溫帶氣旋分類(lèi)

溫帶氣旋主要按照成因分成三類(lèi)：西風(fēng)性、寒帶性和熱帶性：

西風(fēng)性的溫帶氣旋指由西風(fēng)帶高空（500Hpa或以上）出現(xiàn)高度場(chǎng)槽線波動(dòng)，進(jìn)而逐漸在底層誘生出溫帶氣旋的一種情況，此類(lèi)型的溫帶氣旋一般維持時(shí)間相對(duì)較短，移速較快，發(fā)展程度一般。

寒帶性溫帶氣旋指在中高緯度地區(qū)，由極地冷氣團(tuán)南下沖擊西風(fēng)帶而形成的底層溫帶氣旋氣旋，該類(lèi)型的溫帶氣旋一般先出現(xiàn)底層結(jié)構(gòu)而后發(fā)展為高層，屬于三種類(lèi)型中比較常見(jiàn)的。一般寒帶性溫帶氣旋維持時(shí)間較長(zhǎng)，同時(shí)強(qiáng)度較強(qiáng)，冷平流較強(qiáng)，常帶來(lái)大風(fēng)降溫過(guò)程。

熱帶性溫帶氣旋指熱帶系統(tǒng)經(jīng)過(guò)斜壓能沖擊后逐漸失去熱帶性轉(zhuǎn)化而來(lái)的溫帶氣旋，該類(lèi)型的溫帶氣旋由于由熱帶系統(tǒng)發(fā)展轉(zhuǎn)化而來(lái)，其底層和高層結(jié)構(gòu)將對(duì)于一般的溫帶氣旋略有差別，且一般降水比較強(qiáng)烈，但是因?yàn)槌３０橛胁劬€的關(guān)系，其移動(dòng)速度也非常快，特別是進(jìn)入高層西風(fēng)急流引導(dǎo)的區(qū)域后可達(dá)到60-80km/h的移動(dòng)速度。

溫帶氣旋獨(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(wú)論是西風(fēng)性的溫帶氣旋還是寒帶性溫帶氣旋，其開(kāi)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(lái)說(shuō)，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(kāi)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）。

溫帶氣旋熱帶氣旋演變而成

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(guò)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(lái)，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(wú)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(guò)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(kāi)始顯示出向東北方向的分量。

（2） 槽中冷流進(jìn)入，類(lèi)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?。在這個(gè)過(guò)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(kāi)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(kāi)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。

對(duì)于成熟的溫帶氣旋來(lái)說(shuō)，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(guò)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。

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

溫帶氣旋初生期

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(jiàn)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。

溫帶氣旋發(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(kāi)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(zhǎng)度較長(zhǎng)，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(zhǎng)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(zhǎng)、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(jiàn)大片晴空區(qū)。

溫帶氣旋成熟期

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(kāi)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(kāi)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(lái)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(lái)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(wú)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(guò)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。

溫帶氣旋消亡期

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(kāi)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(kāi)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(kāi)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(kāi)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(lèi)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(kāi)始消亡平均需2天，長(zhǎng)者可達(dá)6天，東亞和我國(guó)的鋒面氣旋的發(fā)展過(guò)程，一般為3天左右，短的約1天，長(zhǎng)的約4～5天。

溫帶氣旋，顧名思義既有溫帶的特征又有氣旋的特征，這在其結(jié)構(gòu)上表現(xiàn)為：

1、 溫帶性：冷鋒和暖鋒并存、高空西風(fēng)帶槽線；

2、 氣旋性：冷暖平流氣旋性卷入、中心有輻合上升氣流。

1、 中尺度輻合系統(tǒng)MCC：

作為溫帶氣旋最常見(jiàn)的誘生系統(tǒng)之一，MCC常出現(xiàn)在冷鋒懸臂的末端，特別是長(zhǎng)懸臂的東西向區(qū)域，此區(qū)域內(nèi)的冷流常常因?yàn)榫嚯x水平動(dòng)力中心過(guò)于遙遠(yuǎn)而移動(dòng)緩慢，無(wú)法有效的支持鋒面的繼續(xù)維持而出現(xiàn)崩潰，從而使得暖濕氣流在此處快速突破北上，并阻隔剩余的冷鋒懸臂形成一個(gè)閉合的低壓環(huán)流，這就是MCC系統(tǒng)的雛形。

而當(dāng)該系統(tǒng)出現(xiàn)后，隨著冷流的減弱和動(dòng)力能量的消耗，環(huán)流內(nèi)部的冷心氣團(tuán)逐漸被加熱抬升，直到其作為冷氣團(tuán)的物理性質(zhì)消失，此時(shí)我們認(rèn)為該MCC系統(tǒng)成型，對(duì)于此類(lèi)系統(tǒng)，一般其將繼續(xù)發(fā)展，并沿著剩余鋒面向溫帶氣旋中心移動(dòng)，造成冷鋒鋒面上的不規(guī)則降水中心。

當(dāng)系統(tǒng)在逐漸北移的過(guò)程中逐漸落后于冷鋒懸臂而進(jìn)入冷平流控制地區(qū)，則有可能會(huì)出現(xiàn)類(lèi)似熱帶氣旋變性期的狀態(tài)而新成新的小的溫帶氣旋，這類(lèi)氣旋形成之初變受到強(qiáng)勢(shì)冷平流的影響向鋒面合并，最后化作鋒面的一部分。特別值得注意的是，當(dāng)MCC系統(tǒng)在冷鋒懸臂末端大量出現(xiàn)時(shí)，我們可以認(rèn)為該地區(qū)出現(xiàn)了“氣旋族”，但注意要區(qū)別對(duì)待于母溫帶氣旋的“氣旋族”。

2、 冷鋒颮線：

眾所周知，冷鋒是一個(gè)溫帶氣旋中最強(qiáng)烈的鋒面地區(qū)，由常年平均來(lái)看，當(dāng)溫帶氣旋發(fā)展

到成熟期時(shí)該地區(qū)常會(huì)出現(xiàn)颮線系統(tǒng)，且颮線呈現(xiàn)多波次，高強(qiáng)度的特點(diǎn)，其中有些強(qiáng)烈發(fā)展的颮線的陣風(fēng)鋒風(fēng)速可以達(dá)到甚至超過(guò)12級(jí)，此地區(qū)為溫帶氣旋除了中心外風(fēng)速最高的地方。

3、 冷涌和誘生擾動(dòng)：

冷涌，熟悉熱帶系統(tǒng)的讀者都知道指中緯度地區(qū)變性的冷氣團(tuán)南下，抬升暖流在熱帶系統(tǒng)周?chē)瑢?duì)流的一種情況，而冷涌誘生擾動(dòng)則是少之又少的一種情況，一般只出現(xiàn)在西北太平洋盛夏季節(jié)的中低緯度地區(qū)。

當(dāng)一個(gè)溫帶氣旋的冷鋒懸臂斷裂出一個(gè)MCC系統(tǒng)南下進(jìn)入熱帶洋面，而后當(dāng)重現(xiàn)組成的鋒面再次因?yàn)樘貏e強(qiáng)勢(shì)的補(bǔ)充冷流而斷裂時(shí)，一般很難形成第二個(gè)MCC系統(tǒng)，此時(shí)變性的冷平流就會(huì)南下進(jìn)入之前的MCC中，激發(fā)大量的對(duì)流并逐漸形成輻合中心和擾動(dòng)系統(tǒng)，此時(shí)如果周?chē)h(huán)境合適，且水溫又足夠的話，很可能會(huì)就此形成一個(gè)熱帶擾動(dòng)，甚至發(fā)展為一個(gè)熱帶氣旋。

一般只會(huì)在北緯和南緯30至60度的溫帶海面發(fā)展和影響近海陸地，但也有極少數(shù)于低緯度地區(qū)（例如中國(guó)

的華南至華東沿海）的熱帶氣旋移近內(nèi)陸受冷空氣影響而轉(zhuǎn)化為溫帶氣旋（例：臺(tái)北浣熊和熱帶風(fēng)暴海高斯）。從全球歷年平均來(lái)看，南半球在比西風(fēng)環(huán)流稍偏北的地方存在明顯的溫帶氣旋生成區(qū)，且貫通整個(gè)南半球范圍。而北半球范圍內(nèi)，溫帶氣旋的產(chǎn)生主要集中在一下幾個(gè)地區(qū)：

1、西伯利亞地區(qū)：

該地區(qū)的溫帶氣旋更多由北冰洋極渦南下，或誘生出西風(fēng)長(zhǎng)波槽南下，在河道到貝加爾湖一帶形成溫氣的雛形，而后東移進(jìn)入日本海、鄂海地區(qū)強(qiáng)烈發(fā)展并達(dá)到巔峰狀態(tài)，最后并入阿留申渦登陸北美阿拉斯加地區(qū)減弱消散。同時(shí)也有從阿爾泰地區(qū)開(kāi)始形成，在我國(guó)東部達(dá)到最強(qiáng)，并明顯影響我國(guó)的鋒面溫帶氣旋。

2、北美東北部：

該地區(qū)的成因主要是阿留申分裂流出和北美極渦南下的共同影響，在高空構(gòu)成橫槽態(tài)勢(shì)，同時(shí)底層墨西哥灣水汽沿著中美大平原北上，在科迪勒拉山系東側(cè)形成的背風(fēng)坡低壓區(qū)形成輻合，最后導(dǎo)致北美大平原北部加拿大地盾處形成廣大的低壓區(qū)，系統(tǒng)東移后受到常年存在的北美大槽的影響加強(qiáng)進(jìn)入北大西洋，而后在冰島附近達(dá)到最強(qiáng)并東移登陸西歐沿海。 　活躍在中國(guó)的溫帶氣旋，主要有兩個(gè)較為集中的地帶，一個(gè)在北緯25一35°，如江淮氣旋、東海氣旋和臺(tái)灣氣旋等；一個(gè)在北緯45－55°，如蒙古氣旋、東北氣旋、黃河氣旋和黃海氣旋等。

溫帶氣旋平均半徑為1500KM，其范圍一般在500~3000km左右。溫帶氣旋的影響不局限在溫帶地區(qū)，一些大的溫帶氣旋也能影響到亞熱帶和熱帶地區(qū)。溫帶氣旋主要集中于暖濕氣流的上升區(qū)，也即中西西北側(cè)-東北側(cè)以及暖鋒的附近，當(dāng)然冷鋒上也會(huì)有冷鋒切變?cè)葡党霈F(xiàn)，這里一般具有整個(gè)風(fēng)暴最強(qiáng)的降水率，但雨帶寬度也差不多是全氣旋最小。而在冷鋒前暖鋒后的寫(xiě)片地區(qū)被成為氣旋暖區(qū)，其內(nèi)部一般盛行西南風(fēng)，且常出現(xiàn)倒槽，是積狀云團(tuán)發(fā)展的好地方，也常常會(huì)有颮線之類(lèi)的強(qiáng)烈中小尺度系統(tǒng)出現(xiàn)。

溫帶氣旋對(duì)于西風(fēng)的波動(dòng)有較大的影響，較強(qiáng)的溫帶氣旋甚至能影響到中低緯度熱帶系統(tǒng)的活動(dòng)（冷鋒冷涌、高空冷渦誘生擾動(dòng)）?？偠灾?，溫帶氣旋，作為春秋季影響我國(guó)北方最主要的天氣系統(tǒng)，是中緯度底層天氣變幻過(guò)程中最主要的中尺度系統(tǒng)之一，其強(qiáng)度變化和移動(dòng)常常對(duì)于近地面有不可估量的印象，所以認(rèn)真地分析溫帶氣旋所處的狀態(tài)和周?chē)h(huán)流的變化，可以大致的預(yù)估到下一步周?chē)鞯氐奶鞖舛紩?huì)發(fā)生的各種變化，最對(duì)于氣象預(yù)報(bào)來(lái)說(shuō)是至關(guān)重要的。

海上溫帶氣旋是在溫帶海上形成或移動(dòng)的、中心氣壓低于四周的大氣旋渦。北（南）半球氣旋范圍內(nèi)的空氣呈逆(順)時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)，它的強(qiáng)度可用中心氣壓或最大風(fēng)速表示。海上溫帶氣旋的中心氣壓一般為970～1010毫巴,強(qiáng)者可低達(dá)920毫巴，海面最大風(fēng)速可超過(guò)30米/秒。溫帶氣旋的范圍大，風(fēng)區(qū)長(zhǎng)，可在海上形成大風(fēng)、降水和雷暴等危險(xiǎn)天氣和巨浪，在冬季有時(shí)也能引導(dǎo)低壓后部的冷空氣南下,形成寒潮天氣，嚴(yán)重威脅海上航行和漁業(yè)生產(chǎn),這是溫帶海上重要的災(zāi)害性天氣系統(tǒng)之一。

對(duì)溫帶氣旋的性質(zhì)、結(jié)構(gòu)和成因的研究，始于19世紀(jì)初，但直到20世紀(jì)初，皮耶克尼斯父子創(chuàng)立了極鋒學(xué)說(shuō)之后，才奠定了氣旋的發(fā)生和發(fā)展的理論基礎(chǔ)。氣旋可分為有鋒面的和無(wú)鋒面的兩種。海上溫帶氣旋多屬有鋒面的氣旋，其溫度分布是不對(duì)稱的。在北半球，鋒面氣旋的中心軸線通常向西北方向傾斜，強(qiáng)度自地面向上逐漸減弱。鋒面氣旋的發(fā)展，一般經(jīng)歷了初生、發(fā)展和消亡3個(gè)階段。由于海面的摩擦力小,空氣向氣旋中心匯集得少，因此，海上更有利于氣旋的發(fā)展，從大陸移至海上的氣旋經(jīng)常再度增強(qiáng)，特別是在海洋鋒區(qū)上空，由于斜壓性強(qiáng)（見(jiàn)斜壓大氣），更容易生成氣旋或使氣旋增強(qiáng)。

亞洲和美洲東部近海，是北半球海上溫帶氣旋活動(dòng)最盛的兩個(gè)海區(qū)。就中國(guó)近海和西北太平洋海區(qū)而論，20°N以北的海區(qū)，全年均可受到溫帶氣旋的影響。中國(guó)近海氣旋的統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明：3～5月的氣旋活動(dòng)最多,為全年的最盛季節(jié)；1月和12月為全年氣旋活動(dòng)最少的月份。

就全年來(lái)說(shuō)，影響中國(guó)近海的溫帶氣旋，主要發(fā)生在兩個(gè)地區(qū)：①?gòu)闹袊?guó)長(zhǎng)江中下游到日本南部海上；②從蒙古中部到中國(guó)東北的大興安嶺東側(cè)。這兩個(gè)溫帶氣旋的生成區(qū)恰和出現(xiàn)在東亞和西北太平洋上的南北兩條主要鋒帶一致。氣旋生成后，它們的移動(dòng)方向基本上和對(duì)流層中層氣流的方向一致，稱動(dòng)速度和對(duì)流層中層的氣流速度成正比。西北太平洋溫帶氣旋的路徑主要有 3條：①自西向東；②自西南向東北；③先由西北向東南，然后折向東北。但不論朝哪個(gè)方向移動(dòng)，如果鋒面氣旋在移動(dòng)中并不消失，最終都要向阿留申群島及其以東的洋面移去，到了那里，鋒面氣旋就錮囚了。

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(guó)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(guò)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。

對(duì)溫帶氣旋的研究方法大致可以歸納為兩類(lèi)：一是根據(jù)氣旋的天氣學(xué)定義，利用氣旋客觀識(shí)別與追蹤算法判定追蹤氣旋，進(jìn)而研究其頻數(shù)、路徑和強(qiáng)度的變化特征；二是依據(jù)長(zhǎng)序列的小時(shí)變壓資料，利用百分位數(shù)等極端事件的分析方法來(lái)探討氣旋活動(dòng)特征。研究中常應(yīng)用NCEP/NCAR再分析海平面氣壓場(chǎng)資料、ERA-40再分析海平面氣壓場(chǎng)資料和測(cè)站氣壓觀測(cè)資料。

氣旋的自動(dòng)識(shí)別和追蹤算法，主要基于溫帶氣旋的客觀定義，即依靠對(duì)再分析海平面氣壓場(chǎng)的低壓中心的客觀識(shí)別。通過(guò)比較氣旋中心格點(diǎn)與其周?chē)顸c(diǎn)值的大小，判別低壓中心；對(duì)不同研究區(qū)域針對(duì)氣旋中心格點(diǎn)值與其周?chē)顸c(diǎn)值的平均差值滿足一定的閾值使低壓中心達(dá)到一定的強(qiáng)度。另外，氣旋中心一般至少要連續(xù)存茌12 h或24 h。氣旋路徑追蹤程序可用來(lái)判別一個(gè)氣旋是新生的或是從上一時(shí)次移動(dòng)過(guò)來(lái)的。

研究表明，全球變暖的一個(gè)潛在影響即是溫帶氣旋頻數(shù)或強(qiáng)度的改變。 近些年大量的研究表明，在20世紀(jì)后半葉，北半球冬季氣旋頻數(shù)在高緯度(60°～90°N)增加，而在中緯度(30°～60°N)明顯減少，這意味著風(fēng)暴路徑有向北偏移的趨勢(shì)，同時(shí)氣旋活動(dòng)強(qiáng)度在中、高緯度都在增加。

在北大西洋和北太平洋兩個(gè)氣旋多發(fā)區(qū)，20世紀(jì)70年代以后冬季強(qiáng)氣旋（中心氣壓值≤970 hPa）事件有顯著的增加， 尤其是在北大西洋和西太平洋地區(qū)，冬季氣旋頻數(shù)、氣旋強(qiáng)度和加深率都在增加。 而值得注意的是東太平洋和北美大陸卻表現(xiàn)出許多相反的變化特征，而且大西洋和太平洋氣旋活動(dòng)的年代際變化還展示出南北的偶極子型。

全球變暖的影響

在全球變暖的進(jìn)程中，北半球冬季氣溫的升高趨勢(shì)最為劇烈，尤其在中高緯度地區(qū)更為明顯。McCabe et al提示冬季氣旋頻率的變化與北半球冬季溫度的變化有較好的相關(guān)，具體表現(xiàn)為北半球冬季溫度與中緯度(30°～60°N)氣旋頻率呈負(fù)相關(guān)而與高緯度(60°～90°N)氣旋頻率呈正相關(guān)，兩種相關(guān)均較顯著且前者的相關(guān)更強(qiáng)。由此可見(jiàn)，全球變暖可能造成高緯度氣旋活動(dòng)增加，而中緯度氣旋活動(dòng)減少，這支持了全球變暖可能導(dǎo)致北半球氣旋路徑向北偏移的假設(shè)。

與中緯度斜壓波的關(guān)系

Geng et al.應(yīng)用主分量分析得到，在1958-1998年，北大西洋地區(qū)氣旋活動(dòng)與對(duì)流層低層大尺度斜壓性關(guān)系密切。同時(shí)，他們通過(guò)研究渦動(dòng)最大增長(zhǎng)率（一個(gè)表示斜壓性的參數(shù)）和200 hPa的緯向風(fēng)指出，在北大西洋的北部對(duì)流層低層大尺度斜壓性和急流都在增強(qiáng)，兩者的變化對(duì)應(yīng)北大西洋的氣旋活動(dòng)，即斜壓性和急流的增強(qiáng)與北大西洋的北部氣旋頻數(shù)昀增加、氣旋加深率、移動(dòng)速度和中心氣壓的增強(qiáng)相一致；Graham et al.的研究表明，北半球中緯度斜壓波活動(dòng)在過(guò)去的40 a已經(jīng)增加，氣旋活動(dòng)的增強(qiáng)明顯是由于北太平洋中部對(duì)流層上層風(fēng)和垂直風(fēng)切變的增加所致。

與北大西洋濤動(dòng)的關(guān)系

Geng et al.應(yīng)用主分量分析得到1958-1998年北大西洋地區(qū)氣旋活動(dòng)與北大西洋濤動(dòng)(NAO)的關(guān)系，北大西洋的北部氣旋頻數(shù)的增加，氣旋加深率、移動(dòng)速度和中心氣壓的增強(qiáng)也與北大西洋濤動(dòng)(NAO)指數(shù)的變化相一致，即大西洋氣旋頻率與NAO相關(guān)明顯。這與Graham et al.和Gulev et al.的研究結(jié)果一致，值得注意的是20世紀(jì)70年代中期NAO的轉(zhuǎn)變，導(dǎo)致與之相聯(lián)系的歐洲風(fēng)暴路徑有相當(dāng)大的變化。

與海溫的關(guān)系

Lambert認(rèn)為太平洋強(qiáng)氣旋事件的變化與赤道和中緯度的海溫梯度有關(guān)，這種關(guān)系在大西洋中并不明顯。Graham et al.提出太平洋地區(qū)25°～40°N強(qiáng)氣旋增加也許與西北太平洋熱帶地區(qū)的海溫增加有關(guān)。

除上述因素外，Gulev et al.研究表明，太平洋北美型(PNA)的系統(tǒng)主要與東太平洋氣旋頻率有關(guān)，并且控刮海灣地區(qū)和北美海岸的氣旋活動(dòng)。

20世紀(jì)后半葉，北半球冬季溫帶氣旋頻數(shù)在高緯度增加，而在中緯度明顯減少，即氣旋路徑有向北極偏移的趨勢(shì)，同時(shí)氣旋活動(dòng)強(qiáng)度在中、高緯度都有所增強(qiáng)。在東亞地區(qū)，溫帶氣旋的活動(dòng)與沙塵暴變化密切相關(guān)，近50多年來(lái)，東亞地區(qū)氣旋活動(dòng)也呈現(xiàn)出中高緯度增加，中低緯度減少的變化特點(diǎn)，特別是中國(guó)大部分地區(qū)強(qiáng)氣旋事件的減弱趨勢(shì)與近半個(gè)世紀(jì)以來(lái)中國(guó)沙塵天氣的減少趨勢(shì)相對(duì)應(yīng)。

人類(lèi)活動(dòng)造成的全球變暖可能是導(dǎo)致北半球氣旋路徑向北偏移的主要原因。另外，對(duì)流層低層大尺度斜壓性、急流和北大西洋濤動(dòng)(NAO)也是影響北大西洋地區(qū)氣旋活動(dòng)的重要因素。

反氣旋

反氣旋是占有三維空間的大尺度的空氣渦旋。在北半球，反氣旋區(qū)氣流自中心向外作順時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)，南半球作逆時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)。在天氣圖中，反氣旋是等壓線呈閉合、氣壓值自中心向外遞減的高壓區(qū)，故又稱高壓。反氣旋的范圍在地面天氣圖中，以最外一條閉合等壓線代表。它的水平范圍比氣旋大得多，發(fā)展強(qiáng)盛時(shí)，常?？膳c整個(gè)大陸或海洋相比擬，小的反氣旋只有數(shù)百公里。反氣旋的強(qiáng)度用中心氣壓值來(lái)表示。中心氣壓值愈高，則反氣旋的勢(shì)力愈強(qiáng)。地面反氣旋中心氣壓值，一般為1020～1030百帕，最強(qiáng)的反氣旋中心氣壓值可達(dá)1080百帕。反氣旋的強(qiáng)度隨時(shí)間不斷地變化。當(dāng)反氣旋中心氣壓值隨時(shí)間逐漸升高時(shí)，稱反氣旋“加強(qiáng)”；當(dāng)反氣旋中心氣壓值隨時(shí)間降低時(shí)，稱反氣旋“減弱”。反氣旋按熱力狀況分為冷性反氣旋和暖性反氣旋；按其地理位置分為溫帶反氣旋和副熱帶反氣旋。

反氣旋的近地面氣流在水平方向由中心向四周輻射，垂直方向的空氣自上而下補(bǔ)充?？諝庠谙鲁吝^(guò)程中溫度升高，水汽不易凝結(jié)，所以反氣旋控制的地區(qū)，多為晴朗天氣。我國(guó)北方廣大地區(qū)，在秋季經(jīng)常出現(xiàn)的“秋高氣爽”天氣，就是在反氣旋系統(tǒng)控制下形成的。

天氣特征

氣旋過(guò)境，低壓控制，天氣陰雨，臺(tái)風(fēng)災(zāi)害，狂風(fēng)暴雨，熱帶氣旋。

反氣旋過(guò)境，高壓控制，天氣晴朗，秋高氣爽，冬季寒潮 ，夏季伏旱。

氣旋

北（南）半球，大氣中水平氣流呈逆(順)時(shí)針旋轉(zhuǎn)的大型渦旋，由四周向中心輻合，北半球逆時(shí)針，南半球順時(shí)針。在同高度上，氣旋中心的氣壓比四周低，又稱低壓。氣旋近似于圓形或橢圓形，大小懸殊。小氣旋的水平尺度為幾百千米，大的可達(dá)三、四千千米。氣旋的垂直氣流是上升的，多陰雨天氣。夏秋季影響我國(guó)東南沿海地區(qū)的臺(tái)風(fēng)就是氣旋的一種。氣旋中，天氣常發(fā)生劇烈的變化，是人們最關(guān)心和最早研究的天氣系統(tǒng)。通常按氣旋形成和活動(dòng)的主要地區(qū)或熱力結(jié)構(gòu)進(jìn)行分類(lèi)。按地區(qū)可分為溫帶氣旋、熱帶氣旋和極地氣旋性渦旋等；按熱力結(jié)構(gòu)可分為冷性氣旋和熱低壓等。當(dāng)某地被低氣壓控制時(shí)，常常出現(xiàn)陰雨天氣；當(dāng)某地被高氣壓控制時(shí)，常常出現(xiàn)晴朗天氣。

單個(gè)熱帶氣旋記錄

2013年的臺(tái)風(fēng)海燕（Haiyan）是全球第一個(gè)德沃夏克分析法分析出170kt及T8.0的熱帶氣旋，它也是機(jī)構(gòu)認(rèn)為的西太平洋地區(qū)最強(qiáng)的熱帶氣旋。

2006年的颶風(fēng)伊歐凱（Ioke）是中太平洋生成的最強(qiáng)的熱帶氣旋，也是唯一一個(gè)在中太平洋生成并增強(qiáng)為五級(jí)颶風(fēng)的熱帶氣旋。同時(shí)它也是歷史上氣旋能級(jí)指數(shù)最高的熱帶氣旋。

2015年的颶風(fēng)帕特麗夏（Patricia）是歷史上東太平洋出現(xiàn)的最強(qiáng)熱帶氣旋，也是西半球出現(xiàn)過(guò)最強(qiáng)的熱帶氣旋，中心氣壓低至872百帕。同時(shí)它也擁有溫度最高的風(fēng)眼。

2005年的颶風(fēng)威爾瑪（Wilma）是北大西洋出現(xiàn)過(guò)的最強(qiáng)熱帶氣旋，中心氣壓低至882百帕。

1999年的氣旋05B是孟加拉灣歷史出現(xiàn)過(guò)的最強(qiáng)氣旋。阿拉伯海出現(xiàn)過(guò)的最強(qiáng)氣旋是氣旋2007年的古努（Gonu）。

2004年的氣旋加菲洛（Gafilo）是歷史上南印度洋出現(xiàn)過(guò)的最強(qiáng)熱帶氣旋，但是2015年的氣旋尤尼斯（Eunice）可能擁有與之相近的強(qiáng)度。

2002年的氣旋佐伊（Zoe）是歷史上南太平洋斐濟(jì)管轄區(qū)出現(xiàn)過(guò)的最強(qiáng)熱帶氣旋，但是2005年的氣旋奧拉夫（Olaf）從形態(tài)上看可能有與其相近甚至優(yōu)于它的強(qiáng)度。

2006年的氣旋莫妮卡（Monica）是澳大利亞管轄區(qū)出現(xiàn)過(guò)的最強(qiáng)氣旋。

2004年的氣旋卡塔琳娜（Catarina）是南大西洋首個(gè)也是唯一一個(gè)到達(dá)颶風(fēng)強(qiáng)度的熱帶氣旋。

1979年的臺(tái)風(fēng)泰培（Tip）擁有所有熱帶氣旋中最大的環(huán)流，半徑達(dá)1200km，而日本氣象廳認(rèn)為擁有最大風(fēng)圈（注意與環(huán)流的區(qū)別）的臺(tái)風(fēng)是1997年的臺(tái)風(fēng)溫妮（Winnie）。

1974年西南太平洋的熱帶氣旋Tracy擁有所有熱帶氣旋中最小的環(huán)流，半徑僅60km。

1960年的臺(tái)風(fēng)卡門(mén)（Carmen）擁有熱帶氣旋中最大的風(fēng)眼，沖繩的雷達(dá)圖直徑達(dá)320km。

2008年南印度洋的氣旋卡拉（Kara）擁有所有熱帶氣旋中最小的風(fēng)眼，直徑小至2km。

1983年的臺(tái)風(fēng)弗雷斯特（Forrest）是官方認(rèn)為增強(qiáng)最快的熱帶氣旋，但2011年的臺(tái)風(fēng)梅花（Muifa）和2015年的颶風(fēng)帕特麗夏（Patricia）可能擁有相近的增強(qiáng)速度。

1994年的颶風(fēng)約翰（John）是官方認(rèn)為維持時(shí)間最長(zhǎng)的熱帶氣旋，但1998年南半球的氣旋卡特里娜-維克多-辛迪（Katrina-Victor-Cindy）擁有更長(zhǎng)的持續(xù)時(shí)間，但中途減弱為熱帶擾動(dòng)而不被機(jī)構(gòu)承認(rèn)。

1989年的臺(tái)風(fēng)安迪（Andy）擁有所有德法定義色階中CDG成環(huán)的氣旋中最低的平均云頂溫度。

1961年的臺(tái)風(fēng)南希（Nancy）擁有所有五級(jí)熱帶氣旋中最多的五級(jí)持續(xù)報(bào)數(shù)，多達(dá)21報(bào)。

1959年的臺(tái)風(fēng)維拉（Vera）是所有五級(jí)熱帶氣旋中維持到最北部的一個(gè)，以五級(jí)臺(tái)風(fēng)的強(qiáng)度登陸日本。

1975年的臺(tái)風(fēng)瓊恩（June）是第一個(gè)觀測(cè)到有三重眼墻的熱帶氣旋。之后觀測(cè)到三層完整眼墻的熱帶氣旋還有2001年?yáng)|太平洋的颶風(fēng)朱麗葉（Juliette）和2012年的臺(tái)風(fēng)布拉萬(wàn)（Bolaven）。

風(fēng)季或多個(gè)熱帶氣旋記錄

1960年出現(xiàn)了唯一一次一個(gè)洋區(qū)內(nèi)五個(gè)熱帶氣旋同時(shí)活躍的情況。

1997年是西太平洋有史以來(lái)最活躍的風(fēng)季，也是氣旋能積指數(shù)最高的風(fēng)季。

1998年是歷史上西太平洋命名臺(tái)風(fēng)數(shù)最少的一年。

2005年是北大西洋最活躍的一年，打破最多命名風(fēng)暴數(shù)、最多颶風(fēng)等多項(xiàng)紀(jì)錄。它也是北大西洋有史以來(lái)第一次用完一套命名表的風(fēng)季。

2015年是中太平洋有史以來(lái)第一次有八個(gè)熱帶低壓以上熱帶氣旋生成，也是中太平洋第一年用完一輪臨時(shí)擾動(dòng)編號(hào)。同時(shí)中太平洋活躍過(guò)的熱帶氣旋數(shù)量也創(chuàng)新高。2100433B