt bởi hệ thống cấp trên vào khu vực có độ phân tán tốt hơn, có thể gây ra sự phát triển hơn nữa. Cơn lốc xoáy phía trên yếu hơn là những ứng cử viên tốt hơn cho sự tương tác thuận lợi. Có bằng chứng cho thấy những cơn lốc xoáy nhiệt đới có gió đứt yếu ban đầu phát triển nhanh hơn các lốc xoáy nhiệt đới không có gió đứt, mặc dù điều này xảy ra với cái giá của một cường độ đỉnh cao với tốc độ gió yếu hơn nhiều và áp suất tối thiểu cao hơn  Quá trình này còn được gọi là khởi đầu chênh lệch áp suất (baroclinic) của một cơn bão nhiệt đới. Các xoáy lốc phía trên và các vùng khí quyển áp suất thấp phía trên có thể gây ra các luồng dòng chảy ra ngoài bổ sung và hỗ trợ trong quá trình tăng cường. Cần lưu ý rằng các rối loạn nhiệt đới phát triển có thể giúp tạo ra hoặc làm sâu vùng khí quyển áp suất thấp phía trên hay vùng thấp phía trên theo sau nó do tia thoát ra từ các xáo trộn hay lốc xoáy nhiệt đới đang phát triển.
Có những trường hợp các đới lớn, vĩ độ giữa có thể giúp ích cho quá trình hình thành bão nhiệt đới khi một dòng không khí mức cao đi qua phía tây bắc của hệ thống đang phát triển, sẽ giúp tạo ra sự phân kỳ ở trên cao và tràn xuống bề mặt, kéo theo cơn lốc xoáy. Loại tương tác này thường liên quan đến các rối loạn đã có trong quá trình thay đổi hướng đi.

Vĩ độ trung bình

Các vùng xa hơn 30 độ so với đường xích đạo (ngoại trừ ở gần một dòng nước nóng) thường không gây ra sự hình thành bão nhiệt đới hay tăng cường nó, và các khu vực nhiều hơn 40 độ so với đường xích đạo thường rất là không thuận lợi cho sự phát triển đó. Yếu tố hạn chế chủ yếu là nhiệt độ nước, mặc dù độ cắt tăng tại vĩ độ gia tăng cũng là một yếu tố. Những khu vực này đôi khi bị những cơn lốc xoáy đi ngang qua di chuyển hướng cực từ những vĩ độ nhiệt đới. Trong những dịp hiếm hoi, như năm 2004 (Hurricane Alex), 1988 (bão Alberto), và năm 1975 (Pacific Northwest hurricane), bão có thể hình thành hoặc tăng cường trong khu vực này. Thông thường, các cơn lốc xoáy nhiệt đới sẽ trải qua quá trình chuyển đổi ngoài nhiệt đới sau khi uốn lại hướng cực, và thường trở nên hoàn toàn ngoài nhiệt đới sau khi đạt tới vĩ độ 45-50˚. Phần lớn các cơn lốc xoáy ngoài nhiệt đới thường có xu hướng tái gia tăng sau khi hoàn thành giai đoạn chuyển tiếp .

Gần đường xích đạo

Các khu vực trong vĩ độ xấp xỉ 10 độ của đường xích đạo không gặp một lực Coriolis đáng kể, một thành phần quan trọng trong sự hình thành của cơn bão nhiệt đới. Tuy nhiên, gần đây một vài cơn lốc xoáy nhiệt đới đã được quan sát thấy hình thành trong vòng năm độ của xích đạo .

Những nơi khác

Sự hình thành bão nhiệt đới rất hiếm ở vùng biển đông nam Thái Bình Dương do nhiệt độ bề mặt biển lạnh tạo ra bởi dòng hải lưu Humboldt tạo và độ gió đứt không thuận lợi; không có ghi nhận về một cơn bão nhiệt đới tấn công Tây Nam Mỹ. Nhưng vào giữa năm 2015, một cơn lốc xoáy cận nhiệt đới hiếm được nhận diện vào đầu tháng 5 khá gần Chile. Hệ thống này được các nhà nghiên cứu tuy không chính thức gọi là Katie . Và cũng tháng 5 năm 2018, một xoáy thuận cận nhiệt đới khác hình thành rất gần Chile ở vào khoảng 80 độ kinh Tây và được các nhà nghiên cứu gọi tên không chính thức là Lexi.
Các cơn lốc đã được báo cáo ở ngoài khơi Morocco trong quá khứ. Tuy nhiên, nó là vấn đề tranh cãi về tính chất nhiệt đới thực sự của chúng .
Hoạt động nhiệt đới cũng rất hiếm hoi ở Great Lakes. Tuy nhiên, một hệ thống bão xuất hiện tương tự như một cơn lốc xoáy nhiệt đới hoặc cận nhiệt đới được hình thành vào năm 1996 trên Hồ Huron. Nó hình thành một cấu trúc giống như mắt ở trung tâm của nó, và nó có thể trong một thời gian ngắn là một cơn lốc xoáy nhiệt đới hoặc cận nhiệt đới .

Dự báo theo mùa

Từ năm 1984, Đại học Bang Colorado đã đưa ra các dự báo bão nhiệt đới theo mùa cho lưu vực Bắc Đại Tây Dương, với kết quả tốt hơn so với khí hậu học. Trường đại học đã tìm thấy một số mối quan hệ thống kê cho lưu vực này dường như cho phép dự đoán tầm xa của số lượng xoáy thuận nhiệt đới. Kể từ đó, nhiều người khác đã theo bước của trường đại học, với một số tổ chức phát hành dự báo theo mùa cho vùng tây bắc Thái Bình Dương và khu vực của Úc. Các dự báo có liên quan đến dao động khu vực trong hệ thống khí hậu toàn cầu: Lưu thông Walker có liên quan đến Dao động El Nino-Southern; Dao động Bắc Đại Tây Dương (NAO); Dao động Bắc cực (AO); và mô hình Bắc Mỹ Thái Bình Dương (PNA).