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温带气旋的结构和概念模型(2)

时间:2010-01-29 03:26 来源:地理教师网 作者:云中雪 责任编辑:地理教师
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2.成熟气旋的卫星云图结构

考虑成熟气旋在卫星云图上的表现,可以加深我们对气旋结构的了解。图4.3la是洋面上锋面气旋云带模型,它主要由冷锋静止锋云系、暖锋云系和锢囚锋云系三部分组成。

(1)冷锋静止锋云系

在云图上冷锋分为活跃冷锋和不活跃冷锋两种。在500hPa槽线以东的冷锋是活跃冷锋,它是一条连续的、完整的云带,其平均宽度在3个纬距以上。云带的边缘很清楚,尤其是靠近冷空气一侧边界,最为显著。云带为多层云系,由稳定性云和不稳定性云组成。活跃的冷锋与强的斜压区相联系。在强斜压区内一般有明显的温度平流(冷平流)和强的风垂直切变。高空风大体与活跃冷锋相平行。

在500hPa槽线后面的冷锋段为不活跃冷锋,锋面云带与活跃冷锋有明显的不同,常出现狭窄而不完整且破碎或断裂的云带。不活跃冷锋的斜压性比较弱,因而冷平流和风的垂直切变甚小,高空风大体与锋相垂直,所以云带断裂,这种云带主要由低层的积状云和层状云组成,而中高云很少。有时也可出现一些卷云。在陆地上,不活跃冷锋可以无云或云量很少。

当活跃的冷锋移动甚缓或变成准静止锋时,如图4.3la从锋面云带南部边界伸出一条条积云线(e),这些枝状云系可用来定锋面南部副热带高压脊线位置(f)。在活跃的准静止锋中,高空风基本与锋平行,云图上表现为一条宽的云带,在一定条件下,这类准静止锋面云带上可以发展出气旋波。不活跃的准静止锋,一般出现在较低纬度,云带走向大体上是东西向的,锋区中云带断裂,趋于消失,云带中只有高云。

(2)暖锋云系

活跃的暖锋云带最宽,在云图照片上常呈现一大片高空卷云覆盖区,活跃的暖锋具有强的斜压性,由于暖锋云带和暖锋云系相连接(如图4.31a),因而就不易确定地面暖锋(d)的位置。活跃暖锋云系由层状云组成,上面还有一层卷云。

(3)锢囚锋云系

锢囚锋云带是指从暖区顶端出发按螺旋形状旋向气旋中心的云带。暖锋顶端的位置定在锋面云带凸起部分即卷云区的下面。目前,气象员分析锢囚锋时,只把锢囚锋画到气旋北部或西北象限中,并不把锢囚锋绕到气旋中心。

在图4.3la中,a点为锋面云带与急流轴(粗箭头)相交的地方,在急流轴南面,锋面云带凸起部分是一片纹理光滑的云区,而在急流轴北面的云区中,却出现许多起伏的积状云,这种差异可用来确定锢囚点和暖区顶端的位置。在ac段锋面云带与急流云系相结合。

 

从整体来看,成熟气旋整个云的形状非常类似于一个逗点,所以,有时称之为逗点云系。逗点云向赤道一侧的狭窄区域称为“豆尾”,而北端向西突出的部分称为“头部”,如图4.31b给出了逗点云系的示意图。在气旋发展初始阶段,云区往往与高空气流平行并成带状结构,称为斜压云叶,因为它与强的对流层水平温度梯度有关。在气旋的发展阶段,云带的向赤道一侧逐渐变窄成尾状,而向极地一侧则逐渐变宽,最后在地面气旋的北部向西突出成逗点云系的头部。如图4.31a中,云头的西北为圆形的低云区域所包围,这是由于摩擦强迫产生上升运动而形成的层状云,其云顶高度在700hPa以下。

在云尾和云头之间的晴空区称为干舌,干舌区是气旋发展中的典型特征。干舌与强的冷空气平流有关,干舌的北端对应强的正涡度平流,负涡度平流则出现在干舌的南部和500hPa涡度最大值的西部。而500hPa涡度最大值则往往位于500hPa位势高度低值中心的东南部。由于涡度平流的作用,位于500hPa涡度最大值南部的干舌部分对应下沉运动,而其北部对应着上升运动。由于进入干舌的空气来自高空槽西部的对流层上部区域,所以干舌所在的对流层中层非常干燥。

图4.31b是图4.3la的理想化,500hPa闭合等高线的出现与云头顶端出现尖顶是同时发生的,尖顶所在与500hPa低压中心及涡度最大中心非常靠近,地面低压中心则出现在云尾向云头的连接处。除了云头的西部边缘由于摩擦产生低层较弱的上升运动外,云头的其余大部分区域多存在强的绝对涡度平流和暖平流而有较强的上升运动。
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