低緯度天氣系統(tǒng)

低緯度地區(qū)指30°N-30°S的范圍，包括熱帶和副熱帶，溫度梯度沒有中高緯度明顯，并且水汽充沛，這一區(qū)域的大氣運動與中高緯度地區(qū)有明顯不同，天氣系統(tǒng)也就呈現(xiàn)出與中高緯度不同的特點。

在南北半球的副熱帶地區(qū)，有一個緯向分布的副熱帶高壓帶，受到海陸分布的影響，常被切割成若干個高壓單體，稱為副熱帶高壓，簡稱副高。副高主要位于大洋上，并常年存在，它們有強有弱、有分有合，其維持和活動對低緯度地區(qū)與中高緯度地區(qū)之間的水汽、熱量的輸送和平衡具有重要作用。

副高處于低緯度環(huán)流和中緯度環(huán)流的匯合帶，結構比較復雜，在不同季節(jié)、不同地區(qū)有所不同。夏季時，北半球副高的強度、范圍迅速增大，盛夏時達到最強；冬季時，副高的強度減弱，范圍縮小，位置南移、東退。副高內部的溫度水平變化一般比較小，內部盛行下沉氣流，而在副高邊緣由于各種氣團交綏，溫度梯度明顯，特別是在其北部和西北部。

副熱帶高壓的結構使得其天氣也比較復雜。副高內部盛行下沉氣流，以晴朗、少云、微風、炎熱為主。副高北部和西北部邊緣因與中緯度的天氣系統(tǒng)相交綏，氣流上升運動強烈，水汽豐富，因而多陰雨天氣。副高的南部是東風氣流，晴朗少云，潮濕悶熱，但當有熱帶氣旋、東風波等天氣系統(tǒng)活動時，就會產生狂風暴雨和對流天氣。副高的東部受北下的冷空氣影響，容易形成逆溫層，產生少云、干燥、多霧的天氣。

西太平洋副熱帶高壓對我國影響最大。北太平洋的副熱帶高壓位于夏威夷群島附近，常年存在而穩(wěn)定少動，冬季時較弱，在西太平洋幾乎看不到，而到了夏季，它就會變得十分強大，位置偏北，呈東西扁長的形狀，一般會分裂為兩個大單體，位于西太平洋的稱為西太平洋副熱帶高壓。

西太平洋副高的季節(jié)性移動有一定規(guī)律。從冬季到夏季，位置不斷北移，并且強度增大，而從夏至冬逐漸南撤，強度減弱。冬季高壓脊線位于15°N附近，隨著季節(jié)轉暖，脊線開始北移。大約到6月中旬，脊線越過20°N，穩(wěn)定在回歸線附近；7月中旬脊線越過25°N，在25°N-30°N附近徘徊；約7月底到8月初，脊線跨過30°N到達最北位置。9月以后西太平洋副高勢力減弱，脊線迅速從北向南撤退，到10月就會回到20°N以南。

副高的季節(jié)性移動不是勻速進行的，而且在北進時會有暫時南退，南退時又短暫北進的南北振蕩現(xiàn)象。并且北進過程比較緩慢，時間持續(xù)較長，南退過程迅速，移動很快。并且西太平洋副高的移動在不同的年份也有一定出入，但整體上符合這樣的規(guī)律。同樣，這種移動特征在大西洋、北非、北美大陸等區(qū)域上的副高也存在。

西太平洋副高是對我國夏季天氣影響最大的天氣系統(tǒng)，也是向我國輸送水汽的重要天氣系統(tǒng)，其季節(jié)性活動與我國東部各地的雨季起止和雨帶移動有密切關系，副高的位置、強度變化對我國的雨季、旱澇及臺風路徑等有重大影響。

副高北側是北上暖濕氣流與南下冷空氣交綏地帶，常常形成大范圍陰雨和暴雨天氣，成為我國東部重要的降水帶。這個降水帶通常位于副高脊線以北5-8個緯距，并隨副高作季節(jié)性移動。

5月下旬，副高脊線穩(wěn)定在20°N以南，雨帶位于華南地區(qū)。6月中旬，副高北跳，雨帶位于長江中下游和淮河流域，使江淮一帶進入梅雨期。7月中旬，雨帶移動到黃河流域，長江流域的梅雨期結束，開始被高壓控制，進入盛夏炎熱少雨的伏旱期，副高南側為東風帶，易受臺風影響而產生大量降水。7月底到8月初，副高脊線到達最北位置，雨帶移動至華北和東北。9月，副高逐漸南退，雨帶也隨之南移，逐漸給長江流域、華西和華南帶來秋雨天氣，到10月上旬，副高回到20°N以南，秋雨結束，開始出現(xiàn)冬季天氣形勢。

當然，上面的情況只是西太平洋副高對我國東部地區(qū)天氣影響的一般規(guī)律，實際上的副高南北移動經常會出現(xiàn)異常，造成一些地區(qū)干旱而另一些地區(qū)洪澇。

在夏季，青藏高原及其鄰近地區(qū)上空的對流層上部會形成一個強大的高壓系統(tǒng)，稱為青藏高壓或南亞高壓。這個高壓與海洋上的副高有很大不同，在500hPa以下表現(xiàn)為熱低壓，高空才轉變?yōu)楦邏?，并且越向高空高壓強度越大?/span>

這是青藏高原的熱力作用形成的：青藏高原是世界上海拔最高的高原，并且面積廣闊，又處在副熱帶。這樣，在夏季時，高原上空溫度明顯高于四周同高度氣溫，相較于周圍大氣是一個熱源，這樣，熱量不斷向上輸送，產生較強的對流運動，使得高原上空的對流層高層空氣流向四周，就產生了反氣旋性質的環(huán)流。

青藏高壓中心常做東西向擺動，當其與西太平洋副熱帶高壓脊疊加時，可使西太平洋副高加強，導致其西伸北跳。

冬季時，在南海上空也會出現(xiàn)一個暖性高壓，稱為南海高壓，主要活動于南海和中南半島。到夏季時，南海受西南季風控制，南海高壓也就不再出現(xiàn)。

熱帶地區(qū)大部分是海洋，并且太陽輻射強烈，大氣低層經常處于高溫、高濕狀態(tài)，加上氣流輻合上升，是強烈天氣系統(tǒng)的形成和活動的背景條件。

熱帶氣旋是形成于熱帶海洋上，具有暖心結構、強烈的氣旋性渦旋。它來臨時往往帶來狂風暴雨、驚濤駭浪，具有很大的破壞力，是一種災害性天氣，同時它也帶來豐沛的降水，有利于緩解和解除盛夏的干旱情況。

熱帶氣旋是熱帶地區(qū)重要的天氣系統(tǒng)。全球熱帶洋面形成的熱帶氣旋以位于北半球居多，并且大多發(fā)源于大洋的西部，在時間上主要集中于7-10月。發(fā)生在不同海區(qū)的熱帶氣旋按照習慣有不同的名稱：在東太平洋和大西洋地區(qū)稱為颶風（hurricane），在印度洋地區(qū)稱為熱帶風暴，在西太平洋和南海則稱臺風（typhoon）。

中國氣象局將熱帶氣旋按其中心附近最大風速劃分為六個等級：熱帶低壓（6-7級）、熱帶風暴（8-9級）、強熱帶風暴（10-11級）、臺風（12-13級）、強臺風（14-15級）、超強臺風（16級以上）。也就是說，按照規(guī)定，中心附近最大風力12級以上的熱帶氣旋才被稱為臺風。在各個海域，每年都會按出現(xiàn)時間先后將8級以上的熱帶氣旋進行編號。世界氣象組織臺風委員會決定從2000年1月1日開始，西北太平洋地區(qū)在給臺風編號的同時，還采用亞太地區(qū)14個國家提供的140個名字輪流進行命名，如2022年第20號臺風“納沙”就是柬埔寨提供的名字。對造成特別嚴重災害的熱帶氣旋，臺風委員會成員可以申請將該熱帶氣旋使用的名字從命名列表中刪去，這個名字成為某個災害特別嚴重的熱帶氣旋的專有命名。

臺風形成的物理機制和過程目前還沒有完善的結論，一般認為臺風是由一個弱小的熱帶低壓擾動發(fā)展而來的。熱帶低壓形成或從外來區(qū)域移來后，通過下墊面的摩擦作用，產生大量熱帶潮濕的空氣輻合到氣旋中心，并產生上升運動，暖濕空氣凝結，釋放大量潛熱，使低壓中心上空空氣溫度上升，形成暖心結構。同時高空等壓面抬高形成氣流輻散，使近地面氣壓進一步降低，氣旋性環(huán)流加強，進而進一步加劇低空暖濕空氣的輻合，更多水汽向中心集中，中心變得更暖，地面氣壓更低，如此循環(huán)，形成強臺風。這一過程被稱為第二類條件不穩(wěn)定理論。

可見，形成臺風需要一定條件。首先在低空要有一個原先就存在的擾動，也即本身就存在一個弱小的低壓；其次，要有廣闊且高溫的洋面，水汽凝結釋放大量潛熱，為臺風的形成提供能量，海水表層溫度一般要高于26.5℃，海水溫度越高，低層大氣的溫度越高，濕度越大，大氣層結越不穩(wěn)定；第三，熱帶初始擾動的發(fā)展壯大，需要依靠一定的地轉偏向力，才能不斷地使輻合氣流逐漸轉變?yōu)闅庑孕D的渦旋，如果地轉偏向力過小，水平輻合的氣流直抵低壓中心，發(fā)生空氣堆積，氣旋性渦旋也就減弱不能生成了，這也就是為什么赤道附近很難出現(xiàn)熱帶氣旋的原因；第四，整個對流層風的垂直切變要小，也就是說對流層風的垂直變化小，這樣水汽凝結只會加熱一個有限范圍內的氣柱，從而形成暖心結構，初始擾動能迅速發(fā)展成為臺風，如果垂直切變大，潛熱很快就會被輸送出去，不利于暖心結構的形成。

這四個條件只是臺風形成的必要條件，不是充分條件，也就是說，在熱帶洋面上滿足這些條件的海域和時間有很多，但不一定會形成臺風。

臺風是一個強大的暖性低壓，中心氣壓很低，一般為950hPa，低者可以達到920hPa以下，水平氣壓梯度也很大，等壓線密集。臺風經過時，當?shù)貧鈮弘S時間的變化呈現(xiàn)漏斗狀，氣壓變化強烈，陡降又陡升。

臺風的風場在水平方向上可以分為三層。最內層是臺風的中心部分，稱為臺風眼，在這里由于旋轉半徑小，氣流旋轉產生的離心力大，與使空氣向內旋轉的力互相平衡，而使強風不能再向中心聚合，從而形成臺風中心數(shù)十公里范圍內的無風、少云、風平浪靜的現(xiàn)象，這是熱帶氣旋區(qū)別于溫帶氣旋的主要特征之一。

臺風眼外是圍繞其分布的一條最大風速帶，稱為中圈或者渦旋區(qū)，臺風最強烈的對流、降水出現(xiàn)在這一區(qū)域，是臺風破壞力最大的區(qū)域。中圈外圍的外圈也稱為大風區(qū)，風速由外向中心劇增。

在垂直方向上，臺風從地面到3km高的區(qū)域，氣流強烈向中心輻合，并且在慣性離心力和地轉偏向力的作用下，在臺風眼附近強烈螺旋上升。3-10km高度，氣流繼續(xù)環(huán)繞臺風眼壁上升，從10km至對流層頂，氣流向外輻散。由于空氣從臺風頂部向外流出，那么更高層必有空氣從四周流入補充，從而在臺風眼內下沉。

伴隨臺風的天氣主要有狂風、暴雨以及在海上引起的風暴潮，具有極強的破壞力，容易對沿海地區(qū)造成巨大的災害。臺風的環(huán)流特征決定了其大風和降水主要發(fā)生在中圈的渦旋區(qū)，這種降水具有陣性，強度大、范圍廣，一次臺風過境通?？梢栽斐商卮蟊┯?，并伴有大風，風速一般在25m/s以上。在臺風的外圍很遠，伴隨其他的天氣系統(tǒng)，也可能引發(fā)強降水。臺風登陸后，由于地面摩擦加大和水汽供應減少，強度逐漸減小最終消失。

臺風在形成發(fā)展過程中，受到外界條件以及本身內力的影響而發(fā)生移動，臺風平均移動速度大約為20-30km/h，有時也會轉向、停滯、打轉。在西北太平洋地區(qū)，臺風移動的路徑主要有三條：西移路徑——臺風在菲律賓以東洋面生成后向西進入南海，到我國華南沿海、海南島或越南登陸；西北路徑——臺風向西北方向移動，進入我國東部海域登陸；轉向路徑——臺風先向西北方向移動，進入我國東部海域或者在東部沿海登陸后，轉向東北，向朝鮮半島和日本移動。

世界上其他區(qū)域的熱帶氣旋的移動也有各自的特征，如下圖所示。

南北半球的信風帶在赤道附近匯合，形成的狹窄氣流輻合帶，稱為熱帶輻合帶或赤道復輻合帶，這里的氣壓比周圍低，有時也叫赤道槽。根據輻合帶中南北半球的氣流輻合情況，熱帶輻合帶可以分為兩種：一是北半球東北信風和南半球東南信風輻合形成東風的信風帶輻合帶，二是信風越過赤道轉變?yōu)槲黠L與另一信風輻合，形成的無風帶輻合帶，也叫季風輻合帶。

熱帶輻合帶的位置因氣壓帶風帶的季節(jié)移動而有南北移動，但各地移動幅度不等，特別是在東非、亞洲和澳大利亞的季風輻合帶，北半球冬季時位于5°S，到北半球夏季就會移動至20°N附近，這是全球輻合帶最為偏北的地區(qū)。

熱帶輻合帶一般只存在于對流層中下層，是對流活動頻繁的地區(qū)，又是低緯度地區(qū)水汽、熱量最集中的區(qū)域，往往形成多云、降水、雷陣雨天氣，有臺風發(fā)展時可帶來狂風暴雨。

副熱帶高壓南側東風氣流受到擾動產生的波動，稱為東風波，僅限于對流層中下層。北半球夏季在大部分熱帶地區(qū)都有東風波的活動。西太平洋的東風波會影響我國華南和長江中下游地區(qū)，帶來大雨和大風天氣，發(fā)展較強的東風波可能出現(xiàn)閉合環(huán)流，氣壓降低，風力增大、降水加強，適當條件下會發(fā)展成為熱帶氣旋。