南大天氣學(xué)原理第五章3

低緯地區(qū)的其它天氣系統(tǒng)熱帶輻合帶熱帶云團東風(fēng)波熱帶副熱帶渦旋§5.3熱帶輻合帶(ITCZ)

和熱帶云團熱帶輻合帶又稱為赤道輻合帶、赤道槽，是南北兩半球副熱帶高壓帶之間氣壓最低、氣流匯合地。信風(fēng)帶輻合帶：又稱為信風(fēng)槽。是東北信風(fēng)與東南信風(fēng)交匯成的一條漸近線形式的氣流匯合的地帶。無風(fēng)帶輻合帶：也稱為季風(fēng)槽。輻合帶處于東風(fēng)帶和西風(fēng)帶之間，是東西風(fēng)的過渡帶，在輻合帶中，地面基本靜風(fēng)。赤道輻合帶的兩種類型西太平洋季風(fēng)槽的地面流場與云型.左斜實線區(qū)為云區(qū)，其中的右斜實線區(qū)為深對流云區(qū)

西太平洋信風(fēng)槽的地面流場與云型，圖的上部有一個東風(fēng)波存在

熱帶輻合帶的位置及其季節(jié)變化隨著太陽高度角的變化，熱帶輻合帶的位置發(fā)生季節(jié)性南北移動。北半球夏季，由于副熱帶高壓北移和西南季風(fēng)增強，熱帶輻合帶位置偏北；冬季則相反，輻合帶位置偏南。熱帶輻合帶的位置及其季節(jié)變化在不同的地區(qū)是不一樣的，在中、東太平洋地區(qū)，熱帶輻合帶出現(xiàn)在5N~10N附近，季節(jié)性的南北移動幅度很小，幾乎沒有跨越赤道的移動。大西洋上與中東太平洋相似，也是常年存于北半球。在中南半島的經(jīng)度，熱帶輻合帶活動于25N和10S之間。7月，它的平均位置在我國南海東部，8月位于臺灣島以南，9月在20N左右的南海北部，10月開始南退到8~15N之間，11月在赤道和5N之間，12月活動于10S和赤道之間。平均OLR的季節(jié)變化3-5月6-8月9-11月12-2月§5.3.2熱帶輻合帶的季節(jié)內(nèi)變動熱帶輻合帶的中短期變化，主要表現(xiàn)在其位置的南北移動和走向的變化，以及強度的變化，包括增強、減弱、斷裂、消失、重建等過程。西太平洋地區(qū)輻合帶的演變過程1.不活躍階段當(dāng)來自南半球的東南信風(fēng)較弱時，西太平洋地區(qū)低層盛行北半球副熱帶高壓南側(cè)的東北信風(fēng)，赤道西風(fēng)較弱、范圍小，它與東北信風(fēng)的匯合區(qū)位于南海地區(qū)，熱帶輻合帶較弱，位置偏南。菲律賓以東的赤道地區(qū)的洋面上為兩個半球的信風(fēng)的匯合區(qū)，匯合區(qū)內(nèi)是一些分布散亂的信風(fēng)云系，在這個階段很少有熱帶氣旋形成。2.活躍階段當(dāng)南半球的東南氣流加強時，西太平洋地區(qū)出現(xiàn)大范圍的西風(fēng)和南風(fēng)，輻合帶北移。在輻合帶水平切變較大的地區(qū)出現(xiàn)氣旋性渦旋環(huán)流，產(chǎn)生大面積的云團。衛(wèi)星云圖上表現(xiàn)為一條東西向連續(xù)的密蔽云帶，熱帶氣旋最易在其中產(chǎn)生。§5.3.3

熱帶輻合帶的形成機制海溫的作用：熱帶輻合帶的位置幾乎就是在赤道地區(qū)的海溫最大軸線上。數(shù)值模擬的結(jié)果也表明，熱帶輻合帶總是移向海溫較高的區(qū)域。CISK機制：與熱帶氣旋發(fā)生發(fā)展一樣，當(dāng)?shù)蛯虞椇蠋蟼?cè)的西南風(fēng)大，形成輻合和氣旋性渦旋時，在邊界層摩擦輻合的作用下，出現(xiàn)上升運動，凝結(jié)潛熱釋放，加強了低層的輻合，可使對流云系進一步發(fā)展，如此反復(fù)作用而形成輻合帶。邊界層臨界緯度機制：實際發(fā)生的擾動的角頻率若與科氏參數(shù)相同，則在該緯度處將產(chǎn)生很大的上升運動，有助于形成輻合帶。§5.3.4熱帶云團從衛(wèi)星云圖上發(fā)現(xiàn)熱帶地區(qū)存在大范圍的云區(qū)，其中直徑約4個緯距以上的稱為云團。熱帶天氣系統(tǒng)大多是在云團的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，而且云團移行所經(jīng)之地會出現(xiàn)大風(fēng)和暴雨，于是，云團成為人們近年來所感興趣的熱帶天氣系統(tǒng)之一。1.云團的分類(三種類型)(1)一般云團云區(qū)水平寬2-12個緯距。一個云團由許多積雨云所組成，其頂部常常見光亮碎片，并由此放射出卷云砧。一般云團常見于赤道輻合帶中，它對我國華東和華南地區(qū)有較大影響，是發(fā)生熱帶氣旋和東風(fēng)波的源地。(2)爆米花狀云團云區(qū)寬度小于1個緯距，面積小于10000km2，它由若干個積雨云胞組成。這種云團出現(xiàn)在南美大陸的熱帶地區(qū)，有明顯的日變化，午后發(fā)展，夜晚消失。(3)季風(fēng)云團

6-9月間出現(xiàn)在東南亞及鄰近海上。在冬季，云團位于5-10N；自6月中開始，隨季風(fēng)的推進，云團爆發(fā)性地向北發(fā)展，在10-20N,70-100E地帶，常常為1-2個季風(fēng)云團所覆蓋。這是世界上規(guī)模最大的云團，南北寬度由幾個緯距到10個緯距，東西長度可達20-40個經(jīng)度，由于它與西南季風(fēng)活動密切聯(lián)系，故稱為季風(fēng)云團。2.云團的結(jié)構(gòu)云團由許多中、小對流云系所組成，其中，小對流云系的數(shù)量要大大超過中對流云系。中對流云系即所謂的活躍的深對流云胞，或稱積雨云胞，尺度為10-100km的為大型積雨云塔，生命期為數(shù)小時到1天左右。小對流云系是一種孤立的深對流云系，亦稱積雨云性熱塔，其直徑為4-10km，生命期為30分鐘到數(shù)小時。中對流云系的垂直結(jié)構(gòu)一般分為三層：流入層、對流運動層、流出層。流入、流出層的厚度一般是1km左右，其余為對流區(qū)。云區(qū)內(nèi)的上升氣流區(qū)占中對流云系的10%，占整個云團的1%。上升氣流的平均速度10m/s，而向下氣流的速度約為0.1m/s。上升氣流區(qū)的溫度比環(huán)境溫度高1-10oC，而下沉氣流區(qū)溫度一般比環(huán)境溫度低1度左右。云團中降水面積很大，不過，強烈的降水集中于中對流云系的上升氣流區(qū)。云團內(nèi)中低空有較大的氣旋性渦度，250hPa以上為反氣旋性渦度。400hPa以下為輻合，其上為輻散。150hPa以下以上升運動為主，上升在400-300hPa之間達到最大。§5.4東風(fēng)波在副熱帶高壓南側(cè)的東風(fēng)帶中，?？梢娨粋€倒V形低壓槽區(qū)或氣旋性曲率最大區(qū)，呈波狀形式自東向西移動，稱為東風(fēng)波。東風(fēng)波的兩種模式與東風(fēng)波相結(jié)合的云系種類很多，常見的有逗點形和旋渦狀云。在大西洋上還有一種云帶呈對稱的倒V型云系。在夏季和初秋季節(jié)，當(dāng)西太平洋副熱帶高壓位置偏北呈東西向帶狀分布時，副熱帶高壓南側(cè)常常有東風(fēng)波進入我國沿海，影響我國的廣東、福建、浙江、江蘇及山東等省份。§5.5熱帶副熱帶渦旋§5.5.1氣旋性渦旋1.低層氣旋性渦旋這種渦旋源于赤道輻合帶中的靜風(fēng)赤道槽(季風(fēng)槽)中，由于槽的南側(cè)為西風(fēng)，北側(cè)為東風(fēng)，當(dāng)槽兩側(cè)的風(fēng)場加強時，有時能形成渦旋。這種渦旋產(chǎn)生的地區(qū)主要有北太平洋、中國南海、孟加拉灣、北大西洋東部等，它在適當(dāng)?shù)臈l件下可發(fā)展為熱帶氣旋。2.洋中槽內(nèi)的高空低渦洋中槽內(nèi)一般沒有閉合的氣旋性渦旋，但當(dāng)洋中槽異?；钴S時，洋中槽在南亞高壓的南側(cè)向西伸展到我國南海上空，并在槽內(nèi)形成一連串冷性渦旋沿槽線自東向西移動。這種低渦向下延伸時，能在低層誘生出新的擾動，條件適宜時能引起熱帶氣旋的發(fā)生。

氣旋性閉合渦旋波狀結(jié)構(gòu)(略偏東北)§5.5.2反氣旋性渦旋當(dāng)南半球的氣流越過赤道以后，發(fā)生反氣旋性彎曲，在適當(dāng)條件下，可形成具有高壓性質(zhì)的閉合環(huán)流，稱為赤道反氣旋。赤道反氣旋中心盛行下沉氣流，天氣晴好?；钴S在我國南海和西太平洋地區(qū)的赤道反氣旋：主要出現(xiàn)在夏季，生命期約3天左右，其水平半徑約1000km，大多數(shù)出現(xiàn)在對流層的中低層。直徑2000km，氣流向外流出300hPa為平直東風(fēng)氣流溫度場分布特點在400hPa以下，赤道反氣旋的中心附近為暖區(qū)，暖區(qū)在400hPa最強；在400hPa以上，隨著反氣旋環(huán)流的消失，轉(zhuǎn)為冷區(qū)。渦度和散度場渦度赤道反氣旋中心附近，低層為大范圍的負渦度區(qū)，負渦度在700hPa最強，700hPa以上反氣旋渦度逐漸減弱。散度850hPa到300hPa赤道反氣旋中心為輻散區(qū)，最大輻散位于600-500hPa之間；300hPa以上是輻合區(qū)，最大輻合在200hPa附近。垂直運動赤道反氣旋中心附近從850-200hPa都是下沉區(qū)，下沉運動在500hPa最強；反氣旋中心的南北兩側(cè)為上升運動，最強的上升運動出現(xiàn)在北側(cè)。赤道反氣旋的形成①當(dāng)南半球的氣流加強時，越過赤道，轉(zhuǎn)成西南風(fēng)，然后受北半球氣流或氣壓場影響又折回南半球，形成尺度較大的反氣旋環(huán)流。此時，北半球常有熱帶輻合帶的活動。②副熱帶高壓南伸，和緩沖帶連通，在赤道附近被切斷形成反氣旋。③南半球東南信風(fēng)越過赤道后，由于科氏參數(shù)隨緯度增加，其軌跡發(fā)生折向，在摩擦力影響下在5°N附近形成尺度小于1000公里的反氣旋環(huán)流。這種反氣旋環(huán)流的強弱和越過赤道氣流的強弱有關(guān)。

赤道反氣旋的生命史(1)推進階段

來自南半球的大尺度氣流越過赤道向北推進，赤道輻合帶向北移動，在赤道輻合帶云帶中，風(fēng)的切變和氣旋性渦度最大區(qū)常有熱帶氣旋生成。赤道反氣旋的生命史(2)轉(zhuǎn)向階段當(dāng)南半球的空氣進入北半球1-3天后，由于反氣旋性相對渦度增加，使空氣折向東行，隨而折向南。這個階段赤道輻合帶的云帶變化不大。赤道反氣旋的生命史(3)切斷階段約一天后，閉合的反氣旋性環(huán)流形成，赤道輻合帶云帶斷裂，在反氣旋性中心區(qū)出現(xiàn)晴空區(qū)。此時，反氣旋全部為南半球的空氣所包圍。赤道反氣旋的生命史(4)混合階段隨著云帶分裂，北半球的空氣進入反氣旋南部。南、北半球的空氣圍繞反氣旋四周相互混合。赤道反氣旋的生命史(5)爆發(fā)階段約一天后，大量的北半球信風(fēng)氣流進入赤道反氣旋南部，反氣旋開始向西北方向移動。由于北半球信風(fēng)和南半球氣流的共同作用，造成強烈的輻合區(qū)，使云帶加強，變成一條爆發(fā)性云帶，產(chǎn)生暴雨。赤道反氣旋的生命史(6)相互作用階段爆發(fā)性云帶消失后，在反氣旋中心的南部仍保留相當(dāng)強的南和東南氣流，阻擋冷鋒向東南推進，赤道反氣旋和南移的冷鋒相互作用，有時能引起冷鋒上產(chǎn)生氣旋波。小結(jié)1、熱帶氣旋的活動概況2、熱帶氣旋的基本結(jié)構(gòu)3、熱帶氣旋形成的必要條件4、熱帶氣旋的移動路徑及影響移動的主要物理因子5、西太平洋副熱帶高壓的形成原因、結(jié)構(gòu)、天氣、表征方法、位置和強度的變化特征及其與我國東部雨季的聯(lián)系6、南亞高壓的形成原因、結(jié)構(gòu)與天氣7、基本概念-熱帶輻合帶、熱帶云團、東風(fēng)波復(fù)習(xí)思考題1．低緯度地區(qū)主要天氣系統(tǒng)有哪些？低緯度地區(qū)天氣系統(tǒng)發(fā)生發(fā)展的主要能量是什么？2．熱帶氣旋發(fā)生為什么會有季節(jié)性和地區(qū)性？其分布情況如何？3．?dāng)⑹鰺釒庑葡岛吞鞖夥植嫉闹饕卣鳌?．?dāng)⑹鰺釒庑目臻g溫壓場結(jié)構(gòu)及流場分布特點，并與鋒面氣旋作比較。5．熱帶氣旋形成的熱力和動力條件是什么？如何理解？6．什么是第二類條件性不穩(wěn)定(CISK)？7．熱帶氣旋基本路徑有哪些？影響熱帶氣旋路徑的因子有哪些？