Axis Fixed Typhoons and Utilization of Ocean Latent Heat Energy
The ocean accumulates enormous latent heat energy of water vapor (hereinafter referred to as latent heat). Although this energy has long been recognized by humans, it has yet to be fully utilized. On the contrary, these energies will accumulate and form typhoons, posing a threat to humanity. This article proposes a new governance concept that integrates typhoon governance with the utilization of latent heat energy, aiming to transform potential disasters into beneficial resources. The specific implementation of this concept is to select an area far from land on the ocean, and at its central position, artificially construct a sufficiently large positioning circle to use as the axis to restrain typhoons, known as “axis fixed typhoons”. When the position of a typhoon is fixed and there is no land friction interference around it, the typhoon can continue to exist. In this way, the typhoon field became a power plant. The sustained and stable wind power makes the power generation efficiency extremely high, with an annual power generation capacity of up to 100 billion kilowatt hours. Moreover, due to the concentration of wind power, obtaining electricity is as easy as to turn one’s hand. Naturally, this captive typhoon will consume a large amount of ocean latent heat, and the probability and magnitude of forming a natural typhoon will be greatly reduced. At the same time, once the huge green energy of latent heat of water vapor is effectively utilized, it will inevitably reduce carbon emissions, thereby achieving the dual goals of controlling typhoons and protecting the environment.
Managing Typhoons
从古至今，台风(或称飓风)一直是困扰人们生产和生活的自然灾害
如今，人们已明确台风的生成条件，首要的便是气温和水温都需达到26.5℃以上。这个温度条件并不高，其实台风形成主要源于海面潜热能量过剩，是海洋水汽能量在多种条件作用下形成的一种可持续、有序的释放形式。要治理台风，深入理解其运作机制至关重要，为此有必要对台风的能量进行计算。
一般台风，日降雨量平均可达800毫米，中心风力一般在12级以上，风暴中心直径达几百公里。在此，我们粗略估算：以强风暴中心直径200公里、台风眼直径20公里为基准，降雨面积为两圆面积之差，即31,102平方公里，按800毫米降雨量换算，降水体积为249亿立方米。水的比重按1吨/立方米计算，因此每日降雨量约为249亿吨，而南水北调日流量才2.6亿吨，足可见雨量之大。
根据热力学知识，每千克水蒸气凝结时可放出超过2256千焦耳的热量。假设每日100亿吨降雨量，换算后，释放出的潜热能量相当于6,266,600兆瓦时电能。据统计，2019年全球日用电总量为27,000兆瓦时，这100亿吨降雨量就相当于全球日用电量的230倍，足以看出潜热能量之巨大。然而，面对如此巨大的潜热能量，人类既无提取方法，更无转换设备，以上数据只能是纸面上的能量换算。最终，台风把这些能量白白送到了对流层顶端。
再来看海洋潜热能是如何产生热带气旋的。众所周知，潜热能是潜藏在水汽当中的，水汽凝结需要低温环境，对流层的上下温度差正好能够满足潜热释放条件。夏季，对流层下层温度为20℃~40℃，上层温度却是−50℃低温。那我们来计算一下水汽在不同高度的变化情况。根据标准大气特性值可知，天空大气层在海拔1500~2000米时，气温逐步降到0℃。根据常用空气密度表，在一个大气压下，气温30℃时，每千克饱和空气含水量27.2克，到0℃时含量只有3.78克，也就是说88%的湿气已经凝结成了过饱和后的水珠。到对流层顶端−50℃环境时，大气水含量几乎为0。由热力学知识可知，水汽凝结过程中，每克水蒸气会释放2.256千焦耳以上潜热，因为能量守恒，所以这个热量必然会使空气升温，形成相对热空气(高位温)。另外，干空气热容比是1.4焦耳每千克开尔文，由此可计算得(熵)：ΔT = 27.2*2.256/1.4 = 43.8 K。也就是说饱和水汽凝结后干空气可以升温43.8℃。根据气态方程可知，在压强不变的情况下，空气体积和温度成正比。设定原来温度为30℃ (302 K)，增加43.8℃后为73.8℃ (346 K)，体积增量百分比：ΔV = (346 − 302)/302 = 14.5%。正是这个体积膨胀，才使气体有了升力，台风生成和运行过程中风力主要由此而生。通过位温公式：θ = T (1000/P)0.286(
根据以上分析，我们可以得出台风的形成过程。台风始于巨大气旋，气旋上升逐步释放潜热，空气受热膨胀后“浮力”增大，于是像氢气球一样加速上升。上升气流又拖带下层湿空气源源不断上升，形成上升–降温–冷凝–空气升温–再上升的循环过程。恰巧有科氏力的帮助，辐合气流产生了旋转，这种旋转像麻绳一样，形成链式气流，从而使台风延续不断。上升气体到达对流层顶端时大部分水汽已经变成雨水又回到海里或陆地上，干空气获得能量后加入大气环流中。
根据上面的数据，我们可以看出，台风体系规模庞大，破坏力惊人，目前仅靠我们人类的力量和能力是无法与之无法对抗的。国外曾经有人试图对运作中的台风进行控制，但以失败而告终。本文认为，直接与大天体运动对抗与科学原理不符，巨大的潜热能一旦形成释放通道，就会产生巨大惯性气流，企图围堵或消解难度极高。既然我们确认台风是由潜热释放而成，那就可以在未形成台风之前，提前消耗或疏散掉部分潜热，使海洋湿气达不到形成台风门槛。这样就对自然台风起到釜底抽薪的效果。
台风眼是台风的核心特征，与龙卷风和旋风存在明显差异。台风不论大小，均有一个形态或明或暗、直径通常在10~50公里的台风眼。在台风眼区域，空气相对稳定，且所有汇聚气流都围绕其旋转，台风眼自然成为气旋的轴心。但究竟是什么力量推开了奔袭而来的气流，需要深入探究。显然，从它的特性看弄清楚台风眼的成因对于控制台风意义重大。一种观点认为：“是由于中心空气的旋转，旋转过程中产生了离心力，与向中心旋转吹入的风力达到平衡”所致。然而，众所周知，台风眼区域空气相对静止，几乎没有离心力，又怎么能推开外层空气呢？恰恰相反，龙卷风虽有较大的中心离心力，但未能推开一个风眼。这说明上述观点只是从一方面解释台风的形成，是不全面的，更没有揭示台风的本质特性。
从力学角度看，向中心旋转吹入的气流本身具有离心力，这是地球自转的内力所致。若气旋内外温度和湿度一致，且无其他外力，均质流体在梯度力作用下，中心压力最低，气流旋转速度最快，绝非静止状态，龙卷风和旋风均是如此。也就是说，如果台风眼气流不能冲到中心，那么一定有外力存在。其实，在台风中心区域内，由于持续雨水冲刷导致底层空气严重冷却，形成下沉气团，这显然是推开气流的一种力量；此外，台风顶端是平流层，平流层像一个巨大锅盖，阻挡了上升气流扩散，形成阻滞气团。正是上下两种特殊气团的共同作用形成了台风眼。该结论以台风中心底层温度测量数据为依据。在台风卫星云图上可看到台风顶层受到明显压制，形成扩散式平顶。同时，据《台风》一书可知，台风眼底层温度仅有几度(
根据此前关于潜热释放能量的计算可知，饱和气体在释放潜热后产生的“尾气”能够上升至平流层下方，且只能上升至此。平流层气体温度上高下低，属稳定结构。因此，在台风形成过程中，热带气旋的“尾气”无法向上扩散，逐步叠加在平流层下方，虽有水平扩散，但因气压梯度较小，不断上来的“尾气”会滞留在那里，形成一个热“垃圾堆”，而热带气旋下面的空气不断被冰凉的雨水冲刷，温度逐渐降低，失去上升动力，形成下沉气团，即下面的冷“垃圾堆”，此处冷热并不是指绝对温度，而是相对于同层常态而言。当热带气旋达到台风级别时，后面进来的湿热空气受到下沉气团的阻挡，不能再向中心运动。同时，上面的热气团被三面包围，失去了扩散条件。上下气团都无法扩散，只能被包围在中间，这就形成了上热下冷的台风眼。气象学中台风眼上面的空气称作暖心，下面暂且称作冷底。既然是冷底就应具有下沉特性，根据流动力学原理，冷空气并不只限于我们看到的台风眼区域内，它必然会沉到台风眼壁下方。但由于这层冷气的湿度不高，没有形成云雾，故难以被察觉到。具体表现形态可参考
在气象学领域，有研究表明，台风眼虽然是相对静止，但台风眼内有自上而下的下沉气流。本文认为，下沉气流并非来自顶端潜热释放后的“尾气”，据此前计算，潜热释放后空气可升温40℃以上。海面辐合而来的气流温度都在20℃之上，再加上潜热释放的增温，最少可达60℃，但实际并非如此。实际上台风眼底层气温仅有几度。我们可推测，这层下沉冷气在与进来的辐合气流交汇时，必然会相互摩擦和相互掺和，有部分冷气又被带到了台风眼壁内侧，不过因温度低、潜热含量少，升力不足，在惯性作用下，缓慢飘进台风眼内，才形成了下沉气流。不难想到，这层冷空气在接触面上循环进行(如
治理台风应根据以上台风机理寻找新的思路，我们可以借风治风，就是在海洋的特定位置用人为产生的台风来持续消耗海洋潜热。因为这个台风用特殊装置固定了位置，不会登陆，只能大量消耗海洋潜热，从而降低自然台风形成的强度和数量。达到治理台风目的的同时，我们可以用这个轴定台风大力发电，进而实现变害为利的愿望。
轴定台风是前所未有的创新举措，人们必然会质疑轴定台风的可行性，认为台风过于强大，难以控制。然而，深入分析后，我们会发现推动台风中心移动的力量实际上并不大。我们看台风中心有个宁静的台风眼，周围虽然有狂风暴雨，但它却能“从容坐镇”台风中心，牵制住台风眼必然是轴定台风的关键所在。台风是旋转体，只能在适当位置加一个圆圈来限制气流的偏移，相当于给人工台风加了一根轴，冷底是套在轴上的轴承，它们一起抵消气流的偏移力量。那样台风只能围绕被固定之后的冷底旋转，从而就牵制住了台风，最终使台风在选定的台风场上持续运作。我们称这个圆圈为定位圈(下同)，如
单独看定位圈，30公里直径，500米高度，虽然庞大，但与台风体系相比却相形见绌。台风高度可达十几公里，直径数百公里。
我们先分析一下台风中心水平方向移动的原因及其移动力量的大小。根据台风运转的理论研究，促使台风移动最主要的力是科里奥利力和副热带高压，还有高变场、东风波、ITCZ等(
依托定位圈，会有很多种手段固定(牵制)台风，本文认为起码有四种方法来制衡它。第一，冷底调控法，就是利用定位圈底部通风口启闭来调节各个方向的平衡，这种方法适合偏移力较小的情况。特点是能够维持定位圈和台风眼同心。第二，定位圈阻挡法，当某个方向向心风力加大，把大量冷气吹开时，定位圈就会直接和气流接触，因为定位圈轴向基本为垂直面，而冷底是缓斜坡。两者相比，定位圈比冷底能产生更大的阻力，进而有效阻止台风中心继续偏离。但仅仅依靠这种手段是不够的，因为此时已经造成了台风中心偏离，不但影响发电，严重时会造成轴定台风逃逸。第三，导风墙预调控，就是在定位圈外围(约20公里处)增设两块导风墙，高度一般在100米上下，10公里长(见
建造好定位圈后，需要在此处进行人工台风诱导。由于台风系统规模庞大，所需能量极多，其诱导过程绝非像启动电风扇那样简单地加电就能实现起风。太阳的自然照耀以海面积蓄潜热是关键前提，通常只有进入夏季才有可能进行诱导。人工诱导只是在海面基本具备生成台风条件后进行的一种推动和整合。我们将面临两种情况：一是等待自然台风过境时自动落入定位圈，因为定位圈的尺寸与台风眼相近，所以能有效阻挡自然台风在该方向上的气流辐合，由此产生的低气压对台风具有吸引作用；二是进行人工诱导，当海面水温及气温达到26℃以上，且各种气流扰动较小、云团稳定，定位圈上空还形成较厚云层等情况时，便满足了诱导条件。具体诱导方法包括：在定位圈上方喷洒碘化银以促进降雨；释放氢气，促使湿气快速形成上升气旋；还可以在定位圈内通过燃料燃烧直接产生上升气流。当然，人工诱导需根据定位圈周围的气流状况，在定位圈上进行分区精准施放，以使定位圈周围的气压梯度尽量达到平衡。此外，定位圈内还可铺设可控太阳能吸收板，平时用于增加水温，必要时则改为增加气温，从而快速提升空气升力。实际上，定位圈在台风诱导过程中也能发挥重要作用。定位圈呈圆柱形结构，有了它就如同有了烧火的炉灶，它能够整合底层的扰动气流，有助于形成有序的涡旋气流。综合运用这些手段，便能在适当的时机形成台风。
轴定台风就可以源源不断地利用风力发电，这里的风力发电实际上是对潜热能的利用，因为台风的动力来源正是潜热释放后所产生的热势能。前面已经计算过，潜热所蕴藏的能量是极为庞大的，但其中绝大部分能量都白白地散发到了对流层顶端，目前我们还无法对其进行充分利用，海面风能发电虽然本质上也是一种潜热能利用，但由于风力分散且不稳定，导致风力发电效率较低。而轴定台风后，就能克服当前风力发电的不足之处。
由前面的分析可知，云墙外侧底端是台风气流的关口，其下方是下沉冷空气，上方则受旋转气流离心力的作用，阻挡了气流的辐合，进入中心的气流都必须经过它们之间的这个狭窄通道。此处风力最强，而且风速和风向都很稳定，无疑是风力发电的极佳位置。倘若按照风力发电机功率为6 MW来计算，在这种环境下，一台发电机每小时就能发电6000度。每天发电可达14.4万度。我们在周长为94公里的定位圈上至少可以安装400台风力发电机，这样就能实现每日5760万度电能的输出。按每年发电200天计算，年发电量可达百亿度之多。如果在这个锁定的台风周围安装10层这样的发电机，发电量就能达到三峡大坝的千亿度电能产量。而这不过是台风释放潜热量(根据前面计算，每日可达62,666亿度电)的万分之一。由于这个台风位置固定且没有陆地摩擦干扰，台风可以持续运转，电能输出源源不断。由于风力高度集中，获取电能就如同从囊中取物一般容易。这自然比海岸边依靠阵风的发电机效率高得多，不利之处是需要进行远程输电。
此外，除了输出电力，我们还可以将每小时数百亿吨的雨水收集起来，输送到陆地和海岛上使用，这也是一笔巨大的资源。目前淡化一吨海水的成本在4到5元之间。100亿吨雨水收集10%，就是10亿吨。我们按每吨1元计算，每小时就能产生10亿元的效益，每天就是240亿元。
当我们面对浩瀚无垠的太平洋时，自然而然会思考这个定位圈对自然台风能够起到多大的削弱作用呢？接下来，我们需要估算一下这个装置一年能够消耗多少潜热能量。在此过程中，需要根据实际监测来设定一些数据。一般情况下，每小时自然台风的降雨总量可达200亿吨，而轴定台风由于是持续运作的，其周围潜热水汽释放的量较多。我们暂且按照50亿吨来计算，保守估计这个装置每年有200天能够正常运转，这样一来，一年总消耗潜热所对应的雨水总量就是50 × 200 × 24 = 240,000 (亿吨)。根据《台风》一书中的统计数据，一场自然台风的平均持续时间约为7天，西北太平洋和南海，每年一般会生成28个台风。如此计算，总台风的降雨量即为200 × 7 × 24 × 28 = 940,800 (亿吨)。由此可见，一个轴定台风能够消耗掉太平洋上四分之一的多余潜热水汽。从台风的生成条件可知，海面必须有足够多的潜热水汽，且海水和空气的温度要达到26℃以上。定位台风持续释放潜热，会导致周围海面温度和湿度均降低，从而失去形成自然台风的条件。通过上面的数据可以计算出：如果在西太平洋上，容易形成台风的地方分散建立3个这样的轴定台风场，在南海建立1个这样的轴定台风基地，那么我国及周边国家就能大大减少台风的生成概率，即便生成台风，由于海面潜热能的储量不足，风力也不会太大，这样就起到了釜底抽薪的作用。
当定位台风场的数量不足时，广阔的海面上当然还可能再生成自然台风。从能量分布的角度考虑，自然台风会远离定位台风，但这并不影响我们考虑最坏的情况。那就要思考，自然台风经过时会否将定位台风“熄灭”呢？根据双台风效应的变化规律，两个台风为了争夺能源总是相互吸引并缠斗到一起，一旦近距离相遇，自然台风可能被这个轴定台风吸引过来，合二为一；也可能轴定台风的体系被破坏，轴定台风被自然台风“缴获”。那样的话就需要在台风过后重新启动。缠斗的结果主要看哪个系统更强劲和更稳定。轴定台风虽然有定位圈，稳定性高于自然台风，但轴定台风因为持续时间长，能量可能会不足，所以也有被“缴获”的可能。一旦两个台风合二为一，会有两个结果，轴定台风取胜，当然会继续在定位点进行，这是我们所希望看到的结果；但如果自然台风取胜，拉走了轴定台风，自然台风会在短时间内能量得到增强，这需要我们格外注意并加以应对。
为了方便诱导台风和消除自然台风，台风场应尽量远离陆地，并选择容易形成自然台风的地区，比如在台湾东南海面、南海偏僻礁盘上、马绍尔群岛附近等。
为了定位圈工程建设便利，台风场要选在海洋小岛或礁盘上。定位圈成本需要专业人员设计和计算，在此仅根据材料和人工做简单估算。高度虽然有150层楼高，但结构比较简单，估计单位长度的造价应该比同样高度楼房低一个数量级。设想，底层可以是水泥建造，中间用钢架结构，上面可以选用轻薄、韧性好的胶条作为主要建造材料。直径30公里的定位圈，周长接近100公里。按照简单材料和工程对等估算，如果每米造价100万元(RMB)，总造价就是1000亿元(RMB)。通过粗略估算，用人类已经具备的新材料和我国强大的基建能力，定位圈虽然投资巨大，但是定位圈设施建设并不难实现。从发电、防灾、环境三方面效益上看肯定是划算的。经前面计算，年发电量可超千亿度。淡水如果可以利用，收益也是百亿元。而台风灾害造成的损失更惊人，仅1975年第三号台风的残余低压，给河南驻马店地区就造成了直接经济损失100亿元，死亡2万多人(
圈养的台风由于远离陆地，不受陆地摩擦力的损耗，因此可以持续运行。在大量发电的同时，它还消耗掉海面上的潜热能，降低海洋上自然台风的形成概率和级别。另外，在海洋上建立持续运转的台风场，其首要目的是消除自然台风，但这一举措也提前释放了大气中的潜热能，这些能量会导致平流层气体升温，从而加快地球向外释放热量的速度，这样就降低了大气温室效应，最终可能减缓大气平均温度的上升。此外，由于这种大尺度地改变大气结构，实现气候的人为调控，也就有可能减缓或消除厄尔尼诺现象。
任何事物都有两面性，利弊共存。在海洋上建立持续运转的台风场、轴定台风虽然可以降低形成自然台风的概率和造成的损失，但也可能带来新的气象问题，比如它破坏自然形成的大气环流，导致部分地区出现干旱等问题。本文认为，研究和应用台风运作机理，当因势利导，扬长避短，合理管控，采取多种手段平衡应用。轴定台风就像是一味“猛药”，虽然可以有效治理台风，但还需要其他“中药”来平衡大环境，才能最终实现变害为利的目标。本文提出的以风治风的理念是否真正可行，还需要更多的科学论证和广泛讨论。或许本文的奇思妙想能起到抛砖引玉的作用。众所周知，牛力大无穷，原本是危害人类的猛兽，但祖先找到了牛鼻子，成功驯化了它，便成了我们祖辈耕地的好帮手。
综上所述，海洋上蕴藏着巨大的潜热能量，这是不争的事实。以风治风、釜底抽薪、变害为利是治理台风的一种创新理念。建立海洋台风场并轴定台风是实现这一理念的基本方法。在轴定台风的基础上，利用稳定、持续的风力发电高效且能量巨大。利用台风产生电能，就是对水汽潜热能的有效利用，它是一种绿色能源，取之不尽用之不竭。这种能源一旦广泛应用，必然能大大减少化石燃料的使用，必然为环境治理带来巨大收益，可谓一举两得。