冷空氣的增幅作用 冷空氣密度大還是熱空氣密度大

導(dǎo)語(yǔ)：冷空氣的增幅作用在氣象現(xiàn)象中占據(jù)著舉足輕重的地位,。當(dāng)冷空氣團(tuán)侵入溫暖地區(qū)時(shí),，它不僅帶來(lái)了溫度的驟降，還通過(guò)其特殊的物理性質(zhì)對(duì)當(dāng)?shù)氐臍夂蛳到y(tǒng)產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響,，而且冷空氣的密度較大,，這使得它在地表附近形成高壓區(qū)域，隨著冷空氣的進(jìn)一步擴(kuò)散,，高壓區(qū)域向四周擴(kuò)展,，推動(dòng)暖濕空氣上升，這一過(guò)程中,，暖濕空氣中的水汽被冷卻凝結(jié),，形成云層和降水，為地區(qū)帶來(lái)豐富的水資源,，那么冷空氣密度大還是熱空氣密度大,？下面就去了解了解吧！

冷空氣的增幅作用?

冷空氣

在許多研究臺(tái)風(fēng)暴雨的著作中,，都十分強(qiáng)調(diào)冷空氣對(duì)臺(tái)風(fēng)暴雨的增幅作用,，并為廣大預(yù)報(bào)員長(zhǎng)期預(yù)報(bào)實(shí)踐所證實(shí)。為什么在同一地區(qū),，不同季節(jié)登陸的臺(tái)風(fēng),，在同樣的路徑下，暴雨有時(shí)差異很大呢?例如，在5～6月和9～11月登陸的臺(tái)風(fēng),，其雨量經(jīng)常比7~8月的雨量大,，特別是福建、廣東,、廣西等地,，這種現(xiàn)象更為突出。

其原因就是因?yàn)槌Ｓ欣淇諝獾挠绊懺谄鹱饔?。這種例子是很多的,，臺(tái)風(fēng)過(guò)程的降水分布。這次臺(tái)風(fēng)強(qiáng)度不大,，5月28日08時(shí)中心在廣東斗門登陸,，近中心最大風(fēng)力11級(jí)，最低氣壓982hPa,登陸后很快減弱為熱帶低壓,，29日08時(shí)中心氣壓為999hPa,位于24.0°N,、112.9°E,就是在廣東西北部，這時(shí)距福州的直線距離還有700km左右,，可是從閩東北的霞浦到閩西南的武平長(zhǎng)達(dá)幾百千米的廣大范圍內(nèi),，卻普降暴雨。這是由于28日從華東沿海有弱冷空氣南下的結(jié)果,?；洊|的大暴雨中心也是由于5月25日冷空氣南下到華南之后，華南斜壓不穩(wěn)定加強(qiáng)造成的,。強(qiáng)熱帶風(fēng)暴路徑和過(guò)程雨量圖,。

這次強(qiáng)熱帶風(fēng)暴中心的最北緯度不超過(guò)21°N,距福建有5～6個(gè)緯距之遙，然而,，在福建出現(xiàn)大范圍過(guò)程雨量大于100mm的暴雨區(qū),，其中主要降水是發(fā)生在11月16日。1986年11月16日福建境內(nèi)日雨量大于50mm的暴雨,，其中東南沿海地區(qū)有15個(gè)測(cè)站日雨量大于100mm,最大的是晉江市達(dá)163mm,就是在盛夏期間登陸的臺(tái)風(fēng),，像這樣大范圍的日雨量大于100mm的暴雨也不多見，其原因就是由于冷空氣南下,，侵襲到臺(tái)風(fēng)北側(cè)的倒槽中引起,。以上我們?cè)?jīng)討論過(guò)的7426臺(tái)風(fēng)倒槽暴雨，也是由于冷空氣侵襲到臺(tái)風(fēng)向北伸的倒槽引發(fā)的,。從1974年11月8～10日北京到汕頭△P2?時(shí)間剖面圖上,，自11月8日02時(shí)開始從北京向南移的△P??最大值的軸線十分明顯地看出其向南移的過(guò)程，11月9日02時(shí)△P?正值到達(dá)福建,，9日14時(shí)到達(dá)華南沿海,，于是從9日開始福建開始出現(xiàn)暴雨，持續(xù)兩天。

7422臺(tái)風(fēng)更為典型,。這次臺(tái)風(fēng)由西北太平洋上生成,，向西北移，16日14時(shí)加強(qiáng)為臺(tái)風(fēng),，近中心最大風(fēng)速曾達(dá)40m·s-1,最低氣壓達(dá)974hPa,。19日14時(shí)，當(dāng)臺(tái)風(fēng)中心靠近廣東西部海岸時(shí)(圖6-86),從西北向華南移的冷鋒,，也于10月19日02時(shí)到達(dá)華南沿海，如圖6-87所示,，臺(tái)風(fēng)與冷空氣耦合在一起,。

冷空氣南下的過(guò)程十分清楚，負(fù)變溫中心軸線從西北指向東南,，直達(dá)西沙,。由于受冷空氣影響，氣溫顯著下降,，梧州和湛江△Tz?都達(dá)-12℃,位于臺(tái)風(fēng)前進(jìn)方向的陽(yáng)江圖可見華南沿海氣溫都在24℃以下,，大部分在20℃以下。同時(shí)圖上還可見到一個(gè)有趣的事實(shí)：從廣東西部沿海向東南伸出一個(gè)冷舌,，恰好就是7422臺(tái)風(fēng)過(guò)去24小時(shí)所經(jīng)的路徑,。可能是由于風(fēng)浪引起深層較低的海溫向上翻滾的結(jié)果,。以上大量事實(shí)表明,，在7422臺(tái)風(fēng)進(jìn)入南海之后，由于冷空氣侵襲到臺(tái)風(fēng)倒槽,，造成了臺(tái)風(fēng)倒槽大暴雨(參見《臺(tái)風(fēng)倒槽暴雨》一節(jié)),。

如果沒(méi)有冷空氣入侵，臺(tái)風(fēng)倒槽前的東北氣流也不容易形成,，在許多西行進(jìn)入南海在粵西登陸的臺(tái)風(fēng)中,，經(jīng)常出現(xiàn)這種情況。例如8621(Forrest)臺(tái)風(fēng),，臺(tái)風(fēng)外圍雨區(qū)范圍小,，雨量也不大。1967年10月17～19日,，臺(tái)灣省新寮(23°35 N,、121°45 E)出現(xiàn)我國(guó)氣象、水文觀測(cè)以來(lái)最大的暴雨,。10月17日08時(shí)到18日08時(shí)24小時(shí)降雨量為1672mm,、3天總量為2749mm。與世界各地最大雨量紀(jì)錄相比，僅次于南印度洋上的留尼汪島錫勞斯的24小時(shí)雨量1870mm,、3天總量為3240mm,居世界第二,。這次特大暴雨，與6718(Carla)臺(tái)風(fēng)活動(dòng)有關(guān),。這次臺(tái)風(fēng),，于10月12日在關(guān)島西南方洋面上生成，以后向西北偏西方向移動(dòng),，并迅速發(fā)展加強(qiáng),。10月15日08時(shí)，臺(tái)風(fēng)中心最低氣壓達(dá)900hPa,近中心最大風(fēng)速80m·s~ 為最強(qiáng),，17日凌晨到20時(shí)之間穿過(guò)呂宋島北端進(jìn)入南海,。

19日穿過(guò)雷州半島，20日08時(shí)在北部灣消失,，這次臺(tái)風(fēng)前期移速很快,，平均約5個(gè)緯距·天-1.登陸呂宋島前后移速減慢，臺(tái)灣省的特大暴雨就出現(xiàn)在移動(dòng)速度減慢的這段時(shí)間,。這次特大暴雨,，并不是由于臺(tái)風(fēng)中心登陸引起，而是由冷空氣侵入到臺(tái)風(fēng)中心北側(cè)強(qiáng)的東風(fēng)擾動(dòng)(也是倒槽)引起的,。

東亞有大槽發(fā)展,，并迅速加深。16日移到140°E,強(qiáng)度達(dá)到最強(qiáng),，在低槽加深過(guò)程中,，引導(dǎo)冷空氣向南爆發(fā)。15日以后冷鋒尾端靜止在臺(tái)灣東北部,，850hPa也有明顯一△T2?中心東南移到華東南部沿海,。與此同時(shí)，臺(tái)灣東部海面出現(xiàn)了一支強(qiáng)的東南氣流,，它與冷空氣引起的東南沿海的東北氣流構(gòu)成一個(gè)類似東風(fēng)波的倒槽,，加上其他有利因素的共同作用下，于是造成臺(tái)灣新寮附近的特大暴雨,。它和我們前面分析過(guò)的7422臺(tái)風(fēng)倒槽形成福建省境內(nèi)的大暴雨過(guò)程十分相似,。1977年8月下旬上海發(fā)生的一次特大暴雨，也是由于冷空氣侵入到臺(tái)風(fēng)環(huán)流外圍引起的,。

降雨量

1977年8月21日晚上上海市寶山縣,、嘉定縣發(fā)生了一場(chǎng)歷史罕見的特大暴雨，暴雨中心在寶山塘橋,，2天降雨量為597.7mm,24小時(shí)最大降雨量為581.3mm,。這場(chǎng)暴雨,，主要集中在21日上半夜22時(shí)到22日07時(shí)這段時(shí)間內(nèi)，歷時(shí)僅10小時(shí),，塘橋8小時(shí)內(nèi)降雨達(dá)540.4mm,一小時(shí)最大降雨量達(dá)147.5mm,30分鐘最大降雨量為81.0mm,都超過(guò)上海市歷史上各時(shí)段的雨量最高紀(jì)錄,。這次暴雨與7707(Amy)熱帶風(fēng)暴活動(dòng)有關(guān)。8月16日08時(shí)大約在22.5°N,、132.0°E附近形成的熱帶低壓,，曲折、緩慢向偏西(WSW—WNW)方向移動(dòng),，于8月19日20時(shí)在臺(tái)灣臺(tái)東以東約200多千米的海面上加強(qiáng)為熱帶風(fēng)暴,，21日20時(shí)在臺(tái)灣海峽南部轉(zhuǎn)向NE方向移動(dòng)，強(qiáng)度較弱,，最大風(fēng)速不超過(guò)24m·s-1,。

但熱帶輻合區(qū)很活躍，且位置偏北,，輻合區(qū)內(nèi)還有3個(gè)熱帶低壓，這次暴雨,，并不是由于熱帶風(fēng)暴直接引起,，而是發(fā)生于其北側(cè)離熱帶風(fēng)暴約1000多千米外的中低層?xùn)|風(fēng)氣流中。在熱帶風(fēng)暴向北移的同時(shí),，在500hPa圖上,，中高緯西風(fēng)槽強(qiáng)烈發(fā)展，并在華北切斷一個(gè)冷渦,，隨著冷渦的加強(qiáng)和范圍擴(kuò)大,，有小股冷空氣南下，雖然地面鋒系不明顯,，但850hPa有明顯的一△Tz?南移,。這股不強(qiáng)的冷空氣南下侵入到來(lái)自海上的近中心最大風(fēng)速具有13m·s-1東風(fēng)急流中，于是形成了一場(chǎng)大暴雨,。臺(tái)灣新寮暴雨的發(fā)展很相似,。對(duì)深入內(nèi)陸的臺(tái)風(fēng)殘余環(huán)流引起的大暴雨的分析研究中，都表明有冷空氣的顯著作用,。例如,，著名的“75.8”河南駐馬店地區(qū)的特大暴雨過(guò)程，在三場(chǎng)主要暴雨的形成中都有冷空氣的作用,。

第一場(chǎng)8月5日的暴雨,，是由于臺(tái)風(fēng)殘余環(huán)流的東風(fēng)擾動(dòng)與從河西走廊移過(guò)來(lái)的西風(fēng)槽前中低層中尺度暖式切變?cè)谀详?yáng)和駐馬店之間相交，暴雨區(qū)就在這些交點(diǎn)附近,。第二場(chǎng)8月6日的暴雨,，則是由于冷空氣直接侵入到熱帶低壓環(huán)流中引起的,。在衛(wèi)星云圖上，可以看出兩個(gè)高空槽(AA ,、BB )已和熱帶低壓連接,，第三場(chǎng)暴雨，則是由于熱帶低壓,、低層偏東急流和低層?xùn)|風(fēng)和東北風(fēng)或東風(fēng)和東南風(fēng)之間的輻合線與冷鋒的交點(diǎn)附近,。這場(chǎng)暴雨，冷空氣影響最明顯,，暴雨最強(qiáng),。這是一個(gè)臺(tái)風(fēng)殘留的低壓環(huán)流深入內(nèi)陸與多次小股冷空氣入侵到熱帶低壓中心或其外圍造成的臺(tái)風(fēng)暴雨中最突出的，也是我國(guó)內(nèi)陸由于臺(tái)風(fēng)環(huán)流為主要誘導(dǎo)原因造成的一次最大的暴雨過(guò)程,，當(dāng)然還有其他有利暴雨的因素在起作用,。

7412(Lucy)熱帶風(fēng)暴于8月11日20時(shí)在福建惠安登陸后深入內(nèi)陸，在皖北,、蘇北,、魯南出現(xiàn)了特大暴雨。8月13日特大暴雨出現(xiàn)在皖北一蘇北,，最大日雨量中心在蘇北宿遷(334mm)和泗洪(316mm),。8月14日特大暴雨區(qū)移到魯南，最大日雨量中心在莒縣(263mm)和沂水(247mm),。其原因,，也是由于冷空氣侵入熱帶低壓倒槽中，使熱帶低壓環(huán)流北側(cè)雨量突然加大,。8月11日,，由熱帶風(fēng)暴和北方冷空氣活動(dòng)范圍內(nèi)，低層各有一個(gè)輻合中心,，高層各有一個(gè)輻散中心,，12日高層兩個(gè)輻散中心已先行合并加強(qiáng)，形成一個(gè)大范圍強(qiáng)烈的高層輻散區(qū),，13日低層兩個(gè)輻合中心也合并加強(qiáng),，從而在35°N附近出現(xiàn)了低層強(qiáng)輻合疊加著高層強(qiáng)輻散的強(qiáng)烈的上升運(yùn)動(dòng)，于是形成了皖北一蘇北一魯南特大暴雨,。

判斷冷空氣活動(dòng)有很多方法,，如有冷鋒系統(tǒng)南移是最直觀的。如因移近臺(tái)風(fēng)外圍,，由于流場(chǎng)上的原因,，有時(shí)鋒系不甚清楚，可用△P?進(jìn)行分析,。一般來(lái)說(shuō),，△P24O線可近似代表冷鋒活動(dòng)的位置,，暴雨通常就形成在△P240線附近。低層(常用850hPa代表,，有時(shí)也可用700hPa代表)-△T??中心移動(dòng)軌跡也是一個(gè)判斷的辦法,。固定某范圍內(nèi)的高空高度平均廓線，高空西風(fēng)槽活動(dòng)位置或者是作某一范圍內(nèi)θ高空垂直剖面圖,，分析是否有高空鋒區(qū)存在等,，都是可用的方法。

冷空氣密度大還是熱空氣密度大

冷空氣的密度大于熱空氣,。這是因?yàn)闊崦浝淇s的原理,，當(dāng)空氣受熱時(shí)，它會(huì)膨脹,，體積變大,，導(dǎo)致密度變小。相反,，冷空氣由于溫度較低,，分子活動(dòng)不活躍，分子間間隙較小,，體積不變或略有收縮,，因此密集程度較高，密度較大,。

由于冷空氣的密度較大,，它傾向于往下沉,，而熱空氣由于密度較小會(huì)上升,。這種現(xiàn)象在自然界中很常見，例如,，當(dāng)我們使用暖氣時(shí),，熱空氣會(huì)上升，而冷空氣則下沉,。因此,，在較高的位置，通常會(huì)感覺(jué)到較冷,，因?yàn)槔淇諝饷芏容^大并往下沉積,。

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