ljjjacky
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[版内资源]戏游江南——浅谈江淮气旋

楼主#
更多 发布于:2015-03-16 15:40
——首楼喂坛娘

注明
1.本文为笔者自身理解及资料整合,如有错误,欢迎提出但轻拍=。=
2.如需转载请注明
3.文章内部分图片引用自iceperple所写《漫谈西风带》

目录
1.       江淮气旋的定义
2.       江淮气旋的生成
3.       江淮气旋的结构演变
4.       江淮气旋的天气特征
5.       后记

=========================================(小小分割线)



[ljjjacky于2015-03-16 16:36编辑了帖子]
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因为无法打开,看不见沙漏里的沙究竟还有多少,也听不见那沙漏的速度究竟有多快,但是可以百分之百确定的是,那沙漏不停地漏,不停地漏,不停地漏,眼睛熟悉了黑暗,张开眼,看到的还是黑暗。
ljjjacky
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发布于:2015-03-16 16:14
如果有机会能去到江淮流域,和当地的人们谈及他们所经历的天气。相信大部分人脱口而出的,是那黄梅时节漫无边际的绵绵雨季,以及盛夏那酷热难耐的三伏天,又或是秋冬横扫落叶的刺骨寒风以及黏黏湿雪。但是人们却很少注意到,那绵绵细雨的梅雨季亦或别的季节,突如而来的大风和暴雨。
这是一种被大众所忽视的天气系统,它被称作江淮气旋。


1.江淮气旋的定义

      气象定义中,江淮气旋是一个存在时间大于等于12小时,具有冷暖式风场切变,携带明显气旋性曲率的低压区或波动。它的水平范围最大可达900km,是活跃并影响于我国淮河流域及长江中下游流域的重要天气系统。它的活动,会对该地区造成大风以及中尺度暴雨等影响。
     江淮气旋一年四季皆有出现,出现频数最高的时间段为春季以及初夏。最少的时间段则为盛夏时分。

               

图片:江淮气旋定义区.jpg


     图为江淮气旋的定义范围。从111°E的江汉平原西缘以东,包括28°-30°N以北的长江中下游地区,125°E以西的东、黄海近海地区,以及34°-35°N淮河流域北部边界以南,都是江淮气旋活动的定义区。故往北的锋面气旋则称黄河气旋;往东则称为东海气旋

注:在本文中,江淮气旋被定义为锋面气旋的一种,但有别于常规的温带气旋性质。






2.江淮气旋的生成


江淮气旋的生成,根据形成过程,大致分为以下两种生成形式:
①     典型气旋模式——高原东移的南支系统在准静止锋上激发的气旋波动


         

图片:静止锋生.jpg


       这类模式的启动机制与稳定的平直锋区大气斜压不稳定有关。在气旋生成前,一般有一高原南支槽东移。槽前暖平流在东下高原时受绝热增温影响减压,以及背风坡气流强迫幅合的动力推动下产生正涡度,在低空(700hpa)层面上产生暖性的低压系统。如若四川盆地附近存在切变线或副高西南气流推动幅合,则可进一步推动系统形成西南涡,即西南涡为低涡进一步发展后的名称。                  
       该系统受槽前幅散气流引导下,随低空切变线东移,并在切变线内幅合气流支持下逐渐增强。而后进入江淮区域,在低涡的正涡度平流推动下,使准静止锋内动力减压,在地形(迎风坡)或热力(大湖湖面)辅助下产生气旋性环流,促使南侧气流向东北抬,北侧气流在西侧南压,令准静止锋结构转变为冷暖锋结构,促使江淮气旋形成。
      但是,由于不存在明显主导的西风波动,涡度以及冷平流强度弱,致使该类型生成的江淮气旋发展不强。此类生成的江淮气旋,多出现于夏季,以梅雨季最为明显。

    倒槽锋生模式——北支系统与低空倒槽激发的锋生气旋波动。
         

图片:倒槽锋生.jpg

      与第一种模式有别,这类模式的气旋启动机制在高空。气旋生成前,在①的准静止锋地区,随着上一波西风波动推移,槽后冷高压逐渐变性,而后东移入海。在南支高空锋前的暖平流将西南气流卷入江淮地区。湿热的西南气流造成热力减压,使得江淮地区形成东北-西南向的倒槽
      而南支波动内低涡的引导则换为北支槽。背景场上西风波动以及副高较为偏南。失去了切变线气流的引导低涡东进缓慢,在该期间有北支波动携带槽后冷平流及底层冷高压向东推进,而后南北支同向叠加,西风波动增强,槽底接上低涡,导致低涡后侧(西-西北侧)有冷锋侵入,则系统获得斜压能。涡度上,低涡也叠加了槽前正涡度平流。在两者影响下,低涡增强,变性成为冷性西南涡。
      与此同时,江淮倒槽也随着暖平流发展产生暖锋锋生。西风波动夹带着低涡以及冷锋东进,两者相遇,冷暖锋接合,低涡增强,底层激发明显气旋性环流,形成江淮气旋。

此类生成的江淮气旋,多出现在季节过渡期。

两者的区别在于初始场的区别:
①     风场。前者北侧存在冷高压,在风场下有明显的切变线存在,左右侧存在西南风,偏北风以及东风;而后者则是暖性倒槽,风场体现为西南及东南风。
②     锋面存在的时间尺度。前者长期存在一准静止锋;而后者前期无明显锋区,后期随着系统碰头产生锋生,才出现较明显的锋区,但强度不大。
③     高空槽。前者西风波动不明显,高空西风平直。气旋的发展依靠背景场内自身的波动。而后者有明显的高空槽,具有强烈的西风波动,气旋的发展则是依托西风槽。

而两者也存在相同的主导因子:
①     相似的大气背景场。500Hpa上,乌拉尔山地区存在一脊位,对应下游贝加尔湖地区存在携带极锋的槽位。但Rossby波动不强,西风带盛行纬向环流。副高脊线控制在华南沿海甚至更南。
②     南支波动及西南涡。在江淮气旋生成前,中低空存在着发展中的西南低涡。而西南涡的生成,则离不开高原东下的南支槽。
③     西南低空急流。西南涡的发展,促使低涡前幅合增强,加强槽前西南气流,促使生西南-东北向的低空急流的产生。而后者为低涡乃至江淮气旋的发展,提供了大量的水汽输入,对维持潜热凝结所需的锋面降水有重要意义。
关于江淮气旋的生成源地

图片:1981—2009 年江淮气旋生成频次的空间分布.jpg


图为自1981—2009年期间江淮气旋生成频次的空间分布。由图可知,生成地集中在了三大地区:
①     淮河上游的桐柏山地区。
②     大别山东侧平原地区。
③     黄山北侧平原地区。

      这三大地区有着如此高的频率,离不开地形的缘故——桐柏山东侧,大别山东侧的背风地形,都有利于背风低压的产生,黄山北侧以及浙西北天目山区的半包围平原地形有利于迎风抬升幅合
      此外,鄱阳湖地区出现了15的等值线。包括洞庭湖,苏北洪泽湖地区也出现了10的等值线。这是湖面热力效应的结果。
有趣的是,武汉周边地区江淮气旋的发生频率竟不亚于三大地区。笔者给出的原因,是城区大量的中小湖面叠加武汉的热力效应所致。

另外,江淮气旋的生成地和季节的变动也存在着相关。
①     春季。多发生于桐柏山,大别山东侧平原,鄱阳湖附近地区。
②     夏季。集中在桐柏山,大别山东侧平原地区。
③     秋季。转移到大别山东侧,以及黄山北侧平原地区。
④     冬季。则多发生在黄山北侧平原地区。





3.江淮气旋的结构演变
①  初生期(生成后12h内)
      气压场上,江淮气旋最初的出现,最明显的标志是700,850层面上出现闭合的气旋性环流。而后向近地面发展,体现在地面出现了闭合的等压线。系统向上发展到对流层中层(500hpa)层面。
     在温度场上,由于冷暖平流较弱,这时期的温度槽大致重叠或略微落后于气压槽,使得气旋在各层面上受弱暖脊西侧控制,气旋中心偏向暖性
     底层则体现为弱的冷暖锋结构(“人”型)。风场上,偏南侧为西南或东南暖湿气流,偏北侧为偏东气流,西侧则为偏北的冷风。可见,气旋低层风场前侧为暖式切变,后侧体现为冷式切变。
     垂直结构上,初生期的气旋中心位于低压槽前,槽的轴线随高度偏西北方向倾斜,而气旋地面-850 -700层面的垂直倾斜度较大,倾角约≥60°
     另外,高空200层面北侧存在北支急流轴,急流速度较大(一般大于30m/s),距离气旋中心约有5个纬度,而气旋移动路径存在弱的南支急流。在850层面上气旋南侧伴有偏南向的低空急流,为气旋发展提供大量暖湿水汽。

②  发展期
     12h后的气压场上,对流系统发展到对流层上层(300hpa-200hpa),出现了明显的闭合圈。这个层面仍然由脊位控制,而500hpa以下层面因低压槽东移而受槽底控制。在低层,闭合等压面逐渐地扩大,水平气压梯度力明显,具体表现就是风力增大。
     而温度场上,暖脊依然控制着气旋区,这与垂直运动中的潜热凝结存在一定相关。随后中低层面冷槽逐渐接替暖脊,江淮气旋进入成熟期。


在底层上,则根据不同的生成模式有着不同的转变:
——若为经典模式生成的江淮气旋,则在暖平流的推动下导致暖锋北抬,锋区增高。气旋后侧的弱冷锋逐渐被南压分离。此时,主气旋中心区存在明显的暖式切变,幅合气流则是西南暖湿气流占主导。该类气旋从结构上已经脱离了温带气旋,不属于其范畴。

笔者认为该类气旋属于暖风气旋或副热带气旋的一种,同属锋面气旋。
——若为倒槽锋生型江淮气旋,则是暖式切变维持,气旋后冷式切变增强,在冷锋主导下,“”型结构呈现较明显的逆时针旋转,气旋增强东移。
      垂直结构上,500-700-850-地面的垂直倾斜度不断缩小,垂直方向仍偏西北,但倾角已经缩小至>60°
      南支高空急流在气旋增强所带来的反气旋幅散下有所加速。其对气旋的动力抽吸起着明显的反馈;而低空急流仍然在低涡前正涡度平流的支持下维持并加强。

图片:江淮气旋成熟.jpg


③  成熟期
     成熟的江淮气旋,整体呈椭圆型。近地面气旋环流最大,而后向高空逐渐缩小。
     从垂直层面上看,垂直中心倾角接近80°,气旋内部呈做上升运动,底层幅合。300hpa以下呈现明显的正涡度环流,在500hpa附近层面上升运动最大。300hpa以上转变为负涡度,反气旋式幅散。
      但从水平层面上看,成熟的江淮气旋大多呈正涡度不对称分布,导致气旋低压区的中心虽然做上升运动,但到达顶层后沿水平逐渐幅散沉降,最后气流会沉到低压区边缘。但气旋上升中心和散度中心是重合的。
      而其低层结构和发展期的基本一致——主要体现在锋区的变形。但有个明显的区别——随着中低层温度场上冷槽的主导,以及上升运动降水带来的潜热释放,令江淮气旋的700hpa以下低层转变为冷性。但在高层受脊位和对流层顶加热的影响,则体现为暖性。另外,进入成熟期后,江淮气旋的高层从正涡度环流转变为弱的负涡度环流形式。
      这说明了进入成熟期后,江淮气旋是一个低层为冷性低压,而高层则体现为暖性高压的结构。这与有着深厚冷性结构的温带气旋有着明显的差异。
④  消亡期
       一般江淮气旋东移入海后,作为推动力支持的暖湿气流减弱,江淮气旋上升中心由暖气团主导逐渐转变为以冷气团为主导的温带气旋。大多数情况下,气旋逐渐进入冷锢囚阶段。离开了定义区,江淮气旋的系统将被改称为东海气旋,甚至是别的名称。
      随着高空流出中心的明显化(闭合中心的出现),垂直涡度对气压的动力影响减弱。另外,随着闭合环流的出现,温压场分离结构的反馈也逐渐减弱,直接反映则为温度平流的弱化(暖平流的减弱)。气旋进入减弱期,移动也逐渐减缓。而后系统从冷暖性转变为单一的冷性系统。内部结构从锋面气旋逐渐转化为冷性涡旋。这个时候的气旋已经向东北移至日本东北部远洋。
      最后,随着低层冷低压的建立,锋面脱离气旋。失去了热力及动力减压因子的温带气旋将在近地面摩擦幅合的消耗下逐渐填塞,最终消亡;或在别的因子推动下,气旋再生。

图片:气旋模型.jpg


图为温带气旋发展期的理论模型,可参照江淮气旋的模型。








4.江淮气旋的天气特征

      江淮气旋是对江淮地区造成大风和暴雨的重要天气系统。具体影响日常生活的,在于降水以及低层风场的变动。一般来说,对于发展-成熟期的江淮气旋,低层风场是随着近地面锋区变动而变动的。
具体体现在:
①     气旋左侧(第二,三象限)存在冷式切变,锋区为弱冷锋,盛行偏北气流。
②     气旋右侧(第四,第一象限)为明显的暖式切变,由暖平流北抬形成,体现为暖锋,盛行西南或东南气流。
③     气旋上侧(第一,二象限)为暖锋北侧的偏东气流。


      相对于典型模式,由倒槽锋生的气旋,更容易出现明显的增强,低层水平气压梯度力有所增大,风力相对于前者也会更强。

      而锋区的位置也决定了江淮气旋大部分降水的位置。对于江淮气旋,气旋各处皆可降水,而主要降水的位置,由三个因子决定:
①     低空冷式切变的锋后降水,以及暖式切变的锋前降水。
②     气旋内部的幅合中心,因对流抬升所造成的降水。
③     气旋前的西南暖湿气流内,因对流不稳定带来的降水。

      在①中,冷锋带来的锋区降水较为迅猛,暖锋带来的锋后降水则为持续性的阴雨。而且随着锋面移动,锋区上空的云带也会随之配合移动。而②带来的气旋性降水,配合①的冷锋降水则是暴雨出现的主因。而①的暖锋降水配合③的降水则较弱,但持续的影响力更强

图片:江淮气旋降水.jpg



     如图所示,该次江淮气旋活动期间,气旋中心区降水逐渐停止,且东西两片云雨带逐渐分离。因此,并不是所有的江淮气旋都同时携带着三种因子的降水。这与江淮气旋自身强度,水汽输送量,以及低空冷暖切变的强度,等等。都有关系。
(END)

参考文献:天气学原理和方法,以及校图书馆若干资料。





 5.后记    
 这是一个奇妙的系统,经历过的人对它的看法各不相同。对于靠天吃饭的生产工作者而言,江淮气旋在某些时候会带来一些不良的影响,比如农作物减产。然而,对于气象迷,能有幸体验这类气旋,也是一种难忘的经历。在梅雨期,在盛夏酷暑,甚至在冬天的湿冷期,江淮气旋总会猝不及防的出现,带来大风,降雨甚至降雪。对于经历者,也许是享受,又或者是折磨。    
笔者大学期间有过几次近距离的接触,这也是当初写这篇文章的初始动机。而后发现TYBBS在这一方面缺少资料,将这篇文章搬出来,也可以填补论坛相关资料的空缺。
因乐,而为。

2015.3
附:经典气旋模式图

图片:经典气旋模式.jpg


[ljjjacky于2015-03-18 12:48编辑了帖子]
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格物致知
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发布于:2015-03-16 23:01
几张江淮气旋靓照
(包括曾经是江淮气旋的)

图片:0930d0160924ab180b2833e937fae6cd7a890b8c.jpg

图片:5110f21fbe096b63cbe8c6dc0e338744eaf8ac1b.jpg

图片:90b976094b36acaf43110e707ed98d1000e99c1b.jpg

图片:8602564e9258d1098ebd9033d358ccbf6d814dae.jpg

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    好图
    2015-03-18 08:28
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amezard
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发布于:2015-03-18 23:13
历史上江淮气旋有过转暖的例子么?
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格物致知
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发布于:2015-03-19 20:52
amezard锛毨飞辖雌泄睦用矗鍥炲埌鍘熷笘
反正我是没听说过,毕竟纬度过高,而且多数江淮气旋在接近日本前没法变得很强。。
涡度也弱。
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臭豆腐518
台风
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发布于:2015-10-09 13:07
amezard锛毨飞辖雌泄睦用矗鍥炲埌鍘熷笘
我记得有一个转化成热带气旋的,不过好像不强。。。
2015年榆次实现了入盛夏(7月26日,不过正好5天),而且8月1-3号降水超8月平均,目前109.6mm。可是萎靡的太原气象站。。。 本人每年入春入夏时期才会上线……另外这id是我老早以前乱打的。。。。。。。
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真宫寺小乔
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发布于:2015-10-10 12:04
江淮气旋作为一种在副热带锋面上波动产生的气旋,其性质跟温带气旋更像,但更具有自身独特特点。夏季因为倒槽而产生的江淮气旋,更多具有副热带气旋的性质,在入海后,合适条件下可以转化为副热带扰动。但由于中国近海海温在初夏仍然很低,因此很难转化为热带气旋
我知道我很笨,很没用,可是,我白天拼命练习法术,我很努力!夜晚…发奋提高知识,然后每天……到拼抢散派任务,这么多的努力和汗水,都是为了能和姐姐们一样,成为一个堂堂正正的狐妖!
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tontonyua
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发布于:2017-01-18 08:39
臭豆腐518锛毼壹堑糜幸桓鲎扇却模还孟癫磺俊!!鍥炲埌鍘熷笘
08年白海豚转为热带气旋后达到TY强度
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meow
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发布于:2017-01-18 12:38
tontonyua锛08年白海豚转为热带气旋后达到TY强度鍥炲埌鍘熷笘
实在很不喜欢提这种降格低压区才重新发展的例子。
Meow, a sex-starved pussy, gets aroused when everyone at the pool stares at her white and soaked up swimsuit turning see-through and exposing her tempting body.
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游客

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