氣旋流動

氣旋流動潮汐

中越合作北部灣海洋綜合調(diào)查資料，日本氣象廳(JODC)的溫、鹽資料，北部灣兩個常規(guī)斷面1997～2004年夏季的溫、鹽資料，結(jié)合QuikScat衛(wèi)星風(fēng)場資料，以及Topex/Poseidon衛(wèi)星高度計資料，應(yīng)用三維河口、近岸海洋模式Ecom—si對北部灣潮致余流、風(fēng)生環(huán)流及密度環(huán)流進行了數(shù)值診斷計算。著重討論了具有代表性的北部灣冬季、夏季環(huán)流結(jié)構(gòu)特征，分析了潮余流、風(fēng)、溫鹽等因子對該區(qū)環(huán)流的貢獻，首次就北部灣地形、瓊州海峽入流對北部灣潮汐、環(huán)流結(jié)構(gòu)的影響以及南部灣口外海流動對灣內(nèi)流場的影響等進行了數(shù)值實驗和初步的探討。

研究表明北部灣潮汐、潮致余流的分布有如下特征:北部灣海區(qū)全日分潮波在灣內(nèi)形成一個左旋的獨立潮波系統(tǒng)，由于淺水摩擦效應(yīng)，無潮點偏于入射潮波的左側(cè)，振幅由南向北增加。潮致余流從瓊州海峽和灣口海南島南部傳入，沿等深線形成多個氣旋型彎曲，并在灣西北形成一反氣旋環(huán)流，在灣頂形成一氣旋型環(huán)流;沿岸受復(fù)雜岸界影響，流速較大，灣東側(cè)瓊州海峽口和海南島西岸流速最大可達6～7cm/s，灣西側(cè)越南沿岸流速相對較小，灣內(nèi)區(qū)流速大多不及1cm/s。北部灣這種余流分布與其特殊的地形、強潮流慣性和海岸線密切相關(guān)。

氣旋流動季節(jié)環(huán)流

季節(jié)環(huán)流的模擬結(jié)果與實測余流符合較好，其主要特征為:冬季海水在強而穩(wěn)定的東北季風(fēng)作用下垂向混合均勻，斜壓性很弱，主要表現(xiàn)為氣旋型正壓風(fēng)生流，平均流速約為5～6cm/s。灣中部107.5°E、18.5°N位置被一大范圍逆時針環(huán)流控制，南部灣口也存在一不閉合的逆時針型環(huán)流，外海水由海南島南部和瓊州海峽進入，順越南沿岸流出。夏季的正壓風(fēng)生流結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，平均流速約為3～4cm/s，灣西北形成一個扁長的橢圓形反氣旋環(huán)流，內(nèi)含兩個小范圍反氣旋渦，灣頂和灣中均形成小氣旋型環(huán)流，灣口處則形成不閉合的反氣旋型環(huán)流，并不能形成傳統(tǒng)觀點中所提到的大范圍反氣旋環(huán)流。此時，隨溫度躍層的形成，溫度的水平，垂直梯度都增大，加之沿岸徑流淡水的注入，越南沿岸的鹽度梯度也隨之增加，灣內(nèi)斜壓性很強。

廣東省熱帶氣旋災(zāi)害分析與風(fēng)險區(qū)劃

廣東省地處我國南部沿海，是熱帶氣旋災(zāi)害多發(fā)省份。熱帶氣旋給廣東造成的損失居于各種自然災(zāi)害之首，約占全省全年自然災(zāi)害損失總值的60%。本文基于60年登陸和影響廣東的熱帶氣旋路徑數(shù)據(jù)和歷史氣象災(zāi)害數(shù)據(jù)等，分析了廣東省熱帶氣旋災(zāi)害的時空分布特征；研究表明，廣東全年都有可能遭受到熱帶氣旋，但影響和登陸廣東省的熱帶氣旋主要集中在7-9月份，占了全年登陸數(shù)量的72%；以登陸粵西沿岸的熱帶氣旋最多，占全省的45%?；谧匀粸?zāi)害風(fēng)險系統(tǒng)分析原理，采用強風(fēng)和暴雨兩個指數(shù)分析了廣東省熱帶氣旋災(zāi)害的致災(zāi)因子危險性：以地形、水系、植被三個指數(shù)為指標，分析了孕災(zāi)環(huán)境敏感性；采取地均國民生產(chǎn)總值(億元/平方公里)、人口密度(人/平方公里)、耕地面積占土地面積比重(%)、65歲以上老年人口比重(%)、14歲以下人口幼兒比重(%)、流動人口占戶籍人口的比重等6個因子作為指標分析了熱帶氣旋災(zāi)害承災(zāi)體的脆弱性；選取人均可支配收入水平、每萬人擁有醫(yī)生數(shù)、社會保險平均參保率作為指標分析了廣東省熱帶氣旋災(zāi)害的防災(zāi)減災(zāi)能力。綜合考慮以上因素，建立了熱帶氣旋風(fēng)險評估模型，對廣東省熱帶氣象災(zāi)害風(fēng)險進行評估，并基于GIS技術(shù)進行風(fēng)險區(qū)劃，將廣東省熱帶氣旋災(zāi)害風(fēng)險分為高風(fēng)險區(qū)、次高風(fēng)險區(qū)、中等風(fēng)險區(qū)、次低風(fēng)險區(qū)、低風(fēng)險區(qū)的五級風(fēng)險。區(qū)劃結(jié)果表明：廣東省熱帶氣旋風(fēng)險呈沿海至內(nèi)陸逐漸減小的趨勢，風(fēng)險最高的區(qū)域主要分布在沿海的三大地區(qū)：粵東惠來——惠東一帶、粵西臺山——電白一帶、雷州半島南端，該區(qū)域受熱帶氣旋影響次數(shù)多，且熱帶氣旋所造成的大風(fēng)和降雨強度大，孕災(zāi)環(huán)境也使強風(fēng)和暴雨更易成災(zāi)，再加上沿海各縣市人口、經(jīng)濟密度高，脆弱性水平偏高，因此其熱帶氣旋風(fēng)險也偏高。同時針對不同風(fēng)險等級區(qū)域，提出合理的防災(zāi)減災(zāi)措施，從而為廣東省熱帶氣旋災(zāi)害風(fēng)險管理提供決策依據(jù)。

1998年夏季季風(fēng)爆發(fā)前后南海環(huán)流的多渦特征

利用南海季風(fēng)實驗 (SCSMEX IOP1、IOP2 )期間 ( 1 998年 4月底～ 7月初 )所獲得的溫鹽深 (CTD)、聲學(xué)多普勒流速剖面儀 (ADCP)資料及TOPEX/POSEIDON衛(wèi)星高度計遙感資料 ，分析了南海表層、1 .0MPa層和 3.0MPa層重力勢異常場的分布格局 ，探討了夏季季風(fēng)爆發(fā)前后南海的環(huán)流特征。結(jié)果表明 :在夏季季風(fēng)爆發(fā)前 (IOP1期間 )南海北部以氣旋式流動為主 ，并在此氣旋式環(huán)流的東部鑲嵌著一個較小的氣旋型渦 ;南海中部和南部以反氣旋式流動為主 ，其中越南以東海域存在著兩個南北對峙分布的反氣旋型渦 ，在它們的東側(cè)伴隨一氣旋型渦。季風(fēng)爆發(fā)后 (IOP2期間 ) ，南海北部仍然以氣旋式流動為主 ，黑潮水越過巴士海峽南北中線 ，一部分可能入侵南海北部 ，另一部分向東北折回黑潮主干 ;南海中部和南部仍以反氣旋式流動為主 ，越南以東海域北部的反氣旋型渦消失 ，但南面的反氣旋型渦加強 ，與IOP1類似 ，仍伴隨有一個氣旋型渦。總體而言 ，強流區(qū)出現(xiàn)在巴士海峽西北側(cè)和南海西部 (尤其是越南東南沿岸 ) ，南海東部和東南部為弱流區(qū)。

北（南）半球，大氣中水平氣流呈逆(順)時針旋轉(zhuǎn)的大型渦旋。在北半球右偏，反之，左偏。在同高度上，氣旋中心的氣壓比四周低，又稱低壓。氣旋近似于圓形或橢圓形，大小懸殊。

渦旋有時也稱旋渦。是指一種半徑很小的圓柱在靜止流體中旋轉(zhuǎn)引起周圍流體作圓周運動的流動現(xiàn)象。一般旋渦內(nèi)部有一渦量的密集區(qū)，稱渦核，其運動類似剛體旋轉(zhuǎn)。在它的外部，流體的圓周速度與半徑成反比；在它內(nèi)部，則與半徑成正比，在渦心上圓周速度為零。旋渦是飛行器繞流中的重要流動現(xiàn)象，對飛行器的空氣動力特性有重要影響。 一般來說，流水形成的渦旋被稱做漩渦，大氣形成的渦旋則有可能形成熱帶氣旋或者龍卷風(fēng)。

大氣中有類似江河里的渦旋運動，有順時針方向和反時針方向旋轉(zhuǎn)運動兩種：氣旋和反氣旋，都是大氣中大型的水平渦旋運動。氣旋，在北半球，空氣是反時針方向運動，中心氣壓最低，逐漸向外遞增，空氣不斷流入中心，

它的直徑：小的有幾十公里，大的有幾千公里。熱帶氣旋的氣流受科氏力的影響而圍繞著中心旋轉(zhuǎn)。在北半球，熱帶氣旋沿逆時針方向旋轉(zhuǎn)，在南半球則以順時針旋轉(zhuǎn)。熱帶氣旋的強度、移動速度和最大風(fēng)速半徑均會對海洋上層的響應(yīng)產(chǎn)生影響，研究它們對海洋上層響應(yīng)的影響既有助于更準確的對熱帶氣旋過后海洋水文狀況進行預(yù)報，又可以提高對熱帶氣旋本身強度、結(jié)構(gòu)等預(yù)在夏季季風(fēng)爆發(fā)前 (IOP1期間 )南海北部以氣旋式流動為主 ,并在此氣旋式環(huán)流的東部鑲嵌著一個較小的氣旋型渦 ;南海中部和南部以反氣旋式流動為主 ,其中越南以東海域存在著兩個南北對峙分布的反氣旋型渦 ,在它們的東側(cè)伴隨一氣旋型渦。季風(fēng)爆發(fā)后 (IOP2期間 ) ,南海北部仍然以氣旋式流動為主 ,黑潮水越過巴士海峽南北中線 ,一部分可能入侵南海北部 ,另一部分向東北折回黑潮主干 ;南海中部和南部仍以反氣旋式流動為主 ,越南以東海域北部的反氣旋型渦消失 ,但南面的反氣旋型渦加強 ,與IOP1類似 ,仍伴隨有一個氣旋型渦?？傮w而言 ,強流區(qū)出現(xiàn)在巴士海峽西北側(cè)和南海西部 (尤其是越南東南沿岸 ) ,南海東部和東南部為弱流區(qū)更多報的質(zhì)量。

氣旋影響時常常出現(xiàn)陰雨天氣和大風(fēng)

氣流從四面八方流入氣旋中心，中心氣流被迫上升而凝云致雨，所以氣旋過境時，云量增多，常出現(xiàn)陰雨天氣，即氣旋雨。在鋒面天氣系統(tǒng)中，無論冷鋒還是暖鋒，鋒面上方的暖氣團都是沿鋒面抬升的，都將形成有云和降水的天氣，即鋒面雨。當兩種系統(tǒng)結(jié)合在一起形成鋒面氣旋后，將輻合成更強烈的上升氣流，天氣變化將更為劇烈，往往會產(chǎn)生云、雨甚至造成暴雨、雷雨、大風(fēng)天氣。

熱帶氣旋各個要素對于海洋上層響應(yīng)的影響

熱帶氣旋的強度、移動速度和最大風(fēng)速半徑均會對海洋上層的響應(yīng)產(chǎn)生影響，研究它們對海洋上層響應(yīng)的影響既有助于更準確的對熱帶氣旋過后海洋水文狀況進行預(yù)報，又可以提高對熱帶氣旋本身強度、結(jié)構(gòu)等預(yù)報的質(zhì)量。在進行海洋對于熱帶氣旋響應(yīng)的數(shù)值模擬時，選取準確的風(fēng)應(yīng)力摩擦系數(shù)是保證模擬結(jié)果質(zhì)量的前提。通過對比選用不同風(fēng)應(yīng)力摩擦系數(shù)時颶風(fēng)卡特琳娜（Kartrina（2005））造成的海洋上層響應(yīng)得出，在高風(fēng)速（≥33m/s）區(qū)域用Largeand Pond（1981），Donelan et al.（2004）和Powell et al.（2003）摩擦力系數(shù)模擬的海表面流動和降溫幅度依次減小，而且減小的百分比隨著當?shù)刈畲箫L(fēng)速的增加而變大，但摩擦系數(shù)的不同并不會改變二者的空間分布。與衛(wèi)星遙感海數(shù)據(jù)算得的海表面降溫的對比表明，使用Powell et al.的風(fēng)應(yīng)力摩擦系數(shù)時所得的模擬結(jié)果與實測結(jié)果最為接近。通過對比不同熱帶氣旋引起的海洋上層響應(yīng)得出：熱帶氣旋造成的海表面降溫的幅度以及各條等降溫線的面積隨著氣旋強度和最大風(fēng)速半徑的增大而增大，隨著氣旋移動速度的增大而減小。熱帶氣旋引起的海表面降溫的空間分布主要受到氣旋移動速度的影響，移動速度越小的氣旋引起的海表面最大降溫越靠近軌跡。海表面降溫與熱帶氣旋三個要素的擬合結(jié)果表明：在氣旋移動速度較慢（小于4.5m/s）時，熱帶氣旋造成的海表面降溫主要受到氣旋強度和移動速度的影響；在氣旋移動速度較快（大于4.5m/s）時，氣旋移動速度的影響作用減弱，海表面降溫主要受氣旋強度的控制，而氣旋最大風(fēng)速半徑的影響作用始終很小。熱帶氣旋引起的海洋內(nèi)部的混合與上升流都能造成海表面降溫，模擬結(jié)果的對比表明，混合造成的降溫幅度隨著氣旋強度和最大風(fēng)速半徑的增大而增大，隨著氣旋移動速度的增大呈現(xiàn)先變大后減小趨勢。上升流造成的降溫所占總降溫的百分比主要受到熱帶氣旋移動速度的影響，而且是隨著熱帶氣旋移動速度的增大而減小的。移動速度較慢的熱帶氣旋經(jīng)過時，由于上升流可以將大量的冷水輸運到較淺的水層，所以即使這時氣旋造成的混合較弱，混合發(fā)生的深度較淺，氣旋依然能引起比較大的海表面降溫。而在氣旋移動速度較大時，上升流對于海表面降溫的貢獻非常小，海表面降溫基本由混合控制。在最大降溫點處，隨著移動速度的增加，上升流造成降溫的迅速減小掩蓋掉了混合造成降溫的先增大后減小的趨勢，所以氣旋造成的海表面最大降溫的幅度是隨著氣旋移動速度的增加而減小的。

反氣旋

反氣旋是占有三維空間的大尺度的空氣渦旋。在北半球，反氣旋區(qū)氣流自中心向外作順時針方向旋轉(zhuǎn)，南半球作逆時針方向旋轉(zhuǎn)。在天氣圖中，反氣旋是等壓線呈閉合、氣壓值自中心向外遞減的高壓區(qū)，故又稱高壓。反氣旋的范圍在地面天氣圖中，以最外一條閉合等壓線代表。它的水平范圍比氣旋大得多，發(fā)展強盛時，常常可與整個大陸或海洋相比擬，小的反氣旋只有數(shù)百公里。反氣旋的強度用中心氣壓值來表示。中心氣壓值愈高，則反氣旋的勢力愈強。地面反氣旋中心氣壓值，一般為1020～1030百帕，最強的反氣旋中心氣壓值可達1080百帕。反氣旋的強度隨時間不斷地變化。當反氣旋中心氣壓值隨時間逐漸升高時，稱反氣旋“加強”；當反氣旋中心氣壓值隨時間降低時，稱反氣旋“減弱”。反氣旋按熱力狀況分為冷性反氣旋和暖性反氣旋；按其地理位置分為溫帶反氣旋和副熱帶反氣旋。

反氣旋的近地面氣流在水平方向由中心向四周輻射，垂直方向的空氣自上而下補充。空氣在下沉過程中溫度升高，水汽不易凝結(jié)，所以反氣旋控制的地區(qū)，多為晴朗天氣。我國北方廣大地區(qū)，在秋季經(jīng)常出現(xiàn)的“秋高氣爽”天氣，就是在反氣旋系統(tǒng)控制下形成的。

天氣特征

氣旋過境，低壓控制，天氣陰雨，臺風(fēng)災(zāi)害，狂風(fēng)暴雨，熱帶氣旋。

反氣旋過境，高壓控制，天氣晴朗，秋高氣爽，冬季寒潮 ，夏季伏旱。

氣旋

北（南）半球，大氣中水平氣流呈逆(順)時針旋轉(zhuǎn)的大型渦旋，由四周向中心輻合，北半球逆時針，南半球順時針。在同高度上，氣旋中心的氣壓比四周低，又稱低壓。氣旋近似于圓形或橢圓形，大小懸殊。小氣旋的水平尺度為幾百千米，大的可達三、四千千米。氣旋的垂直氣流是上升的，多陰雨天氣。夏秋季影響我國東南沿海地區(qū)的臺風(fēng)就是氣旋的一種。氣旋中，天氣常發(fā)生劇烈的變化，是人們最關(guān)心和最早研究的天氣系統(tǒng)。通常按氣旋形成和活動的主要地區(qū)或熱力結(jié)構(gòu)進行分類。按地區(qū)可分為溫帶氣旋、熱帶氣旋和極地氣旋性渦旋等；按熱力結(jié)構(gòu)可分為冷性氣旋和熱低壓等。當某地被低氣壓控制時，常常出現(xiàn)陰雨天氣；當某地被高氣壓控制時，常常出現(xiàn)晴朗天氣。

溫帶反氣旋是指生成和活動于中高緯、溫帶地區(qū)的高氣壓系統(tǒng)。從氣壓場看是中心氣壓高于四周，并有閉合等壓線的高壓系統(tǒng)。從風(fēng)場看，在北半球高壓區(qū)內(nèi)，風(fēng)繞高壓中心作順時針旋轉(zhuǎn)。因此也稱為反氣旋。溫帶反氣旋一般生成在高緯地區(qū)并由冷氣團組成，在合適的大氣環(huán)流引導(dǎo)下，向南或東南移動。影響中、低緯地區(qū)，成為一次冷空氣活動。有時可達到寒潮強度。所以，也稱冷性反氣旋。

溫帶反氣旋的水平范圍一般達幾千公里，有時可占據(jù)我國大部地區(qū)。其生命史大體分為：

初生階段，發(fā)展階段和消亡階段。溫帶反氣旋從高緯向東南移動時，其前部由于與暖氣團相交，常常形成冷鋒。所以，常有云系或風(fēng)、雨天氣。但當冷鋒過境，受溫帶反氣旋控制時，特別在反氣旋中心附近，則主要是晴好天氣。冬季常會形成霜凍。