結(jié)構(gòu)

從結(jié)構(gòu)上來看，溫帶氣旋是一種冷心系統(tǒng)，即溫帶氣旋的中心氣壓低于四周，且具有冷中心性質(zhì)。從尺度上來看，溫帶氣旋的尺度一般較熱帶氣旋大，直徑從幾百公里到3000公里不等，平均直徑為1000公里。

對(duì)于成熟的溫帶氣旋來說，其底層結(jié)構(gòu)上一般由1-2條冷鋒和一條暖鋒形成，暖鋒和第一冷鋒之間為暖區(qū)，而冷鋒鋒后為冷區(qū)，暖鋒鋒前和系統(tǒng)中心后側(cè)為相對(duì)緩和的冷暖過度區(qū)域。溫帶氣旋在高空一般為高空槽線，且槽線強(qiáng)度隨著氣壓層的升高而減弱。

形成原因

獨(dú)自生成

一些溫帶氣旋由鋒面上的一個(gè)波動(dòng)發(fā)展而成。在鋒面上因某些原因而形成波動(dòng)，并在波動(dòng)頂點(diǎn)附近出現(xiàn)一條閉合等壓線，此后逐漸發(fā)展，形成一個(gè)完整的氣旋。無論是西風(fēng)性的溫帶氣旋還是寒帶性溫帶氣旋，其開始發(fā)展的一個(gè)初始成因就是斜壓狀態(tài)的出現(xiàn)，而對(duì)于溫帶氣旋來說，斜壓出現(xiàn)的一個(gè)必要條件是底層輻合的出現(xiàn)和冷暖流的滑落對(duì)沖。所以可以認(rèn)為溫帶氣旋的形成原因如下：首先，在西風(fēng)帶內(nèi)有一槽線發(fā)展或橫槽維持，導(dǎo)致冷暖氣團(tuán)在交界區(qū)域形成相對(duì)穩(wěn)定的準(zhǔn)靜止鋒。而后，北側(cè)有明顯的快速冷平流南下，或南側(cè)有快速暖平流上沖，（這里以冷平流作為例子）隨著冷平流的南下，準(zhǔn)靜止鋒開始出現(xiàn)變異常的扭曲，同時(shí)高度場(chǎng)上的槽線繼續(xù)發(fā)展，為受到冷平流抬升的暖濕氣團(tuán)提供中高空的輻散空間（急流）。

熱帶氣旋演變而成

溫帶氣旋也可由熱帶氣旋變成，當(dāng)熱帶氣旋北移至溫帶一帶，受西風(fēng)槽影響而失去了熱帶氣旋的特性，轉(zhuǎn)變成溫帶氣旋。另一方面，視其位置及強(qiáng)度，大型的溫帶氣旋的影響范圍可能會(huì)超過溫帶地區(qū)，連帶亞熱帶地區(qū)也可受到影響。

熱帶性的溫帶氣旋絕大多數(shù)由熱帶系統(tǒng)轉(zhuǎn)換而來，其中TC占了有85%以上，故以TC為例。眾所周知，TC是暖心結(jié)構(gòu)，由CISK機(jī)制提供主要能量的一種中尺度系統(tǒng)，而當(dāng)其在前方遇到強(qiáng)大的西風(fēng)槽后冷平流時(shí)，常常會(huì)出現(xiàn)CISK因干冷空氣的卷入而出現(xiàn)CISK機(jī)制無法繼續(xù)有效運(yùn)轉(zhuǎn)，同時(shí)系統(tǒng)內(nèi)部逐漸出現(xiàn)斜壓位能，其實(shí)這其中又要分為幾個(gè)階段：

（1） 槽前輻散加強(qiáng)期：TC受到高空槽前西南急流的作用，出現(xiàn)了輻散的增強(qiáng)乃至爆發(fā)，這在西北太平洋幾乎所有轉(zhuǎn)向TC的發(fā)展過程中都有所體現(xiàn)，具體表現(xiàn)為系統(tǒng)的對(duì)流瞬間爆發(fā)，并且移動(dòng)逐漸開始顯示出向東北方向的分量。

（2） 槽中冷流進(jìn)入，類SubTC期：當(dāng)TC進(jìn)一步深入西風(fēng)槽后，系統(tǒng)逐漸受到槽中的冷平流影響出現(xiàn)斜壓能。此時(shí)底層的冷氣團(tuán)緩慢滲透，同時(shí)極大幅度的抬升TC中原本攜帶的富含熱帶水汽的對(duì)流云團(tuán)，以至于快速凝結(jié)降水，并降低對(duì)流云頂?shù)臏囟取Ｔ谶@個(gè)過程中，整個(gè)系統(tǒng)呈現(xiàn)下冷上暖的對(duì)流穩(wěn)定狀態(tài)，所以很少會(huì)有新的大片對(duì)流爆發(fā)，同時(shí)系統(tǒng)自西南側(cè)開始出現(xiàn)一條地面冷鋒，云圖上在冷鋒云系的氣旋性曲率中心一般偏心于冷平流進(jìn)入的一側(cè)。TC在此狀態(tài)一般達(dá)到最大的轉(zhuǎn)換期降水強(qiáng)度，但整體風(fēng)速減弱明顯，同時(shí)中心氣壓上升，TC在此狀態(tài)維持約12-36小時(shí)。

（3） 斜壓位能替代凝結(jié)潛熱，系統(tǒng)完成轉(zhuǎn)換：當(dāng)系統(tǒng)內(nèi)出現(xiàn)暖鋒時(shí)，則可以認(rèn)為凝結(jié)潛熱的替代已經(jīng)完成，由此系統(tǒng)已經(jīng)完全轉(zhuǎn)為溫帶氣旋系統(tǒng)（一般機(jī)構(gòu)在此時(shí)開始停編），出現(xiàn)一冷一暖兩條典型的鋒面，但同時(shí)高層依舊維持少量的暖心結(jié)構(gòu)，此階段的降水以小陣性降水為主。

氣旋的演變過程，大致可分為初生期、發(fā)展期、成熟期（囚錮期）及消亡期。

初生期

原先地面上有一條靜止鋒，鋒北面是冷空氣，鋒南面是暖空氣，冷空氣自東向西運(yùn)動(dòng)，暖空氣自西向東運(yùn)動(dòng)，當(dāng)冷空氣向南插入鋒下，暖空氣向北抬升，并出現(xiàn)1～2條閉合等壓線。

在此期間，溫帶氣旋在可見光衛(wèi)星圖上可表現(xiàn)為鋒面云帶變寬，向冷區(qū)凸起，色調(diào)變白，中高云加多。

發(fā)展期

隨著波動(dòng)的發(fā)展，氣壓進(jìn)一步下降，閉合等壓線增加，冷空氣進(jìn)一步向南推進(jìn)，冷鋒附近出現(xiàn)陣雨或陣雪，暖鋒前也出現(xiàn)降水，降水區(qū)域擴(kuò)大。隨著氣旋的發(fā)展，低層擾動(dòng)逐漸向高層發(fā)展，氣流作螺旋式的上升，高空低槽也逐步加深。

在此期間，溫帶氣旋在衛(wèi)星云圖上表現(xiàn)為鋒面云帶隆起部分更為明顯，中高云后界開始向云內(nèi)凹。隨著底層閉合等壓圈的建立，溫帶氣旋發(fā)展期的主要標(biāo)志就是氣壓的下降和中心風(fēng)速的增強(qiáng)。

系統(tǒng)中心西側(cè)，冷平流繼續(xù)南下，并出現(xiàn)氣旋性旋轉(zhuǎn)，導(dǎo)致在系統(tǒng)中心南側(cè)出現(xiàn)了典型的冷鋒云系，一般該云系的長度較長，有的甚至可以達(dá)到上千公里。冷流的補(bǔ)充增強(qiáng)同樣導(dǎo)致了鋒前西南氣流的加強(qiáng)，于是系統(tǒng)東側(cè)出現(xiàn)暖平流，并進(jìn)而形成暖鋒，在系統(tǒng)西北側(cè)暖鋒鋒前有大量的降水云系發(fā)展，其長度較冷鋒云更短、更不規(guī)則，但其寬度較大，總降水強(qiáng)度較大。

冷暖氣團(tuán)在溫帶氣旋中心產(chǎn)生輻合抬升進(jìn)而在此處出現(xiàn)中等強(qiáng)度的積雨云團(tuán)，和旋轉(zhuǎn)上升氣流，進(jìn)而帶動(dòng)高層槽線的發(fā)展，當(dāng)系統(tǒng)貫通上下結(jié)構(gòu)且槽后冷流不再繼續(xù)加強(qiáng)后則認(rèn)為達(dá)到其成熟期（囚錮期）。這一階段在云圖上表現(xiàn)為系統(tǒng)中心出現(xiàn)中高云系，同時(shí)冷鋒云系加長、變窄，暖鋒云系加厚、變寬，同時(shí)整體逐漸轉(zhuǎn)為呈現(xiàn)逗號(hào)形態(tài)，在冷鋒云后可見大片晴空區(qū)。

成熟期

成熟期（囚錮期）時(shí)氣旋發(fā)展至最盛時(shí)期，自地面到500毫巴高度均已成為圓形閉合環(huán)流。地面冷鋒逐漸追上暖鋒，并將地面暖空氣上抬，氣旋開始錮囚。這時(shí)，云雨范圍最大，強(qiáng)度加強(qiáng)，風(fēng)力增大，天氣變化最劇烈。但由于地面已為冷空氣所占據(jù)，成為冷性渦旋，因而氣旋開始減弱。在此期間，溫帶氣旋在衛(wèi)星云圖上表現(xiàn)為云系后部有明顯干舌，螺旋結(jié)構(gòu)明顯。云帶伸至渦旋中心。此時(shí)的冷平流已經(jīng)不再加強(qiáng)，冷鋒懸臂的遠(yuǎn)端常會(huì)甩出大量的正渦小氣旋，諾條件適合可以發(fā)展為熱帶系統(tǒng)甚至新的溫帶氣旋。而暖鋒則維持原來大量降水的狀態(tài)，同時(shí)云層進(jìn)一步加厚。

系統(tǒng)的中心出現(xiàn)囚錮鋒，在北半球一般都是冷性囚錮鋒，此時(shí)如若緯度較高或先前的基礎(chǔ)溫度較低，則很有可能會(huì)出現(xiàn)暴風(fēng)雪或持續(xù)性強(qiáng)降雪天氣，這也是溫帶氣旋對(duì)于地面影響最大的階段。從高層來看，這一階段的溫帶氣旋高空主要還是以西風(fēng)槽為主，且一般都已經(jīng)加深至2000KM以上，其中少部分可能會(huì)有切斷低渦存在，則這時(shí)底層溫氣的強(qiáng)度更強(qiáng)，冷平流更強(qiáng)，中心輻合抬升更明顯。從云圖上看，此時(shí)的溫帶氣旋和發(fā)展期后期的狀態(tài)并無二樣，只是中心附近出現(xiàn)了3/4圈卷入，其中缺口一般位于西南象限（有些也有過此圈數(shù)的，一般存在于高空冷渦誘生），從水汽圖上可以明顯的看到冷鋒鋒前是暖濕區(qū)域控制，暖鋒鋒后到達(dá)巔峰，而冷鋒鋒后為大片的干區(qū)，冷鋒內(nèi)部的水平溫度梯度和氣壓梯度很大，濕度相差通常達(dá)到40以上。

消亡期

氣旋發(fā)展的最后階段，暖空氣僅殘留在地面東南角，低層整個(gè)氣旋中心輻合加強(qiáng)，地面加壓，已變?yōu)槔湫詼u旋，低壓中心部位開始被填塞。從地面到500毫巴左右的閉合環(huán)流減弱，上升運(yùn)動(dòng)已消失，氣旋減弱，以至消亡。在此期間，溫帶氣旋在衛(wèi)星云圖上表現(xiàn)為干舌伸到氣旋中心，螺旋云帶圍繞中心旋轉(zhuǎn)一周以上，高低空環(huán)流中心與云系渦旋中心重合。隨著溫帶氣旋進(jìn)入囚錮階段，槽后冷平流已經(jīng)不在加強(qiáng)，系統(tǒng)斜壓能逐漸被消耗，暖鋒也開始進(jìn)入鋒消階段。

隨著暖鋒的減弱消失，系統(tǒng)的抬升柱開始減弱，除了東南側(cè)外其他地區(qū)逐漸被冷氣團(tuán)控制，同時(shí)因?yàn)橹行囊廊粦T性維持低壓輻合，于是系統(tǒng)整體轉(zhuǎn)為冷心輻合結(jié)構(gòu)，中心氣壓開始快速回升，進(jìn)一步加強(qiáng)了暖平流的減弱，逐漸進(jìn)入惡性循環(huán)。當(dāng)水汽圖上的干舌控制中心時(shí)，則可以認(rèn)為系統(tǒng)已經(jīng)轉(zhuǎn)為冷心結(jié)構(gòu)，從而判定系統(tǒng)不再屬于溫帶氣旋類別，此后弱冷平流減弱，則系統(tǒng)將回歸鋒面性質(zhì)，而如果冷平流依舊，則系統(tǒng)將成為一冷性氣團(tuán)，逐漸轉(zhuǎn)化為地面非典型的冷高壓態(tài)勢(shì)（高空槽）。

這幾個(gè)階段，為單個(gè)氣旋的生命史。從初生到開始消亡平均需2天，長者可達(dá)6天，東亞和我國的鋒面氣旋的發(fā)展過程，一般為3天左右，短的約1天，長的約4～5天。

溫帶反氣旋

溫帶反氣旋是指生成和活動(dòng)于中高緯、溫帶地區(qū)的高氣壓系統(tǒng)。從氣壓場(chǎng)看是中心氣壓高于四周，并有閉合等壓線的高壓系統(tǒng)。從風(fēng)場(chǎng)看，在北半球高壓區(qū)內(nèi)，風(fēng)繞高壓中心作順時(shí)針旋轉(zhuǎn)。因此也稱為反氣旋。溫帶反氣旋一般生成在高緯地區(qū)并由冷氣團(tuán)組成，在合適的大氣環(huán)流引導(dǎo)下，向南或東南移動(dòng)。影響中、低緯地區(qū)，成為一次冷空氣活動(dòng)。有時(shí)可達(dá)到寒潮強(qiáng)度。所以，也稱冷性反氣旋。

溫帶反氣旋的水平范圍一般達(dá)幾千公里，有時(shí)可占據(jù)我國大部地區(qū)。其生命史大體分為：

初生階段，發(fā)展階段和消亡階段。溫帶反氣旋從高緯向東南移動(dòng)時(shí)，其前部由于與暖氣團(tuán)相交，常常形成冷鋒。所以，常有云系或風(fēng)、雨天氣。但當(dāng)冷鋒過境，受溫帶反氣旋控制時(shí)，特別在反氣旋中心附近，則主要是晴好天氣。冬季常會(huì)形成霜凍

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