副熱帶高壓(Subtropical high),氣象學名稱,是一種低緯度的暖性高壓天氣系統,主要分布在副熱帶地區(南北緯20-30°)。
定義
編輯副熱帶高壓帶
副熱帶高壓帶是赤道地區上升的氣流在高空分向兩極方向流動,在南、北半球副熱帶地區受環流影響在高空積聚形成下沉氣流,形成沿緯圈分布的高壓帶。
副熱帶高壓
副熱帶高壓也稱作亞熱帶高壓、副熱帶高氣壓或副熱帶高壓脊,主要是大氣環流在亞熱帶地區形成的副熱帶高壓帶,受海陸分布差異形成不均勻的加熱作用和地表介質的影響,使副熱帶高壓帶形成若干個有閉合中心的高壓單體,這些暖性高壓單體被稱為副熱帶高壓,簡稱副高。
形成原因
編輯副熱帶高壓的成因主要是由動力因子作用形成,副熱帶高壓處于低緯環流和中緯環流的匯合帶,主要受來自低緯度的哈得萊環流(Hadley Cell)和來自高緯度的費雷爾環流(Ferrel Cell)的影響。
大氣環流示意圖
哈得萊環流(Hadley Cell)是赤道附近低緯地區的空氣受熱上升至高空,在氣流上升的途中吸入周圍的空氣,形成向赤道匯聚的信風,來自北方的空氣轉向右側,來自南方的空氣轉向左側。信風的上升氣流在經過海洋時混入水汽,在約15千米的高空凝結、冷卻、變干,在重力作用下失去上升動力,該信風要保持住其質量流速,必須在以彎曲形式的水平風作為其運動軌跡,于是該氣流在南北半球分別向南北方向移動至高緯度地區。在南北緯30°附近受地轉偏向力和重力影響形成下沉氣流,導致南北緯30°的地區對流層中下層氣壓高形成暖高壓系統。
費雷爾環流(Ferrel Cell)是與哈得萊環流相對的大氣環流,費雷爾環流的上升氣流位于副極地地區,受地轉偏向力強度的影響,來自高緯度地區的對流層高度較低緯度地區的對流層高度較低,約為7千米至8千米的高度,在西風帶的影響下向低緯度地區移動,與哈得萊環流在副熱帶地區合并下沉,共同形成副熱帶高壓系統。
分布與分類
編輯分布范圍
一月份副熱帶高壓位置(H)
受海陸分布的影響,副高不是沿緯圈連續均勻分布的,而是成若干個具有閉合中心的高壓單體,這些高壓單體主要位于海洋上,在北半球主要分布在在北太平洋西部、北太平洋東部、北大西洋中部、北大西洋西部墨西哥灣和北非等地;南半球主要分布在南太平洋、南大西洋和南印度洋等地。此外,夏季大陸高原上空出現的青藏高壓和墨西哥高壓,也屬副熱帶高壓。
七月份副熱帶高壓位置(H)
分類
副熱帶高壓通常按其地理位置分為北太平洋副熱帶高壓(夏威夷高壓)、北大西洋副熱帶高壓(亞速爾高壓)、南太平洋副熱帶高壓、南大西洋副熱帶高壓、南印度洋副熱帶高壓。
北太平洋副熱帶高壓(夏威夷高壓)
北太平洋副熱帶高壓又稱為夏威夷高壓,是中心位于北太平洋夏威夷群島附近的半xxx性氣壓中心。夏威夷高壓的影響范圍局限于副熱帶地區,夏季的夏威夷高壓勢力xxx,影響范圍幾乎包含整個北太平洋;冬季減弱,夏威夷高壓中心向東輕微移動。
7月的夏威夷高壓、亞速爾高壓
北大西洋副熱帶高壓(亞速爾高壓)
北大西洋副熱帶高壓又稱為亞速爾高壓,是中心位于北大西洋亞速爾群島附近的半xxx性氣壓中心。亞速爾高壓的影響范圍局限于副熱帶地區,夏季的亞速爾高壓勢力xxx,影響范圍幾乎遍及北大西洋溫帶緯度以南廣大洋面及其沿岸;冬季勢力減弱,亞速爾高壓中心退到西北非以西海洋面上。
南太平洋副熱帶高壓
南太平洋副熱帶高壓是位于南美大陸西部南太平洋的半xxx性副熱帶高壓區,其影響范圍主要位于南太平洋的副熱帶地區,夏季南太平洋副熱帶高壓較弱,位置位于南緯35°附近;冬季較強,位置位于南緯30°附近。
1月份全球高壓分布圖
南大西洋副熱帶高壓
南大西洋副熱帶高壓是位于南美大陸東部南大西洋的半xxx性副熱帶高壓區,其影響范圍主要位于南大西洋的副熱帶地區,夏季南大西洋副熱帶高壓較弱,位置位于南緯25°附近;冬季較強,位置位于南緯20°附近。
南印度洋副熱帶高壓
南印度洋副熱帶高壓是位于非洲東部、澳大利亞西部的半xxx性南印度洋副熱帶高壓區,其影響范圍主要位于南印度洋的副熱帶地區(主要對非洲東南部氣候影響大,是該地區降水的主要因素)。夏季南印度洋副熱帶高壓較弱,位置位于南緯30°附近;冬季較強,位置位于南緯35°附近。
活動規律
編輯季節變化
副熱帶高壓具有明顯季節變化的特征,是由于其太陽輻射的能量來源具有明顯的季節變化的特點,主要表現為不同季節的南北移動。
北半球季節變化
北半球副高季節變化
高壓中心 | 1~3月 | 4月 | 5月 | 6月 | 7月 | 8月 | 9月 | 10~12月 |
阿拉伯海副熱帶高壓中心 | 中心位置為北緯10°,中心位置不變,反氣旋環流和中心強度開始增加 | 高壓強度有所變化,沒有明顯的高壓中心 | 高壓中心移至阿拉伯半島,中心明顯加強 | 高壓帶xxx次北跳至北緯25°左右 | 高壓帶第二次北跳至北緯30°左右 | 高壓帶平直,脊線位于北緯30°左右 | 高壓帶南移,至北緯25°左右,強度減弱 | 高壓帶繼續南移至1~3月份位置 |
西太平洋副熱帶高壓中心 | 中心位置為北緯15°,中心位置不變,反氣旋環流和中心強度開始增加 | 高壓帶位于南海至菲律賓及以東洋面上,整體向東移動 | 高壓帶移至菲律賓以東洋面上 | |||||
西大西洋副熱帶高壓中心 | 中心位置為北緯15°,中心位置不變,反氣旋環流和中心強度開始增加 | 高壓帶向西移動,中心移動至北美南部和東太平洋上空 | 位置不變,強度增加 |
南半球季節變化
南半球副熱帶高壓的季節變化基本與北半球相同,在南半球夏季副高體從低緯向高緯移動,冬季從高緯向低緯度移動。南北半球副熱帶高壓強度并不相同,主要由南北半球海陸分布的差異導致,南半球的副高帶強度整體要弱于北半球,其副熱帶高壓xxx的時間段要比北半球晚2個月左右,季節變化的幅度也要弱于北半球。
非季節變化
副熱帶高壓在南北移動的同時還有短期的活動,即在南北移動時收到阻力問題時可能形成短暫的南退或北進,且在北進的過程中常伴隨有西伸、南退的過程中常伴有東縮的移動狀態,這種移動多為中短期變化,一般以6~7天為周期。
系統結構
編輯副熱帶高壓是常年存在的xxx性暖性系統,其強度和位置隨季節變化而有所不同,不同地區、 不同高度的副高結構也各不相同,按其結構變化分為垂直結構和水平結構。
垂直結構
從垂直剖面來看,高壓脊線總體呈曲線變化,在200hPa(高度約為12000米)時高壓中心向暖區偏移,在地表和高空區向低緯度地區偏移;副熱帶高壓一般分為上下兩部分,下層氣流(600hPa,高度約為4200米)以暖性氣流為主,下沉氣流,氣流從中心向四周輻散流動;上層氣流(600~100hPa,高度約為4200米~16000米)以冷性氣流為主,上升氣流,氣流從四周向中心輻合流動。
副高剖面圖
水平結構
從500hPa圖上看,副熱帶高壓呈帶狀分布,高壓單體呈橢圓形,其長的一方大致同緯線圈平行。副熱帶高壓區域內水平溫度的梯度較小,形成氣壓梯度小、水平風速小的特點;南北兩側邊緣溫度梯度明顯增大,形成氣壓梯度大,水平風速大的特點。
天氣特點
編輯副熱帶高壓內部為下沉氣流,以副高脊線兩側為甚,其氣壓梯度小,風力微弱天氣炎熱,常呈現萬里無云的狀態。在衛星云圖上副高表現為大片無云或少云區,云區邊界比較清楚,南界一般為熱帶輻合帶云帶的北緣,北界一般是溫帶鋒面氣旋云系的南緣。
副熱帶高壓天氣分布特征
副熱帶高壓的西部和東部天氣有很大差異,副高東部為偏北向冷氣流,且大洋東部存在冷的涌升流,下層數百米高度內大氣層結構穩定,長期受其控制的陸地會因久旱無雨形成沙漠;副高西部為偏南向暖氣流,位于暖海流上空,大氣層不穩定多雷雨大風和雷陣雨天氣;副高北部邊緣與西風帶交界,冷暖空氣對流多形成鋒面和氣旋活動,暖空氣受上升氣流影響被迫抬升,在高空遇冷凝結多形成陰雨和風暴天氣;副高南側是赤道信風帶,信風氣流通常風向穩定,風力較低,多為晴天,但在東風波和熱帶氣旋等對流天氣系統活動時會形成大風、暴雨等惡劣天氣。
影響因素
編輯副熱帶高壓的研究一直是氣象學的重要課題之一,副熱帶高壓是大氣環流系統之一,副熱帶高壓的強弱及影響因素主要受陸地、海洋形成的熱力差異影響,其中主要受環流、高原作用、季風、海溫、海冰、太陽輻射、地球自轉等因子的影響。
環流因子
副熱帶高壓是熱帶與中高緯度環流之間的過渡帶,副熱帶高壓的形成主要受大氣環流的作用形成,副熱帶高壓又是制約大氣環流變化的重要成員之一,是控制熱帶、副熱帶地區的、持久的、大型天氣系統之一。冬季冷空氣爆發可以引起副熱帶高壓的斷裂,夏季熱帶地區對流活動的增強也會促使副熱帶高壓向高緯度地區移動。
高原作用
高原的夏季對大氣的環流活動產生影響,在春夏季節高原會形成一個熱源影響其上空及鄰近地區的大氣環流系統,其對流層的加熱作用可以引起副熱帶高壓夏季加強,熱源減弱時不利于其發展。
季風
副熱帶高壓是季風系統的重要組成部分,副熱帶高壓脊的南北位移與西伸東退受季風氣流的強弱及轉向有關,北半球夏季副熱帶高壓的存在與增強的原因主要與東部陸地上的季風潛熱釋放而產生的暖性波和西風氣流作用造成的下沉運動有關。
海溫
海溫是副高活動的重要影響因子,有研究表明赤道太平洋海面溫度的變化可以引起西太平洋副高的強弱變化,厄爾尼諾-南方濤動(ENSO循環)是熱帶東部太平洋海面溫度不規則的周期性變化,海水溫度升高稱為厄爾尼諾現象,海水溫度降低階段稱為拉尼娜現象,ENSO爆發年西太平洋副高強度偏弱,位置偏東,次年夏季副高會明顯偏強,位置偏西。
海冰
海冰主要位于高緯度海洋地區,極地海冰具有明顯的局地效應,可以通過冷流作用影響海溫或陸地降雪,進而影響副熱帶高壓的活動。
太陽輻射
太陽輻射是影響大氣運動的外部因子,太陽輻射的變化與副高的移動和季節性跳躍存在著顯著的關系。
地球自轉速度
地球自轉速度由春到夏加快,根據角動量守恒的原理,北半球中緯西風指數要降低或作為大氣密度較大地區的低層副熱帶高壓北移。
相關研究
編輯對副熱帶高壓的研究主要分為兩類,一類是對副熱帶高壓結構、活動規律及其對天氣氣候作用的研究;一類是對影響副熱帶高壓活動因子的研究。從時間上來看對副熱帶高壓的研究分為三個階段,xxx個階段在20世紀60年代前,主要的研究方向是對副熱帶高壓成因的探討分析,并形成了各種成果的分析解釋;第二階段約在20世紀60年代初至70年代末,對副熱帶高壓觀測資料的增多和一部分科學實驗的開展,使得主要研究方向轉變為以天氣氣候學研究為主;第三階段為20世紀80年代初至今,該段時間的主要研究方向為副熱帶高壓的動力學分析、數據模型和診斷分析相輔相成。近年來對副熱帶高壓帶形態、形成機理、季節變化規律、年際變動規律、對季節變化的影響等研究,逐漸建立了“全型渦度方程”“熱力適應”理論、“Lindzen Nigam”理論及“兩級熱力適應”模式等研究理論及模型方法,進一步推動對副熱帶高壓活動的動力學研究、影響因子以及對副熱帶高壓的計算和預報。
注釋
編輯展開[a]
高壓脊線是東西風速分量為零的等值線
[b]
hpa:百帕,壓力單位
[c]
等壓線圖,非固定高度
參考資料
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