全球大氣環流模式

上一期講:各地氣壓的差異是如何影響天氣狀況?下面主要說說全球大氣環流模式。

地球上的赤道地區是低壓地帶。在這一地區,強烈的太陽加熱造成對流效應。從圖7和圖8可以看出,溫暖空氣如何上升,其趨向於從赤道低壓向南、北方向運動。赤道空氣上升後,變冷並最終變得稠重。近地面較輕的空氣支持不了冷而重的空氣,因此沉重的空氣下降,形成地面的高壓帶。這些亞熱帶高壓區域大致位於赤道以南和以北30°。

全球大氣環流模式

圖7:地球為均質表面狀態下的行星風系和氣壓帶

圖7說明:高、低氣壓帶代表地球表面的氣壓狀態。風向帶是地球表面盛行風的運動帶,反映了氣壓梯度和科里奧利效應。地球表面陸地和水面的反差在北半球特別明顯,使這種簡單的模式發生複雜的扭曲。

全球大氣環流模式

圖8:地球表面隨高度增加而形成的風系總體模式

圖8說明:空氣下降時形成高壓,空氣上升時——例如在赤道——形成低壓。

當這種變冷的空氣到達地球表面時,分別向南、北方運動。然而,科里奧利效應改變了風向,在北半球的熱帶形成了東北信風帶,在中緯度地區形成了西風帶(實際上是西南風帶)。這些名稱指的是風吹來的方向,中國地區位於西風帶內。在西風帶北部的海洋上空,也有一系列上升氣流區,為副極地低壓 ,這些區域往往寒冷多雨。副極地低壓區通過極地東風帶與極地高壓相連。全球環流的總體模式受到地方風向的改變。

需要注意的是這些風向帶的移動是同太陽垂直光線的位置變化相一致的。例如,赤道低壓狀態最明顯的位置是在北半球夏季緊靠赤道的區域和南半球夏季時緊靠赤道的地區。

最強的高空氣流是急流,位於9—12千米的高處。這種氣流的運動速度在南、北半球從西向東都達到160—320千米/時,以波浪起伏的形式環繞全球,當它們向西運動時先向北,然後向南流動。在北半球的任何時間都有3—6個波形,但波形並不總是連續的。這些波狀氣流,或可稱之為“波浪”,控制著地球表面氣團的流動。比較穩定的波狀氣流有可能形成日復一日類似的天氣狀況。

這些波狀氣流往往將極地的冷空氣同熱帶的暖空氣分隔開。在北半球,當一股波狀氣流遠遠插入南方時,冷空氣就向赤道運動,而暖空氣則向極地運動,從而將惡劣的天氣變化帶到中緯地帶。急流在冬季表現得比夏季明顯。

沒有任何地方像南亞和東亞人煙稠密地區那樣更能感受到季節變換對人類的深刻影響。夏季,來自印度的西南風從溫暖的印度洋上空攜帶了大量水分到達陸地。當風越過沿海山地和喜馬拉雅山麓時產生了季風雨。季風就是按季節改變風向的風。夏季的季風給東南亞的大部分地區帶來大量的雨水。在亞洲的南部和東部,農業經濟——特別是稻米生產,完全依賴夏季的季風雨水。如果風向由於幾個可能原因中的任何一個而轉換延期,或者降雨顯著超過或少於最適當的數量,就會導致糧食歉收。1978年夏季的季風雨時期過長,在印度東部和東南亞造成災難性的洪水災害、糧食歉收和生命的損失。

來自北方、橫貫全區的冬季季風的過渡,是逐漸發生的。這一過程在9月份首先見於北部。到了1月,次大陸大部分變乾燥。然後,南部地區從3月開始,每年循環發生。


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