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氣旋

(氣象學與氣候學術語)

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氣旋(Cyclone),氣象學術語,是指由鋒面上或不同密度空氣分界面上發生波動而形成,並在大氣中佔據三度空間的大尺度水平空氣渦旋,其中心氣壓比周圍低,從氣壓場來説,也稱之為低氣壓 [1-2] 
氣旋按生成和活動範圍可分為温帶氣旋熱帶氣旋。温帶氣旋常見的有鋒面氣旋,熱帶氣旋常見的有颱風熱帶風暴。按半球分佈可劃分為北半球氣旋和南半球氣旋,前者空氣做逆時針方向旋轉,後者空氣做順時針方向旋轉 [1-2] 
温帶氣旋主要出現在亞州東部、北美洲、地中海等地區,熱帶氣旋呈現出北半球遠多於南半球,集中發生於緯度10°~20°之間的地域分佈特徵 [1-2] 
中文名
氣旋
外文名
Cyclone
學科部門
氣象學與氣候學
學科類別
自然地理學

氣旋科學研究

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19世紀60年代,人類開始研究温帶氣旋的結構和活動規律。
1863年,英國氣象局首任局長R.菲茨羅伊首次提出温帶氣旋和反氣旋地區的地面氣流結構。
1878年,R.艾伯克龍比結合氣壓場給出了一個氣旋天氣圖模式,將氣壓形勢和天氣結合在一起。
20世紀初期,英國氣象學家N.肖提出了反映氣旋中氣流切變和風暴特徵的氣旋模式,並將降水分佈同氣流聯繫起來。
1918年和1921年,挪威學者J.皮耶克尼斯和H.索爾貝格提出了新的氣旋模式和氣旋生命史模式,首次將氣團、鋒、氣壓場和天氣分佈有機地結合在一起。
20世紀30年代,J.皮耶克尼斯和芬蘭學者E.H.帕爾門等根據高空探測資料,對温帶氣旋和鋒面的三維結構作了較多研究。
20世紀40年代末至50年代初,芬蘭學者E.H.帕爾門進一步將氣旋族和長波聯繫起來,確定了温帶氣旋和高空大氣長波的關係。

氣旋形成活動

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氣旋形成機制

  • 温帶氣旋
温帶氣旋最常見的是鋒面氣旋,挪威學者提出的鋒面波動學説認為,準靜止鋒或緩慢移動的冷鋒,鋒面上產生波動,在適宜的環流條件下,波動加深,逐步發展而形成鋒面氣旋。其從生成到消亡,大致經過以下四個階段(以下四個階段均以北半球氣旋作為對象進行闡述):
(1)初生階段。氣旋發生前在地面上有一鋒面。鋒面北面冷,吹偏北風;鋒面南面暖,吹偏南風。開始出現波動時,冷空氣向南侵襲,暖空氣向北擴展,使鋒面演變為東段呈暖鋒,西段呈冷鋒,並出現相應的鋒面降水。這時在地面圖上出現低壓中心,可繪出第一根閉合等高線。
(2)發展階段(成熟階段)。鋒面波動振幅加大,冷、暖鋒進一步發展,鋒面降水進一步增強,雨區擴大。地面上出現閉合等壓線增多,氣旋不斷加深,暖區逐漸變淺。
(3)錮囚階段。鋒面氣旋進一步發展,由於冷鋒移動較快,暖區逐漸縮小,氣旋式環流更加明顯,地面閉合等壓線增多。當冷鋒遇上暖鋒後,合併成錮囚鋒,中心氣壓更低,暖空氣逐漸被抬升至高空,降水強度和範圍增大。
(4)消亡階段。經過氣旋的錮囚階段後,冷空氣從兩邊包圍暖空氣,迫使暖空氣上升,這時地面呈冷性渦旋。由於地面的摩擦和輻合作用,氣旋從地面開始填塞、消亡 [1] 
  • 熱帶氣旋
關於熱帶氣旋的形成機制,氣象學家對台風的形成提出了各種必要的條件,其中比較公認的基本條件有:
(1)低空原先要有一個熱帶擾動,造成輻合流場,以提供發展熱帶氣旋的初胚。
(2)要有廣闊高温的洋麪(海水温度在27℃以上),以蒸發大量水汽到空中凝結,提供形成颱風的巨大潛熱能和造成大氣層結不穩定。
(3)要有一定的地轉偏向力,以使擾動氣流逐漸變為氣旋性旋轉的水平渦旋,並使氣旋性環流加強。
(4)基本氣流的風速垂直切變要小,以使潛熱積聚在同一鉛直氣柱中,而不被擴散出去,達到形成和維持暖心結構和加強對流運動。
另外,對流層中相對濕度大禾高層為輻散流場也是熱帶氣旋發生和發展的重要條件。因此,熱帶氣旋生成和 活動有一定的地區性和季節性 [1] 

氣旋活動範圍

  • 温帶氣旋
温帶氣旋(鋒面氣旋)從發生到消亡,整個過程經歷的時間一般為兩天左右,短的僅有1天,長的達4~5天。但不一定每個氣旋都經歷鋒面波動學説的四個階段,有的氣旋沒有得到充分發展就消亡了;有的氣旋已趨於消亡階段,但因其後部有新的冷空氣侵入或氣旋從冷的大陸移入暖的洋麪上時,又重新發展起來。例如,中國江淮流域出現的氣旋,大多以氣旋波的形式出現,移到海上再發展 [1] 
  • 熱帶氣旋
熱帶氣旋源地是指其初始擾動發生的地區。能發展成颱風的熱帶擾動都發生在遼闊的熱帶、副熱帶海洋上。其中65%以上發生在緯度10°-20°之間,13%在20°以上的向極一側,22%在10°以內的赤道一側。而5°以內的赤道附近極少有颱風發生。就全球來説,平均每年發生80個颱風(包括熱帶風暴),北半球佔73%,南半球佔27%。
在北半球,一年四季都有颱風(包括熱帶風暴)活動,最多出現在夏秋季節,尤以8月和9月最集中。在南半球,絕大多數颱風發生在1-3月,尤以1月最多 [1] 
參考資料
  • 1.    劉南威.自然地理學(第三版)[M].北京:科學出版社,2014.1.
  • 2.    伍光和主編.自然地理學(第四版)[M].北京:高等教育出版社,2008.4.