俯以察地——第三章 自然地理环境（17）

低纬度天气系统

低纬度地区指30°N-30°S的范围，包括热带和副热带，温度梯度没有中高纬度明显，并且水汽充沛，这一区域的大气运动与中高纬度地区有明显不同，天气系统也就呈现出与中高纬度不同的特点。

在南北半球的副热带地区，有一个纬向分布的副热带高压带，受到海陆分布的影响，常被切割成若干个高压单体，称为副热带高压，简称副高。副高主要位于大洋上，并常年存在，它们有强有弱、有分有合，其维持和活动对低纬度地区与中高纬度地区之间的水汽、热量的输送和平衡具有重要作用。

副高处于低纬度环流和中纬度环流的汇合带，结构比较复杂，在不同季节、不同地区有所不同。夏季时，北半球副高的强度、范围迅速增大，盛夏时达到最强；冬季时，副高的强度减弱，范围缩小，位置南移、东退。副高内部的温度水平变化一般比较小，内部盛行下沉气流，而在副高边缘由于各种气团交绥，温度梯度明显，特别是在其北部和西北部。

副热带高压的结构使得其天气也比较复杂。副高内部盛行下沉气流，以晴朗、少云、微风、炎热为主。副高北部和西北部边缘因与中纬度的天气系统相交绥，气流上升运动强烈，水汽丰富，因而多阴雨天气。副高的南部是东风气流，晴朗少云，潮湿闷热，但当有热带气旋、东风波等天气系统活动时，就会产生狂风暴雨和对流天气。副高的东部受北下的冷空气影响，容易形成逆温层，产生少云、干燥、多雾的天气。

西太平洋副热带高压对我国影响最大。北太平洋的副热带高压位于夏威夷群岛附近，常年存在而稳定少动，冬季时较弱，在西太平洋几乎看不到，而到了夏季，它就会变得十分强大，位置偏北，呈东西扁长的形状，一般会分裂为两个大单体，位于西太平洋的称为西太平洋副热带高压。

西太平洋副高的季节性移动有一定规律。从冬季到夏季，位置不断北移，并且强度增大，而从夏至冬逐渐南撤，强度减弱。冬季高压脊线位于15°N附近，随着季节转暖，脊线开始北移。大约到6月中旬，脊线越过20°N，稳定在回归线附近；7月中旬脊线越过25°N，在25°N-30°N附近徘徊；约7月底到8月初，脊线跨过30°N到达最北位置。9月以后西太平洋副高势力减弱，脊线迅速从北向南撤退，到10月就会回到20°N以南。

副高的季节性移动不是匀速进行的，而且在北进时会有暂时南退，南退时又短暂北进的南北振荡现象。并且北进过程比较缓慢，时间持续较长，南退过程迅速，移动很快。并且西太平洋副高的移动在不同的年份也有一定出入，但整体上符合这样的规律。同样，这种移动特征在大西洋、北非、北美大陆等区域上的副高也存在。

西太平洋副高是对我国夏季天气影响最大的天气系统，也是向我国输送水汽的重要天气系统，其季节性活动与我国东部各地的雨季起止和雨带移动有密切关系，副高的位置、强度变化对我国的雨季、旱涝及台风路径等有重大影响。

副高北侧是北上暖湿气流与南下冷空气交绥地带，常常形成大范围阴雨和暴雨天气，成为我国东部重要的降水带。这个降水带通常位于副高脊线以北5-8个纬距，并随副高作季节性移动。

5月下旬，副高脊线稳定在20°N以南，雨带位于华南地区。6月中旬，副高北跳，雨带位于长江中下游和淮河流域，使江淮一带进入梅雨期。7月中旬，雨带移动到黄河流域，长江流域的梅雨期结束，开始被高压控制，进入盛夏炎热少雨的伏旱期，副高南侧为东风带，易受台风影响而产生大量降水。7月底到8月初，副高脊线到达最北位置，雨带移动至华北和东北。9月，副高逐渐南退，雨带也随之南移，逐渐给长江流域、华西和华南带来秋雨天气，到10月上旬，副高回到20°N以南，秋雨结束，开始出现冬季天气形势。

当然，上面的情况只是西太平洋副高对我国东部地区天气影响的一般规律，实际上的副高南北移动经常会出现异常，造成一些地区干旱而另一些地区洪涝。

在夏季，青藏高原及其邻近地区上空的对流层上部会形成一个强大的高压系统，称为青藏高压或南亚高压。这个高压与海洋上的副高有很大不同，在500hPa以下表现为热低压，高空才转变为高压，并且越向高空高压强度越大。

这是青藏高原的热力作用形成的：青藏高原是世界上海拔最高的高原，并且面积广阔，又处在副热带。这样，在夏季时，高原上空温度明显高于四周同高度气温，相较于周围大气是一个热源，这样，热量不断向上输送，产生较强的对流运动，使得高原上空的对流层高层空气流向四周，就产生了反气旋性质的环流。

青藏高压中心常做东西向摆动，当其与西太平洋副热带高压脊叠加时，可使西太平洋副高加强，导致其西伸北跳。

冬季时，在南海上空也会出现一个暖性高压，称为南海高压，主要活动于南海和中南半岛。到夏季时，南海受西南季风控制，南海高压也就不再出现。

热带地区大部分是海洋，并且太阳辐射强烈，大气低层经常处于高温、高湿状态，加上气流辐合上升，是强烈天气系统的形成和活动的背景条件。

热带气旋是形成于热带海洋上，具有暖心结构、强烈的气旋性涡旋。它来临时往往带来狂风暴雨、惊涛骇浪，具有很大的破坏力，是一种灾害性天气，同时它也带来丰沛的降水，有利于缓解和解除盛夏的干旱情况。

热带气旋是热带地区重要的天气系统。全球热带洋面形成的热带气旋以位于北半球居多，并且大多发源于大洋的西部，在时间上主要集中于7-10月。发生在不同海区的热带气旋按照习惯有不同的名称：在东太平洋和大西洋地区称为飓风（hurricane），在印度洋地区称为热带风暴，在西太平洋和南海则称台风（typhoon）。

中国气象局将热带气旋按其中心附近最大风速划分为六个等级：热带低压（6-7级）、热带风暴（8-9级）、强热带风暴（10-11级）、台风（12-13级）、强台风（14-15级）、超强台风（16级以上）。也就是说，按照规定，中心附近最大风力12级以上的热带气旋才被称为台风。在各个海域，每年都会按出现时间先后将8级以上的热带气旋进行编号。世界气象组织台风委员会决定从2000年1月1日开始，西北太平洋地区在给台风编号的同时，还采用亚太地区14个国家提供的140个名字轮流进行命名，如2022年第20号台风“纳沙”就是柬埔寨提供的名字。对造成特别严重灾害的热带气旋，台风委员会成员可以申请将该热带气旋使用的名字从命名列表中删去，这个名字成为某个灾害特别严重的热带气旋的专有命名。

台风形成的物理机制和过程目前还没有完善的结论，一般认为台风是由一个弱小的热带低压扰动发展而来的。热带低压形成或从外来区域移来后，通过下垫面的摩擦作用，产生大量热带潮湿的空气辐合到气旋中心，并产生上升运动，暖湿空气凝结，释放大量潜热，使低压中心上空空气温度上升，形成暖心结构。同时高空等压面抬高形成气流辐散，使近地面气压进一步降低，气旋性环流加强，进而进一步加剧低空暖湿空气的辐合，更多水汽向中心集中，中心变得更暖，地面气压更低，如此循环，形成强台风。这一过程被称为第二类条件不稳定理论。

可见，形成台风需要一定条件。首先在低空要有一个原先就存在的扰动，也即本身就存在一个弱小的低压；其次，要有广阔且高温的洋面，水汽凝结释放大量潜热，为台风的形成提供能量，海水表层温度一般要高于26.5℃，海水温度越高，低层大气的温度越高，湿度越大，大气层结越不稳定；第三，热带初始扰动的发展壮大，需要依靠一定的地转偏向力，才能不断地使辐合气流逐渐转变为气旋性旋转的涡旋，如果地转偏向力过小，水平辐合的气流直抵低压中心，发生空气堆积，气旋性涡旋也就减弱不能生成了，这也就是为什么赤道附近很难出现热带气旋的原因；第四，整个对流层风的垂直切变要小，也就是说对流层风的垂直变化小，这样水汽凝结只会加热一个有限范围内的气柱，从而形成暖心结构，初始扰动能迅速发展成为台风，如果垂直切变大，潜热很快就会被输送出去，不利于暖心结构的形成。

这四个条件只是台风形成的必要条件，不是充分条件，也就是说，在热带洋面上满足这些条件的海域和时间有很多，但不一定会形成台风。

台风是一个强大的暖性低压，中心气压很低，一般为950hPa，低者可以达到920hPa以下，水平气压梯度也很大，等压线密集。台风经过时，当地气压随时间的变化呈现漏斗状，气压变化强烈，陡降又陡升。

台风的风场在水平方向上可以分为三层。最内层是台风的中心部分，称为台风眼，在这里由于旋转半径小，气流旋转产生的离心力大，与使空气向内旋转的力互相平衡，而使强风不能再向中心聚合，从而形成台风中心数十公里范围内的无风、少云、风平浪静的现象，这是热带气旋区别于温带气旋的主要特征之一。

台风眼外是围绕其分布的一条最大风速带，称为中圈或者涡旋区，台风最强烈的对流、降水出现在这一区域，是台风破坏力最大的区域。中圈外围的外圈也称为大风区，风速由外向中心剧增。

在垂直方向上，台风从地面到3km高的区域，气流强烈向中心辐合，并且在惯性离心力和地转偏向力的作用下，在台风眼附近强烈螺旋上升。3-10km高度，气流继续环绕台风眼壁上升，从10km至对流层顶，气流向外辐散。由于空气从台风顶部向外流出，那么更高层必有空气从四周流入补充，从而在台风眼内下沉。

伴随台风的天气主要有狂风、暴雨以及在海上引起的风暴潮，具有极强的破坏力，容易对沿海地区造成巨大的灾害。台风的环流特征决定了其大风和降水主要发生在中圈的涡旋区，这种降水具有阵性，强度大、范围广，一次台风过境通常可以造成特大暴雨，并伴有大风，风速一般在25m/s以上。在台风的外围很远，伴随其他的天气系统，也可能引发强降水。台风登陆后，由于地面摩擦加大和水汽供应减少，强度逐渐减小最终消失。

台风在形成发展过程中，受到外界条件以及本身内力的影响而发生移动，台风平均移动速度大约为20-30km/h，有时也会转向、停滞、打转。在西北太平洋地区，台风移动的路径主要有三条：西移路径——台风在菲律宾以东洋面生成后向西进入南海，到我国华南沿海、海南岛或越南登陆；西北路径——台风向西北方向移动，进入我国东部海域登陆；转向路径——台风先向西北方向移动，进入我国东部海域或者在东部沿海登陆后，转向东北，向朝鲜半岛和日本移动。

世界上其他区域的热带气旋的移动也有各自的特征，如下图所示。

南北半球的信风带在赤道附近汇合，形成的狭窄气流辐合带，称为热带辐合带或赤道复辐合带，这里的气压比周围低，有时也叫赤道槽。根据辐合带中南北半球的气流辐合情况，热带辐合带可以分为两种：一是北半球东北信风和南半球东南信风辐合形成东风的信风带辐合带，二是信风越过赤道转变为西风与另一信风辐合，形成的无风带辐合带，也叫季风辐合带。

热带辐合带的位置因气压带风带的季节移动而有南北移动，但各地移动幅度不等，特别是在东非、亚洲和澳大利亚的季风辐合带，北半球冬季时位于5°S，到北半球夏季就会移动至20°N附近，这是全球辐合带最为偏北的地区。

热带辐合带一般只存在于对流层中下层，是对流活动频繁的地区，又是低纬度地区水汽、热量最集中的区域，往往形成多云、降水、雷阵雨天气，有台风发展时可带来狂风暴雨。

副热带高压南侧东风气流受到扰动产生的波动，称为东风波，仅限于对流层中下层。北半球夏季在大部分热带地区都有东风波的活动。西太平洋的东风波会影响我国华南和长江中下游地区，带来大雨和大风天气，发展较强的东风波可能出现闭合环流，气压降低，风力增大、降水加强，适当条件下会发展成为热带气旋。