爆发性气旋:当气旋发展速度达到24小时降低24hpa或12小时降低12hpa,就定义为爆发性气旋,也称“
气象炸弹”。
描述
素有“温带台风”之称的爆发性气旋常常发生在北半球中高纬的洋面上。这种气旋在短时间内强烈发展,地面中心气压大幅度下降,加深率每24小时可达24百帕,风力同时迅速增加到30米/秒以上,即达到强台风的风力。该种气旋常常会伴有强对流暴雪等强烈天气,给海上作业带来严重的威胁和灾难。
从水平尺度看,海洋气旋可以分为两类:天气尺度的和次天气尺度的,这两类气旋在适当条件下都可经历爆发性的发展。现在较了解的两种次天气尺度的海洋气旋是:①中尺度气旋,它与从东海到日本附近的暖洋流有关,是一种浅薄的地面低压,在某种有利条件下可发展成强烈的温带气旋。②极地低压,它主要发生在北太平洋和北大西洋冷锋后的极地冷空气团中,以后常常通过快速锢囚(或瞬时锢囚)过程发展成强气旋。
大西洋上爆发性气旋发生的频率少于太平洋,但爆发性气旋的强度却大于太平洋。
图 1976—1982年所有24小时爆发性气旋最大加深时的位置
主要特征
(1)爆发性气旋主要是海洋现象。
(2)频率发生最大值区在两大洋的西部。
(3)主要在冬半年。
(4)常发生在墨西哥湾流和黑潮暖流区域以北。
发生发展的大尺度大气及海洋条件
海洋气旋的爆发性发展既和大尺度大气条件有关也与海洋条件有关:
(1)四种天气形势有利于气旋的发展:①高空槽赶上地面低压中心,其中最有利的高低空气流配置是高空槽位于海洋气旋的西南象限,即在相距400海里(约5个纬度)的地方;②东风带和西风带扰动的合并;③低涡与高空槽相遇;④大低压冷空气中的极地低压与高空槽相遇。
(2)与大尺度行星波关系密切。一般急流区及其北侧对爆发性气旋发展很有利。
(3)与斜压环境有密切关系。爆发性气旋的优势发生区主要是斜压区,在这里一般低压系统可得到发展和不断维持。
(4)与海表温度的经向梯度有密切关系。强的经向海表温度梯度与墨西哥湾流和黑潮暖流有关,研究表明海洋气旋常在这些区域加深。
(5)太平洋西海岸的温带气旋的发生与赤道太平洋附近的海表温度存在着明显的遥相关关系。厄尔尼诺年较正常年偏多,而强厄尔尼诺年又较一般厄尔尼诺年偏多。
影响因子
影响爆发性气旋发生的因子有:
涡度平流、
温度平流、潜热加热、
海气交换(潜热和感热输送)、与急流有关的非地转加速、摩擦作用以及斜压不稳定等。
(1)爆发性气旋具有基本上是斜压的特征。对斜压强迫所以会有这么大的响应可能是由于有效静力稳定度较小的缘故,这首先是由海气界面上感热和潜热通量输送引起;另外,较为平滑的海面上摩擦消耗较小也有作用。对于较强而深的气旋的发展,气旋性涡度平流的垂直差异是一个关键因子。
(2)在气旋发生到强烈发展期,温度平流项都大于涡度平流项,特别是在气旋发展的初期温度平流起主要作用。暖平流的作用主要引起上升运动,以后又引起潜热释放并形成低压槽。
(3)对流层低层的斜压不稳定在气旋发展初期是主要的,而潜热释放则是气旋后期发展的一个重要因素。潜热释放对于海洋气旋结构的变化以及上升区的维持起了关键作用,这是通过指向低压或槽区的气压梯度力而实现的。潜热释放增强了气旋附近高空的上升运动和低层的辐合。强上升运动使高空槽两侧的热力直接的东西环流增强,而辐合引起更进一步的潜热加热。这又会使更强的非地转风和近地面辐合。因而,尽管波-气旋的垂直耦合和水平斜压性减弱,即高空槽的强迫作用减弱,但通过上述过程仍可制作大量动能以使气旋发展。爆发性海洋气旋的发生很可能是潜热引起的区域斜压过程的结果。潜热释放使静力稳定度减小,结果使斜压不稳定增长,这无疑对气旋的发展创造了有利条件。
(4)积云对流。
(5)海面的感热和潜热输送虽然一般不是气旋发展的主要因子,但它可以增强对流层下部的斜压区产生有利于所旋发展的环境,促进气旋的迅速发展。
(6)爆发性气旋发生的高频区也是主要的斜压区,因而斜压过程可能是一般低压系统连续存在和发展的前提条件,为了使气旋能得到爆发性发展,还必须有其它条件。
(7)高空急流中心的有关非地转运动对气旋的强烈加深非常重要。