熱帶氣象學

熱帶氣象學是研究南北緯度30°之間地區的大氣環流、天氣系統和天氣預報的學科。熱帶地區約佔全球面積的一半，該區的輻射收入大於支出，其盈餘的熱量，可通過大氣和海洋輸送到中、高緯度地區，因此，熱帶地區是全球大氣運動的主要能源區。熱帶大氣還從地表得到角動量，所以熱帶地區又是大氣角動量的源區之一。熱量的輸送，不但年際變化很大，而且在一年之中又有明顯的變化。這些變化對中、高緯度地區的天氣影響很大。所以，在製作中、高緯度地區較長時期的天氣預報時，必須考慮熱帶的大氣環流和大洋環流的變化。

低緯度低層大氣對全球大氣環流具有熱源和水汽源的性質，熱帶的氣象狀況對全球大氣環流具有重要的影響。

季風環流、沃克環流、哈德萊環流及其它一些大氣低頻振盪現象都在熱帶地區比較顯著；它們的較大變化與海洋一大氣的相互作用密切有關，如海温出現厄爾尼諾(El Nino)現象和大氣中南方濤動加強，常伴隨着世界性的氣候異常。赤道輻合帶、熱帶氣旋(颱風)等強對流天氣系統也發生在熱帶地區。此外，輻射收支(長波向外輻射)在熱帶氣象和全球大氣熱量平衡中具有根本性意義。

這些是研究熱帶氣象學的一些重要意義。 ^[1] 

熱帶地-氣系統淨得到熱量，幾乎全部被地表吸收，其上空的大氣卻依然在損失熱量。地表所得到的熱量，只有一小部分通過湍流的方式直接傳輸給大氣，大部分通過地表（洋麪）的水分蒸發變為潛熱，再通過大氣中水汽的凝結過程以釋放潛熱的方式將熱量輸入大氣。

熱帶地處低緯度地區，科里奧利參數(f=2ωsinθ，ω為地球自轉角速度，θ為緯度)很小，這種動力學特點使熱帶大氣在沒有大範圍強烈對流上升時，水平的氣壓梯度力很小，即氣壓場的水平梯度比在中、高緯度地區要小，但是，流場的水平差異卻十分明顯。一個天氣系統的發生，往往先出現流場的渦旋、輻合和輻散，以及風的水平切變和鉛直切變，氣壓場則只有當產生強烈的對流運動後，特徵才逐漸明顯。同中、高緯地區相比，熱帶流場的變化顯得更為重要。 ^[2] 

熱帶大氣環流的形成和變化，是熱帶大氣本身的動力和熱力特性、海陸熱力差異、青藏高原等大地形的動力和熱力作用，以及南北半球環流相互作用等因子共同作用的結果。北半球的夏季，熱帶大氣環流的主要成員有：低空的東南信風和西南季風以及由這些氣流組成的熱帶輻合帶和季風槽和兩個大洋中部槽。高空的東風環流和低空的季風環流中都存在急流，並常有比較固定的越赤道通道，可進行南北兩半球的質量、水汽和能量的交換。在北半球的冬季，高空為副熱帶西風急流，而低空則為東北信風和偏北的冬季季風。

氣象衞星探測和理論研究的結果，發現了熱帶地區許多新的天氣系統。依熱帶天氣系統水平尺度的大小構成了一個連續波譜：10公里尺度的主要是對流雲胞，如積雨雲系；100公里尺度的則主要是由許多積雨雲聚集所成的雲團；尺度達千公里的，主要為颱風、季風低壓、對流層中部氣旋或副熱帶氣旋、東風波和赤道渦旋；尺度在千公里至萬公里之間的天氣系統，在對流層中，主要是受海陸地形作用而形成的準定常槽脊（如季風槽）、熱帶輻合帶、赤道緩衝帶、高空南亞高壓、大洋中部槽等，在平流層中，主要是赤道附近的開爾文波和羅斯比－重力混合波。此外，在熱帶和温帶之間還有副熱帶高壓。就時間尺度而言，也發現了一個波譜，如週期為1天、4～6天、準雙週（近於14天）、40～50天、25個月、36～38個月的熱帶大氣振盪。這些振盪是由一個或數個天氣系統單獨或聯合作用所致。週期為一天的波，主要是對流雲胞的活動，4～6天的，主要有東風波、季風低壓或平流層羅斯比－重力混合波等熱帶系統活動；準雙週振盪，主要有季風槽和信風的強弱振盪、高空南亞高壓、平流層開爾文波等的活動；40～50天的週期振盪者，尚待研究；週期達25個月的振盪，一般認為是由平流層開爾文波和羅斯比-重力混合波的動能上傳所造成的；至於週期36個月的振盪，則可能是熱帶海洋-大氣或海洋-大陸的耦合振盪所造成的。 這些不同的空間和時間尺度的天氣系統及其相互影響，是熱帶氣象學研究的重點。

熱帶天氣分析除用天氣圖進行流線分析外，還有衞星雲圖分析，此外風的鉛直和水平切變分析、速度位勢場分析和層結穩定度分析等，也均已用於日常業務工作中。熱帶天氣預報方法，已廣泛應用統計預報方法和數值預報方法。前者如颱風路徑的相似預報，後者如正壓模式數值預報。 ^[3]