氣壓梯度

來自 搜狐網 的圖片

氣壓梯度是中國的一個科技名詞。

目前，世界上只有兩種文字，一種是方塊文字，如漢字、日文和韓文，還有歷史上曾經出現過的西夏文、契丹文，喃字等；另外一種是字母文字，主要包括拉丁字母文字、阿拉伯字母文字、粟特字母文字等。

目錄

名詞解釋

氣壓梯度（pressure gradient），單位距離間的氣壓差叫做氣壓梯度，氣壓差異表示氣壓分布不均勻程度的空間矢量。其方向多垂直於等壓線或等壓面，由高壓指向低壓；其大小等於氣壓隨距離的變化率。

現象描述

採用美國國家環境預測中心的CFSR(Climate Forecast System Reanalysis)再分析資料和Quick SCAT(Quick Scatterometer)、AVHRR(Advanced Very High Resolution Radiometer)、TRMM(Tropical Rainfall Measuring Mission)高分辨率衛星資料,研究了大氣對春季東海黑潮鋒響應的氣壓調整機制及其年際變化。結果表明,春季東海黑潮鋒位於黑潮暖舌的西北側,呈西南—東北走向，與大尺度氣壓背景場的等壓線走向一致,鋒區東南側暖水與西北側冷水之間產生的局地氣壓梯度與大尺度氣壓梯度形成同向疊加，使得鋒區附近西北指向東南的氣壓梯度達到最大,造成該處的海表面10 m矢量風速也最大,在摩擦作用下形成東北偏北風(NNE)。

鋒區與其東南側的NNE風之間沿鋒區走向(跨鋒區走向)的分量差,會在暖舌附近產生氣旋性切變渦度(風速輻合),由此產生上升運動和強降水;而在鋒區西北側的冷水區情況正好相反,有反氣旋性切變渦度(風速輻散),並伴有下沉運動和弱降水,從而形成跨鋒區的次級環流圈。東海黑潮鋒區偏強(弱)年,鋒區東南側暖水與西北側冷水之間的局地氣壓梯度也偏強(弱),與大尺度氣壓梯度同向疊加後形成偏強(弱)的NNE風,造成鋒區東南側暖舌附近的氣旋性切變渦度、風速輻合、上升運動和降水均偏強(弱),而鋒區西北側冷水區的反氣旋性切變渦度、風速輻散和下沉運動均偏強(弱),跨鋒區次級環流圈偏強(弱),這表明在年際時間尺度上氣壓調整機制仍起作用。

產生機理

利用多尺度天氣分析理論,研究了鋒面和氣旋的形成機制。結果表明,冷、暖氣團是由不同性質的亞微團在環境力的作用下向不同方向運動而形成的,而它們的交界面就是鋒面。急流附近強動能梯度力能促進微團的分離,因此鋒面與急流有很好的對應關係。另外,低空急流附近存在上乾冷下暖濕的穩定氣流,原因在於急流之上的能量梯度力與重力的方向相反,導致該區域微團所受到的作用力為零,形成穩定的結構。但當微團運動到急流出口處時,這種平衡不再存在,暖濕微團向上運動而乾冷微團向下運動,形成劇烈的天氣變化。

地球自轉所形成的離心力使得輕微團產生向北、向上的運動分量,導致極鋒向北傾斜。氣旋的形成同樣是由亞微團的分離而產生的。當輕微團離開微團,在絕對環境渦度場的作用下將發生旋轉,旋轉的方向與初始渦度的方向一致,在北半球地轉渦度的垂直分量向上,為逆時針旋轉,南半球為順時針旋轉。在氣旋的形成過程中,輕亞微團在氣壓梯度力場和絕對渦度力的作用下呈現螺旋運動,是氣旋系統普遍存在螺旋雲帶和雨帶的原因。水汽是氣旋在形成和加強過程中的基本能源,由於發生地的不同,溫帶氣旋和颱風在水汽輸送方式上亦有差別:溫帶氣旋主要依靠低空暖輸送帶進行水汽輸送;颱風因為發生在熱帶海洋,水汽充沛,各個層次都有水汽供應。氣旋運動主要受三個力的制約:環境氣壓梯度場力、絕對渦度場力和環境渦度力,這三個力的作用導致颱風在沿副熱帶高壓邊緣運動的同時,還存在蛇形路徑和打轉運動。

發生實例

2013年4月29日大風天氣過程,海平面氣壓梯度弱,預報有一定難度,若漏報將產生嚴重影響,甚至造成農業損失。因此,對這次弱氣壓梯度下大風成因進行總結與分析,對大風預報和農業防災減災有重要意義。分析結果表明,這是一次冷鋒過後的偏北大風過程,但地面冷高壓前沿氣壓梯度小,因此這次大風天氣過程的主要原因不是海平面氣壓梯度,而是由變壓風、冷平流、動量下傳、前期顯著回暖等引起。