天气学分析——第三章 气旋与反气旋

第三章 气旋与反气旋
大气中存在着各种大大小小的涡旋，其中有的逆时针旋转， 而有的顺时针旋转，我们把它们中的大型水平涡旋，分别称为气 旋和反气旋。气旋与反气旋是造成大气中千变万化的天气现象的 重要天气系统。它们的发生、发展和移动对于各地区、各纬度之 间的热量交换、水汽输送和广大地区的天气变化有着很大的影响。 因此，研究气旋和反气旋的发生和发展规律是天气分析预报的一 项重要任务。 本章主要讨论大尺度温带气旋和反气旋的主要特征及其发生、 发展的机制。关于高空大型暖性高压、冷性低压及热带低压、副 热带高压等将在以后各有关章节讲述。
四、系统的空间结构
气压系统随高度的变化决定于气压场和平均温度场（或厚度 场）的配置情况，即温压场的结构。在静力平衡条件下，由于暖空 气中气压随高度递减比冷空气中慢，因此，即使底层等压面的高度 在暖空气中比冷空气中低，但到一定高度后，等压面高度在暖空气 中将会比在冷空气中高。这就是说，在一定高度以上，气压梯度或 位势梯度的方向，将由原在底层中从冷区指向暖区而变为从暖区指 向冷区。于是，原来在底层是高压的区域到高层对应位置的上空将 变成低压区域。因此，到达一定高度处，高压区便与暖区近乎重合， 而低压区便与冷区近乎重合。
反气旋的范围比一般气旋大得多，大的反气旋可以和最大的 大陆或海洋相比（例如：冬季亚洲大陆的反气旋，往往占据整个 亚洲大陆面积的四分之三）。
二、气旋和反气旋的强度
气旋、反气旋的强度一般用其中心气压来表示。气旋中心 气压值愈低，气旋愈强；反之气旋愈弱。
地面气旋的中心气压值一般在970—1010百帕之间。发展 的十分强大的气旋，中心气压值可低于935百帕。强台风中心 气压值还要低得多。
在气压场上，气旋又称低气压（简称低压），反气旋又称高 气压（简称高压）
一、气旋和反气旋的水平尺度
气旋和反气旋的水平尺度（范围）以最外围一条闭合等压 线的直径长度来表示。
气旋的直径平均1000公里，大的可达到3000公里，小的只有 200—300公里或更小些。就平均情况而言，东亚气旋一般要较欧 洲和北美的气旋水平长度小。
2、暖性反气旋
出现在副热带地区的高压多属此类。北半球的副热 带高压主要有太平洋高压和大西洋高压。副热带高压较 少移动，但有季节性的南北位移和中、短期的东西进退。
上面已根据气旋和反气旋的基本特征，划分了几种类型。 其实各类气旋或反气旋间，并不存在不可逾越的界限。不同类 型的气旋或反气旋，在一定条件下会互相转化。如锋面气旋可 在一定的条件下（当其处在消亡阶段时）转化为无锋气旋（冷 性低压）；无锋气旋（如热低压）可因一定条件（如有冷空气 进入）转变为锋面气旋；又如冷性反气旋，当其南下变性到一 定程度就转化为暖性反气旋。
（二）深厚系统
此系统的特点是：气压场的高压中心与温度场的暖中心基 本重合，（这种系统称为暖性高压），气压场的低压中心与温度 场的冷中心基本重合，（这种系统称为冷性低压），它们的厚度 梯度（平均温度梯度）与气压梯度（位势梯度）方向一致。因此， 随高度升高，等压面的坡度会越来越大，系统就越来越明显。对 于冷低压，其中心温度最低，因此低压中心的气压随高度降低得 较四周为快，到了高空冷低压越强。而对暖高压，由于中心温度 最高，因此高压中心的气压随高度降低得较四周为慢，到了高空 其暖高压越强。深厚系统一般从地面到500百帕以上的等压面图 上，其等高线都能保持闭合。

三、气旋和反气旋的种类 气旋和反气旋的分类方法较多，通常按其形成和活
动的主要地理区域或其热力结构的不同进行分类。 （一）气旋
根据气旋形成和活动的主要地理区域，可分为温带气 旋和热带气旋两大类；
按其形成及热力结构，则可分为无锋气旋和锋面气旋 两大类。
无锋面气旋：由单一的冷气团或暖气团组成，其中没有锋面。 通常见到的无锋面气旋有： （1）热带气旋：发生在热带洋面上强烈的气旋性涡旋。当其中 心风力达到一定程度时，称为台风或飓风。 （2）地方行气旋：由于地形作用或下垫面的加热作用而产生的 地形低压或热低压等。这种低压基本上不移动。 锋面气旋由冷暖气团组成，其中有锋面，一般移动性较大。 大多数的温带气旋为锋面气旋。
§3—1 气旋、反气旋的特征和分类
气旋：是占有三度空间的、在同一高度上中心气压低于四周的 大尺度涡旋。在北半球，气旋范围内的空气作逆时针旋转，在 南半球其旋转方向相反。
反气旋：是占有三度空间的、在同一高度上中心气压高于四周 的大尺度涡旋。在北半球，反气旋范围内的空气作顺时针旋转， 在南半球其旋转方向相反。
（二）反气旋
根据反气旋形成和活动的主要地理区域，可分为极 地反气旋、温带反气旋和副热带反气旋。
按热力结构则可分为冷性反气旋（冷高压）和暖性反 气旋（暖高压）。
1、冷性反气旋
活动于中高纬度大陆近地面层的反气旋多属此类，习惯上 多称为冷高压。当冷高压主体从北方或西北方南下到达一定纬度 而后静止时，它的前方常以“扩散”形势扩散出一股股冷空气向 偏南方向移动，在气压上表现为小的冷高压或高压脊，它们一般 移动很快。锋面气旋的冷锋后面的小高压即属此类移动性的冷高。 冬半年强大的冷高压南下，可造成24小时降温超过10ºC的寒潮天 气。
根据温压场的配置情况的不同，气压系统可分为三类。 （一）浅薄系统
此类系统的特点是：气压场的高压中心与温度场的冷中心基 本重合，（这种系统称为冷性高压），气压场的低压中心与温度场 的暖中心基本重合，（这种系统称为暖性低压），它们的厚度梯度 （平均温度梯度）与气压梯度（位势梯度）方向相反。因此，随高 度升高，气压梯度逐渐减小，到达某一高度处水平气压梯度为零， 其高、低气压系统的痕迹全部消失。再向上，气压梯度的方向就与 厚度梯度一致，变成和底层相反的气压系统。
1973年10月6日00时20分在菲律宾东部海面上曾出现过低 达877百帕的台风中心。
地面反气旋的中心气压值一般在1020—1030百帕， 冬季东亚大陆上反气旋的中心气压可达到1040百帕，最 高的曾达到1083.8百帕（出现在1968年12月31日中西伯 利亚北部）。就平均情况而言，温带气旋与反气旋的强 度，冬季都比夏季要强。海上的温带气旋要比陆地上的 强；海上的温带反气旋则要比陆地上的要弱。