東海氣旋是指東海海域內(nèi)生成和發(fā)展的鋒面氣旋。有的是由江淮氣旋波東移入海加深而成。對(duì)中國(guó)東海、東部沿海、臺(tái)灣省及朝鮮、日本的天氣影響很大，常造成這些地區(qū)的大風(fēng)和降水天氣。
概念
東海氣旋定義從廣義上講即“凡在東海生成的氣統(tǒng)稱為東海 氣旋”。不能把江淮流域甚至黃河流域生成的氣旋進(jìn)入東海的也稱為東海氣旋，否則就會(huì)造成氣旋源地分類上的混亂。特別是對(duì)預(yù)報(bào)方法研究工作，勢(shì)必會(huì)影響預(yù)報(bào)模式分類上的混亂。
東海氣旋是我國(guó)近海發(fā)生的氣旋，多數(shù)發(fā)展于日本地區(qū)(日本早期稱之為“臺(tái)灣坊主”)只有少數(shù)在東海發(fā)展，因此天氣圖上常表現(xiàn)為氣旋波形式，但其外圍氣壓場(chǎng)常是強(qiáng)弱不同的倒槽。東海氣旋發(fā)生發(fā)展對(duì)我國(guó)東南沿海暴雨和大風(fēng)影響較大。沿海臺(tái)站對(duì)東海氣旋雖作過許多天氣學(xué)分析研究，但其內(nèi)容多偏重于解決預(yù)報(bào)問題，對(duì)其發(fā)生發(fā)展成因研究很少。隨著漁業(yè)生產(chǎn)、石油開發(fā)和航運(yùn)事業(yè)的發(fā)展，迫切要求提高東海氣旋大風(fēng)預(yù)報(bào)能力，特別在冬季，常因東海氣旋發(fā)展而影響了漁業(yè)生產(chǎn)和航運(yùn)的安全。
東海氣旋研究概況
我國(guó)對(duì)東海氣旋的研究大致可分三個(gè)階段：第一階段(五十年代)：在這時(shí)期較有代表性的著作是“論東海氣旋的生成與發(fā)展”和“東海低壓生成與發(fā)展的兩個(gè)例子分析”。其主要從天氣學(xué)觀點(diǎn)提出了東海氣旋發(fā)生發(fā)展的天氣形勢(shì)及其氣象要素特征。例如在地面天氣圖上，當(dāng)江南雨帶東移，宮古石垣島嶼風(fēng)向順轉(zhuǎn)，四國(guó)沖繩縣的△P出現(xiàn)較大的負(fù)值，那未來12h一24h內(nèi)就有氣旋生成。文章還重點(diǎn)指出：在高空700mb圖上中華人民共和國(guó)西南地區(qū)經(jīng)常有槽東移，如槽線的走向呈南北向則有利于氣旋發(fā)展，呈東西向則不利氣旋發(fā)展。這些論點(diǎn)仍行之有效。后來，蘇聯(lián)平流動(dòng)力理論引入我國(guó)以后，用平流動(dòng)力理論預(yù)報(bào)東海氣旋發(fā)生后指出：槽前動(dòng)力下降是東海氣旋產(chǎn)生的必備條件。如有一高空松后部冷平流程度北面比南面強(qiáng)，就會(huì)出現(xiàn)局地鋒生，而槽前暖平流的程度北面比南面強(qiáng)，則會(huì)引起局地鋒消，在此情況下氣流由局地鋒生到局地鋒消能引起動(dòng)力降壓區(qū)的地面產(chǎn)生氣旋，如果槽后局地鋒生愈偏南而槽前局地鋒消愈偏北，這時(shí)氣旋愈易發(fā)展。后來的渦度理論也同樣指出了氣旋發(fā)生發(fā)展的鋒生條件，以及高層輻散引起地面動(dòng)力降壓導(dǎo)致氣旋成長(zhǎng)的結(jié)論。另一方面，有人在總結(jié)東海倒槽內(nèi)的氣旋生成發(fā)展的經(jīng)驗(yàn)中，提出過冬半年經(jīng)常有從琉球群島來的黑潮暖流和日本海來的寒流交會(huì)使東海形成溫度的差異(即海洋鋒區(qū))，這是我國(guó)解放以后早期提到的東海氣旋生成時(shí)具有良好下墊地條件的看法。運(yùn)用急流上中心的入口和出口區(qū)統(tǒng)計(jì)了東海氣旋發(fā)展的位置，發(fā)現(xiàn)氣旋處在第三象限即急流中心的左前方是最易發(fā)展的事實(shí)。雖然資料不多，但它顯示了高空急流有時(shí)也對(duì)東海氣旋發(fā)展起著重要作用。五十年代關(guān)于東海氣旋發(fā)生發(fā)展的各方面成因及理論問題都已經(jīng)提出來了，按理自1958年起對(duì)東海氣旋的認(rèn)識(shí)應(yīng)該有一個(gè)較大的發(fā)展和預(yù)報(bào)上運(yùn)用成熟階段，可是由于種種原因，在這方面卻進(jìn)展緩慢。
第二階段(六十年代)：自六十年代起，隨天氣預(yù)報(bào)在經(jīng)濟(jì)建設(shè)服務(wù)的加強(qiáng)，總結(jié)了許多東海氣旋大風(fēng)預(yù)報(bào)方法，如“冬季浙江省沿海的大風(fēng)”等文章中，對(duì)低氣壓發(fā)生發(fā)展提出了許多具體的預(yù)報(bào)經(jīng)驗(yàn)，這對(duì)預(yù)報(bào)員掌握住形勢(shì)演變規(guī)律仍是可用的，主要可歸納如下幾點(diǎn)：
1.應(yīng)用△P的分布動(dòng)態(tài)作指標(biāo)，例如當(dāng)西北有正△P，而江南地區(qū)為負(fù)△P，中心區(qū)時(shí)則有利于低壓發(fā)展。又如中華人民共和國(guó)西南地區(qū)為負(fù)△P，中心若在東移過程中加強(qiáng)，或先減弱后又加強(qiáng)，后者有利于氣旋發(fā)展。這些仍是可用的。
2.應(yīng)用雨區(qū)的動(dòng)態(tài)作指標(biāo)，江南雨帶呈東北一西南向，并向北擴(kuò)展，或者東海上有雨區(qū)向北發(fā)展，則有利于低壓形成和發(fā)展，另外雨量中心在東移過程中加強(qiáng)，也是氣旋發(fā)展的征兆。
3.應(yīng)用70omb形勢(shì)找指標(biāo)劃分環(huán)流型。例如槽前如有明顯氣旋性者曲業(yè)向下游輻散，則有利于低壓發(fā)展。又把700mb環(huán)流與氣旋發(fā)生發(fā)展歸納劃為四種模式：A西伯利亞低槽型，B東脊東糟型，C西脊東悄型，D橫槽型。
第三階段(七十年代)：在這時(shí)期對(duì)東海氣旋成因方面的研究開始深入。研究發(fā)現(xiàn)西南氣流同黑潮暖流活動(dòng)相結(jié)合時(shí)，可有利于東海倒槽生成，每當(dāng)高空低槽東移，就會(huì)導(dǎo)致東海氣旋發(fā)展。這就打破了過去東海飛旋的發(fā)生低局限于用700mb上鋒區(qū)條件作預(yù)報(bào)的習(xí)慣。其他方面，通過預(yù)報(bào)方法上的改革，匯總了過去的指標(biāo)經(jīng)驗(yàn)使模式加指標(biāo)的方法獲得了推廣應(yīng)用，同時(shí)模式統(tǒng)計(jì)預(yù)報(bào)方法也獲得較好的預(yù)報(bào)效果，但對(duì)東海氣旋大風(fēng)預(yù)報(bào)的研究上沒有新的突破，所以預(yù)報(bào)效果上同過去預(yù)報(bào)方法的實(shí)用效果識(shí)比提高不大?？偲饋砜矗覈?guó)自解放以來對(duì)東海氣旋的研究工作雖然作得不多，但從提出的理論同現(xiàn)有國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)相比，都在范圍之內(nèi)。問題在于預(yù)報(bào)技術(shù)的應(yīng)用就有很大差異，尤其是急流條件和海面鋒生條件方面注意很少，因此影響著預(yù)報(bào)水平的提高。
一次東海氣旋爆發(fā)性發(fā)展的數(shù)值模擬研究
天氣實(shí)況
2006年6月1日受東海氣旋爆發(fā)性發(fā)展影響，舟山市全市普降暴雨或大暴雨，全市自動(dòng)氣象站測(cè)得過程降水量達(dá)60mm以上的有9個(gè)站，其中最大的是普陀自動(dòng)站，降水量達(dá)到100.5mm。從6月1日早晨起，舟山沿海風(fēng)力逐漸增大，到2日早晨，全市自動(dòng)氣象站和測(cè)風(fēng)站普遍測(cè)得9-11級(jí)東到東北大風(fēng)，達(dá)到1l級(jí)及以上的有海礁、浪崗、花鳥、灘滸4個(gè)站，嵊泗縣等14個(gè)站達(dá)到10級(jí)。其中，海礁在2日3時(shí)04分出現(xiàn)40.4m/s(13級(jí))的北到東北風(fēng)，其風(fēng)雨強(qiáng)度可以和臺(tái)風(fēng)影響時(shí)相媲美。
環(huán)流背景分析
5月31日14時(shí)地面圖上我國(guó)東部沿海處在高壓后部，在臺(tái)灣省東面有倒槽北頂發(fā)展成低壓環(huán)流。6月1日2時(shí)地面低壓環(huán)流移到浙南沿海，逐漸形成一個(gè)1007.5hPa的氣旋中心，8時(shí)該氣旋中心附近6小時(shí)降水量普遍在20～30mm，最大玉環(huán)達(dá)52mm。到11時(shí)，地面氣旋中心進(jìn)一步發(fā)展，在浙江省中部沿海形成1005.0hPa的氣旋中心。20時(shí)氣旋中心移到舟山市海域，強(qiáng)度得到加強(qiáng)，中心氣壓下降到1000hPa。由于當(dāng)時(shí)黃海到日本海受地面高壓控制，地面氣旋和北側(cè)高壓的梯度相疊加，直接造成了舟山海域的大風(fēng)。隨后，氣旋緩慢朝東移去。2日2時(shí)，地面氣旋中心移到127°E、30°N附近，氣旋性環(huán)流進(jìn)一步加強(qiáng)，強(qiáng)烈地減壓病作用使海上氣旋得以爆發(fā)性發(fā)展。
高空500hPa前期形勢(shì)是烏東有阻塞高壓，貝湖附近是一個(gè)低渦中心。從低渦中心分裂出小槽東移，6月1日8時(shí)，槽線移到山東安徽一帶，移速緩慢，槽底伸到28°N，同時(shí)在安徽境內(nèi)生成576hPa的低渦中心，配合有-12℃的冷中心。20時(shí)該低渦中心移到長(zhǎng)江口，槽底進(jìn)一步南伸到27°N，強(qiáng)度進(jìn)一步增強(qiáng)，槽后偏北風(fēng)達(dá)22m/s，攜帶弱冷空氣向南擴(kuò)散。31日700hPa在30°N有一條切變線，沿海為一個(gè)高壓脊，脊頂在45°N。6月1日8時(shí)形成一個(gè)308hPa的閉合環(huán)流中心，位于江、浙、皖三省交界處，配合-4℃的冷中心。20時(shí)低渦移到杭州灣，風(fēng)速更大、輻合更強(qiáng)，北側(cè)的東風(fēng)達(dá)到22m/s。31日8時(shí)850hPa上華南沿海有一支風(fēng)速大于16m/s的西南低空急流，東部海上是一個(gè)高壓脊，脊頂伸到40°N以北，在江西省、福建省有一條弱切變線。20時(shí)隨著西南低渦東移，槽前小高壓并入沿海高壓脊，風(fēng)向輻合加強(qiáng)使切變線有所北抬。1日8時(shí)輻合中心移到浙皖交界處，風(fēng)速增大到16m/s。從東面海上有冷平流輸送到長(zhǎng)江口。20時(shí)144hPa閉合中心移到杭州灣，配合9℃的冷中心，上海站的風(fēng)速達(dá)18m/s。2日8時(shí)各層低渦都移到外海。
該過程南支槽不明顯，槽前是正變高，南支鋒區(qū)也比較弱。根據(jù)以往的預(yù)報(bào)經(jīng)驗(yàn)，氣旋應(yīng)該沒有大的發(fā)展。由于地面倒槽來自臺(tái)灣省附近海面，而不是從大陸上東移過來，倒槽一邊向北頂，一邊發(fā)展。在舟山市海域遭遇高空槽發(fā)展成的低渦，高空三層低值系統(tǒng)疊加在地面倒槽上，引起倒槽強(qiáng)烈發(fā)展成東海氣旋。地面弱波動(dòng)遇到高空有利的形勢(shì)場(chǎng)，得到快速發(fā)展。它和典型的江淮氣旋發(fā)展模型不同。
研究結(jié)論
2006年6月1日氣旋的發(fā)展機(jī)制可總結(jié)如下：
（1）這次東海氣旋的地面系統(tǒng)來自臺(tái)灣島附近的海上倒槽，與以往從華西移來的氣旋倒槽不同，有點(diǎn)象熱帶低值系統(tǒng)的發(fā)展。
（2）高空槽東移過程中，在安徽附近生成高空閉合的冷渦，該低渦比較深厚，在杭嘉湖平原沿海入海時(shí)正好遇上向北發(fā)展的地面倒槽，兩者疊加即高低空系統(tǒng)的垂直耦合導(dǎo)致了地面氣旋系統(tǒng)的爆發(fā)性發(fā)展。
（3）高空槽后干冷平流入侵到氣旋環(huán)流里，使斜壓不穩(wěn)定度增加，促進(jìn)了對(duì)流層低層對(duì)流和氣旋的發(fā)展。大尺度的高空槽通過槽前正渦度輸送和槽前后冷暖平流對(duì)斜壓不穩(wěn)定的加強(qiáng)作用為氣旋發(fā)展和維持提供有利的環(huán)境。同樣，高空急流也通過其出口區(qū)的輻散和暖平流為氣旋發(fā)展和維持提供有利的環(huán)境。
（4）中低層在舟山市海域的強(qiáng)渦度平流的抬升作用產(chǎn)生降水，并通過水汽凝結(jié)引起潛熱釋放，進(jìn)一步造成地面氣旋系統(tǒng)的發(fā)展，此時(shí)氣旋和降水形成正反饋機(jī)制。潛熱釋放被高空槽前斜壓不穩(wěn)定和急流出口區(qū)右側(cè)輻散共同引起的上升運(yùn)動(dòng)激發(fā)后，對(duì)氣旋的發(fā)展起著重要作用。
參考資料 >