气旋
气旋(cyclone)是指北(南)半球,大气中水平气流呈逆(顺)时针旋转的大型涡旋。在同高度上,气旋中心的气压比四周低,又称低压。它在等高面图上表现为闭合等压线所包围的低气压区,在等压面图上表现为闭合等高线所包围的低值区。气旋近似于圆形或椭圆形,大小悬殊。小气旋的水平尺度为几百公里,大的可达三、四千公里,属天气尺度天气系统。气旋中,天气常发生剧烈的变化,是人们最关心和最早研究的天气系统。
气旋分类的方法很多,通常按气旋形成和活动的主要地区或热力结构进行分类。按地区不同,可分为温带气旋、热带气旋和极地气旋性涡旋(见极地气象学)等;按热力结构的不同,可分为冷性气旋和热低压等。温带气旋大多数属锋面气旋。热带气旋和地方性热低压属暖性低压。发生在热带洋面上强烈的气旋性涡旋,当其中心风力达到一定程度时,就称为台风或飓风;当其移入温带后,将逐渐具有温带气旋的特色。
锋面气旋是由锋面上的波动产生的,多发生于温带的极锋(极地气团和热带气团的交界面)之上,这种波动也称气旋波。温带地区的降水大部分同锋面气旋有关,气旋活动的频次、强弱对人类最密集的温带地区的经济和社会活动有重要的影响,因此它是最受重视的天气系统之一。
在中国还有一种与上述典型的气旋生命史稍不同的气旋。在气旋出现之前,地面先有暖性倒槽或热低压,冷锋从其西北方逐渐移入槽中,同时在倒槽中由于锋生作用产生暖锋,当冷锋进入倒槽与新生暖锋衔接时,在接合处,气压下降,有气旋性闭合环流生成,形成锋面气旋。
在气旋发展过程中,地面气旋始终处于高空气压槽的前方,同高空锋区和急流相对应。在气旋发展的初期,高空槽、高空锋区和急流轴的波幅都很小,气旋位于高空槽前部、锋区和急流的南侧。随着气旋的发展,高空槽加深,高空锋区和急流轴的波幅增大,气旋位置向高空槽、锋区和急流接近。到气旋的锢囚阶段,高空槽发展成冷低压,急流轴的波幅更大,地面气旋中心也从急流轴的南方移到北方,和高空冷低压重合。
在
气旋发展的能量来源于温度对比很大的锋区所积蓄的位能(见大气能量),在暖空气上升和冷空气下沉过程中,位能释放而转换为动能,这有利于气旋的发生和发展。由于气旋区域的空气和周围空气发生交换,所以能量转换过程是非常复杂的。
在发展完善的锋面气旋的极锋上,当受到扰动时,会产生新的气旋波,它将继续按锋面气旋生命史发展。同样,在新产生的气旋的冷锋上,又可产生气旋波。这样,在一条极锋上出现的气旋波往往可达三四个之多,它们形成一串气旋,即称气旋族。气旋族的东南方为副热带高压,其西北方为极地冷高压,整个气旋族位于高空长波槽的前部,并受长波气流的引导,由西南向东北方向传播。环绕整个半球的高空西风带上,一般有4~5个长波,对应于地面也有4~5个气旋族。
在温带地区,有时在一条锋上会出现一连串的气旋,沿锋线顺次移动,最先一个可能已经锢囚,其后跟着一个发展成熟的气旋,再后面跟一个初生气旋等等。这种在同一条锋上出现的气旋序列,称为气旋族。
我国境内出现较少,单个气旋入海后在海上常有气旋族发展,欧洲单个气旋较少,而气旋族却常见。在中纬度的高空,象锁链一样的气旋一个挨着一个,首尾相接,一直延伸到高纬度地区,景色非常美丽壮观。 每一族的气旋个数不等,多达5个,少则2个。一般北半球常有四个气旋族同时存在。每一个气旋族都与一个高空大槽相对应,而气旋族中的每一个气旋都和大槽槽前的一个短波槽相对应。我国东北低压、蒙古气旋、黄河气旋、江淮气旋和东海气旋等,都属于温带气旋。它们的活动对东北、华北地区和江淮流域的天气有很大的影响。
对流层下部的暖性气旋。按静力学关系(见大气运动的平衡状态)气压随高度而减小,但暖性气旋中心的气压递减率远远比四周大气的小,因此热低压随高度迅速减弱,热低压的上空,即对流层中部已为暖高压所取代,所以热低压是较浅薄的天气系统。热低压主要于夏季发生在大陆上,是由于日照强烈,使对流层下部空气变暖而形成的,所以热低压具有地方性的特点。夏季在印度北部对流层下部的南亚低压以及在土耳其和中国西部经常出现的准定常热低压。
对流
大气中的冷、暖空气被切断的过程往往相互进行,冷空气可以为暖空气切断,暖空气也可为冷空气切断。在切断低压的东北部和西北部,常有被切断出来的闭合暖高压,这就是阻塞高压。切断低压和阻塞高压均稳定少动,对上游东移的天气系统起着阻塞的作用。
气旋的影响
锋面气旋系统对原有的单一天气系统控制下的天气产生的影响, 由于气流从四面八方流入气旋中心,中心气流被迫上升而凝云致雨,所以气旋过境时,云量增多,常出现阴雨天气,即气旋雨。在锋面天气系统中,无论冷锋还是暖锋,锋面上方的暖气团都是沿锋面抬升的,都将形成有云和降水的天气,即锋面雨。当两种系统结合在一起形成锋面气旋后,将辐合成更强烈的上升气流,天气变化将更为剧烈,往往会产生云、雨甚至造成暴雨、雷雨、大风天气。 在图中,冷锋和暖锋的降水区域会略有不同。因冷气团密度大于暖气团,冷气团始终位于暖气团之下,锋面始终倒向冷气团一侧,降水区域总是位于锋面的冷气团的一侧,图中在CD前方会形成宽阔的暖锋云系和相伴随的连续性降水天气,在AB后方会形成狭窄的冷锋云系和降水天气。气旋中部(冷锋雨区与暖锋雨区之间)则是单一暖气团控制下的晴好天气。
锋面气旋的发展
锋面气旋也有它的发生,发展和消亡的过程。对锋面气旋常有两种认识:一种认为是有封面(准静止锋活冷锋)发生扰动,逐渐形成低压中心,演变而成锋面气旋,可以简单理解成现有锋面,再形成气旋;另一种认为是地面低压先形成,进而产生锋面,发展成为锋面气旋。两种锋面气旋在起始发展条件上虽然有一定的区别,但是在形成以后,发展过程却十分相似。
相关术语
气旋:气旋又称为低气压气旋。占有三度空间的、在同一高度(等压面)上,具有闭合等压(高)线,中心气压(高度)低于周围的大型涡旋。在北半球,空气作逆时针旋转;在南半球其旋转方向则相反 反气旋:反气旋又称高气压。气旋和反气旋是一个系统的两个方面。 气旋
江淮气旋:是指出现在江淮地区的气旋。 东北气旋:又称东北低压。活动于我国东北地区的气旋。是影响我国的重要天气系统之一。 锋面气旋:亦称极锋气旋、波动气旋、斜压气旋。产生于温带极锋发展中的波动上强烈斜压性气旋。我国有由锋面进入低压槽、浅低压或台风后发展成为锋面气旋的。 冷涡:冷性低涡的简称。中心冷于四周的涡,其强度随高度的增加而增强。 东北冷涡:活动于我国东北地区或其附近的高空大型冷涡。它是能够维持3-4天或更长时间的深厚系统。 西南低涡:亦简称西南涡。在西藏高原及西南地区特殊地形和一定环流共同作用下,产生于我国西南地区。
气旋与反气旋的判断
遵守螺旋定则,南半球用左手,北半球用右手。大拇指的指向是气旋中心空气的上下,四指的指向是该天气系统的旋转方向。