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寒冷的極渦對來自熱帶的颱風問道

寒冷的極渦對來自熱帶的颱風問道



極渦和颱風會相遇嗎?

漠北,大氣科學/強風暴物理學


真·渣渣手寫字體預警


這是一個非常好的問題,但是如果解釋不好就容易陷入兜圈子的怎麼也說不清的困境。


回答這個問題其實不需要什麼太專業的氣象知識,將中學地理的知識稍稍拓展,就可以解決並說的很明白了。

答案就是極鋒的存在使得極渦和颱風的相遇變得幾乎不可能,颱風在逐漸北上進入極渦控制區域時會變性成為溫帶氣旋,不過,這又何嘗不是一種相遇呢?(這裡的幾乎可以去掉,放著是怕碰見抬杠的童鞋~)


一、極地渦旋與極地高壓(帶)


我們知道大氣環流體系中,有兩個依靠熱力驅動的發動機,一個在熱帶,形成熱帶低氣壓帶。一個在極地,形成極地高氣壓帶


以極地高氣壓帶為例子,空氣受冷收縮下沉。空氣在地面堆積並像外輻散,形成極地高壓和極地東風帶。而在高空,空氣收縮下沉之後為了保證質量的連續性,則空氣像下沉區匯合,並在高空形成一個低壓性質的渦旋,這個渦旋就被稱為極地渦旋,也就是極渦


下圖就簡單描繪了極地地區中高層的配置情況,D 是低壓,H 是高壓。

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由於下沉比較迅速,這個高壓系統通常非常淺薄,在很低的高度上就迅速的轉為了氣旋性的低壓。


從而也導致極地東風帶也非常淺薄,到了高空後就迅速的轉為了西風。這也就導致高空有著從極地附近一直到副熱帶附近的強大的高空西風帶。


二、極鋒系統

我們知道高壓是順時針旋轉(反氣旋)的系統,高壓的北部吹南風,高壓的南部吹北風。南風由於從低緯吹來,代表暖氣團,北風從高緯吹來代表冷氣團。而由於地轉偏向力的存在,使得北半球的南北風分別向運動方向右側偏轉,從而變成了偏東風與偏西風。


在中緯度地區,北邊是極地高壓,而北緯 30°附近是副熱帶高壓。兩個高壓之間一定會存在一個低壓帶(數學告訴我們,(連續可導函數)兩個極大值之間一定存在有極小值),這就是副極地低氣壓帶(當時難道沒有奇怪過,為什麼副極地低氣壓帶會存在么)。東西風的交匯區就是極鋒鋒區。

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如果在鋒區中存在有擾動,那麼冷暖氣團就會發生相對移動,從而形成鋒面,而常常也會形成鋒面氣旋,也就是溫帶氣旋。

寒冷的極渦對來自熱帶的颱風問道



如果畫成自西向東看的剖面圖的話就是下面這樣,這裡我沒有標出地面鋒線,如果偏北分量大一些就是冷鋒,偏南分量大一些就是暖鋒。

寒冷的極渦對來自熱帶的颱風問道



一年四季經常出現的冷鋒,或者說是冷空氣,其實就是極鋒系統的一部分


三、颱風的北上


以一個轉向型的颱風為例子,颱風是一個暖心結構,空氣圍繞著一個暖中心旋轉,當颱風北上即將投入極渦的懷抱前,颱風就會擾動極鋒鋒區,從而使得極渦下地面的高壓中的偏東風南下,而且是攜帶冷空氣的南下,當冷空氣進入颱風時,颱風的暖心結構遭到破壞,從而變性成為溫帶氣旋,並順著西風帶一路移動。

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所以颱風並不是遇見極渦,而是被極渦下的系統融合轉化,最終成為了極渦的一部分。


這也正是地球能量通過大氣環流傳遞的例子,颱風這個將低緯熱帶的能量攜帶至高緯(融合進極渦的繞極地西風帶中)。而每次極鋒鋒區的進退與其中冷暖鋒的北上與南下,都是大氣環流在地球能量輸送中起到重要作用活生生的例子啊。


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