导语:冷空气对台风降雨的作用是多方面的,其影响深远且显著,首先,当冷空气与暖湿的台风气流相遇时,会形成强烈的对流运动,而且这种对流运动能够将大量的水汽抬升到高空,进而凝结成云,为降雨提供了必要的条件,其次,冷空气的加入会加剧台风的强度,这是因为冷空气的密度较大,下沉时会挤压暖湿气流,使其上升更加迅速,从而形成更强的上升气流,这种强烈的上升气流能够携带更多的水汽到高空,进一步增加了降雨的可能性,接下来就一起去看看冷空气对台风路径的影响是什么吧!
冷空气对台风降雨的作用
台风
当台风与不同性质的气团相遇,对台风降雨也有不同影响,尤其当台风携带的潮湿的热带海洋气团与极地大陆气团——冷空气相遇时,台风降雨的强度和分布会有很大变化。冷空气对台风降水的影响主要表现在以下六个方面。
(1)增强位势不稳定:如果有冷空气扩散到台风气柱的中层,这将显著增加台风气柱的位势不稳定能量。因此,这对对流运动的加强提供了有利条件。如果分析出对流层中层有冷空气注入(500毫巴出现一△T₂₄)而低层冷空气受阻于台风环流外缘(850毫巴出现+△T₂₄),这时要注意台风暴雨会加强。
(2)低空辐合:当极锋移到台风北缘时,将加强台风北侧的辐合。台风北侧辐合区的位置,这个辐合区主要是极锋后部冷性反气旋偏北气流与台风东侧偏南气流形成的。这时在这条辐合线上会出现强降水。冷空气与台风的辐合作用,将使台风降雨区分成两部分,即沿辐合线呈东北-西南走向的雨带和台风环流内部的雨区。
(3)抬升作用:极锋(冷空气)抬升作用是释放位势不稳定能量、加强对流运动的触发因子之一。当极锋移至台风北侧时,将使台风东侧偏南气流将潮湿空气抬升使其沿锋面上滑,这是一支向北上升的潮湿气流;锋后有一支冷性的向南下沉气流,上下两层气流的这种结构很有利于垂直运动发展。在台风条件下,前一股气流将大量水汽向北和向上输送到降雨区中,且风速较大。这样的条件将释放出强降雨,并使降雨区向锋后大范围扩展。从而造成台风中心以北雨区大、雨量强,中心以南雨区小、强度弱的不对称分布。
(4)斜压能量:台风是以水汽上升凝结释放潜热能量得到发展的。当台风登陆或移到冷海面,潜热能量就被切断或供应不足,台风将衰减。如果冷空气注入衰减的台风环流,它将造成水平力管场斜压位能释放,以另一种能量形式使台风变性,重新发展。冷空气提供斜压位能,使台风变性发展,一般要经历下面两个过程,即变性过程和斜压位能释放过程。变性过程首先是冷空气侵入台风内部,破坏台风的暖心结构。在对流层中低层表现为一条南北向锋区穿过台风的中部,使原来台风环流的温度场变为半冷半暖(台风环流西侧为冷性,东侧为暖性)结构。这在卫星云图上也有明显特征,与锋区对应的是一条由中低云组成、南北走向的云带。在这条云带的前缘,可以存在一条由对流云组成的跑线,伴生猛烈的风雨。
这条跑线是冷空气与台风相互作用的产物。这种变性过程使原台风环流中部出现加强的锋区,提供了水平力管场的斜压位能。为使这种斜压位能的释放必需在锋区两侧有暖区空气上升和冷区空气下沉。这种机制能够使位能转换为动能,使对流层低层气旋性环流的风速加强。以后通过适应过程使中心气压下降,台风得到变性发展,其结果将加强台风暴雨。7416号台风是这种水平力管场斜压位能释放使台风变性发展的典型例子。这个台风于8月27日20时编号,28日因冷空气扩散卷入,破坏暖心结构,曾一度使其显著减弱,变成一个低层浅薄的很弱的热带低气压。
但29日08时以后,由于这个弱热带低压移入到东海一条南北向锋区而使它得到极其迅猛的加强发展。中央气象台和中国科学院大气物理研究所的个例分析)表明,使这个减弱的热带低气压变性发展的主要原因,是锋区水平力管场斜压位能释放所致。低压环流系统进入到东海的密集锋区,形成半冷半暖结构,较强的水平力管场提供了斜压位能。用0方程计算的结果,暖区有较强的上升运动、冷区为下沉运动,释放斜压位能的机制是具备的。使得这个减弱的低压系统得到强烈发展。上述分析对29日08时由水平力管场释放的斜压位能转化的动能作简单的数值估算。这个时刻正是发展最猛烈的前6小时。假定700毫巴代表地面到500毫巴的平均状况,对图13.39中30°—39°N,118°—130°E的区域进行计算。
扰动动能方程可写成:式中“,”为扰动量,“—”为对区域平均,VA为水平风速矢,P为扰动气压,F为摩擦项,S为区域周界,V为体积,v,为边界上径向分速。右端第一项为产生动能的作功项,第二项是通过边界的动能输送项,第三项是摩擦耗能项,第四项为基本动能k变为扰动动能K'的能量转换项。在圆对称假定下,主要考虑作功项,其余三项均可略去。将作功项展开,则右端第一项为通过500毫巴面向上作功项,Z′为扰动高度,A为计算区域的水平面积,圆形系统中Z’对称,估计此项不大,可略去。右端第二项即为扰动位能释放项。于是区域内从整体讲,当暖空气上升、冷空气下沉时,则T'oo<0.位能释放变为动能。每三个经纬度读一个数,求出各经度上的平均值,用平均值再求出纬圈上的扰动值,求出T'w',在计算区域内求平均,得到T%w⁷=一75度·毫巴·小时-1.将此值代入式,则可估算出因扰动位能释放在12小时后计算区域内500毫巴以下整层风速增长(位能转换成动能)为△12小时v=8.5米/秒29日08时,700毫巴上平均风速约为12米/秒,按上述估算,29日20点可增强到20米/秒,这和实况接近。
冷空气
这个计算表明,冷空气锋区水平力管场斜压位能释放对弱低压变性发展的重要作用。7416号台风由于一度显著减弱,环流和云系几乎消失,对于冷空气使这个衰减系统的变性发展估计不足,损失了防御时机,这一点在实际业务预报中有经验教训。这个由冷空气导致再生的气旋,给辽鲁沿海带来了猛烈的狂风暴雨。
(5)极锋的诱生气旋:台风移入中纬度,当有极锋侵入台风时,经常产生诱生气旋,这是台风变性、发展为温带气旋的另一种方式。原来的台风降雨将减弱,新的暴雨区将产生在温带气旋中。前一章已经指出,Sekioka2在分析了一系列的个例后指出,当一条原先存在的锋面侵入到台风内部时,则台风将在这条锋面上诱生一个新的温带气旋,形成一个由台风和温带气旋组成的复合系统。在这种过程中,诱生的气旋将得到发展,而原来的台风环流系统将逐渐趋于消失。诱生气旋产生的过程,将使原来的台风暴雨迅速减弱,诱生气旋将产生新的暴雨区,使台风降雨从台风区转移到诱生气旋区。
(6)填塞作用:当强冷空气爆发,极锋锋区迅速扫过整个台风区,则台风的暖心结构将遭到彻底破坏而消亡,极地大陆气团将台风环流系统填塞。这种填塞过程在对流层低层将加强对台风环流系统的辐合,因此,台风在填塞之前,将使降雨显著加强,或下一场较大的暴雨。这种过程常发生在秋冬和春末。
冷空气对台风路径的影响是什么
冷空气对台风路径的影响主要体现在改变台风的移动方向和速度,以及增强或减弱台风强度。
冷空气与台风相互作用时,会对台风路径产生显著影响。例如,在2022年10月,一股较强冷空气自北向南影响我国大部分地区,与此同时,第20号台风“纳沙”在未来几天将给南海北部带来影响。这次冷空气与台风的相互作用导致从江南、华南到台湾海峡、南海北部都将刮起明显大风,其中南方大部地区都将出现4~6级的偏北风,阵风7~8级。这种相互作用不仅改变了台风的移动路径,还增强了风力,对沿海地区构成了威胁1.
此外,冷空气还能通过改变大气环境条件来影响台风的强度和路径。例如,在2023年9月,浙江受到弱冷空气的影响,同时,即将生成的14号台风“小犬”的路径变数很大,因为北方可能还有冷空气南下,使得引导气流不明确,最终是北上转向还是西行登陆我国,后期需继续观察2.这表明,冷空气的存在和移动可以显著影响台风的生成和发展路径。
综上所述,冷空气对台风路径的影响是多方面的,包括改变台风移动方向、增强风力以及可能影响台风的生成和发展。这种影响对于预测和防范台风带来的影响具有重要意义。