赤道波（赤道波）

概念

赤道波包括大氣開爾文波（東傳）、混合羅斯貝－重力波（西傳），低緯羅斯貝波（東風(fēng)波，西傳）以及慣性－重力波（東傳）。

關(guān)于“赤道波”的分析

赤道波這一概念是帕爾默根據(jù)四十年代中太平洋馬紹爾群島地區(qū)所觀測到的資料提出的。他認為這些波是一種與近赤道地區(qū)東風(fēng)氣流中的輻合區(qū)有關(guān)的擾動，并給出了一個簡單模式。但是他并沒有作進一步的分析研究。以后，由其是自從六十年代有了衛(wèi)星云圖以來，國內(nèi)外先后有人對此作過評述，但多數(shù)對這種波的存在是懷疑的，或者基本上是否定的。

研究選用1979年全球大氣試驗中，我國在162°E附近的觀測船所獲得的資料，以及日本地球靜止氣象衛(wèi)星云圖和熱帶天氣圖，對赤道波進行分析。在太平洋的赤道波不僅存在，而且是赤道地區(qū)的一種多見的天氣系統(tǒng)；它出現(xiàn)的頻數(shù)與季節(jié)密切相關(guān)，且是在一定的大型環(huán)境流場下發(fā)生的；它的天氣分布是隨其出現(xiàn)的季節(jié)和結(jié)構(gòu)不同而存在著顯著差異。

圖1

圖2

另一種赤道波出現(xiàn)的流場形勢如圖2所示。在10°N—10°S之間完全為偏東風(fēng)所代替；北半球150°E以東的赤道附近，南北半球信風(fēng)輻合明顯，并有一條信風(fēng)輻合帶，6月7日的赤道波就在這條信風(fēng)輻合帶上。這類赤道波占83天中所觀測到的總波數(shù)的50%?？梢姡嗟栏浇倪@種信風(fēng)槽，是赤道波發(fā)生的一種重要流場形勢。

圖3

6月1—8日，上述觀測船活動在0—3°N、161—165°E區(qū)域內(nèi)，觀測到了3個赤道波。從圖可見，依波軸的垂直分布，大體可分為垂直和傾斜兩類。

（1）垂直類

圖4

圖5

以6月1日為例，從波頂?shù)?000毫巴層，赤道波波頂達600毫巴附近，槽線垂直向下。速輻合，例如在700毫巴上波軸附近有風(fēng)前為4米/秒。濕舌(用T—Td值表示濕度)從波底沿波軸附近向上伸至400毫巴以上。該波動產(chǎn)生的積云對流區(qū)位于波軸附近〔見圖5a)，與濕度場的分布是一致的。5月份出現(xiàn)的這類波在風(fēng)場特點和天氣分布上都和垂直類構(gòu)造相似；1、2月份出現(xiàn)的這種波，其天氣表現(xiàn)不如5、6月份(即過渡季節(jié))的清楚。從6月1日這個波的波頂再向上，到200毫巴，除500毫巴上的風(fēng)向氣旋性切變不明顯外，400毫巴以上有一個深厚的東風(fēng)倒槽疊加其上，估計這可能是一塊上部正渦度區(qū)。這一點與辛普森(Simpson)等論述過的一種“熱帶波模式”類似。但其它8個波的上方基本上不存在這樣一塊正渦度區(qū)。至于此類波中各個波的伸展高度相差如此之大(見表1)，可能與對流層內(nèi)東風(fēng)層的垂直厚度有關(guān)。如6月1—8日，對流 層內(nèi)東風(fēng)層在250毫巴以下，相應(yīng)赤道波頂至少高達6的毫巴左右；而1、2月對流層內(nèi)東風(fēng)層最高的也只達到700毫巴附近，這期間的波頂都只達到850毫巴。

（2）傾斜類

表1

在水平方向上，赤道波的振幅向北減弱較快，估計它的振幅只有2—5個緯距。如6月1日在2°25'N附近測得的赤道波，在其北面約3個緯距處的91356站對此波就沒有反映?？梢姵嗟啦ㄏ虮睖p弱的速度比帕爾默模式中所示的還要快，而它的壞天氣分布與模相比差異更大。所以帕爾默提出的赤道波模式需進一步研究。

從上述分析得出以下初步結(jié)論:：（1）赤道波是一種對流層中、下層有天氣意義的天氣系統(tǒng)。在北半球160—165°E的近赤道地區(qū)，這種波的發(fā)生頻數(shù)，在過渡季節(jié)遠大于隆冬。

（2）赤道波向上伸展的高度各不相同。有的波頂只伸展到850毫巴，有的則可抵達500毫巴。其差異主要是對流層內(nèi)東風(fēng)層的厚度不同造成的。

（3）赤道波的波軸在空間分布上有垂直和傾斜之分。垂直波表現(xiàn)為波軸附近輻合明顯，濕舌沿波軸向上伸展，云和降水主要在軸線附近，傾斜波輻合主要在波軸后部，濕舌也落后于波軸，云和降水主要在波后，波軸附近反而為少云區(qū)。

赤道波、赤道反氣旋與臺風(fēng)的移動

了解臺風(fēng)移動的路徑，掌握臺風(fēng)未來的動向，是每個臺風(fēng)研究者所關(guān)注的。它不僅可以使人們提早做好防臺措施，避免臺風(fēng)帶來的災(zāi)害性破壞，減少人員傷亡和國家財產(chǎn)損失，而且還可以進行有針對性的、有側(cè)重的防范，減少防臺資金的投入。許多氣象工作者為此做了大量的工作，也取得了相當可喜的成果。但由于臺風(fēng)活動的復(fù)雜性，尤其是一些路徑異常的臺風(fēng)，尋找新的預(yù)報因子，發(fā)現(xiàn)新的預(yù)報機制，仍為臺風(fēng)研究的重點。

表2 1987—1991年8月，距我國大陸八個緯度以內(nèi)的臺風(fēng)

但此期間還有北行、西北行臺風(fēng)出現(xiàn)，而且，發(fā)現(xiàn)我國東部海區(qū)，北行轉(zhuǎn)向和西北行臺風(fēng)數(shù)量也不少，這又是什么引發(fā)的呢？以下著重分析了在此期問臺風(fēng)西北行、北行的環(huán)境場特征，尋找影響臺風(fēng)路徑的原因，重點放在赤道波、赤道反氣旋這兩個天氣系統(tǒng)來討論。

赤道波是低緯地區(qū)一種具有天氣尺度的波動，由于長期以來，人們研究印度季風(fēng)較多，而赤道波所處的低緯地區(qū)，高度場表現(xiàn)又不明顯，所以不常為人們所關(guān)注。通過對1987—1991年臺風(fēng)的分析發(fā)現(xiàn)，赤道波是一種比較常見、穩(wěn)定的低緯大氣系統(tǒng)，它對西南季風(fēng)的加強、臺風(fēng)路徑的異常都有一定的影響。據(jù)統(tǒng)計，僅1991年9月就有四個臺風(fēng)受至赤道波的影響。

（1）赤道波的形成發(fā)展和移動

過去人們多認為赤道波是由印度季風(fēng)槽的西南氣流引起低緯波動而產(chǎn)生，故有“赤道波隱藏于季風(fēng)槽中”一說，如果上述說法成立，那么赤道波的生成應(yīng)與西南氣流的加強有關(guān)。但事實上，在赤道波生成過程中，西南氣流有加強（1987年8月11日的赤道波）也有減弱，可見赤道波的生成與西南氣流關(guān)系不大。通過流場分析，發(fā)現(xiàn)赤道波與赤道緩沖帶受低緯地區(qū)低壓系統(tǒng)攏動有關(guān)。我們知道，形成赤道緩沖帶越赤道氣流的主要通道集中在125—115°E和110—115°E附近，而越赤道氣流可形成順時針的高壓環(huán)流，當?shù)途曈休^強低槽擾動時，在兩個越赤道氣流的主要通道之間常常被低槽截斷，故形成關(guān)島以西至菲律賓以南、南海南部至孟加拉灣南部為閉合高壓或高壓脊，中部為一低槽控制的赤道波系統(tǒng)。赤道波的生命史在5—6天之間。低緯大氣系統(tǒng)在高層偏東氣流的引導(dǎo)下，為自東向西移動。

（2）赤道波的結(jié)構(gòu)

赤道波存在于500hpa以下的中、低層空間200hPa。以8711號臺風(fēng)赤道波為例，由于低緯地區(qū)記錄偏少，我們以赤道波西部高壓中心為參照點，對500hPa、高度場、700hPa、溫度場分別制作合成圖。由高度場合成圖可以看到明顯的高一低一高波動結(jié)構(gòu)，波長在3500km左右，兩高壓中心強度都很強。溫度場合成圖與高度場配合較好，為深厚冷渦、暖高，系統(tǒng)比較穩(wěn)定，東部高壓的北部暖區(qū)為臺風(fēng)和西太平洋副高引起；西部高壓北部的暖區(qū)為印度西南暖濕氣流輸送引發(fā)，其地面為降水區(qū)，有凝結(jié)潛熱的釋放，使高空變暖。赤道波南側(cè)溫度偏低，為澳洲冷高越赤道輸送的結(jié)果。溫度場波長為3100km左右，與高度場基本一致，與康洛弗提出的赤道波平均波長3100km左右基本吻合。

（3）赤道波對臺風(fēng)路徑的影響

赤道波形成后，一方面可以引起影響臺風(fēng)的系統(tǒng)發(fā)生改變，另一方面也可以直接參與對臺風(fēng)路徑的影響。

①赤道波西部高壓的西南氣流，為印度季風(fēng)槽的建立和加強創(chuàng)造了條件。而它與印度季風(fēng)槽相疊加，進一步使西南氣流加強，可影響至我國華東地區(qū)，這對我國大陸西風(fēng)槽的加深，西太平洋副高的東退減弱，都起了一定的促進作用，進而對臺風(fēng)路徑產(chǎn)生影響。如8711號臺風(fēng)，隨著赤道波的形成，西部高壓脊與季風(fēng)槽疊加，使西南氣流加強。

②赤道波西部高壓強盛時，將阻擋南海臺風(fēng)的西行，而其較強的西南氣流，尤其當?shù)蛯游髂巷L(fēng)出現(xiàn)平均12m/s以上時，如9116號臺風(fēng)，將促使南海臺風(fēng)右偏，進而使原來西行為主的臺風(fēng)轉(zhuǎn)為西北行為主。

③赤道波形成后，冷槽與東部高壓，也為我國東部海區(qū)提供了較強西南氣流，這對西太平洋臺風(fēng)在該地區(qū)發(fā)生右轉(zhuǎn)仍至東北行提供了條件。

熱帶輻合帶的向赤道側(cè)出現(xiàn)的反氣旋天氣系統(tǒng)，在適當條件下，可形成閉合的高壓中心，即赤道反氣旋。赤道反氣旋也是一種低緯地區(qū)常見的天氣系統(tǒng)。有資料顯示7—9月，在15—10°N，90—140°E范圍內(nèi)，平均每年山現(xiàn)赤道反氣旋達22個。我們研究的主要是影響我國的天氣系統(tǒng)，故也主要著眼于90—140°E之間、赤道以北的赤道反氣旋。

（1）赤道反氣旋的生成

通過1987—1991年8、9月份天氣圖分析發(fā)現(xiàn)，赤道反氣旋的生成主要有三種方式。

①赤道緩沖帶生成赤道反氣旋

表31987年8月由赤道緩沖帶生成的赤道反氣旋統(tǒng)計

②副高南撤斷裂產(chǎn)生赤道反氣旋

從天氣學(xué)原理角度出發(fā)，當西風(fēng)槽加深，并伴有強大冷空氣東移時，由于冷平流的不斷注入，西太平洋副高將減弱，東退南撤，南撤的副高脊在15°N以南發(fā)生斷裂，則生成赤道反氣旋，如1991年9月18日，菲律賓以東洋面。

③恢復(fù)性填塞生成赤道反氣旋

通過分析發(fā)現(xiàn)有些赤道反氣旋在其生成過程中，臺風(fēng)和熱帶氣旋構(gòu)成的熱帶輻合帶在赤道反氣旋生成之前就存在，赤道反氣旋生成之后，其與西太平洋副熱帶高壓中心重疊，熱帶輻合帶仍存在，隨著熱帶氣旋、臺風(fēng)的急速西行、北上，關(guān)島附近的低壓帶消失，生成了赤道反氣旋。顯然，由于熱帶副合帶的阻擋，西太平洋副高無法南落生成赤道反氣旋，而赤道反氣旋南部赤道附近又為東北氣流控制，而非東南越赤道氣流，所以也不是赤道緩沖帶生成赤道反氣旋。那么，這種赤道反氣旋是如何生成的呢？我們注意到其生成之前，關(guān)島附近有較為深厚的低壓系統(tǒng)，隨著該低壓系統(tǒng)的快速移出或消失，原低壓系統(tǒng)地區(qū)，就會出現(xiàn)高壓系統(tǒng)的恢復(fù)、堵塞，于是形成了赤道反氣旋。

（2）赤道反氣旋的結(jié)構(gòu)及其移動

①赤道反氣旋是一種空間尺度約為1000km左右，一般持續(xù)幾天的大氣尺度系統(tǒng)，它在中、低層較明顯高層看不出來，中低空溫壓場對應(yīng)一致，高壓中心軸線向北傾斜，對應(yīng)暖區(qū)，尤其其北側(cè)為暖中心，這與北側(cè)西太平洋副高和熱帶輻合帶中的臺風(fēng)活動有關(guān)系。

②赤道反氣旋在高層偏東氣流的引導(dǎo)下，有自西向東移動的趨勢，考慮到其生成的不同特點，又可主要分為西北型與西一西南型兩類。

A.西北型

當赤道反氣旋由赤道緩沖帶生成時，由于其生成特點是南半球氣流越赤道北上轉(zhuǎn)向而形成，具有北上趨勢，其西部又有越赤道氣流引起的西南氣流，使赤道反氣旋移動發(fā)生有偏，形成西北行（包括偏北行）。如1987年8月中旬緩沖帶北伸，于菲律賓東南部生成赤道反氣旋，向北西行，18日與西伸副高合并，于南海北部消失。

B.西—西南型

這類赤道反氣旋多由西太平洋副高南退斷裂產(chǎn)生，具有南下趨勢，故赤道反氣旋西行或西南行，常與赤道緩沖帶合并。如1987年8月下旬副高南落，23日于850hPa出現(xiàn)赤道反氣旋，偏西行，至26日與赤道緩沖帶合并，消失于孟加拉灣。

（3）赤道反氣旋對臺風(fēng)發(fā)生發(fā)展及移動路徑的影響

我們知道越赤道氣流形成緩沖帶是赤道反氣旋形成的一個主要原因，而越赤道氣流主要通道有兩條：一是在125—130°E附近，在菲律賓東南轉(zhuǎn)向成西南氣流；二是在110—115°E附近的加里曼丹島上空越過赤道，在南海南部轉(zhuǎn)向成西南氣流。故赤道反氣旋也以該兩地為多，我們稱菲律賓東南的赤道反氣旋為東赤道反氣旋，加里曼丹島上空的為西赤道反氣旋。

過去人們就赤道反氣旋對臺風(fēng)的影響的研究以西赤道反氣旋為多，對東赤道反氣旋則涉及較少。通過1987—1991年臺風(fēng)資料的分析發(fā)現(xiàn)，東赤道反氣旋對臺風(fēng)的影響也是很重要的。

①東赤道反氣旋的生成，與北面副高配合，使關(guān)島至菲律賓的熱帶副合帶加深，反氣旋北部西南氣流有利于該熱帶副合帶內(nèi)擾動的產(chǎn)生，進而有利于臺風(fēng)的發(fā)生與發(fā)展。如9120號臺風(fēng)，1991年9月19日開始通過赤道反氣旋與西太平洋副高之間的熱帶副合帶，強度加強，9月23日移出時，中心風(fēng)速由40m/s增至55m/s。

②西北型東赤道反氣旋的生成，會促使赤道緩沖帶振幅加大，有利于誘發(fā)或加強赤道波，進而對臺風(fēng)路徑的異常產(chǎn)生影響，如8711號臺風(fēng)，8月25日緩沖帶生成東赤道反氣旋，26日低層赤道波振副加大，東赤道反氣旋中心北上，臺灣、菲律賓的西南氣流加強，臺風(fēng)于30日轉(zhuǎn)為北上，之后東北行。

③東赤道反氣旋對臺風(fēng)也有引導(dǎo)作用。當副高相對較弱，而東赤道反氣旋較強時，在西南氣流引導(dǎo)下，臺風(fēng)會發(fā)生轉(zhuǎn)向。如8921號臺風(fēng)，1989年9月12日08時臺風(fēng)移至臺灣北部，500、700、850hPa各層高度場都可見到副高脊線在臺風(fēng)北側(cè)，但比較弱。500hPa上西風(fēng)帶平直，無大的西風(fēng)槽脊活動，若不考慮東赤道反氣旋的作用，臺風(fēng)應(yīng)仍以西北移動為主，但850hPa天氣圖上，臺風(fēng)東南部有一較強赤道反氣旋，并給臺風(fēng)提供了12m/s以上的西南氣流。9月12日20時，臺風(fēng)開始東北行，直至消失。

④東赤道反氣旋西北行至南海附近時，同樣可以作為西赤道反氣旋，對臺風(fēng)路徑產(chǎn)生影響。

（1）當南海南部有赤道波生成，并達到一定強度（850百帕有12米秒以上的西南氣流）時，能使臺風(fēng)路徑右偏，甚至出現(xiàn)北一東北行。

（2）赤道反氣旋有兩類（西赤道反氣旋、東赤道反氣旋），東赤道反氣旋對臺風(fēng)的生成有促進作用，并對臺風(fēng)路徑右偏、甚至北一東北行有影響。