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极涡和台风会相遇吗?

本帖由 漂亮的石头2016-09-22 发布。版面名称:知乎日报

  1. 漂亮的石头

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    日报标题:「我们会相遇吗?」寒冷的极涡对来自热带的台风问道

    [​IMG] 漠北,大气科学/强风暴物理学

    真·渣渣手写字体预警

    这是一个非常好的问题,但是如果解释不好就容易陷入兜圈子的怎么也说不清的困境。

    回答这个问题其实不需要什么太专业的气象知识,将中学地理的知识稍稍拓展,就可以解决并说的很明白了。

    答案就是极锋的存在使得极涡和台风的相遇变得几乎不可能,台风在逐渐北上进入极涡控制区域时会变性成为温带气旋,不过,这又何尝不是一种相遇呢?(这里的几乎可以去掉,放着是怕碰见抬杠的童鞋~)

    一、极地涡旋与极地高压(带)

    我们知道大气环流体系中,有两个依靠热力驱动的发动机,一个在热带,形成热带低气压带。一个在极地,形成极地高气压带

    以极地高气压带为例子,空气受冷收缩下沉。空气在地面堆积并像外辐散,形成极地高压和极地东风带。而在高空,空气收缩下沉之后为了保证质量的连续性,则空气像下沉区汇合,并在高空形成一个低压性质的涡旋,这个涡旋就被称为极地涡旋,也就是极涡

    下图就简单描绘了极地地区中高层的配置情况,D 是低压,H 是高压。

    [​IMG]

    由于下沉比较迅速,这个高压系统通常非常浅薄,在很低的高度上就迅速的转为了气旋性的低压。

    从而也导致极地东风带也非常浅薄,到了高空后就迅速的转为了西风。这也就导致高空有着从极地附近一直到副热带附近的强大的高空西风带。

    二、极锋系统

    我们知道高压是顺时针旋转(反气旋)的系统,高压的北部吹南风,高压的南部吹北风。南风由于从低纬吹来,代表暖气团,北风从高纬吹来代表冷气团。而由于地转偏向力的存在,使得北半球的南北风分别向运动方向右侧偏转,从而变成了偏东风与偏西风。

    在中纬度地区,北边是极地高压,而北纬 30°附近是副热带高压。两个高压之间一定会存在一个低压带(数学告诉我们,(连续可导函数)两个极大值之间一定存在有极小值),这就是副极地低气压带(当时难道没有奇怪过,为什么副极地低气压带会存在么)。东西风的交汇区就是极锋锋区。

    [​IMG]

    如果在锋区中存在有扰动,那么冷暖气团就会发生相对移动,从而形成锋面,而常常也会形成锋面气旋,也就是温带气旋。

    [​IMG]

    如果画成自西向东看的剖面图的话就是下面这样,这里我没有标出地面锋线,如果偏北分量大一些就是冷锋,偏南分量大一些就是暖锋。

    [​IMG]

    一年四季经常出现的冷锋,或者说是冷空气,其实就是极锋系统的一部分

    三、台风的北上

    以一个转向型的台风为例子,台风是一个暖心结构,空气围绕着一个暖中心旋转,当台风北上即将投入极涡的怀抱前,台风就会扰动极锋锋区,从而使得极涡下地面的高压中的偏东风南下,而且是携带冷空气的南下,当冷空气进入台风时,台风的暖心结构遭到破坏,从而变性成为温带气旋,并顺着西风带一路移动。

    [​IMG]

    所以台风并不是遇见极涡,而是被极涡下的系统融合转化,最终成为了极涡的一部分。

    这也正是地球能量通过大气环流传递的例子,台风这个将低纬热带的能量携带至高纬(融合进极涡的绕极地西风带中)。而每次极锋锋区的进退与其中冷暖锋的北上与南下,都是大气环流在地球能量输送中起到重要作用活生生的例子啊。

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