衛星從外部空間觀測到地球上的風雲變幻,然後將雲的影象用無線電傳送回地球,雲圖就此產生。可以說,雲圖的出現令人們可以從一個更為宏觀的視角觀測、分析天氣變化,繼而大大提高了天氣預報的準確性。在觀看、分析雲圖時,最為關鍵的要素就是雲團,所謂雲團就是那些經常出現在熱帶地區衛星雲圖上,直徑達400千米以上的白色密蔽雲區,這些雲團的出現往往意味著雲區之下會出現大風和暴雨。
長期對雲團的觀察和研究使得人們從一開始的陌生到如今的熟悉,根據衛星雲圖上的雲團形狀的特點,目前,人們將其劃分出三種類型,第一種便是尺度較小的“爆米花狀”雲團,這種雲團由是由幾個到十餘個數量不等的離散的積雨雲群組成。
第二種是一般的熱帶雲團,它常發生在海洋上的熱帶輻合帶上空,尺度在4個緯距以上,是熱帶氣旋、東風波等系統的主要來源,這種雲團對我國華南、華東等沿海地區有較大影響。
第三種被稱為“季風雲團”,它和季風有著密不可分的聯絡,但不是所有的季風區都會出現季風雲團。季風雲團發生於熱帶印度洋和東南亞地區,在這種雲團中經常會產生季風低氣壓,然後自孟加拉灣到緬甸,為該地區帶來強降水。印度的“雨極”也是在季風雲團的影響下出現的。季風雲團是地球上最為龐大的雲團,它南北可在1000千米以上,東西範圍可達2000千米至4000千米。
雲團的出現往往意味著狂風暴雨的到來,它的持續時間從幾十分鐘到一至五天不等,熱帶天氣系統,如熱帶輻合帶、東風波、熱帶氣旋等是雲團最“默契”的夥伴,它們相互配合,所經之處會出現大風和暴雨。熱帶雲團佔熱帶地區面積的20%。熱帶地區的能量、水汽的垂直輸送,主要是靠熱帶雲團實現的,因而熱帶氣象學把熱帶雲團視為重要研究物件。
仔細剖析熱帶雲團,我們會發現它的結構在垂直方向上分為流入層、垂直運動層、流出層,三者之間各有區別,流入層是指從地面到1500m的邊界層。在大尺度運動和摩擦作用下,邊界層氣流輻合,吸入大量的暖溼空氣,並向上輸送給垂直運動層。在流入層之上,則是垂直運動層,厚度為10km左右,從邊界層頂或凝結對流高度到捲雲底部。在這一層中,存在感最高的就是12至43個數量不等、直徑為10km左右的深對流細胞(雲柱),這些雲柱佔雲團總面積的8%至18%。當豐富的來自邊界層的水汽,一進入到垂直運動層便會發生凝結。根據靜力方程,潛熱的釋放引起空氣密度的減小,促使氣壓下降,在連環效應下,低層氣旋性環流加強,導致低層水汽輻合加大,從而使對流更加發展。流出層的範圍從捲雲砧底到對流層頂,厚度約1km。倘若想在衛星雲圖上分辨流出層,可以著眼於那些向外輻散的捲雲覆蓋區。當雲團內外構成一閉合性環流圈,低空氣流不斷運動,由流入層進入垂直運動層,然後向上到達流出層,並向四周流出,到雲團外下沉。後又經流入層流入,再構成一閉合性環流圈,如此週而復始。一般來說,雲團內以上升運動為主,雲團外以下沉運動為主。
本文由中國人民大學附屬中學第二分校一級教師王和意進行科學性把關。
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