冷空气从关键区经蒙古到达我国河套附近南下,直达长江中下游及江南地区。循这条路径下来的冷空气,在长江以北地区所产生的寒潮天气以偏北大风和降温为主;到江南以后,则因南支锋区波动活跃可能发展伴有雨雪天气。
2.东路
冷空气从关键区经蒙古到我国华北北部,在冷空气主力继续东移的同时,低空的冷空气折向西南,经渤海侵入华北,再从黄河下游向南可达两湖盆地。
循这条路径下来的冷空气,常使渤海、黄海、黄河下游及长江下游出现东北大风,华北、华东出现回流,气温较低,并有连阴雨雪天气。
3.西路
冷空气从关键区经新疆、青海、西藏高原东南侧南下,对我国西北、西南及江南各地区影响较大,但降温幅度不大,不过当南支锋区波动与北支锋区波动同位相而叠加时,亦可以造成明显的降温。
4.东路加西路
冷空气路径,东路冷空气从河套下游南下,西路冷空气从青海东南下,两股冷空气常在黄土高原东侧,黄河、长江之间汇合,汇合时造成大范围的雨雪天气,接着两股冷空气合并南下,出现大风和明显降温。所有影响我国的冷空气一般都能在我国沿海及海区造成大风大浪。
热带气旋
1.热带气旋的等级分类
热带气旋发生于热带洋面,但因发生地域不同,名称各异。发生在西北太平洋和我国南海的称为“台风”。发生在大西洋、墨西哥湾、加勒比海和换日线(国际日期变更线)以东的北太平洋东部的称为“飓风(Hurricane)”。发生在阿拉伯海、孟加拉湾、印度洋的叫“热带风暴”。发生在澳大利亚的则称为“威力(Willy)”风。1989年以前,我国把热带气旋中心附近最大风力达8级及其以上的称为台风,将中心附近最大风力达到12级的称为强台风。1989年世界气象组织发布热带气旋国际通用分类标准,按照热带气旋中心附近平均最大风力的大小,把热带气旋划分成热带低压(TropicalDepression,TD)、热带风暴(TropicalStorm,TS)、强热带风暴(StrongTropicalStorm,STS)和台风(Typhoon,TY)4类,即热带气旋是热带低压、热带风暴、强热带风暴和台风的总称。当热带气旋强度达到热带风暴及以上时,由各地区的台风中心给予统一命名。我国于同年采用国际通用分类标准:当热带气旋中心附近最大风力在6~7级(10.8~17.1米/秒)时称为热带低压;8~9级(17.2~24.4米/秒)时称为热带风暴;10~11级(24.5~32.6米/秒)时称为强热带风暴;中心附近最大风力达到12级及其以上时称为台风;从2006年5月15日起,我国增加了中心附近最大平均风力为14~15级(41.5~50.9米/秒)时称为“强台风”(STY);16级及其以上(逸51.0米/秒)时称为“超强台风”。
2.热带气旋的命名规定
关于热带气旋的命名,根据世界气象组织台风委员会1998年12月1~7日在菲律宾马尼拉举行的第31届会议的决议,从2000年1月1日起,采用具有亚洲风格的名字对西北太平洋和南海生成的热带气旋进行命名,旨在帮助人们对热带气旋提高警觉,增强警报效果。同时,保留原来使用的热带气旋编号。该方法将用于台风委员会成员向国际社会发布的公报中,也供各成员用当地语言发布热带气旋警报时使用。第31届台风委员会通过的西北太平洋和南海热带气旋命名表,共有140个名字,分别由亚太地区的柬埔寨、中国、朝鲜、中国香港、中国澳门、日本、老挝、马来西亚、密克罗尼西亚联邦、菲律宾、韩国、泰国、美国和越南等14个成员提供(每个成员提供10个名字)。这140个名字分成10组,每组里的14个名字(每个成员提供1个名字),按每个成员的字母顺序依次排列。根据规定,一个热带气旋在其整个生命过程中无论加强或减弱,始终保持名字不变。这些名字大都出自提供国和地区家喻户晓的传奇故事等。中国提供的名字是:“龙王”“玉兔”“风神”“杜鹃”“海马”“悟空”“海燕”“海神”“电母”和“海棠”。对造成特别严重灾害的热带气旋,台风委员会成员可以申请将该热带气旋使用的名字从命名表中永久删去,再补以其他名字。每年的台风委员会届会将审议台风命名表。
3.热带气旋的环流结构
台风的环流结构近似轴对称,外貌类似圆柱体,水平范围上千千米,但垂直厚度仅15~20千米(局限于对流层内)。台风结构包括台风眼、眼墙及外围的螺旋状云雨带。台风中心为低压区,其中心气压常在950~980hPa(百帕),最低可达870hPa。底层气流受气压梯度力影响向内辐合,又受科氏力作用做气旋式旋转,内流空气因惯性作用无法到达台风中心,于眼墙处急速上升,故眼墙为台风中上升运动、降水最强的地方。眼墙中上升气流至对流高层时,因受对流层顶限制,向外做反气旋式辐散(台风之高层为高压),小部分空气则向中心处辐合、下沉,形成台风眼。台风眼处因下沉增温形成强烈暖心无云区,中心底层则为微弱的辐散气流,风速亦减弱。
发展成熟的台风,大多有明显的台风眼,眼墙强对流区是水平方向风速最大的地方,垂直方向风速最大的地方位于距地表约50hPa处,风速由最大处向上、向外递减。近地面强风区常覆盖相当大的范围,7级风圈半径常在200~300千米。台风眼墙外的螺旋状雨带,包含有深厚的积云对流降水区及较广的层状降水区。除眼墙外,大都为砧状云(深对流于高层向对流层顶下外流造成的厚卷层云),其雨量一般不太大,雨量较大的强对流区一般在螺旋雨带内。
寒潮
寒潮是强烈的冷空气活动,寒潮天气是冬半年里在高纬度特定的环流形势下发生的一种大范围剧烈降温现象,受影响的范围广,冷空气所经之处,会相继出现降温、大风、雨雪或冰冻天气。寒潮对工农业生产和人们日常生活的影响都很大,它是一种灾害性天气。大雪、冰冻、雨凇等可使交通堵塞、电力中断和农林牧业受损,沿海地区大风能造成风暴潮及海上翻船事故,强降温对农作物、瓜果及热带作物的冻害最为严重。
寒潮最突出的天气现象是大风、降温、降雪及沙尘暴。冷锋过境时,风向突变,锋后有强大的偏北风,北方西北风,中部偏北风,南方为东北风。风速一般在锋后剧增,但在蒙古东部及我国东北地区,由于锋前低压的出现和发展,在锋前的风速也会增大,冷锋过后大风维持不长,但也有维持1天以上的,有时结合日变化,会连续几天出现午后大风。冷锋过了淮河以后,因冷高压中心处在华北、内蒙古一带,移速减缓,南方长时间处在冷高压边缘的等压线密集区,使大风维持的时间较长。而海上由于摩擦力系数小的原因,风速明显比陆地大。
一次强烈的冷空气活动,可使24小时内降温10~20益,风力可达6~8级,个别情况甚至可达10~12级。当冷空气与暖湿空气交汇时,可能出现大片的雨雪区。特别强大的冷空气堆,其规模可覆盖我国的大部分地区,其厚度可达7~8千米,以扇形向东南或南方扩展。我国冬半年的全国性寒潮平均每年有3~4次,还有约2次仅影响长江以北或仅影响长江以南的南方地区。但各年之间差异很大,全国性寒潮多的年份达5次,少的年份一次也没有。全国性寒潮一般于9月下旬开始活动,一直到次年5月才结束。3~4月是寒潮活动的最高峰,11月是次高峰。每一次寒潮从爆发到结束(移出我国包括我国海区),需要3~4天,但也有一些寒潮,在冷锋过后,北方又有冷空气补充南下,气温持续下降,这样总的历时可达7~10天甚至更长的时间。
寒潮侵袭时,海上风力一般在6~8级,短时可达12级,大风持续时间多在1~2天。海上大风强度以渤海海峡、山东半岛东部为最强,在我国北方海域为西北风,我国中部海域为偏北风,南方海域为东北风。
寒潮的天气学类型可分为三类,第一类是不稳定的短波槽发展成强大的寒潮,冷高压路径以西北类为主,亦有先北后南然后向东南的。第二类是阻塞形势崩溃时的强寒潮,冷高压路径以北方类为主,但亦有西北路径的。第三类是纬向气流盛行时随移动性槽脊东移的寒潮,冷高压路径自西向东。
寒潮的预报主要从以下几个方面来考虑,寒潮的堆积、爆发、强度和路径预报。寒潮的天气环流大致分为五类,即小槽发展型、低槽东移型、横槽转竖型、纬向环流型、低槽旋转型。
(1)寒潮的堆积预报。强冷空气在西伯利亚、蒙古堆积是寒潮爆发的必要条件。如冷空气不够冷,即使环流形势有利,南下的冷空气也不易达到寒潮的强度。根据高空形势实况图,数值预报高空、地面形势预报图,判定冷空气在源地是否堆积达到寒潮的强度。
(2)寒潮的爆发预报。寒潮爆发有两个必要条件,一是上游地区有大量冷空气堆积,二是有引导冷空气大举南下的流场条件。判断有无强冷空气堆积,一般情况下是看各层天气图上冷中心(或冷区)强度以及地面图上冷高压的配合情况。因月份不同,冷中心程度和冷高压的强度是不同的,早春晚秋,500hPa冷中心强度在-44益以下,地面冷高压中心强度在1040hPa以上;隆冬季节,冷中心在-48益以下,地面冷高压中心强度在1050hPa以上。一般把500hPa上阜阳-伊尔库茨克的温度差值逸30益或阜阳——二连的温度差值逸20益,作为判断冷空气堆积已达到即将向南爆发阶段的经验指标。在多数情况下,寒潮的爆发与高空长波调整相联系,所以寒潮爆发的预报首先要抓500hPa环流形势的预报。温度平流、冷暖平流、上下游效应,对槽脊的发展影响很大,应作详细分析,同时应注意上下层结合,预报时应掌握以下规则:淤涡度平流对槽发展起很大作用。当等高线沿气流方向疏散,则槽线上有正涡度平流,槽将加深,反之槽将减弱。于热成风涡度平流对槽发展也起很大作用。
若冷舌落后于槽线,而且等温线无明显辐合辐散,那么冷舌前部有正的热成风涡度平流向槽线输送,槽将加深。若等温线呈疏散状且梯度又很大,热成风涡度平流强,则更有利于低槽加深。如果冷舌落后于低槽,但等温线呈辐合状,则热成风涡度平流弱,对槽的发展贡献小。盂冷暖平流对槽发展也有作用。当500hPa等压面上槽后及槽线上有冷平流时,槽将加深。当500hPa以下为冷平流时,地面冷高压发展,有利于冷空气向南爆发。榆上下游效应的作用。上游槽(脊)线的转向会引起邻近下游脊(槽)的强度变化,上游脊线由南北向转为东北-西南向时,下游槽往往会显着加强。反之,上游脊线由南北向转为西北-东南向时,则下游槽减弱。当低槽后部的高压脊发展加强时,脊前偏北气流加大,低槽发展。当东移的低槽与南支槽同位相叠加时,低槽将加深。虞高低空的配合。当高空环流形势符合五类寒潮模式时,江淮气旋的发生及发展有利于冷空气从低层南下;长江流域一带有地面倒槽强烈发展时,有利于冷空气从低层南下。愚根据数值预报及预报经验,判定未来环流形势的演变情况,判断冷空气堆积到一定强度后是否大举南下,影响预报区域。
(3)寒潮的强度预报。在实际工作中主要分析以下三个方面:淤高空图上冷中心强度、锋区强度、冷区范围和冷平流强度。于地面图上冷高压的中心强度、范围大小及等压线密集的程度。盂地面图上冷锋强度(温度水平梯度大小)、锋后降温程度、锋后变压中心强度,锋面附近其他气象要素和天气现象也可以间接说明寒潮强度,如锋后偏北风愈强,一般则意味着寒潮愈强。一般情况是寒潮强度越大,则风越大、降温越大。
(4)寒潮的路径预报。寒潮的路径一般是以高空图上冷中心、地面图上冷高压中心、地面图上冷锋、冷锋后24小时正变压和负变温的移动路径等来表示。业务预报中经常使用的是地面冷高压、24小时正变压和高空24小时负变温这三项中心的移动路径。
寒潮强度与路径的预报,实质上是地面天气图上寒潮冷高压的强度与移动预报、高空图上引导寒潮南下的槽的强度与移动预报和寒潮冷锋的强度与移动的预报。从地面形势图上可以判断冷高压的强度和移动路径,以及冷锋的强度和路径,高空图上可以判断冷槽的强度与移动预报,根据数值预报产品的预报时效以及对数值预报的应用经验,可以提前做出寒潮预报,目前寒潮的预报时效可达7天以上。根据以上气象要素的分析与预报,最终确定寒潮的影响时间和影响范围,以及降温、大风、雨雪、冰冻和沙尘暴等预报内容,对外发布寒潮警报或强降温消息。
温带气旋
温带气旋发生在热带气团与极地气团的交界面上,所以温带气旋又叫锋面气旋。在温带气旋中有冷锋和暖锋并存。锋面气旋是在锋面上发生波动发展而成的。有关锋面气旋生成的学说很多。挪威锋面学说首先指出,气旋是在静止锋或冷锋上发生波动而生成的。开始时,在锋面上形成一个波动,并在波动顶点附近出现一条闭合等压线,此后逐渐发展,形成一个完整的气旋。锋面气旋的演变过程,大致可分为初生期、青年期、成熟期(锢囚期)及消亡期(填塞期)。
(1)初生期:原先地面上有一条静止锋,锋北面是冷空气,锋南面是暖空气,冷空气自东向西运动,暖空气自西向东运动,当冷空气向南插入锋下,暖空气向北抬升,并出现1~2条闭合等压线。
(2)青年期:随着波动的发展,气压进一步下降,闭合等压线增加,冷空气进一步向南推进,冷锋附近出现阵雨或阵雪,暖锋前也出现降水,降水区域扩大。随着气旋的发展,低层扰动逐渐向高层发展,气流作螺旋式的上升,高空低槽也逐步加深。
(3)锢囚期:气旋发展至最盛时期,自地面到500hPa高度均已成为圆形闭合环流。地面冷锋逐渐追上暖锋,并将地面暖空气上抬,气旋开始锢囚。这时,云雨范围最大,强度加强,风力增大,天气变化最剧烈。但由于地面已为冷空气所占据,成为冷性涡旋,因而气旋开始减弱。
(4)消亡期:气旋发展的最后阶段,暖空气仅残留在地面东南角,低层整个气旋中心辐合加强,地面加压,已变为冷性涡旋,低压中心部位开始填塞。
从地面到500hPa左右的闭合环流减弱,上升运动已消失,气旋减弱,以至消亡。
上面几个阶段为单个气旋的生命史,从初生到开始消亡需2天,长者可达6天,东亚和我国锋面气旋的发展过程,一般在3天左右,短的约1天,长的4~5天。