《熱帶氣象學》

《熱帶氣象學》

【熱帶氣象學】(tropical meteorology)論述低緯度(約南北緯30度之間)地區大氣運動現象和規律的氣象學分支學科。

基本信息

《熱帶氣象學》

《熱帶氣象學》《熱帶氣象學》

本書是送給氣象學愛好者的一份大禮。在這裡,有知名氣象學家的傳記資料,涵蓋廣泛;有深入淺出的氣象學知識講解,通俗易懂;甚至還有相關氣象學課題的研究現狀,緊跟時代的步伐。總之,這絕對是一本值得一讀的氣象學科普書籍。

作者簡介

凱瑟林·庫倫在德比特大學獲分子生物學博士,在任大學教授期間,她曾講授理科課程,並為卡普蘭教育服務中心培訓教師。2002年她為理科本科生開辦了生物醫學研究課程。她還是舒姆簡易線上的生物、生物化學、分子和細胞生物、化學入門學科的編輯。

內容簡介

熱帶氣象學是研究南北緯度20°之間地區的大氣環流、天氣系統和天氣預報的學科。

熱帶地區約占全球面積的一半,該區的輻射收入大於支出,其盈餘的熱量,可通過大氣和海洋輸送到中、高緯度地區,因此,熱帶地區是全球大氣運動的主要能源區。熱帶大氣還從地表得到角動量,所以熱帶地區又是大氣角動量的源區之一。

熱量的輸送,不但年際變化很大,而且在一年之中又有明顯的變化。這些變化對中、高緯度地區的天氣影響很大。所以,在製作中、高緯度地區較長時期的天氣預報時,必須考慮熱帶的大氣環流和大洋環流的變化。

熱帶地區的大氣環流除哈得來環流和信風環流外,還有許多大型的環流系統,如熱帶輻合帶、副熱帶高壓和季風環流等。它們的強弱和變化不但影響著熱量和角動量的輸送,而且影響著天氣系統的產生和活動,這對中、高緯度地區和熱帶地區都有直接的影響。所以,熱帶氣象學的研究有重大的經濟意義和理論意義。

熱帶地、氣系統淨得到熱量,幾乎全部被地表吸收,其上空的大氣卻依然在損失熱量。地表所得到的熱量,只有一小部分通過端流的方式直接傳輸給大氣,大部分通過地表(洋面)的水分蒸發變為潛熱,再通過大氣中水汽的凝結過程以釋放潛熱的方式將熱量輸入大氣。

由於熱帶低層大氣的溫度很高且很潮濕,所以熱帶地區中下層的大氣經常處於不穩定狀態,極有利於對流的發展。熱帶的對流雲系很旺盛,成千成百個巨大的積雨雲經常聚集在一起,組成了熱帶特有的雲團。強烈的熱帶天氣系統如颱風等的發生和發展,都和這種雲團的活動有密切的關係。

熱帶地處低緯度地區,科里奧利參數很小,這種動力學特點使熱帶大氣在沒有大範圍強烈對流上升時,水平的氣壓梯度力很小,即氣壓場的水平梯度比在中、高緯度地區要小,但是,流場的水平差異卻十分明顯。一個天氣系統的發生,往往先出現流場的渦鏇,輻合和輻散,以及風的水平切變和鉛直切變,氣壓場則只有當產生強烈的對流運動後,特徵才逐漸明顯。同中,高緯地區相比,熱帶流場的變化顯得更為重要。

熱帶大氣環流的形成和變化,是熱帶大氣本身的動力和熱力特性、海陸熱力差異、青藏高原等大地形的動力和熱力作用,以及南北半球環流相互作用等因子共同作用的結果。北半球的夏季,熱帶大氣環流的主要成員有:低空的東北信風和西南季風以及由這些氣流組成的熱帶輻合帶和季風槽和兩個大洋中部槽。高空的東風環流和低空的季風環流中都存在急流,並常有比較固定的越赤道通道,可進行南北兩半球的質量、水汽和能量的交換。在北半球的冬季,高空為副熱帶西風急流,而低空則為東北信風和偏北的冬季季風。

熱帶天氣分析除用天氣圖進行流線分析外,還有衛星雲圖分析,此外風的鉛直和水平切變分析、速度位勢場分析和層結穩定度分析等,也均已用於日常業務工作中。熱帶天氣預報方法,已廣泛套用統計預報方法和數值預報方法。前者如颱風路徑的相似預報,後者如正壓模式數值預報。

早在15世紀末,阿拉伯水手們已在印度洋的貿易航線上注意到了季風的變化規律,中國宋代著名文學家蘇軾也曾記述了季風現象。近代熱帶氣象學的研究起始於第二次世界大戰期間,美國氣象學家裡爾首先在熱帶天氣分析、熱帶大氣環流和東風波的研究等方面作出了貢獻,寫出了第一本近代的《熱帶氣象學》專著。

隨後,查尼和郭曉嵐對熱帶大氣動力學、皮耶克尼斯對熱帶海-氣相互作用、柳井迪雄對熱帶波動的分析研究、聯邦德國氣象學家弗洛恩對熱帶大氣環流、印度氣象學家克里希納穆蒂對熱帶季風的研究,均作出了貢獻。

自從20世紀60年代以來,曾有過多次國際綜合觀測試驗;60年代的國際印度洋考察,考察了西南季風及其上的天氣系統;1967年的萊恩島試驗,側重研究熱帶輻合帶內對流尺度和中尺度天氣系統;1974年開始進行的全球大氣研究計畫大西洋熱帶試驗,研究對流雲系和大尺度環流相互作用及對流雲系加熱的參數化,熱帶邊界層結構,海-氣相互作用和大氣輻射過程,改進了熱帶天氣的數值預報;1979年進行的國際季風試驗,則研究阿拉伯海到南海地區的冬夏季風活動。通過這些試驗,為熱帶對流雲系的加熱及其參數化提出了不少較為合理的模型,對熱帶邊界層及其參數化也提出了合理的模型,對西南季風活動規律和季風低壓的結構有了進一步了解。

這些成果,大大改進了天氣預報,特別是數值預報的方法。此外,對颱風結構的探測,颱風的發生和發展所作的數值模擬及其路徑的預報方法,以及人工影響颱風的方法的研究,使颱風路徑的短期數值預報已達到實用的水平

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