冷空气 冷空气( 二 )


冷空气 冷空气

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锋面锋面会随冷暖空气的移动而前进,而于移动情形的不同而分为冷锋、暖锋、滞留锋、囚锢锋四种,并造成四种不同类型的天气型态;在台湾最常见的是冷锋和滞留锋 。当冷空气推锋面向暖空气方向移动时,称为「冷锋」,这种锋面过境,地面气温会降低变冷 。冷锋移动有快慢之分,跑得慢的冷锋,暖空气上升较慢平稳,而出现层状云,降雨缓和;跑得快的冷锋,暖空气受冷空气猛烈冲击快速上升,造成浓厚的积雨云,这时地面就会下起雷电交加的大风雨 。若暖空气的势力强过冷空气,而锋面向冷空气方向运动,就形成「暖锋」,会使经过地区的气温增高 。暖锋的锋面前方是一大片範围广阔的云雨区,连绵数百公里,造成持续不断的降雨,降雨型态是和冷锋不同的 。冷锋或暖锋是在冷、暖空气某一方势力较强时发生的锋面 。但假使冷、暖空气两方势均力敌,锋面便无法迅速移动,而徘徊、停留于原地,造成冷锋与暖锋同时出现的云雨天气 。影响冷空气入侵的主要影响是带来降温和大风,有时也会出现大範围的雨雪天气,这是冷、暖空气交汇作用的结果 。当暖湿空气的条件不好、环流条件不利时,冷空气入侵也不一定会带来降水天气,因此,并不是冷空气愈强,所产生的雨雪天气也愈强 。人体方面首先,强冷空气能使空气中湿度显着降低,鼻咽黏膜因此而变得乾燥,以致发生细小的皱裂,感冒病毒便可乘虚而入 。与此同时,由于气温的下降,鼻咽部的局部温度可降至32℃左右,这样的温度正适合黏膜裂口内的病毒生长繁殖 。再加上呼吸道受强冷空气刺激,可引起局部血管收缩,使黏膜分泌的免疫球蛋白相应减少,这就更为感冒病毒的入侵和繁殖提供了有利条件 。其二是强冷空气袭击前后的2-3天内,平均气温和最低气温骤然下降,人体的体温调节功能对这种突如其来的寒冷刺激难以适应,如果不及时添衣服保暖,就特别容易受凉,引起机体抵抗力下降,给各种不同类型的感冒病毒入侵造成可乘之机 。另外,由于气温下降,支气管黏膜上皮的纤毛活动减少,气管排泄异物的功能减退,呼吸道上的细菌容易向下蔓延,使慢性气管炎病多发或加重;肺炎虽是由病菌引起的传染病,但它的发生、恶化也与冷空气活动有关 。强冷空气通过当地时,发病率和死亡率将会增加 。婴幼儿由于肺功能不强或不健全,当天气突变时,务必防御感染肺炎的危险;结核病患者也易在冷空气通过之前15-20小时,到冷空气过后7小时之间病情加重 。农业方面冷空气来袭,要加强农业生产管理,减轻大风寒潮对农业的影响 。各地需做好温室大棚的防风加固工作;华北、黄淮、江淮等地要防範低温霜冻、寒潮天气对农业的危害;新疆等地要抓紧时间抢收棉花,内蒙古等牧区要做好牲畜的防风防寒工作 。大棚设施、牧区放牧或转场、交通运输等要做好防风或防雨(雪)工作,已成熟还未收穫的农作物、水果等应抢晴或严霜前及时收穫(採摘),防範露地和大棚蔬菜、瓜果等遭受低温、霜雪危害 。东北等地区应充分利用农田封冻前的有利时机,抓紧深松整地,为2013年农业丰收奠定基础;冬麦区已播种、出苗(局部已分櫱)的冬小麦应根据雨情、墒情、苗情等,加强田间管理,适时防治病虫草害,以培育壮苗 。西北地区东南部、华北地区中南部、黄淮等地的局部地区还未播种冬小麦的地块应抓紧腾茬、整地,施足底肥,抢墒或造墒及时播种,以确保冬前壮苗 。一次冷空气强风的成因分析2004年12月30日傍晚到31日受北方冷空气和东海低压发展的共同影响,浙江北部海域出现了10~12级的猛烈西北强风,其中舟山海域有16个自动测风站出现了11级大风(包括有两个站风力达12级,最大阵风为36.5m/s),另有10个测站出现了10级大风 。这次猛烈的强风造成位于长江口和浙江北部海域的4艘船只沉没,部分人员死亡或失蹤,造成了重大的人员和财产损失 。受冷空气影响,浙江全省出现了大範围的雨雪和冰冻天气,气温明显下降,最低气温达到2004年入冬以来的最低点 。研究主要对此次冷空气的强风成因作一分析,以便掌握这类强风的预报着眼点,为以后的冬季大风预报提供参考 。冷空气的形成和堆积2004年12月26日08时高空500hPa图上乌拉尔山东侧阻塞高压开始逐渐形成,阻塞高压南部的蒙古地区有一东西向的横槽,并有-40℃以上的冷中心配合,27日20时该横槽上开始发展出一切断低压 。阻塞高压和蒙古横槽自形成后,连续几天维持静止少动,29日起蒙古横槽和冷中心开始逐渐南压,29日20时已经南压至我国河套地区 。700hPa和850hPa的总体形势与500hPa相似,同样在蒙古地区有一东西向的横槽,横槽附近有密集的锋区堆积和冷中心配合,在横槽南压过程中700hPa和850hPa的冷中心强度进一步加强,29日08时冷中心均超过-29℃ 。此时,850hPa和地面蒙古冷高压中心强度分别达1639pm和1073hPa,地面冷空气前锋位于我国河套地区 。可见,强冷空气已经形成和堆积,并且正在南下 。空气的爆发-高空横槽的转竖29日夜里起500hPa位于河套地区的横槽开始快速转竖,乌拉尔山东侧的阻塞高压渐趋崩溃 。在横槽开始转竖的同时,30日08时,在该横槽上发展出一高空冷涡(500hPa该冷涡中心位于北京-太原之间),之后,冷涡东移南压,带动北方强冷空气南下,促使30日夜里500hPa横槽完全转竖,横槽的转竖使得冷空气从低层到高层开始向南爆发,低层850hPa和700hPa的槽线相继于30日下午和夜里经过舟山海域,舟山风力开始增大,最大风力出现于31日早晨,即700hPa槽线过境的时间至500hPa槽线和槽线动态(槽线上的数字是日期和小时)过境的时间之间 。平流的作用冷平流的作用可使地面气压梯度很快加大,造成大风,冷平流愈强,出现的风力也就越大 。冷空气影响前,30日08时低层850hPa和700hPa由于偏南气流的作用,在浙北沿海30°N附近有南支锋区(共有3条等温线,间隔4℃/条)存在,30日下午到夜里冷空气自低层到中层快速南下影响浙江海域,冷空气南下的北支锋区与原先的南支锋区叠加,加大了锋区的温度梯度,使得30°N以北5个纬距有4条等温线,在低空西北急流的作用下,在浙北海域产生了强的冷平流,从而加剧了地面的气压梯度 。同时,锋区的增强又促进了力管环流的加强,使得低层和地面风速明显加大 。随着30日下午和夜里低层850hPa和700hPa冷锋锋区相继经过浙北海域,导致浙北海域于30日下午开始出现8级西北大风,并于30日夜里(700hPa冷锋锋区经过的时候)继续增强达到最大 。东海低压的发展30日20时整个浙江到江苏沿海处于高空500hPa槽前的正涡度平流和暖平流区,其大值中心轴向和槽前西南气流对应均呈东北一西南向,正涡度平流和暖平流中心位于30°N、123~124°E附近,中心值分别大于48×10-9/S2和29×10-4℃/S2,受高空槽前强的正涡度平流和暖平流的作用,30日夜里起位于浙江南部海域的地面倒槽开始发展加强成东海低压,并且在高空西南气流的引导下向东北(即强的正涡度平流和暖平流中心附近)方向移动,使得其强度继续加强,31日凌晨2时它的中心强度为1012hPa,低压中心正好位于300N、1300E附近 。东海低压的发展加剧了浙北沿海的地面气压梯度,使得5个经距(120~125°E)浙北沿海总共有6条等压线(2.5hPa/条),导致舟山海域风力在31日早晨(与东海低压同纬度)达到最大,随着东海低压继续向东北方向移动,地面气压梯度逐渐减小,风力逐渐下降 。研究结论(1)本次强冷空气的源地位于蒙古地区,高空横槽的转竖使得强冷空气从低层到高层开始向南爆发 。(2)冷空气南下与东海低压发展共同造成的强气压梯度、高低空强的冷平流以及后倾槽系统散度场差异引起的动力强迫下沉作用,从而造成的动量下传是本次10~12级猛烈强风的主要原因,最大强风发生区域和发生时间与低层(700hPa以下)和中层700hPa分别转为辐散和辐合中心对应 。(3)强风发生在中低层大气质量的快速调整时,通过大气质量的这种调整使低层暖空气迅速被冷空气代替,并造成动量下沉,使低层风速加大,舟山海域最大强风发生时,中低层700hPa及以下各层正好处于从弱的垂直运动向下沉运动中心附近转变的时候 。