丁一汇高等天气学热带大气的动力学特征与辐散环流
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（a）1月
图7.6 全球辐散环 流的三维分布概略 图。根据FGGE资料 作出。 （a）1月； （b）7月
（b）7月
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7.3 主要热带天气系统
这里主要只一般性讨论赤道辐合带和热带波。 赤道辐合带是热带环流中十分重要的行星尺度系 统。它在海洋上可以产生很长的热带云带。根据最近20多 年的研究，从观测方面关于赤道辐合带得到了以下一些主 要结果：（1）辐合带一般不在赤道上，常位于离赤道一 定纬度的地方。从图7.7可以看到，在亚洲季风区和西太 平洋赤道辐合带是弯曲的，1月位于17°S～18°N范围，7 月在2°N～27°N之间，在东半球辐合带的位置变化最大， 这是由于北半球南亚和北非的夏季风和南半球夏季南非和 澳大利亚的季风造成。（2）辐合带在海洋地区纬向位置 的季节变化比在大陆上要小。在海洋上大约为10°～15°， 而在大陆上为20°～25°。在大洋的东部辐合带位置变化 较小。
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夏季辐散环流的主要特征是（图7.6b）：（1） 如前面指出，亚洲夏季风影响的范围很广。上升区位于 阿萨姆－孟加拉地区，相应有三个下沉气流：太平洋的 东西或瓦克环流的下沉支，西南印度洋的季风下沉区和 地中海及沙漠热低压的下沉区。（2）与非洲季风有关 的辐散环流比较局地性，在西非5ºN附近为上升支，东 南太平洋15ºS附近为下沉支。这个下沉区也与中美洲附 近的强上升区密切有关；（3）邻近中美洲（10ºN附近） 的东太平洋地区对流活动很强。在这个暖海面每年有 20～25个热带气旋形成。主要上升运动区就位于此处。 这支辐散环流的下沉支在南太平洋和南大西洋，它们是 哈得莱环流和东西环流的重要部分，对南半球副热带急 流的强度和变化有重要作用。
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全球辐散环流如下，在北半球冬季（尤其在1979 年1月）（图7.6a）主要哈得莱环流的上升支在5ºS附近， 下沉支在30ºN附近，造成这支哈得莱环流圈的因子主要 是亚洲冬季风。另一个哈得莱环流是在5ºS上升，30ºS下 沉、与澳大利亚季风有关的环流圈，因而澳大利亚季风 是北半球冬季南半球哈得莱环流圈的一个有机组成部分。 澳大利亚北部的降水变率与印尼－澳大利亚北部辐散环 流上升支的周期性经向移动有关。澳大利亚大部分地区 的辐散风属于南半球这支次要哈得莱环流圈的。了解这 支环流圈的特征和演变对于全面了解澳大利亚季风是非 常重要的。与南大西洋和东南太平洋下沉支有关的辐散 环流也值得进一步研究。
湾（右图）上空大气非绝热加热分量的垂直分布。QR：
净辐射；QC：凝结加热；QW：感热加热；FM（E—W）是
东西方向的热通量，FM（N—S）是南北ห้องสมุดไป่ตู้向的热通量。
单位：K d-1
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7.2 辐散环流
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图7.5 200hPa北半球夏季（6～8月）多年平均（1968～ 1980）的辐散环流分布。箭头代表辐散风分量，箭头长度 代表辐散风速。实线代表速度势等值线，单位： 5×105m2·s-1；D：高空辐散，C：高空辐合
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图7.1平均纬向风的纬向剖面。 左：12～2月平均；右：6～8月平均 根据1971～2000年NCEP再分析资料制作 单位：m·s-1
（王慧提供，2004） 实用文档
7.1 热带大气的动力学特征
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由于热带天气尺度系统的无辐散性， 所以过去一些人认为这种系统的发展与来自中 纬度的侧向强迫作用有关。实际上这种机制并 不是必要的。热带天气尺度扰动的发展完全有 可能从热带行星尺度运动系统取得能量。例如 可以注意到，对流性天气尺度的扰动（包括热 带气旋）常在特定的地理区域形成，这些区域 正好对应于行星尺度流型的上升区，如西太平 洋，西大西洋地区等。
称分布，高低压中心分别位于赤道的两侧。
风压场的关系在相对高纬的地区近似于地转
关系，而在近赤道地区非地转分量很大，在
赤道上纬向速度u 0
，但是经向速度v
达到最大，并且几乎与等压线相垂直。经向
速度v的大小沿y方向相对于赤道而言呈Gauss
分布，离开赤道地区波动迅速减弱。
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图7.4 沙特阿拉伯（左图）阿拉伯海（中图）和孟加拉
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图7.2 赤道大气Kelvin波的气压场和风场水平分布 （取自Matsumo, 1966）
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图7.3 赤道大气混合Rossby—重力波的气压场和风场 水平分布（取自Matsumo, 1966）
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混合Rossby—重力波的流场相对于赤
道是一个对称涡旋，而气压场不与赤道呈对
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（3）存在着不同类型大尺度低频变化的流型或波动。用 经典的潮汐理论不少人对行星尺度、缓慢变化的热带大气 进行了研究。在不同的环境条件和强迫作用下（如不同的 非绝热加热）得到了一些不同类型的大尺度流型或波动。 这些流型与观测十分相近。例如对于纬向波数1的情况， 人们发现在热带存在着向西和向东传播的重力波、向东传 播的凯尔文波、向西传播的混合Rossby波（或者叫MY波， 因是由Maruyama和Yanai发现）以及斜压和正压的Rossby 波。其中开尔文波与混合Rossby波尤其重要，这在第二章 作了详细讨论。在东风基本气流情况下。只有开尔文波具 有很慢的速度，以致可以看作是定常解。对于西风基本气 流，可以激发出一系列的Rossby波。对于潮汐波在实际纬 向风速条件下总是瞬变的。
高等天气学系列讲座 单元三：热带大气环流和天气系统
第七讲 热带大气的动力学 特征与辐散环流
丁一汇 国家气候中心
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热带一般是指南北半球副热带高压脊线之间 的区域，而副热带高压脊线也是地面东风带和西风带 之间的分界线。这个分界线平均位于30º纬度左右。热 带几乎占全球面积的一半。它之所以重要主要有三个 方面：第一，热带是整个大气的水汽、热量和角动量 源。第一章已一般的说明了正是在热带大气从地面得 到角动量，并在热带大气所获得的热量超过了向外辐 射所损耗的热能，这种盈得的动量和热量向极地方向 输送以补偿中高纬的大气角动量和热量的损失；第二 方面是由于热带大气和扰动与中高纬的大气和扰动有 明显的相互作用，这使得人们不能把这两个地区的环 流看作是完全孤立的，其中任一地区的预报都必须考 虑来自另一地区的影响；第三，热带地区是地球上主 要的海洋区，海气相互作用以及遥相关显著，这是影 响全球天气与气候形成和异常的一个主要原因。
（a）1月
图7.6 全球辐散环 流的三维分布概略 图。根据FGGE资料 作出。 （a）1月； （b）7月
（b）7月
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7.3 主要热带天气系统
这里主要只一般性讨论赤道辐合带和热带波。 赤道辐合带是热带环流中十分重要的行星尺度系 统。它在海洋上可以产生很长的热带云带。根据最近20多 年的研究，从观测方面关于赤道辐合带得到了以下一些主 要结果：（1）辐合带一般不在赤道上，常位于离赤道一 定纬度的地方。从图7.7可以看到，在亚洲季风区和西太 平洋赤道辐合带是弯曲的，1月位于17°S～18°N范围，7 月在2°N～27°N之间，在东半球辐合带的位置变化最大， 这是由于北半球南亚和北非的夏季风和南半球夏季南非和 澳大利亚的季风造成。（2）辐合带在海洋地区纬向位置 的季节变化比在大陆上要小。在海洋上大约为10°～15°， 而在大陆上为20°～25°。在大洋的东部辐合带位置变化 较小。
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夏季辐散环流的主要特征是（图7.6b）：（1） 如前面指出，亚洲夏季风影响的范围很广。上升区位于 阿萨姆－孟加拉地区，相应有三个下沉气流：太平洋的 东西或瓦克环流的下沉支，西南印度洋的季风下沉区和 地中海及沙漠热低压的下沉区。（2）与非洲季风有关 的辐散环流比较局地性，在西非5ºN附近为上升支，东 南太平洋15ºS附近为下沉支。这个下沉区也与中美洲附 近的强上升区密切有关；（3）邻近中美洲（10ºN附近） 的东太平洋地区对流活动很强。在这个暖海面每年有 20～25个热带气旋形成。主要上升运动区就位于此处。 这支辐散环流的下沉支在南太平洋和南大西洋，它们是 哈得莱环流和东西环流的重要部分，对南半球副热带急 流的强度和变化有重要作用。
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全球辐散环流如下，在北半球冬季（尤其在1979 年1月）（图7.6a）主要哈得莱环流的上升支在5ºS附近， 下沉支在30ºN附近，造成这支哈得莱环流圈的因子主要 是亚洲冬季风。另一个哈得莱环流是在5ºS上升，30ºS下 沉、与澳大利亚季风有关的环流圈，因而澳大利亚季风 是北半球冬季南半球哈得莱环流圈的一个有机组成部分。 澳大利亚北部的降水变率与印尼－澳大利亚北部辐散环 流上升支的周期性经向移动有关。澳大利亚大部分地区 的辐散风属于南半球这支次要哈得莱环流圈的。了解这 支环流圈的特征和演变对于全面了解澳大利亚季风是非 常重要的。与南大西洋和东南太平洋下沉支有关的辐散 环流也值得进一步研究。
湾（右图）上空大气非绝热加热分量的垂直分布。QR：
净辐射；QC：凝结加热；QW：感热加热；FM（E—W）是
东西方向的热通量，FM（N—S）是南北ห้องสมุดไป่ตู้向的热通量。
单位：K d-1
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7.2 辐散环流
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图7.5 200hPa北半球夏季（6～8月）多年平均（1968～ 1980）的辐散环流分布。箭头代表辐散风分量，箭头长度 代表辐散风速。实线代表速度势等值线，单位： 5×105m2·s-1；D：高空辐散，C：高空辐合
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图7.1平均纬向风的纬向剖面。 左：12～2月平均；右：6～8月平均 根据1971～2000年NCEP再分析资料制作 单位：m·s-1
（王慧提供，2004） 实用文档
7.1 热带大气的动力学特征
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由于热带天气尺度系统的无辐散性， 所以过去一些人认为这种系统的发展与来自中 纬度的侧向强迫作用有关。实际上这种机制并 不是必要的。热带天气尺度扰动的发展完全有 可能从热带行星尺度运动系统取得能量。例如 可以注意到，对流性天气尺度的扰动（包括热 带气旋）常在特定的地理区域形成，这些区域 正好对应于行星尺度流型的上升区，如西太平 洋，西大西洋地区等。
称分布，高低压中心分别位于赤道的两侧。
风压场的关系在相对高纬的地区近似于地转
关系，而在近赤道地区非地转分量很大，在
赤道上纬向速度u 0
，但是经向速度v
达到最大，并且几乎与等压线相垂直。经向
速度v的大小沿y方向相对于赤道而言呈Gauss
分布，离开赤道地区波动迅速减弱。
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图7.4 沙特阿拉伯（左图）阿拉伯海（中图）和孟加拉
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图7.2 赤道大气Kelvin波的气压场和风场水平分布 （取自Matsumo, 1966）
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图7.3 赤道大气混合Rossby—重力波的气压场和风场 水平分布（取自Matsumo, 1966）
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混合Rossby—重力波的流场相对于赤
道是一个对称涡旋，而气压场不与赤道呈对
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（3）存在着不同类型大尺度低频变化的流型或波动。用 经典的潮汐理论不少人对行星尺度、缓慢变化的热带大气 进行了研究。在不同的环境条件和强迫作用下（如不同的 非绝热加热）得到了一些不同类型的大尺度流型或波动。 这些流型与观测十分相近。例如对于纬向波数1的情况， 人们发现在热带存在着向西和向东传播的重力波、向东传 播的凯尔文波、向西传播的混合Rossby波（或者叫MY波， 因是由Maruyama和Yanai发现）以及斜压和正压的Rossby 波。其中开尔文波与混合Rossby波尤其重要，这在第二章 作了详细讨论。在东风基本气流情况下。只有开尔文波具 有很慢的速度，以致可以看作是定常解。对于西风基本气 流，可以激发出一系列的Rossby波。对于潮汐波在实际纬 向风速条件下总是瞬变的。
高等天气学系列讲座 单元三：热带大气环流和天气系统
第七讲 热带大气的动力学 特征与辐散环流
丁一汇 国家气候中心
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热带一般是指南北半球副热带高压脊线之间 的区域，而副热带高压脊线也是地面东风带和西风带 之间的分界线。这个分界线平均位于30º纬度左右。热 带几乎占全球面积的一半。它之所以重要主要有三个 方面：第一，热带是整个大气的水汽、热量和角动量 源。第一章已一般的说明了正是在热带大气从地面得 到角动量，并在热带大气所获得的热量超过了向外辐 射所损耗的热能，这种盈得的动量和热量向极地方向 输送以补偿中高纬的大气角动量和热量的损失；第二 方面是由于热带大气和扰动与中高纬的大气和扰动有 明显的相互作用，这使得人们不能把这两个地区的环 流看作是完全孤立的，其中任一地区的预报都必须考 虑来自另一地区的影响；第三，热带地区是地球上主 要的海洋区，海气相互作用以及遥相关显著，这是影 响全球天气与气候形成和异常的一个主要原因。