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北太平洋中部高空槽和高空冷涡 高空槽是如何形成的

2024-07-11  来源:天气网  【字体:  

导语:高空槽,作为大气环流中的一种重要天气系统,通常是指在对流层中高层出现的气压槽,即气压值相对较低的区域。在北太平洋中部,高空槽的形成往往与西风带的气流波动密切相关,当西风带中的气流受到地形、海洋热状况等多种因素的影响,会产生波动和扰动,进而形成高空槽,接下来就一起去看看高空槽是如何形成的吧!

北太平洋中部高空槽和高空冷涡 

北太平洋中部高空槽和高空冷涡 高空槽是如何形成的

高空槽

夏季在北太平洋对流层上层有一个高空槽。平均位置在北太平洋中部。它的槽线呈西南-东北向,位于地面副热带高压脊线以南5°—10°的地方。这个高空槽叫做北太平洋中部高空槽(简称太平洋高空槽)。太平洋高空槽对这个地区的环流和天气有很重要的影响。

尤其是在高空槽中经常形成冷的气旋性涡旋,当它们的势力向下伸展时,常常可以导致热带风暴或台风的发生,有一些西太平洋台风就是通过这种方式生成的。因而近年来,太平洋高空槽受到了人们更多的重视。在北大西洋中部对流层上层也有一个高空槽存在,其作用与北太平洋高空槽相似。有人把这两个槽统称为大洋中部高空槽。早在廿多年前,根据热带太平洋对流层上部夏季出现西风的事实已经推测到这个高空槽的存在。以后进行的对流层上部月平均环流分析和研究为这个槽的存在提供了更多的依据。直到1961年,在太平洋地区各层风场气候分析中,在300—200毫巴才明确地显示出高空槽来。

后来,随着高空测风资料的增多(尤其是根据高空飞机的测风报告)以及卫星云图的应用,才把太平洋高空槽肯定为夏季热带和副热带地区对流层上层的重要长波系统。近几年来,这个槽的演变也受到了我国气象工作者的注意通过初步研究揭示出不少西太平洋台风和热带波动与太平洋高空槽有关系。太平洋高空槽一般在200毫巴最明显。高空槽的强弱每年、每季、每月都有不同。有时高空槽表现为一个横槽或一条切变线,其中没有涡旋;有时高空槽发展很盛,由一系列闭合的涡旋环流组成,这在夏季和秋季(7—10月)最为常见。在高空槽的南侧,即近赤道附近是高压脊区或反气旋环流区,常常由几个东西排列的反气旋环流组成。这些反气旋环流中心与高空槽构成一个整体常常向西移动,当它们的辐散场迭加在低层扰动之上,对扰动的发展会有明显的影响。在高空槽与高压脊区之间是一条西或西南风带,其中最大风速区即为副热带急流。

这支急流可以从150°E向东北一直伸展到北美东岸,经常在太平洋中部的夏威夷群岛上空通过。这支急流对低层的天气扰动和东太平洋台风的强度有显著影响。太平洋高空槽有一定的云系分布。根据卫星云图。每年在5—10月,在10°—25°N,120°E—150°W太平洋地区,发现有不少有组织的云系,其中有些云突然出现又突然消失。由于出现这些云系的中低层经常是宽广的东风信风,所以最初人们常把这些云系当作是信风积云。但是艾萨或艾托斯卫星照片的分辨率一般是3—8公里,而信风积云的大小多在一公里以下,因而散乱分布的信风积云在云图上是拍摄不出来的。信风中出现的大部分云系应该与太平洋高空槽有关。除了在高空涡旋附近以外,沿槽线一般云量最少。

在槽线南面和东南几个纬度距离的西风和西南气流中,云系最多,多为对流云。如果西风的强度大于20米/秒,常能观察到沿气流方向有很长的急流卷云带出现。在高空槽的西面和西北面,云量也不多,但有时也可以看到有组织的卷云带,这种卷云带沿槽后东北气流向西南扩展。如果东风较强(200毫巴上风速大于30米/秒),还可观察到横向的卷云线,因而属于东风急流中的卷云带。由于高空槽云系的分布有一定特点,可以根据卫星云图上云区分布来近似地确定高空槽线的位置。首先识别出对流层上部西南气流中对流云区的轴线以及少云区,槽线就定在对流云线之北少云区附近。如果有高空涡旋云系存在(弯曲的云线),并且能据卷云砧定出高空风方向,就能把高空槽的位置定得更准。

太平洋高空槽是夏季太平洋地区高层的主要系统之一。它的进退和活动演变对整个太平洋地区的环流与天气都有明显的影响。根据最近的研究,它的作用至少有三个:首先,在槽中形成的涡旋,当势力向下伸展时,在低层或地面可以诱生出新的扰动。以后扰动在有利的环境下可能发展成台风。因而高空槽的第一个作用是对低层扰动或台风的形成起到一种触发或启动作用。高空槽的第二个作用是改变热带扰动的环境流场,从而形成对扰动发展有利的环境条件。当高空槽显著向西移动和伸展时,槽区可以到达南海上空。这时在南海上空槽前地区出现西风气流,代替了那里经常存在的东风气流。由于现在是高空西风重迭于低空西南季风之上,而不是高层东风重迭于低层西南季风之上,所以风的垂直切变大大减小,这对南海台风的发生发展是有利的。

另外高空槽南侧的高压脊区这时也常常重迭在低层辐合区之上,高压的高空辐散气流促使辐合区中扰动周围的对流活动增强,甚至可发展成台风。另外,强的风速区还能把低压扰动上空的多余热量迅速带走,也能有利于台风发生。高空槽的第三个作用是通过高低层环流的相互作用对低层扰动或台风有激发或抑制作用。入们观察到,当低层东风带中的扰动(如东风波)或台风从东面移到大洋中部高空槽槽前急流的南侧时,由于高层这里是反气旋性切变区,扰动的质量环流可以得到激发,对流增强,云量增多,环流加强。当扰动移到急流轴以北时,由于这里是气旋性切变区,质量环流受到抑制,云量减少,扰动减弱。这种情况在大西洋上较常见,在太平洋上也有类似现象。

从北美西部海面热带辐合区生成的飓风常常在高空东风引导下向西或西北移动,当它们移动到夏威夷群岛以东洋面上时,在高层常遇到太平洋高空槽的作用。最后高空的卷云罩被吹走,高空辐散场受到抑制,飓风减弱或消失,因而东太平洋的飓风能够通过高空槽移入西太平洋的并不多,只有少数可以到达西太平洋。在高空槽中经常形成许多气旋性涡旋。涡旋是冷性的,所以叫高空冷涡。关于高空冷涡的存在五十年代初已有入发现,当时观测到200毫巴流场经常由一系列的涡旋组成。这些涡旋随高空槽通过太平洋向西移动,到达西太平洋地区,在那里引起一些台风或风暴的生成。它们的移动速度平均15—20公里/时。有时高空冷涡与高空槽不连在一起,而被切断出来,这种冷涡一般静止少动。

北太平洋中部高空槽和高空冷涡 高空槽是如何形成的

高空槽

在高空冷涡内部气流是下沉的,因而在低压内部环流区内一般观测不到很多的云。云区主要出现在冷涡的外围,以对流云为主。积雨云最常分布在冷涡的东南和南部边缘,有时在南部和西南部也观察到深厚的对流云。冷涡云量的多少和组织情况与许多因子有关,例如高空闭合环流的大小,冷涡向下伸展的深浅,对流层下部的条件(海温、信风逆温层高度和强度、静力稳定度和水汽含量),因而高空冷涡从大洋东部移到大洋西部时,云系在外貌上会发生一定的变化。并不是所有冷涡都能产生云,有些冷涡的云系很稀少或没有云。高空冷涡的主要演变方式是势力向下伸展深浅的变化。

涡旋只伸透到700毫巴,在地面仅出现一个诱导槽或东风波。涡旋较强,伸透到地面。这时在东风气流中出现一个弱的气旋性涡旋。这种情况一般只限于发生在西太平洋地区。由于高空冷涡强弱变化,向下伸透的深浅也随之变化,故在地面上有时出现涡旋,有时不出现涡旋;有时只在高空冷涡下方附近反映一个风速最小值区,而没有什么风向变化,甚至完全没有反映。这给热带地面分析带来一定困难。但不论何种情况,地面系统(涡旋、波动、风速最小值)都是高空冷涡的组成部分,随冷涡一起移动,不能脱离涡旋单独运动。即使高空冷涡从西向东移动,地面低槽也必须逆着低空的东风向东(即上游方向)移动。虽然地面环流变化很大,但冷涡云系变化很小,因而现在常根据卫星云图上冷涡云系追踪冷涡前后几天的活动。

低空辐合和稠密云区位于地面系统东部。因为系统是随高度向西北倾斜,所以在低空辐合区或稠密云区之上高空是辐散区。涡旋云系中的弯曲积云线常与700毫巴气流方向一致。实际观察到的涡旋云系比上述模型要不明显,有时涡旋云系的一部分被大片卷云所遮盖。有时高空冷涡在西移过程中加强。这使对流活动增强。由于在高空潜热释放,在对流层上部不断增暖,这时反而使冷涡强度开始减弱,最后完全消失,并且在对流区之上出现一个高压脊。其范围能不断扩大,最后发展成天气尺度的反气旋环流。

大洋中部槽也减弱。由上可见,冷涡加强和发展的结果,使地面出现一片增强的对流活动或坏天气区,但这个过程又包含它自身衰亡的因子,这反映了一个事物的两个方面。在200毫巴上,还有一种冷涡不是在热带就地生成的,而是由中纬度西风槽中切断移入热带的。这种冷涡在许多特征上与太平洋高空槽中冷涡都相似。有人2曾对我国大陆上空这样一个高空冷涡作过分析。

高空槽是如何形成的

高空槽主要是在西风带中由于气流波动形成的低压区域。具体来说:

在北半球的中高纬度地区,特别是在3公里以上(500hPa)的高空,西风气流盛行。在这些西风气流中,常常会产生波动,形成低压(槽)和高压(脊)。

这些西风槽多为东北—西南走向,东面(槽前)盛行暖湿的西南气流,空气作上升运动,对应地面是冷、暖锋和气旋活动的地方,天气变化剧烈,多阴雨天气。西风槽的西面(槽后)盛行干冷的西北下沉气流,天气晴好。

此外,热带对流层高空槽是在北太平洋中部和北大西洋中部热带地区上空的对流层上部形成的低压斜槽。这种类型的高空槽主要在热带地区形成,与中高纬度地区的西风槽形成机制略有不同。

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