熱帶波動(dòng)是什么現(xiàn)象 熱帶的原理是什么

導(dǎo)語(yǔ)：熱帶波動(dòng)是什么現(xiàn)象？熱帶波動(dòng)的產(chǎn)生與其所處的地理環(huán)境密不可分，而且熱帶地區(qū)由于太陽(yáng)輻射強(qiáng)烈,，地表溫度高，大氣對(duì)流旺盛,，這為熱帶波動(dòng)的形成提供了有利條件，當(dāng)大氣中的暖濕氣流與冷干氣流相遇時(shí),，就會(huì)產(chǎn)生不穩(wěn)定的氣象條件,，進(jìn)而引發(fā)熱帶波動(dòng)，下面就去看看熱帶的原理是什么吧,！

熱帶波動(dòng)是什么現(xiàn)象

熱帶波動(dòng)

在熱帶地區(qū),，除臺(tái)風(fēng)外經(jīng)常發(fā)生許多熱帶擾動(dòng)，熱帶波動(dòng)是其中之一,。過(guò)去,，熱帶波動(dòng)主要指的是東風(fēng)波。近十年來(lái),，熱帶波動(dòng)概念有了一些改變，認(rèn)為除了東風(fēng)波以外,，還包括所有熱帶地區(qū)形成的波動(dòng),。

熱帶波動(dòng)可能有六種來(lái)源：(1)東風(fēng)波，(2)赤道波,，(3)對(duì)流層上部冷渦勢(shì)力向下伸展,，在低空東風(fēng)氣流中誘生的波動(dòng)，(4)由中緯度延伸或切斷在低緯地區(qū)的低槽轉(zhuǎn)變成的波動(dòng),，(5)赤道附近東風(fēng)區(qū)中風(fēng)速輻合區(qū),，(6)熱帶低層渦旋向北伸出的倒槽。雖然熱帶波動(dòng)包括的范圍很廣,，但主要的是前三種,。

由表可以看出一個(gè)事實(shí)：波長(zhǎng)較長(zhǎng)的擾動(dòng)主要位于高層,，波長(zhǎng)較短的擾動(dòng)主要在低層。在熱帶大氣中存在著很復(fù)雜的波譜,，從10000公里以上的開爾文波到中小尺度波動(dòng)(表中只給出天氣尺度和行星尺度波動(dòng)),。模式的主要特點(diǎn)是波軸隨高度向東傾斜。在低層在波軸以西是輻散下沉區(qū),，出現(xiàn)好天氣,，波軸以東是輻合上升區(qū)，出現(xiàn)壞天氣,。后來(lái)Merrit[51根據(jù)加勒比海的資料和衛(wèi)星云圖對(duì)Riehl模式作了重新評(píng)價(jià),。他指出，經(jīng)典東風(fēng)波模式雖然存在,，但云系分布范圍要小,，次數(shù)也不象以前認(rèn)為的那樣多。另外東風(fēng)波云系中經(jīng)常具有渦旋狀外形,，可能在其中已有閉合環(huán)流出現(xiàn),，而不是單純的波動(dòng)。所以他認(rèn)為應(yīng)用東風(fēng)擾動(dòng)的概念代替東風(fēng)波概念,。

之后Riehl?21也對(duì)其早年提出的模式作了補(bǔ)充,，認(rèn)為東風(fēng)波至少有兩種結(jié)構(gòu)，其主要差別在于輻合區(qū)(或天氣區(qū))位于波軸以西,，還是以東,。這與風(fēng)場(chǎng)的垂直結(jié)構(gòu)有關(guān)，如果東風(fēng)波在低層移動(dòng)得比基本氣流慢,，波軸以西是輻散區(qū),，以東是輻合區(qū)。如果移動(dòng)得比基本氣流快,，在波軸以西是輻合區(qū),，以東是輻散區(qū)。但不論輻合區(qū)或云雨區(qū)分布在那一邊,，對(duì)波軸都是不對(duì)稱的,，所以東風(fēng)波模式是一種不對(duì)稱模式。大致與Riehl東風(fēng)波模式提出的同時(shí),，Palmerl?3提出了太平洋的赤道波模式,。有人從理論或統(tǒng)計(jì)上對(duì)赤道波進(jìn)行過(guò)研究[54]。Frank[55]根據(jù)大量衛(wèi)星觀測(cè)資料結(jié)果,，提出倒“V”型對(duì)稱式的東風(fēng)波模式,。

其中云帶大體上與低空風(fēng)切變方向一致。波軸正好位于倒“V”云帶的平分線上,。這種東風(fēng)波起先在大西洋中部和西部發(fā)現(xiàn),，每天連續(xù)向西移動(dòng),。其中有些波動(dòng)起源于非洲。由衛(wèi)星云圖總結(jié)出的第二個(gè)東風(fēng)波模式是渦旋模式[561.這種東風(fēng)波常有較明顯的天氣,，并且地面或低層有渦旋環(huán)流出現(xiàn),，云帶或雨區(qū)出現(xiàn)在波軸之后，它是一種較強(qiáng)的東風(fēng)波,，這與Merritt指出的事實(shí)一致,。從Riehl,Merritt,Frank等人研究結(jié)果可以得出，倒“V”型模式代表較弱的或早期的東風(fēng)波模式,，主要出現(xiàn)在大西洋中部和東部;不對(duì)稱模式代表較強(qiáng)或發(fā)展的東風(fēng)波,，主要出現(xiàn)在大西洋西部和加勒比海地區(qū)。在東,、中太平洋上也可以經(jīng)常發(fā)現(xiàn)一些倒“V”云型西移,，而在西太平洋上少見，這里以渦旋狀云系為多,，這與大西洋的分布情況十分相似,。最近Fett57等對(duì)倒“V”模式提出異議。

他認(rèn)為東風(fēng)波不應(yīng)呈東西對(duì)稱分布,，槽線應(yīng)定在倒“V”云帶平分線以西5°的地方,，此處都能分析出一個(gè)渦度中心。整個(gè)倒“V”型云系位于槽后,，成為波系的一部分,。實(shí)質(zhì)上Fett模式強(qiáng)調(diào)了不對(duì)稱性的重要性。近年來(lái),，不少人利用波譜分析和綜合法對(duì)中,、西太平洋熱帶波的平均結(jié)構(gòu)進(jìn)行了研究.提出了一些熱帶波的模式，在低層,，波區(qū)的溫度比周圍空氣冷,，高層比周圍空氣暖。暖區(qū)與最強(qiáng)的對(duì)流活動(dòng)區(qū)一致,，這個(gè)事實(shí)表明,，潛熱釋放是波動(dòng)高層增暖的重要原因。波軸的傾斜很小,，主要對(duì)流區(qū)就在波軸附近。Chang和Nita也得到類似的模式,，差別在于在他們的模式中冷,、暖區(qū)位于波軸之東。波軸隨高度向東傾斜,。

上述模式雖然有一些差別,，但都揭示了最強(qiáng)的對(duì)流活動(dòng)區(qū)中低層是冷區(qū),，高層是暖區(qū)，這一重要事實(shí)的發(fā)現(xiàn)對(duì)于波動(dòng)能量的來(lái)源和維持具有重要意義,。當(dāng)波動(dòng)從西太平洋東端(如馬朱羅島)移到最西移時(shí)(雅浦島),波的結(jié)構(gòu)會(huì)發(fā)生系統(tǒng)性的變化,。在最東端時(shí)，波軸隨高度向東傾斜,，到中間地區(qū),，波軸趨于垂直，到達(dá)西面季風(fēng)區(qū)時(shí),，波軸隨高度向西傾斜,。相應(yīng)溫度、濕度,、云,、雨區(qū)也隨之逐漸西移。在東端時(shí),，降水和主要密云區(qū)位于槽線以東,，到達(dá)西端時(shí)，移到槽線以西,。Reed等認(rèn)為熱帶波在西移時(shí)這種結(jié)構(gòu)上的變化是由基本氣流垂直切變隨經(jīng)度的變化引起,。Holton[63的理論分析也證實(shí)了這一點(diǎn)。

在西太平洋地區(qū)東西兩端在一般情況下緯向風(fēng)垂直剖面正好相反：在東端中低層是東風(fēng),，隨高度減小,，到高層轉(zhuǎn)為西風(fēng)，與經(jīng)典東風(fēng)波模式中的風(fēng)速分布相同,，因而波動(dòng)具有Riehl模式相似的特征,。在西端季風(fēng)區(qū)，低層是西風(fēng),，高層轉(zhuǎn)為東風(fēng),，這與Riehl后來(lái)所提出的例子相似，波軸西傾,，雨區(qū)在地面槽線附近及前方,，我國(guó)華南地區(qū)的預(yù)報(bào)員遇到的有些東風(fēng)波就是這種情況。在西太平洋緯度較高的副熱帶地區(qū)(20°—25°N),每年夏秋當(dāng)副熱帶高壓位置偏北并穩(wěn)定成帶狀時(shí),，在其南側(cè)較深厚的東風(fēng)氣流中常有東風(fēng)波西傳,，影響我國(guó)臺(tái)灣省和閩浙沿海1),2)。有些強(qiáng)的東風(fēng)波可以帶來(lái)明顯的降水,，有的甚至發(fā)展成低壓或臺(tái)風(fēng),。

波動(dòng)移得很快，每小時(shí)30公里左右,。波動(dòng)在西移中是增幅的,，衛(wèi)星云圖上有一團(tuán)云系相配合,，在西移中云系逐漸演變成渦旋狀。31日這一天東風(fēng)波移到臺(tái)灣省東北面,，發(fā)展一個(gè)閉合的低壓環(huán)流,。在低壓前方出現(xiàn)一條西北-東南向的跑線，長(zhǎng)達(dá)400—500公里,。在當(dāng)天上午通過(guò)臺(tái)灣海峽,，以后登陸，造成明顯的大風(fēng)和降雨,。當(dāng)跑線通過(guò)臺(tái)灣海峽時(shí),，海上造成10—12級(jí)大風(fēng)，在颼線較強(qiáng)的南半段海上并有龍卷發(fā)生,。過(guò)去普遍認(rèn)為熱帶波是冷心結(jié)構(gòu)的擾動(dòng),，位于對(duì)流層低層槽后的冷區(qū)是由于氣流絕熱上升冷卻所致(降雨蒸發(fā)冷卻也可能是其因子之一),槽前的暖區(qū)由氣流下沉所致。由于在這種系統(tǒng)中冷或涼而濕的空氣上升,，干而暖的空氣下沉,，是一個(gè)逆環(huán)流，故把動(dòng)能轉(zhuǎn)換為有效位能的,，是消耗動(dòng)能的,。

因而其動(dòng)能來(lái)源主要應(yīng)由基本氣流供給。這就表明,，擾動(dòng)通過(guò)正壓不穩(wěn)定使緯向動(dòng)能轉(zhuǎn)換為擾動(dòng)動(dòng)能,。Nitta和Yanai曾根據(jù)中太平洋的實(shí)測(cè)風(fēng)資料計(jì)算過(guò)正壓不穩(wěn)定，發(fā)現(xiàn)這個(gè)條件在某些月和某些層是可以滿足的,。此外由外界氣壓力做功所產(chǎn)生的動(dòng)能也是另一種能源,，主要通過(guò)與中緯度天氣系統(tǒng)的關(guān)聯(lián)由強(qiáng)迫作用得到能量。上述觀點(diǎn)在1967年以后有了改變,。Riehl?5曾在加勒比海一個(gè)東風(fēng)波的雨區(qū)中,，發(fā)現(xiàn)對(duì)流層上部為一暖區(qū)，因而熱帶波不能認(rèn)為是一種單一冷心結(jié)構(gòu)的系統(tǒng),，而是上暖下冷的混合結(jié)構(gòu),。后來(lái)這個(gè)事實(shí)得到波譜分析和綜合法研究結(jié)果的支持。很多研究都表明,，在600毫巴以上為暖心,。在300毫巴以上溫度和垂直運(yùn)動(dòng)的正相關(guān)十分明顯(暖空氣上升，冷空氣下沉),。

熱帶波動(dòng)

暖心結(jié)構(gòu)表明,，對(duì)于熱帶波動(dòng)，至少對(duì)于某一類波動(dòng)凝結(jié)熱的釋放應(yīng)視為動(dòng)能來(lái)源的一種。潛熱釋放可以產(chǎn)生和增加有效位能,，以后通過(guò)力管環(huán)流再把有效位能轉(zhuǎn)變?yōu)閯?dòng)能。但也有人認(rèn)為,，這也不能完全否定掉正壓不穩(wěn)定對(duì)擾動(dòng)能量的作用,。為此必須了解哪種能源貢獻(xiàn)最大。據(jù)Nittal661計(jì)算,，在600毫巴以上由凝結(jié)增暖產(chǎn)生的有效位能遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于低層冷心破壞的有效位能,。還發(fā)現(xiàn)，渦動(dòng)動(dòng)能和緯向動(dòng)能間的轉(zhuǎn)換和氣壓力做功供給熱帶波的能量比潛熱加熱項(xiàng)小一個(gè)量級(jí),。這說(shuō)明擾動(dòng)與平均氣流間相互作用和與中緯度擾動(dòng)之間的相互作用在波動(dòng)能量平衡中可能只占次要地位,，而第二類條件不穩(wěn)定(CISK)對(duì)熱帶波動(dòng)的產(chǎn)生和維持是非常重要的機(jī)制。

現(xiàn)在觀測(cè)已經(jīng)證明,，太平洋和大西洋上都有熱帶波,，非洲也有熱帶波，因而從全球看,，熱帶波是從30°E向西經(jīng)過(guò)大西洋和太平洋到135°E廣大熱帶地區(qū)的共同天氣現(xiàn)象,。在這個(gè)地區(qū)熱帶波沿?zé)釒л椇蠀^(qū)或以北的東風(fēng)氣流向西運(yùn)動(dòng)。從135°E到30°E的熱帶地區(qū)是亞洲季風(fēng)區(qū),。人們會(huì)問(wèn)熱帶波能越過(guò)135°E附近的東風(fēng)信風(fēng)和西南季風(fēng)的輻合區(qū)進(jìn)入季風(fēng)區(qū)嗎?如果能在季風(fēng)區(qū)傳播,，到底能深入多遠(yuǎn)?熱帶波在亞洲季風(fēng)區(qū)的傳播問(wèn)題是目前研究熱帶波運(yùn)動(dòng)的一個(gè)重要問(wèn)題。Chang167曾利用衛(wèi)星云圖制成的時(shí)間經(jīng)度綜合圖研究了熱帶波在北太平洋上的傳播,。這種圖是從每天衛(wèi)星云圖上裁取一條固定緯帶(如5°—10°N,10°—15°N)的圖片,，依次鑲拼而成。

縱坐標(biāo)是時(shí)間,，橫坐標(biāo)是經(jīng)度,。熱帶波在這種圖上表現(xiàn)為一條條向西傳播的云線。實(shí)際上它們是由逐日的個(gè)別云區(qū)或云團(tuán)組成,。云區(qū)的強(qiáng)度每天有變化,，有時(shí)明顯，有時(shí)幾乎消失,。如果不考慮這種強(qiáng)度變化,，云團(tuán)的時(shí)間連續(xù)性是很清楚的。這對(duì)追蹤緯向運(yùn)動(dòng)的小振幅波動(dòng)很有用處,。Chang發(fā)現(xiàn)在1967年7月1日—8月14日45天中共有12個(gè)熱帶波越過(guò)太平洋由東向西傳播到150°E附近,。它們大多可以追溯到東太平洋東端或中美洲。關(guān)于熱帶波能否通過(guò)135°E附近西北-東南向的熱帶輻合區(qū)進(jìn)入西南季風(fēng)區(qū)中的問(wèn)題過(guò)去研究得并不多,。初步的結(jié)果表明,，熱帶波在低層是不易通過(guò)季風(fēng)區(qū)的。Ramage683曾指出，西太平洋的低層?xùn)|風(fēng)波在西移越過(guò)菲律賓后,，常沿著副熱帶高壓的氣流向西北轉(zhuǎn)向,，這時(shí)擾動(dòng)引起的風(fēng)場(chǎng)變化已不清楚，但在地面可觀測(cè)到壞天氣,。

這里東風(fēng)波的消失可能是由于波動(dòng)已受到西風(fēng)前緣的影響,，因而過(guò)去認(rèn)為，除了南海低層盛行東風(fēng)時(shí)期外,，一般東風(fēng)波很難在菲律賓以西出現(xiàn),。我國(guó)氣象工作者認(rèn)為，東風(fēng)波在低層雖然消失,，但在高層還是很活躍的,。從西太平洋到南海地區(qū)的高空東風(fēng)帶上經(jīng)常有東風(fēng)波出現(xiàn)。每次波動(dòng)通過(guò)時(shí),，在低層都出現(xiàn)不同程度的變化影響我國(guó)華南沿海和東南亞地區(qū),。一般在波軸前方或波軸附近有較長(zhǎng)時(shí)期的對(duì)流天氣出現(xiàn)。這是由于中高層?xùn)|風(fēng)隨高度增加,，因而槽前高層是輻散,，槽后是輻合;而在中低層情況相反，槽前輻合,，槽后輻散,，天氣發(fā)生在槽前。根據(jù)1965年6月西貢高空風(fēng)時(shí)間剖面圖分析,，發(fā)現(xiàn)一個(gè)月中有8次高空東風(fēng)波過(guò)境,，平均每3—4天過(guò)一個(gè)。

在西貢及其鄰近地區(qū)明顯的降水出現(xiàn)在槽前及槽線附近,。根據(jù)波長(zhǎng),、周期看，這種波動(dòng)很可能是原來(lái)東風(fēng)波波系下部在季風(fēng)層中消失后,，在中高層的殘余部分,。如果這種看法是正確的，熱帶波在季風(fēng)區(qū)的一種傳播方式是：低層部分消失,，上部在季風(fēng)之上繼續(xù)移動(dòng),，輻合區(qū)移到波槽前方。這種東風(fēng)波常?？梢匝馗邔訌?qiáng)東風(fēng)向西傳播到印度,，在那里迭加在低空季風(fēng)槽或低壓上，引起它們的產(chǎn)生或加強(qiáng),。Koteswaraml?9曾經(jīng)分析過(guò)200毫巴上一個(gè)對(duì)印度天氣有重要影響的東風(fēng)波,，這個(gè)東風(fēng)波至少是從115°E附近移來(lái)的。最近Conoverl?01研究了東南亞夏季季風(fēng)時(shí)期每天的天氣變化。

他發(fā)現(xiàn)與西太平洋上向西移動(dòng)的赤道波有密切關(guān)系,。這種影響東南亞天氣的赤道波與Reed等分析的赤道波是相同的,。根據(jù)一般的流線分析是不易揭示出熱帶波進(jìn)入南海和東南亞地區(qū)的，因?yàn)椴▌?dòng)對(duì)西南季風(fēng)風(fēng)場(chǎng)的擾動(dòng)很小(當(dāng)波動(dòng)通過(guò)時(shí),，風(fēng)向常由偏西風(fēng)轉(zhuǎn)偏南風(fēng)),經(jīng)常被更強(qiáng)的西南季風(fēng)流場(chǎng)的變化所掩蓋,。Conover用東南亞活躍和不活躍天氣日的流場(chǎng)分別減去該時(shí)期的平均流場(chǎng)，發(fā)現(xiàn)在活躍時(shí)期在東南亞地區(qū)有一個(gè)深厚的冷性氣旋性環(huán)流形成,，這個(gè)疊加在季風(fēng)環(huán)流背景上的擾動(dòng)流場(chǎng)可使上升運(yùn)動(dòng)增強(qiáng)，云量增多,，造成壞天氣,。

從衛(wèi)星云圖和氣壓場(chǎng)分析也可以證明這種擾動(dòng)流場(chǎng)的存在。這個(gè)事實(shí)表明,，西太平洋的熱帶波既使在低層也可以伸透入季風(fēng)區(qū),，但不是以明顯的波動(dòng)形式，而是以氣旋性渦度或擾動(dòng)的形式,。但是現(xiàn)在還不了解,，熱帶波能逆西南季風(fēng)傳播多遠(yuǎn)?因?yàn)橛鳎撅L(fēng)愈根據(jù)上面的分析,，最后可以概括出熱帶波在太平洋到南亞季風(fēng)區(qū)傳播的情況如下：到達(dá)西太平洋的熱帶波大多數(shù)來(lái)自中太平洋或東太平洋,。它們最初產(chǎn)生在信風(fēng)輻合區(qū)的東端，然后離開輻合區(qū)進(jìn)入輻合區(qū)北側(cè)的東風(fēng)中西移,。

這時(shí)不少熱帶波呈倒“V”云型分布,。在波動(dòng)越過(guò)大洋中部高空槽時(shí)，云量發(fā)生增減現(xiàn)象,。當(dāng)波動(dòng)移到季風(fēng)區(qū)邊緣即熱帶輻合區(qū)時(shí),，有些較強(qiáng)的熱帶波可以在輻合區(qū)中激發(fā)出氣旋性渦旋，沿輻合區(qū)西移,，有些可通過(guò)輻合區(qū)進(jìn)入季風(fēng)區(qū)轉(zhuǎn)換成一片氣旋性風(fēng)場(chǎng)擾動(dòng)區(qū)西移,，并有明顯的云系配合;而另一些東風(fēng)波(例如較弱的)則低層部分消失，上部在季風(fēng)層之上的東風(fēng)中繼續(xù)西移,，它們同樣也產(chǎn)生一片向西移動(dòng)的天氣區(qū),。這種高層?xùn)|風(fēng)波不但影響東南亞和我國(guó)華南地區(qū)，而且對(duì)印度天氣也有重要影響,。

熱帶的原理是什么

熱帶是指位于南北回歸線之間的地帶,，其氣候特點(diǎn)為全年高溫，變幅很小,。

熱帶地區(qū)的形成與地球的自轉(zhuǎn)和公轉(zhuǎn)有關(guān),，這些運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致太陽(yáng)輻射在地球表面的接收量隨緯度的變化而不同，從而形成了不同的氣候帶。在熱帶范圍內(nèi),，太陽(yáng)高度終年很大,，一年中有兩次太陽(yáng)直射現(xiàn)象，這里正午太陽(yáng)高度終年較高,，變化幅度不大,，因此終年能得到強(qiáng)烈的陽(yáng)光照射，氣候炎熱,。

此外,，熱帶的范圍和大小并不是固定的，地球的軸存在微小的變動(dòng),，這導(dǎo)致熱帶的范圍在逐漸變化,。例如，北回歸線每年會(huì)向赤道推進(jìn)約15米,，這意味著熱帶的邊界在不斷移動(dòng),。

熱帶環(huán)流也是熱帶地區(qū)的一個(gè)重要特征，它由于地理特點(diǎn)及大氣動(dòng)力學(xué)和熱力學(xué)特征而形成,，與中高緯度地區(qū)的大氣運(yùn)動(dòng)有明顯差異,。

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