溫帶氣旋研究方法

對溫帶氣旋的研究方法大致可以歸納為兩類：一是根據(jù)氣旋的天氣學(xué)定義，利用氣旋客觀識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探討氣旋活動特征。研究中常應(yīng)用NCEP/NCAR再分析海平面氣壓場資料、ERA-40再分析海平面氣壓場資料和測站氣壓觀測資料。

氣旋的自動識別和追蹤算法，主要基于溫帶氣旋的客觀定義，即依靠對再分析海平面氣壓場的低壓中心的客觀識別。通過比較氣旋中心格點(diǎn)與其周圍格點(diǎn)值的大小，判別低壓中心；對不同研究區(qū)域針對氣旋中心格點(diǎn)值與其周圍格點(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判別一個(gè)氣旋是新生的或是從上一時(shí)次移動過來的。

溫帶反氣旋是指生成和活動于中高緯、溫帶地區(qū)的高氣壓系統(tǒng)。從氣壓場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。影響中、低緯地區(qū)，成為一次冷空氣活動。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。冬季常會形成霜凍。

海上溫帶氣旋是在溫帶海上形成或移動的、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)針方向旋轉(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30米/秒。溫帶氣旋的范圍大，風(fēng)區(qū)長，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最盛的兩個(gè)海區(qū)。就中國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。中國近海氣旋的統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明：3～5月的氣旋活動最多,為全年的最盛季節(jié)；1月和12月為全年氣旋活動最少的月份。

就全年來說，影響中國近海的溫帶氣旋，主要發(fā)生在兩個(gè)地區(qū)：①從中國長江中下游到日本南部海上；②從蒙古中部到中國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，它們的移動方向基本上和對流層中層氣流的方向一致，稱動速度和對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，如果鋒面氣旋在移動中并不消失，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)然冷鋒上也會有冷鋒切變云系出現(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，也常常會有颮線之類的強(qiáng)烈中小尺度系統(tǒng)出現(xiàn)。

溫帶氣旋對于西風(fēng)的波動有較大的影響，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（冷鋒冷涌、高空冷渦誘生擾動）?？偠灾?，溫帶氣旋，作為春秋季影響我國北方最主要的天氣系統(tǒng)，是中緯度底層天氣變幻過程中最主要的中尺度系統(tǒng)之一，其強(qiáng)度變化和移動常常對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)和周圍環(huán)流的變化，可以大致的預(yù)估到下一步周圍各地的天氣都會發(fā)生的各種變化，最對于氣象預(yù)報(bào)來說是至關(guān)重要的。

一般只會在北緯和南緯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

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：臺北浣熊和熱帶風(fēng)暴海高斯）。從全球歷年平均來看，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)開始形成，在我國東部達(dá)到最強(qiáng)，并明顯影響我國的鋒面溫帶氣旋。

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，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。

1、 中尺度輻合系統(tǒng)MCC：

作為溫帶氣旋最常見的誘生系統(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水平動力中心過于遙遠(yuǎn)而移動緩慢，無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，對于此類系統(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，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)，則有可能會出現(xiàn)類似熱帶氣旋變性期的狀態(tài)而新成新的小的溫帶氣旋，這類氣旋形成之初變受到強(qiáng)勢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)，由常年平均來看，當(dāng)溫帶氣旋發(fā)展

到成熟期時(shí)該地區(qū)常會出現(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12級，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：

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)周圍引爆對流的一種情況，而冷涌誘生擾動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)變性的冷平流就會南下進(jìn)入之前的MCC中，激發(fā)大量的對流并逐漸形成輻合中心和擾動系統(tǒng)，此時(shí)如果周圍環(huán)境合適，且水溫又足夠的話，很可能會就此形成一個(gè)熱帶擾動，甚至發(fā)展為一個(gè)熱帶氣旋。

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。

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

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，暖空氣自西向東運(yùn)動，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。

溫帶氣旋發(fā)展期

隨著波動的發(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)逗號形態(tài)，在冷鋒云后可見大片晴空區(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。

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（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。

溫帶氣旋主要按照成因分成三類：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)高度場槽線波動，進(jìn)而逐漸在底層誘生出溫帶氣旋的一種情況，此類型的溫帶氣旋一般維持時(shí)間相對較短，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，屬于三種類型中比較常見的。一般寒帶性溫帶氣旋維持時(shí)間較長，同時(shí)強(qiáng)度較強(qiáng)，冷平流較強(qiáng)，常帶來大風(fēng)降溫過程。

熱帶性溫帶氣旋指熱帶系統(tǒng)經(jīng)過斜壓能沖擊后逐漸失去熱帶性轉(zhuǎn)化而來的溫帶氣旋，該類型的溫帶氣旋由于由熱帶系統(tǒng)發(fā)展轉(zhuǎn)化而來，其底層和高層結(jié)構(gòu)將對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，其移動速度也非?？欤貏e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)波動發(fā)展而成。在鋒面上因某些原因而形成波動，并在波動頂點(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)的對流瞬間爆發(fā)，并且移動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流云團(tuán)，以至于快速凝結(jié)降水，并降低對流云頂?shù)臏囟取Ｔ谶@個(gè)過程中，整個(gè)系統(tǒng)呈現(xiàn)下冷上暖的對流穩(wěn)定狀態(tài)，所以很少會有新的大片對流爆發(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。

對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。

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，同時(shí)氣旋活動強(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，全球變暖可能造成高緯度氣旋活動增加，而中緯度氣旋活動減少，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)氣旋活動與對流層低層大尺度斜壓性關(guān)系密切。同時(shí)，他們通過研究渦動最大增長率（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流層低層大尺度斜壓性和急流都在增強(qiáng)，兩者的變化對應(yīng)北大西洋的氣旋活動，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在過去的40 a已經(jīng)增加，氣旋活動的增強(qiáng)明顯是由于北太平洋中部對流層上層風(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)氣旋活動與北大西洋濤動(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、移動速度和中心氣壓的增強(qiáng)也與北大西洋濤動(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。

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，同時(shí)氣旋活動強(qiáng)度在中、高緯度都有所增強(qiáng)。在東亞地區(qū)，溫帶氣旋的活動與沙塵暴變化密切相關(guān)，近50多年來，東亞地區(qū)氣旋活動也呈現(xiàn)出中高緯度增加，中低緯度減少的變化特點(diǎn)，特別是中國大部分地區(qū)強(qiáng)氣旋事件的減弱趨勢與近半個(gè)世紀(jì)以來中國沙塵天氣的減少趨勢相對應(yīng)。

人類活動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，對流層低層大尺度斜壓性、急流和北大西洋濤動(NAO)也是影響北大西洋地區(qū)氣旋活動的重要因素。

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)針方向旋轉(zhuǎn)，南半球作逆時(shí)針方向旋轉(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)度用中心氣壓值來表示。中心氣壓值愈高，則反氣旋的勢力愈強(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。空氣在下沉過程中溫度升高，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

氣旋過境，低壓控制，天氣陰雨，臺風(fēng)災(zāi)害，狂風(fēng)暴雨，熱帶氣旋。

反氣旋過境，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。夏秋季影響我國東南沿海地區(qū)的臺風(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的主要地區(qū)或熱力結(jié)構(gòu)進(jìn)行分類。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)為五級颶風(fēng)的熱帶氣旋。同時(shí)它也是歷史上氣旋能級指數(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)過的最強(qiáng)氣旋。阿拉伯海出現(xiàn)過的最強(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）的臺風(fēng)是1997年的臺風(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年的臺風(fēng)卡門（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）擁有更長的持續(xù)時(shí)間，但中途減弱為熱帶擾動而不被機(jī)構(gòu)承認(rèn)。

1989年的臺風(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年的臺風(fēng)南希（Nancy）擁有所有五級熱帶氣旋中最多的五級持續(xù)報(bào)數(shù)，多達(dá)21報(bào)。

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

1975年的臺風(fēng)瓊恩（June）是第一個(gè)觀測到有三重眼墻的熱帶氣旋。之后觀測到三層完整眼墻的熱帶氣旋還有2001年東太平洋的颶風(fēng)朱麗葉（Juliette）和2012年的臺風(fēng)布拉萬（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)擾動編號。同時(shí)中太平洋活躍過的熱帶氣旋數(shù)量也創(chuàng)新高。2100433B