熱帶云團(tuán)
定義
【熱帶云團(tuán)】(tropical cloud cluster)衛(wèi)星云圖分析中對出現(xiàn)在熱帶地區(qū)的各類大范圍云區(qū)的統(tǒng)稱。云團(tuán)的直徑從100千米至1000千米不等,平均約4緯距。云團(tuán)由中尺度對流云體組成,而中尺度云體又由對流云胞所組成。
種類
從全球范圍看,熱帶云團(tuán)主要有三種,即爆米花狀云團(tuán),普通云團(tuán)和季風(fēng)云團(tuán)。
①爆米花狀云團(tuán):尺度小,約為0.5×0.5(緯距),中國西藏的南部地區(qū)比較常見,有明顯的日變化。
②普通云團(tuán):常發(fā)生在海洋上熱帶輻合帶中,與天氣尺度系統(tǒng)相配合,尺度約為4×4(緯距)。
③季風(fēng)云團(tuán):與西南季風(fēng)活動有密切聯(lián)系,多產(chǎn)生在印度洋、南亞和東南亞季風(fēng)區(qū)。其南北寬度在10緯距以上,東西長度可達(dá)20—40緯距,冬季約位于北緯5°~10°,自6月中旬開始,隨季風(fēng)的推進(jìn),爆發(fā)似地向北發(fā)展,到8月份,可推進(jìn)到北緯20°~30°。
熱帶云團(tuán)的尺度差別較大,有中尺度的和小尺度的,也有中間尺度的和天氣尺度的。云團(tuán)本身由尺度為10~100千米、生命期為數(shù)小時(shí)到一天的中對流云系,以及尺度為4~10千米、生命期為30分鐘到數(shù)小時(shí)的小對流云系(即積雨云塔)。
近年在東大西洋還發(fā)現(xiàn)另一種尺度達(dá)20×20(緯距)的云團(tuán)。
熱帶云團(tuán)天氣
熱帶云團(tuán)是近年來人們所注意的熱帶天氣系統(tǒng)。對云團(tuán)的風(fēng)場研究表明,其渦度、散度的垂直分布與熱帶氣旋有某種程度的相似之處。
云團(tuán)所經(jīng)過的地區(qū),常發(fā)生大風(fēng)和暴雨,并能發(fā)展成東風(fēng)波、臺風(fēng)等熱帶天氣系統(tǒng)。由溫濕場和降水的分析對比可知,云團(tuán)內(nèi)溫度與其外圍以及無云區(qū)之間并無明顯差異,主要差別在于云團(tuán)內(nèi)中層水汽含量較大,云團(tuán)的降水相當(dāng)集中,可帶來相當(dāng)猛烈的大雨或暴雨。
熱帶云團(tuán)是有了衛(wèi)星云圖以后發(fā)現(xiàn)的新云系,許多熱帶系統(tǒng)都與云團(tuán)有關(guān),它占熱帶地區(qū)面積的20%。熱帶地區(qū)的能量、水汽的垂直輸送,主要靠熱帶云團(tuán)實(shí)現(xiàn)的,因而熱帶云團(tuán)是熱帶氣象學(xué)研究的重要問題之一。
熱帶云團(tuán)的空間結(jié)構(gòu)
熱帶云團(tuán)由許多積雨云單體組成,頂部的卷云連成一片,表現(xiàn)為密實(shí)而白亮的云區(qū),直徑大小不等,小的不到一個(gè)緯距,大的可達(dá)7-8個(gè)緯距。云團(tuán)在垂直方向上分成三層:
1. 流入層:這是指從地面到1500米的邊界層。由于大尺度運(yùn)動和摩擦作用,使邊界層氣流輻合,吸入大量的暖濕空氣,并向上輸送給垂直運(yùn)動層;
2. 垂直運(yùn)動層:從邊界層頂或凝結(jié)對流高度到卷云底部,厚度為10公里左右,在這一層內(nèi)含有12-43個(gè)數(shù)量不等,直徑為10公里左右的深對流細(xì)胞(云柱),這些云胞占云團(tuán)總面積的8-18%。邊界層的水汽進(jìn)入垂直運(yùn)動層便產(chǎn)生凝結(jié)。根據(jù)靜力方程,潛熱的釋放,引起空氣密度的減小,促使氣壓下降,而氣壓下降引起低層氣旋性環(huán)流加強(qiáng),導(dǎo)致低層水汽輻合加大,從而使對流更加發(fā)展,這種因潛熱釋放引起的對流不穩(wěn)定過程稱第二類條件不穩(wěn)定。即是積云把能量提供給低氣壓,而低氣壓又把水汽提供給積云,引起低壓系統(tǒng)擴(kuò)大和積云對流發(fā)展。
3. 流出層:從卷云砧底到對流層頂,厚度約1公里,在衛(wèi)星云圖上表現(xiàn)為向外輻散的卷云覆蓋區(qū)。
云團(tuán)內(nèi)外構(gòu)成一閉合性環(huán)流圈,低空氣流由流入層進(jìn)入垂直運(yùn)動層向上,到達(dá)流出層,向四周流出,到云團(tuán)外下沉,后又經(jīng)流入層流入,又構(gòu)成一閉合性環(huán)流圈。云團(tuán)內(nèi)以上升運(yùn)動為主,云團(tuán)外以下沉運(yùn)動為主。
