第七章衛星云圖在熱帶天氣分析預報中的應用第一節衛星云圖在熱帶天氣分析中的應用第二節熱帶天氣系統的衛星云圖特征第三節臺風發生發展的云圖特征第七章衛星云圖在熱帶天氣分析預報中的應用1

第七章衛星云圖在熱帶天氣分析和預報中的應用第一節·衛星云圖在熱帶天氣分析中的應用熱帶地區大部分是海洋，以前氣象資料稀少，人們對許多天氣現象和大氣物理過程不很了解。自從有了衛星，靜止氣象衛星云圖，可以連續監視熱帶云系的連續演變，揭示和發現了不少新的天氣事實，從而修正和發展了熱帶天氣學理論，總結出一套分析熱帶天氣系統的方法，豐富了熱帶氣象學的內容，衛星云圖已成為分析和預報熱帶天氣系統的重要工具之一。一、衛星云圖在熱帶地區的作用利用衛星云圖對熱帶地區可以開展以下幾方面的工作：①監視熱帶低壓(擾動)形成，確定中心位置和發展階段，追蹤云系演變和移動路徑，建立熱帶擾動云系演變的天氣學模式；②監視發生在全世界的熱帶風暴(臺風)，估計和預報臺風的發生、發展和強度，以及未來的移動路徑；③分析熱帶天氣系統，如熱帶輻合帶、東風波、高空冷渦等主要天氣系統的云系分布，確定其位置、類型和結構，以及與臺風之間的關系；

第七章衛星云圖在熱帶天氣分析和預報中的應用2

④分析南北半球和中低緯度天氣系統間的相互作用，根據云圖及風矢量，分析南北半球氣流的相互作用，中、低緯度間系統、水汽、云系的作用和影響；⑤分析熱帶天氣系統的組成單元(云團)、結構。二、控制熱帶云系分布的物理因素熱帶地區，制約云系分布的物理因子有：海陸分布、海面溫度、中低緯度的相互作用和小尺度因子等。1．海陸分布熱帶云系與天氣系統的活動密切相關夏季，亞洲大陸增暖，東南季風和西南季風，對流活躍；季風東擴，熱帶輻合帶加強北進，對流云連續云帶增強。高原增溫，對流發展，多雷暴區，潛熱增大，高原南側溫度梯度增大，上空東風急流增強，強上升對流活躍，為多雨區；西亞地區(阿拉伯)，維持下沉，晴空少云干燥。冬季，亞洲大陸冷卻，冷高壓控制，為東北季風控制，熱帶輻合帶減弱南移。太平洋中部，受陸地影響小，熱帶輻合帶云系位移小，變化小。2．海面溫度海面溫度影響熱帶輻合帶云系和結構。積狀云多在暖的洋面上出現，臺風生成、移動和發展也與海面溫度有關，臺風，冷水上涌，降低海面溫度，抑制云系發展，臺風后部，出現無云區。東太平洋，為冷洋流，冷水區，以層積云為主。④分析南北半球和中低緯度天氣系統間的相互作用，根據云3

3．中低緯度天氣系統的相互作用中低緯度云系間相互作用，改變云系位置分布。振幅加大、南北推進，提供水汽和動量。冷鋒侵入熱帶洋面時，冷空氣變性，云系斷裂和變窄。4．小尺度控制因子島嶼、海岸、湖邊、河谷和山脈等差異，熱力特性不同，小尺度的溫度梯度，造成海風、湖風、山谷風等局地環流，生成小尺度云系。與天氣尺度相互依存，為熱帶系統(低壓)提供能量(潛熱)，加強輻合為積云發展提供水汽。三、熱帶地區的云系和云類熱帶地區云系，海上積云、濃積云、積雨云。陸地上空，各種云都出現，最多出現的是積狀云，碎積云、淡積云等；1、無風積云是低緯弱風和風切變很小地區的典型云，垂直傾斜小，底小頂寬90—600m，云厚頂高600m—3600m。風速小或風切變很小，集合成群，線狀排列。2．信風積云常出現在緯度10～30o之間。副高南側偏東風氣流中，副高下沉逆溫層抑制，積云淺薄，2～3km以下，尺度小。副高西南側為濃積云。主要特點是云層中風垂直切變造成的云軸傾斜。如圖7．1最大風速在云底部，向上迅速減小。垂直切變很強，頂部脫離云體，為層積云。3．中低緯度天氣系統的相互作用4衛星氣象學課件709熱帶云系MicrosoftPowerPoint演示文稿剖析5衛星氣象學課件709熱帶云系MicrosoftPowerPoint演示文稿剖析6

3．塔狀積雨云熱帶洋面，低層水汽豐富和強輻合上升運動，對流可發展成很高的積雨云，頂部為平坦而光滑的塔狀或有卷云羽向外擴展的卷云砧狀結構，云砧擴展到幾百千米之外，這種積雨云稱做塔狀積雨云。在熱帶輻合帶中，只要有1％面積的積雨云，就可完成向上的熱量輸送。塔狀積雨云可以獨立存在，發展為中小尺度強對流系統，在天氣尺度輻合場中，集聚形成大面積積雨云區——熱帶云團。4．層積云層積云主要出現在東太平洋洋面及鄰近地區，該區冷洋流或海水翻騰而造成的冷海面，上空為逆溫。層積云常集合成群，排列成行。臺風相遇時層積云減弱。5．高層、高積云和卷云熱帶的高層、高積云，多在對流層中高層氣旋性渦旋中，也可獨立出現。卷云和卷層云常由積雨云衰減的云砧生成，也可以獨立生成。四、熱帶大氣中云系的尺度四種尺度(見圖7．2)：1．對流尺度云系(D尺度)這是熱帶大氣運動的最小尺度，表現為1～lOkm的積云或積雨云單體。2．中尺度對流系統云系(C尺度)積雨云單體集合而成，10～lOOkm的對流云群，幾小時~1天。為小球狀云團、線狀和環狀云團。3．云團(B尺度)中尺度對流云頂的卷云砧合并成大片卷云覆蓋區，直徑100～1000km，生命1—5天。4．長波尺度系統(A尺度)范圍103～104km，相應于熱帶輻合帶、東風波等大尺度天氣系統。3．塔狀積雨云7衛星氣象學課件709熱帶云系MicrosoftPowerPoint演示文稿剖析8

第二節熱帶天氣系統的衛星云圖特征一、熱帶云團衛星云圖發現，熱帶系統都與云團有關，占熱帶面積的20％。能量、水汽垂直輸送，靠熱帶云團實現的，是熱帶氣象學研究的重點。1．云團的空間結構云團由許多積雨云單體組成，頂部卷云，密實而白亮，大小不一，1～8個緯距。云團垂直方向上分成三層：①流入層：從地面到1500m的邊界層。大尺度運動和摩擦作用，氣流輻合，吸入大量的暖濕空氣，向上輸送給垂直運動層。②垂直運動層：從邊界層頂到卷云底部，厚度lOkm左右，數量不等10—40個、大小不一，深對流細胞1—lOkm，低層水汽進入產生凝結，釋放潛熱，密度減小，氣壓下降，氣旋性環流加強，導致水汽輻合加大，對流更旺盛，形成第二類條件不穩定。③流出層：從卷云砧底到對流層頂，厚度約lkm，向外輻散的卷云覆蓋區。低空流入—垂直運動—高層流出—云外下沉，構成一閉合環流圈。

第二節熱帶天氣系統的衛星云圖特征92．云團的物理特性有人對熱帶洋面上出現的1257個云團，按發展階段特征。合成分析，求得云團中心及晴空區中心的物理量特征如下：①云團內的垂直運動：云團內強上升運動占對流云系的10％，占整個云團的1％。強上升平均速度為lOm·s-1。圖7．3所示，云團內平均上升速度最大；②云團內風的垂直切變：云團內風垂直切變很小，云團中心，風垂直切變平均小于4m·s-1，最小2m·s-1。如圖7．4所示只有風暴前期云團的風垂直切變ΔU>0；

2．云團的物理特性10

③云團內的水平風速切變：表7．1所示云團內低空氣旋性切變，晴空區為反氣旋切變，風暴前期云團氣旋性切變最大；

④云內輻合輻散(圖7．5)：底部輻合最大，400hPa無輻散層，下層全輻合，量級為5s-1，400hPa以上輻散，200hPa輻散最大；⑤云內渦度分布(圖7．6)：云團中心，低層氣旋性渦度，高層反氣旋性渦度，前期云團最明顯。消亡云團低空為氣旋性切變區；⑥云團內水汽輻合：表7．2，850hPa以下，水汽輻合最大，含水量135mm·d-1，占整氣柱70％，云團水汽主要來自邊界層。⑦云團內溫度分布：邊界層中，云區比晴空區冷1—2℃；450～200hPa，云區溫度比晴空區高0．5～1.0oC。云團內上升區溫度較環境溫度高0．1—10oC，500hPa高2～5oC，云團下沉區，比環境溫度低1℃。③云團內的水平風速切變：11衛星氣象學課件709熱帶云系MicrosoftPowerPoint演示文稿剖析123．云團的季節變化和移動云團范圍和位置隨季節而變。冬季，位置最南，范圍最??；夏季，位置北移，范圍也大，出現頻數高。云團一般隨副高南側的偏東信風氣流自東向西移動，其移速小于風速。在暖洋面上，云團一般靜止少動。4．云團的種類云團按其出現的天氣系統和范圍劃分為：①季風云團：在西南季風與偏東風構成的季風槽中，南北寬10個緯距，東西長達5～20個緯距。季風云團主要發生在對流強烈的夏季；冬季，云團限于5～10oN范圍內；6月中旬開始，向北發展，主要出現在10～20oN，8月份，北進到20一30oN。3．云團的季節變化和移動13

②信風云團：副高南側偏東信風氣流中，尺度比季風云團尺度小，對流較弱。沿副高南側的偏東風規律西移，平均每天5～7個經度。常與東風波、高空冷渦聯系，大洋中部，活動頻繁；③玉米花云團：云團寬度小于1個緯距，面積小于104km2，多個積雨云單體組成的中尺度對流系統，常出現于南美、非洲和西藏高原上，是由局地加熱造成的。5．云團的生命和天氣夏季熱帶洋面上，云團活動頻繁，生命史差異大，與云區面積和風垂直切變有關，垂切變較小時，生命期較長，否則短；云面積大，生命期長。長生命期云團可發展成臺風。熱帶云團從太平洋或南海侵襲我國，可造成暴雨、大風等惡劣性天氣。

14二、熱帶輻合帶(1TCZ)云系熱帶輻合帶是指低緯度地區的槽或低壓系統，又稱赤道輻合帶、赤道槽、熱帶鋒。熱帶大部分云系集中在熱帶輻合帶內，洋面溫度的暖軸上，是低緯度熱量、水汽輸送最集中的地區，是大氣能量源地，也是臺風發生發展的主要源地。對大氣環流起極其重要的作用。1．熱帶輻合帶云系特點一般而言，熱帶輻合帶表現為一條由一系列活躍對流云團組成的近于緯向的連續云帶，寬度達5個緯距以上，長達數千千米。不活躍時，云帶很窄，為斷裂較小尺度的云團。也有時疊加有渦旋云系，渦旋與低壓相伴。與東風波相重疊時，為大尺度波狀云帶，波峰處，云系稠密，渦旋結構。圖7．7所示，C1、C2、C3、C4是從西太平洋經南海到孟加拉灣的赤道輻合帶上的熱帶云團，其中C3處于波峰處有渦旋的云團，云團頂部為卷云羽，高空盛行東風氣流。低空為西南季風氣流。通常熱帶輻合帶只一條，但有時在太平洋地區，表現為雙熱帶輻合云帶結構，其中有一條云帶位于南半球，為西北東南走向。

二、熱帶輻合帶(1TCZ)云系15衛星氣象學課件709熱帶云系MicrosoftPowerPoint演示文稿剖析162．熱帶輻合云帶的變化熱帶輻合云帶云系隨時間而變，分為長期變化和短期變化：(1)長期變化(季節變化)長期變化是一種年變化。與大氣環流的季節變化相關聯，圖7．8為1月和7月的地面環流。圖7．9為1967年至1970年全球熱帶地區一年四季的平均云量分布，從圖可見以下幾種現象：①ITCZ各個季節在南北方向的位移；②洋面副高的勢力隨季節而增強或減弱，導致東太平洋面上層積云云量的季節變化；③熱帶對流云的變化，特別是在大陸地區對流云系的變化；④地形和地表反照率對平均云量的影響。亞洲大陸和西太平洋間，云帶強度和位置海陸影響明顯；太平洋中部、東部，云帶年變化小，位置穩定，全年5一10oN范圍內。隨大氣環流變化，1月份，亞洲冬季風強，輻合帶位置最南，云量最少；7月份，夏季風所控制，輻合帶位置最北，有雙輻合帶。2．熱帶輻合云帶的變化17衛星氣象學課件709熱帶云系MicrosoftPowerPoint演示文稿剖析18

(2)短期變化熱帶輻合帶在短時間內(幾天到十幾天)，強度和位置發生明顯的變化。由稀疏云帶，演變成長幾千千米、寬幾個緯距的云帶。這種加強減弱與周邊各天氣系統有關：①熱帶輻合云帶加強的特征：當熱帶輻合云帶向北推進時，云系一般加強。盛夏季節，副高北進加強，梅雨結束時，輻合云帶加強更顯著；當熱帶輻合云帶南側，西南季風加強，或云帶南側的西南季風與北側的偏東信風同時加強，則熱帶輻合云帶加強；當副高加強時，南側偏東信風加強，則輻合云帶加強。②熱帶輻合云帶減弱的特征：當熱帶輻合云帶內有臺風生成和加強，臺風環流作用，該云帶將斷裂、破壞，從而減弱消失；當熱帶輻合云帶內有臺風西移，強烈風浪引起冷水上涌，抑制云系發展，副高南退，云帶消失；赤道反氣旋北上，輻合云帶北進，而原輻合云帶減弱消失。

(2)短期變化193．熱帶輻合云帶的類型根據環境流場和本身強度，常分為季風槽和信風槽兩類：①季風槽：這是西南季風與副高南側的偏東信風氣流之間的輻合而形成的。季風槽內，風速很小，又稱無風赤道槽。這種槽中，云系稠密、范圍很寬的云帶，季風云團組成，位置也較北；②信風槽：這是東南信風與東北信風之間輻合形成的，為一條氣流輻合漸近線，輻合強度弱，氣旋性切變不明顯，云中對流弱，范圍小，斷裂云帶。常出現于太平洋中部地區，當東北信風與東南信風同時加強時，信風槽云系很稠密；當西南季風東進時，信風槽會轉變為季風槽。4、熱帶輻合云帶的空間結構特征和地面輻合線的確定云帶內西南季風僅在對流層下部，500hPa以上轉為偏東氣流。在云帶北側東風氣流從對流層底一直伸展到平流層，500hPa以上輻合帶兩側都是偏東氣流。偏東氣流從隨高度向南傾斜，強西南氣流與云帶中最明亮的云系相一致。3．熱帶輻合云帶的類型20

據上衛星云圖上熱帶輻合帶的地面輻合線可以這樣定出：①如果熱帶輻合云帶內沒有渦旋，云帶連續完整，北界整齊，則地面輻合線定在云帶的北界附近；②如果輻合云帶內出現渦旋結構，地面輻合線穿過渦旋中心。5．中印半島到南海一帶的非熱帶輻合帶云系在夏季，有時從中印半島到南海一帶出現東北西南向的對流性云帶，云帶內對流云團呈胡蘿卜形，頂部出現卷云羽。對流層下部，云團排列與最大風速軸線一致，這種云帶不是熱帶輻合帶云系，是與強西南風相聯的西南季風云系。6．熱帶輻合帶云系與大氣環流衛星云圖上發現，熱帶輻合帶有時只有一條，有時則有兩條，即雙熱帶輻合云帶，這種云系的特殊分布也反映了大氣環流分布。(1)熱帶經向大氣環流與赤道輻合帶云系圖7．10表示了熱帶輻合云帶垂直剖面與大氣環流的綜合模型。據上衛星云圖上熱帶輻合帶的地面輻合線可以這樣定出：21圖7.10熱帶輻合帶云系經向分布與經向環流圖7.10熱帶輻合帶云系經向分布與經向環流22

模式Ⅰ：表示存在一條熱帶輻合云帶時云的剖面與大氣環流模式。它可以用簡單的HadleY經向環流圈說明，在赤道地區是上升運動，伴隨對流云區；30oN、30oS處是下沉運動，相應的是副熱帶高壓區。按下沉氣流分為I，Ia，Ib，Ic四種情形。模式Ⅱ：表示存在雙熱帶輻合云帶時云的剖面與大氣環流模式。沿赤道處是下沉運動區，為少云或晴空區；在南北半球5oN、5oS處是上升運動區，存有雙赤道輻合云帶。按下沉運動區分成Ⅱ、Ⅱa、Ⅱb和Ⅱc四種情形。模式Ⅲ：表示有低對流云帶的切變線模式，對流云系的高度較低，且表現有多個弱對流云群，布滿了赤道地區。模式Ⅳ：表示沒有塊狀對流云的簡單模式，表現為在赤道兩側約緯度5o的地區有兩個中等對流云系，赤道地區是下沉運動區。模式Ⅰ：表示存在一條熱帶輻合云帶時云的剖面與大氣環23

(2)熱帶緯向大氣環流與云分布熱帶云系的緯度向分布，早在1923年Walker提出太平洋上存在一個緯向環流圈—沃克環流。也稱南方濤動或南半球振動。當東太平洋冷水西伸時到坎頓島盛行下沉氣流；當冷距平東退時Walker環流移到170oW開始上升，造成頻繁降水和塔狀對流云降水，太陽輻射減少，海一氣溫差為正。圖7．11所示，這種振動是指印度尼西亞和南太平洋東海面氣壓的反相關，熱帶印度洋氣壓多年平均值偏差與熱帶太平洋地區氣壓偏差符號相反，大約有±1．5hPa左右的偏差，此現象與從南美洲到印尼大范圍內的一系列變化有關。當Walker環流底部(南美洲西北沿海)氣壓增加時，地面赤道東風氣流增強，隨之冷水上涌加強，使太平洋東、西部海面溫差加大，即形成Walker環流的原因。相反，當Walker環流內風速減弱，南美洲與赤道東太平洋間的氣壓梯度減小，導致赤道東風減弱，隨之冷水上涌流減小，海水變暖，東西溫差減小，緯向環流減弱。在熱帶海氣相互作用導致氣壓梯度增強或減小的趨勢循環進行。(2)熱帶緯向大氣環流與云分布24衛星氣象學課件709熱帶云系MicrosoftPowerPoint演示文稿剖析25三、東風波云系東風波是熱帶偏東信風氣流中的一個槽或氣旋性曲率最大的波動，波的振幅在對流層低層或中層最大。有人稱東風波為熱帶波。產生東風波的原因是：①對流層上部冷低壓或伸向赤道中緯度槽在中低空的反映；②低緯度低層氣旋在靠極一側東風氣流中反映出來的倒槽；③熱帶東風氣流中的波動。1、東風波云型(1)倒“V”狀云型在熱帶大西洋上，東風波為倒“V”狀云型。如圖7．12所示，為一條條狹長向高緯凸起的云帶，與低層風切變相平行，越往低緯越平，東風波的軸與倒“V”狀云軸一致。以相當穩定的速度自東向西移動，與對流層中部氣壓場的波狀擾動相聯系。根據大西洋倒“V”狀東風波云型得出以下三個特點：①倒“V’’狀云型常在非洲西海岸發展，有些超過天氣尺度，從5oN伸展到25oN；三、東風波云系26

②倒“V”狀云型西移速近于信風平均速度，為6.1—9.8m·s-1，平均速度為7．7—8．2m·S-1，③倒“V”狀云型在北大西洋東部和中部最清楚，繼續西移就不清楚了。熱帶西太平洋也可見倒“V”狀東風波云型，西移時振幅加大，移速減慢，演變成渦旋狀云系。

圖7.12倒“V”狀東風波云型②倒“V”狀云型西移速近于信風平均速度，為6.127(2)渦旋狀東風波云系如果東風波云系表現為渦旋狀結構，則系統已出現弱閉合環流，東風波更深厚。圖7．13為概念模式，渦旋密蔽云區位于渦旋中心東側。2．太平洋地區的東風波云系西太平洋地區，基本氣流與大西洋不同，東風波云系也不一樣。西太平洋上東風波云系有兩種，一種在副熱帶洋面上，另一種出現在5～10oN的洋面上。(1)太平洋副熱帶洋面上的東風波云系在盛夏，當西太平洋上的副高呈緯向帶狀分布，脊線位于30～35oN時，在副高南側20～25oN的東風氣流中有東風波云系西移動。云系最先出現在日本東南洋面上，后向西移動。較強的東風波云系為完整螺旋結構，有降水和負變壓相伴；弱東風波云系只有小云區，在氣壓場和風場上無明顯反映，沒有明顯的天氣。云系在1～2天內生成或消失。一般東風波先在高層，逐漸伸到低層，此時高低空都出現閉合環流，中心氣壓下降，風力加大，降水增加，并西移影響我國東南沿海浙閩地區。(2)渦旋狀東風波云系28衛星氣象學課件709熱帶云系MicrosoftPowerPoint演示文稿剖析29

圖7．14所示為臺灣東南方向西太平洋上的呈倒“V”型東風波云系，云系向北凸起，由東向西移。(2)熱帶太平洋(5一I0oN)上的東風波云系根據太平洋上高空測風和衛星云圖發現，在熱帶輻合云帶北側東風氣流中有一個個強度弱的東風波自東向西移動，這種東風波云系表現為一團團的稠密云區。3、用云系經度(緯度)—時間剖面分析東風波在衛星云圖上，某些東風波云系的型式和范圍，隨時間的變化很大，不容易從單張云圖上識別和追蹤，但是如果每天的云圖上截取一定南北寬度(5個緯距)的狹長云圖，按經緯度排列起來，就得經度時間剖面圖，從這種圖上可以分析東風波的波長、移速、相位和云系起伏變化。

圖7．14所示為臺灣東南方向西太平洋上的呈倒“V”型30衛星氣象學課件709熱帶云系MicrosoftPowerPoint演示文稿剖析31四、熱帶渦旋在熱帶地區，由云線和云團組成的渦旋云系十分活躍，與熱帶氣旋性低壓環流一致，這類云系反應熱帶低壓中心位置和強度。在熱帶主要天氣系統之中，尺度相差很大，強度弱的環流在天氣圖上無法分析出來，但在云圖上根據渦旋云系反應清楚。1，熱帶輻合帶內的渦旋云系在熱帶輻合帶內，渦旋云系活動十分頻繁，表現為云線和云團圍繞一個中心旋轉。在輻合帶內的渦旋云系的特點有：①夏季7—8月間，渦旋云系出現頻數最高；②熱帶輻合云帶位置偏北時，渦旋云系十分活躍，數目增多；③渦旋云系大多出現在熱帶輻合帶北界附近；④渦旋云系有時會成串出現，并與低層氣旋相聯系。2．大洋中部對流層上部的冷性渦旋這種冷性渦旋是在一定大尺度環流形勢下形成的，以前大洋中部資料稀少，渦旋不易發現，現在衛星資料能確定這類系統。四、熱帶渦旋32

(1)夏季大洋中部的高空環流特點夏季大洋中部對流層上部環流的主要特征是：維持一條東北西南走向的深槽，從中緯伸到低緯，槽線可伸至副高脊線之南5—10個緯距，槽的北面吹東北風，南面吹西南風，有明顯的脊出現。在大洋中部槽內，有時為風切變，無渦旋活動；有時槽線上出現一系列完整冷性低渦，有的向下發展到對流層低部，在地面出現倒槽或低壓，有的發展到地面后，對流層上層環流減弱消失，只在地面留下弱氣旋性渦旋，隨東風氣流西移，一定條件下發展為臺風。(2)大洋中部高空冷渦云系特點大洋中部高空槽四周，槽線附近云最少。高空冷渦出現時，向下擴展到地面，對流云系在高空槽線南或東南面西南氣流中，云區離槽線幾個緯距。①根據云系分布定出對流層上部西南氣流中對流云區軸線；②根據云系中彎曲云線確定出高空渦旋中心的位置；③分析云區中卷云砧的走向，確定出高空風方向。大洋中部高空槽內的對流性云系，云量和云型都有差異，渦旋向低空伸展的深淺、對流層下部逆溫層的高度和強度、水汽含量、低空氣層的穩定度和海面溫度都可影響。(1)夏季大洋中部的高空環流特點33

太平洋資料表明，高空渦旋云系的移速平均每小時西移37km。有時高空渦旋與大洋槽連在一起，這類渦旋屬準靜止的切斷低壓或是高空大槽底部的閉合低壓。(3)大洋中部的冷渦云系模式圖7．15給出了太平洋中部高空冷渦的環流與渦旋云系分布。在圖(a)，是中等強度渦旋，只伸到700hPa，地面為一個誘導槽；圖(b)，渦旋已發展到地面，一般只有在北太平洋西部渦旋會伸到地面，在東風氣流中出現渦旋。渦旋每天向下伸展是變動的，有時地面出現氣旋性渦旋，有時沒有，造成分析不連續，在衛星云圖上與渦旋相聯的云系是保守的，可連續追蹤渦旋活動。特點有：①渦旋在垂直方向上的軸是隨高度向西北方向傾斜的；②在地面圖上是否出現閉合環流，決定于高空渦旋的范圍、強度和其向下擴展的深淺的程度；③地面無論閉合環流或未閉合環流都是高空冷渦的組成部分，不是獨立的，不能與高空冷渦脫離。太平洋資料表明，高空渦旋云系的移速平均每小時西34

④渦旋中云系情況決定渦旋擴展的深淺、渦旋的地理位置和低渦在垂直方向上傾斜的程度。渦旋的軸在垂直方向上是隨高度向西北傾斜的，低空輻合部位的上方是高空輻散區，渦旋中彎曲云線走向與700hPa氣流一致。圖7．16為夏季西太平洋地區副熱帶高壓內部的冷渦云系，圖中F1一F2為我國大陸上處于副高北側的鋒面云帶，T1一T2為從西太平洋到我國南海區的熱帶輻合帶云系，在鋒面云帶和熱帶輻合帶云系之間為控制中國大陸和沿海地區的副熱帶高壓無云區，在副高內部C1一C2處為兩個具有明顯渦旋結構高空冷渦云系，稠密的對流云區位于渦旋中心的東南象限，處于太平洋高空槽云系的西南端，接近并影響我國沿海地區。

④渦旋中云系情況決定渦旋擴展的深淺、渦旋的地理位置和35衛星氣象學課件709熱帶云系MicrosoftPowerPoint演示文稿剖析36衛星氣象學課件709熱帶云系MicrosoftPowerPoint演示文稿剖析37五、對流層低層的赤道反氣旋由靜止衛星資料發現：南半球氣流越過赤道向北推進，北半球熱帶輻合帶則北移加強，在熱帶輻合帶以南形成赤道反氣旋，稱赤道高壓，為少云或無云區。多由南半球寒潮爆發引起。圖7．17為赤道反氣旋形成及云系演變模式，分成六個階段：①推進階段：從南半球有大尺度氣流一般越過赤道向北推進，使熱帶輻合帶云系向北推進1000km，云帶呈向北凸起的弧形，在輻合帶內風切變和氣旋性渦度增加的地方有渦旋云系生成；②轉向階段：當南半球空氣進入北半球以后1～3天，由于空氣反氣旋渦度增加，使越過赤道的氣流轉向東行，在推進階段生成的渦旋云系從熱帶輻合帶中移走；③切斷低壓階段：過赤道氣流轉向東行，進一步發展形成閉合反氣旋環流，熱帶輻合云帶斷裂，在反氣旋中心周圍出現晴空區；五、對流層低層的赤道反氣旋38衛星氣象學課件709熱帶云系MicrosoftPowerPoint演示文稿剖析39

④混合階段：赤道反氣旋的生成，北半球冷空氣于其東側南下，南北半球的空氣圍繞反氣旋四周相互混合；⑤爆發性云帶階段：赤道反氣旋形成后西移，位于反氣旋前熱帶輻合云帶加強，形成爆發云帶，產生暴雨，風場擾動明顯，云帶維持1～2天，迅速瓦解為孤立小云團；⑥相互作用階段：爆發性云帶瓦解，赤道反氣旋南面東南氣流維持，阻擋北半球冷鋒東南移動，冷鋒產生波動。赤道反氣旋生命期為二周。

④混合階段：赤道反氣旋的生成，北半球冷空氣于其40衛星氣象學課件709熱帶云系MicrosoftPowerPoint演示文稿剖析41第三節臺風發生發展的云圖特征臺風在衛星云圖上表現為有組織的渦旋狀云系，是最容易識別的天氣系統。應用衛星云圖分析臺風包括以下幾方面的內容：①分析臺風形成的天氣尺度條件；②確定臺風的中心和強度，預告臺風未來的強度；③預告臺風的路徑。隨著衛星資料的日益增多和云圖處理水平的提高，分析和預告臺風的方法也越來越完善，準確度越來越高，效果越來越好。衛星云圖已成為分析臺風的主要工具。一、臺風的云系結構圖7．18(a)和(b)給出了一個成熟臺風云系的水平分布和垂直剖面，可見，臺風云系的水平分布為三部分：①其中心是一暗黑的無云眼區；②圍繞眼區的是連續密蔽云區；③環繞密蔽云區的是臺風的外圍螺旋云帶。第三節臺風發生發展的云圖特征42衛星氣象學課件709熱帶云系MicrosoftPowerPoint演示文稿剖析43

由圖可見，臺風靠赤道側是斷裂的對流云尾，臺風的右前方有一鑲嵌云區中的能量泡，有時在臺風為不規則的對流尾隨云團，稱之拖曳對流云，高空環流與低空相反，為反氣旋環流，云區四周向外輻散的卷云羽，螺旋云帶水汽凝結潛熱釋放，導致其四周的斜壓性加大，激發高空輻散急流形成。上升、冷卻而伴隨的潛熱能量的釋放集中于渦旋的能量泡的局部區域，增強云圖上為一白亮冷云區，位于臺風的右前方或南側。臺風眼是一干而暖的下沉氣流區，高空是高壓，低層為低壓，環繞四周是深厚云塔。圖7．18(c)為從增強云圖上看到的臺風結構，眼區、稠密云區和螺旋云帶表現清楚。由圖可見，臺風靠赤道側是斷裂的對流云尾，臺風的右前方有44

二、熱帶擾動發展成臺風的云圖特征臺風是熱帶洋面上氣旋性擾動發展而成的，這種氣旋性擾動都是冷性的，擾動中心比四周要冷，不容易發展，多數擾動生成后不久就消失了，只有10％左右的擾動能繼續發展。表7．3給出了北大西洋上熱帶擾動形成颶風的統計結果。

1、熱帶擾動發展成臺風的條件在實際業務預報中，判斷熱帶擾動發展成臺風的條件有：①從地面到對流層中層存在深厚潮濕的東風層，內有低壓中心，且東風層至少存在于低壓環流中心算起的644km半徑范圍內；②海面溫度大于27℃；

二、熱帶擾動發展成臺風的云圖特征45

③對流層低層有氣旋性相對渦度區，范圍大于500km，與高壓脊或反氣旋相接觸，由反氣旋輻散氣流供給低壓中心以質量輸送，造成該區輻合；④在對流層低壓上空200hPa有小的反氣旋，并與外圍斜壓環境中急流相接，以便把流出質量送到冷的環境區；⑤對流層低、高層間平均風垂直切變小于7．7ms-1的低壓中心644km范圍內；⑥低壓上空(500、200hPa)的中心氣溫大于熱帶大氣氣溫，其范圍至少大于644km。2．由衛星云圖判別熱帶擾動發展成臺風在衛星云圖上，判斷熱帶擾動發展成臺風的云圖特征有：①凡是發展成臺風的熱帶擾動的云系往往有好幾天的發展過程，其云區直徑至少要達150km，持續時間至少在24h以上；②在氣旋性擾動云系中，有強對流云區擴大，色調變白，云區內卷云區面積擴大，低空強輻合，高空強輻散，有利低壓繼續發展；③對流層低層有氣旋性相對渦度區，范圍大于500k46

③對流云四周有輻散的短卷云線，風垂直切變很小，有利臺風發展。卷云伸得很長，則風垂直切變大，不利于臺風的發展；④擾動四周卷云邊界很光滑，急流相遇，對流層上部風速很強，則對流層上部熱量迅速轉移，提高熱機效率，臺風發展；⑤云區內有渦旋結構，越來越明顯，低壓環流加強，臺風發展。三、臺風云型及參數臺風云系由螺旋云帶、中心稠密云區和眼三部分組成，可將臺風云區分成下面五種類型(圖7．19)：①彎曲云帶型：熱帶氣旋初期，由一條或兩條以上云帶和若干螺旋云線旋向中心。彎曲云帶旋轉半圈，達熱帶風暴強度；彎曲云帶旋轉3／4圈，達強熱帶風暴；彎曲云帶旋轉閉合時，達臺風強度。②強風切變云型：臺風云系移到強高空風切變區，受其作用，臺風的中高云系偏于臺風的下風一側。③有眼云區型：衛星云圖上通過眼的形狀、大小、相對稠密云區和其它云系的位置和周圍云系的特征表示眼的特征。③對流云四周有輻散的短卷云線，風垂直切變很小，有利臺風47衛星氣象學課件709熱帶云系MicrosoftPowerPoint演示文稿剖析48

④中心稠密云區(CDO)：在兩種云圖上，云帶曲率中心或眼區四周為稠密云區，即中心稠密云區。邊界越清楚，CF越大。⑤中心密蔽冷云區型(CCC)—嵌入中心型：又稱中心冷云覆蓋區(CCC)，主要在增強紅外云圖上，指氣旋中心附近冷的圓形覆蓋云區。云帶旋轉閉合后，眼在中間，越來越暖，密蔽云區越來越深厚。眼區溫度與眼四周的溫度與中心氣壓有關。四、利用衛星云圖確定臺風中心位置臺風中心位置的確定對臺風路徑預報有重要作用。臺風中心一般是指低壓中心或風的環流中心，云圖上則是指云區的幾何中心或渦旋云系中心。實際上，中心并不完全致。熱帶氣旋中心在移動過程中出現小尺度擺動。用飛機、雷達可確定臺風中心位置，但常受費用、條件和探測距離等諸多限制。利用衛星云圖高時空分辨率，可及時觀則到臺風全貌，確定臺風中心位置。主要介紹利用云圖對臺風定位的方法。

④中心稠密云區(CDO)：在兩種云圖上，云帶曲49

根據云區的形狀、云區中的紋線、云帶或云線曲率、云區中眼的特征來確定。有時采用對數螺旋線板和云系模式確定。1．臺風有眼時中心位置的確定當云圖上有眼時，或部分眼壁時，中心可按以下方式確定：①當臺風云區內出現小而圓的眼區或渦旋中心清楚時，眼或渦旋中心就是臺風中心位置；②臺風眼大而圓時，取其幾何中心為臺風中心位置；③臺風眼大而不規則，則分析紅外云圖上冷云區中臺風眼溫度或色調，中心定在冷云中色調最暗、最暖的地方。在密蔽冷云區(<9oC)內出現暖點時，眼不能遠離預計云系中心(CSC)；當在密蔽冷云區（<<9℃)內出現較暖點時，其周圍至少有曲率半徑≤1．5緯距的半環狀彎曲云帶。2．臺風無眼時中心位置的確定當臺風無眼時，根據臺風云區的幾何特點和出現的云帶或云線的曲率確定。根據云區的形狀、云區中的紋線、云帶或云線曲率50一般按以下方法進行：①臺風云圓型對稱，則通常畫一圓，取圓心為臺風中心位置；②臺風云不對稱時，可以按以下5步驟進行：第一步粗定位：確定云型整體中心，通過分析云線和云帶的彎曲曲率或模式確定中心的大致位置，如圖7．20所示；一般按以下方法進行：51第二步細定位：根據云系的細微特征定位，·眼或眼的指示特征；·低云的曲率、云量極小區或云線匯聚區；·中高云區特征，如云的彎曲、冷云區、穿透云頂等。有彎曲云帶時沿彎曲云帶的軸線，通過云帶頭與彎曲云帶的內邊界平行畫一條線A—B，其中點即為中心位置。如圖7．21所示，彎曲云帶不明顯時，則可利用彎曲云線最大曲率半徑的圓心就是臺風中心。第二步細定位：根據云系的細微特征定位，52

第三步將中心定位置與預報位置比較其合理性：將上述結果與過去路徑外推的臺風中心相比較，檢查定位中存在的問題；第四步將前一時刻與當前時刻的中心在云區的相對位置比較；第五步為最后調整中心位置：這一步是針對網格誤差、衛星視角、云系中心相對風場中心的位移等修正。3．對弱熱帶氣旋云系中心的定位弱的熱帶氣旋，云系往往不完整，據以下三種云特點確定：①彎曲云帶：在較暖、云稀少的周圍有曲率較小的稠密云帶，臺風中心可據前述確定彎曲云帶中心的方法來定；②彎曲卷云線：云系中心為曲率中心或靠近稠密云區附近；③彎曲低云線：指示曲率中心位于冷云區的兩個緯距以內。4．使用衛星云圖動畫幫助定位云圖動畫顯示臺風云系的整體移動和中心的路徑，可以幫助臺風路徑的定位。5．利用其它衛星資料進行臺風定位

第三步將中心定位置與預報位置比較其合理性：將上述結53

①水汽圖確定臺風中心：在水汽圖上，水汽帶的分布更為連續，對于弱的或正在發展的熱帶氣旋的定位很有幫助。②利用衛星微波觀測確定臺風中心：微波有高的透射特性，更能揭露臺風的密蔽云區的螺旋結構特征，利用其可以識別臺風的暖中心位置。五、臺風T指數和CI指數在衛星云圖上為估計臺風強度，用參數T表示臺風的云系特征，在具體應用T指數時又分成以下四種T指數：1．資料T指數(DT)資料T指數是從云圖上云系特征參數化后提取而得出的一個估算值，如云帶參數化為BF數，中心稠密云區參數化為CF數，則資料DT參數寫為:DT=BF+CF2．模式期望T指數(MET)這是根據熱帶氣旋強度演變模式預估強度的一種指數。在正常①水汽圖確定臺風中心：在水汽圖上，水汽帶的分布更為54情況下，規定模式預期T指數的變化每天增加1，但是當熱帶氣旋加強或減弱的速度較正常情況大或小時，模式預期T指數要根據氣旋的變化速率加以訂正。3、云型T指數(PAT)PAT是對MET的結果與模式云型不一致時，當云型明顯地強于或弱于模式中所對應的云型，這時應加上或減去0．5T指數，所得結果稱為云型T指數。4、現時強度指數(CI)在臺風減弱時，由云系特征確定的T指數并不與風場完全一致，為了由云圖確定臺風的強度，引入現時強度指數CI。通常當臺風處在發展時，CI指數與T指數同值，而當臺風減弱時，CI指數比T指數要高0．5或1。5、最終T指數(FT)最終T指數是對MET指數作調整后獲得的指數。情況下，規定模式預期T指數的變化每天增加1，但是當熱帶氣旋加55第四節衛星云圖確定臺風強度一、模式逐日強度演變1．熱帶氣旋的初始云型初始云型是第一天T1指數階段的云型，如圖7．22三種云型，彎曲的對流云線、云帶旋向一個中心、環繞著一個云系中心。一旦出現這種云型，則意味著：①擾動云系將按模式的演變過程發展；②云型的變化，預示強度發生變化；③如果云型沒有明顯變化，氣旋強度不會有變化。第四節衛星云圖確定臺風強度56衛星氣象學課件709熱帶云系MicrosoftPowerPoint演示文稿剖析572．熱帶氣旋逐日發展云型模式通常熱帶氣旋的發展是逐日發展的，圖7．23給出了三種云型逐日發展的模式，圖中“+”是中心位置：①彎曲云帶型逐日發展演變模式。圖7，23第一行為彎曲云帶云系逐日演變和相應的T指數值，當在云圖上出現如圖中的第一天特征(初始云型)，彎曲云帶的發展演變就開始了；②中心濃密云區型。圖7．23中的第二行為這一類型，其主要特征是中心由密蔽云區所覆蓋，表現為中心密蔽云區逐日擴大，并伴有云帶發展。③切變云帶型，這是出現在高空有風切變情況下的云型，云區偏于中心的某一側，其發展生命只有三天。圖7．23熱帶氣旋云型的逐日演變圖7．24給出了彎曲型熱帶氣旋發展的概念模式。圖中表示了實際熱帶氣旋發展的T指數和最大風速、中心氣壓，還給出了云特征參數隨時間的波動變化，這種波動變化在氣旋初期較大，隨氣旋發展，這種波動逐漸減小。二、分析熱帶氣旋強度的步驟（分10步）省略2．熱帶氣旋逐日發展云型模式58衛星氣象學課件709熱帶云系MicrosoftPowerPoint演示文稿剖析59衛星氣象學課件709熱帶云系MicrosoftPowerPoint演示文稿剖析60臺風鳴蟬2003年9月10~13日)副熱帶高空急流2003年9月11日08時近海臺風轉向與西風帶結合2003年9月13日00時臺風轉向東移臺風鳴蟬2003年9月11日08時2003年9月13日00時61

第七章衛星云圖在熱帶天氣分析預報中的應用第一節衛星云圖在熱帶天氣分析中的應用第二節熱帶天氣系統的衛星云圖特征第三節臺風發生發展的云圖特征第七章衛星云圖在熱帶天氣分析預報中的應用62

第七章衛星云圖在熱帶天氣分析和預報中的應用第一節·衛星云圖在熱帶天氣分析中的應用熱帶地區大部分是海洋，以前氣象資料稀少，人們對許多天氣現象和大氣物理過程不很了解。自從有了衛星，靜止氣象衛星云圖，可以連續監視熱帶云系的連續演變，揭示和發現了不少新的天氣事實，從而修正和發展了熱帶天氣學理論，總結出一套分析熱帶天氣系統的方法，豐富了熱帶氣象學的內容，衛星云圖已成為分析和預報熱帶天氣系統的重要工具之一。一、衛星云圖在熱帶地區的作用利用衛星云圖對熱帶地區可以開展以下幾方面的工作：①監視熱帶低壓(擾動)形成，確定中心位置和發展階段，追蹤云系演變和移動路徑，建立熱帶擾動云系演變的天氣學模式；②監視發生在全世界的熱帶風暴(臺風)，估計和預報臺風的發生、發展和強度，以及未來的移動路徑；③分析熱帶天氣系統，如熱帶輻合帶、東風波、高空冷渦等主要天氣系統的云系分布，確定其位置、類型和結構，以及與臺風之間的關系；

第七章衛星云圖在熱帶天氣分析和預報中的應用63

④分析南北半球和中低緯度天氣系統間的相互作用，根據云圖及風矢量，分析南北半球氣流的相互作用，中、低緯度間系統、水汽、云系的作用和影響；⑤分析熱帶天氣系統的組成單元(云團)、結構。二、控制熱帶云系分布的物理因素熱帶地區，制約云系分布的物理因子有：海陸分布、海面溫度、中低緯度的相互作用和小尺度因子等。1．海陸分布熱帶云系與天氣系統的活動密切相關夏季，亞洲大陸增暖，東南季風和西南季風，對流活躍；季風東擴，熱帶輻合帶加強北進，對流云連續云帶增強。高原增溫，對流發展，多雷暴區，潛熱增大，高原南側溫度梯度增大，上空東風急流增強，強上升對流活躍，為多雨區；西亞地區(阿拉伯)，維持下沉，晴空少云干燥。冬季，亞洲大陸冷卻，冷高壓控制，為東北季風控制，熱帶輻合帶減弱南移。太平洋中部，受陸地影響小，熱帶輻合帶云系位移小，變化小。2．海面溫度海面溫度影響熱帶輻合帶云系和結構。積狀云多在暖的洋面上出現，臺風生成、移動和發展也與海面溫度有關，臺風，冷水上涌，降低海面溫度，抑制云系發展，臺風后部，出現無云區。東太平洋，為冷洋流，冷水區，以層積云為主。④分析南北半球和中低緯度天氣系統間的相互作用，根據云64

3．中低緯度天氣系統的相互作用中低緯度云系間相互作用，改變云系位置分布。振幅加大、南北推進，提供水汽和動量。冷鋒侵入熱帶洋面時，冷空氣變性，云系斷裂和變窄。4．小尺度控制因子島嶼、海岸、湖邊、河谷和山脈等差異，熱力特性不同，小尺度的溫度梯度，造成海風、湖風、山谷風等局地環流，生成小尺度云系。與天氣尺度相互依存，為熱帶系統(低壓)提供能量(潛熱)，加強輻合為積云發展提供水汽。三、熱帶地區的云系和云類熱帶地區云系，海上積云、濃積云、積雨云。陸地上空，各種云都出現，最多出現的是積狀云，碎積云、淡積云等；1、無風積云是低緯弱風和風切變很小地區的典型云，垂直傾斜小，底小頂寬90—600m，云厚頂高600m—3600m。風速小或風切變很小，集合成群，線狀排列。2．信風積云常出現在緯度10～30o之間。副高南側偏東風氣流中，副高下沉逆溫層抑制，積云淺薄，2～3km以下，尺度小。副高西南側為濃積云。主要特點是云層中風垂直切變造成的云軸傾斜。如圖7．1最大風速在云底部，向上迅速減小。垂直切變很強，頂部脫離云體，為層積云。3．中低緯度天氣系統的相互作用65衛星氣象學課件709熱帶云系MicrosoftPowerPoint演示文稿剖析66衛星氣象學課件709熱帶云系MicrosoftPowerPoint演示文稿剖析67

3．塔狀積雨云熱帶洋面，低層水汽豐富和強輻合上升運動，對流可發展成很高的積雨云，頂部為平坦而光滑的塔狀或有卷云羽向外擴展的卷云砧狀結構，云砧擴展到幾百千米之外，這種積雨云稱做塔狀積雨云。在熱帶輻合帶中，只要有1％面積的積雨云，就可完成向上的熱量輸送。塔狀積雨云可以獨立存在，發展為中小尺度強對流系統，在天氣尺度輻合場中，集聚形成大面積積雨云區——熱帶云團。4．層積云層積云主要出現在東太平洋洋面及鄰近地區，該區冷洋流或海水翻騰而造成的冷海面，上空為逆溫。層積云常集合成群，排列成行。臺風相遇時層積云減弱。5．高層、高積云和卷云熱帶的高層、高積云，多在對流層中高層氣旋性渦旋中，也可獨立出現。卷云和卷層云常由積雨云衰減的云砧生成，也可以獨立生成。四、熱帶大氣中云系的尺度四種尺度(見圖7．2)：1．對流尺度云系(D尺度)這是熱帶大氣運動的最小尺度，表現為1～lOkm的積云或積雨云單體。2．中尺度對流系統云系(C尺度)積雨云單體集合而成，10～lOOkm的對流云群，幾小時~1天。為小球狀云團、線狀和環狀云團。3．云團(B尺度)中尺度對流云頂的卷云砧合并成大片卷云覆蓋區，直徑100～1000km，生命1—5天。4．長波尺度系統(A尺度)范圍103～104km，相應于熱帶輻合帶、東風波等大尺度天氣系統。3．塔狀積雨云68衛星氣象學課件709熱帶云系MicrosoftPowerPoint演示文稿剖析69

第二節熱帶天氣系統的衛星云圖特征一、熱帶云團衛星云圖發現，熱帶系統都與云團有關，占熱帶面積的20％。能量、水汽垂直輸送，靠熱帶云團實現的，是熱帶氣象學研究的重點。1．云團的空間結構云團由許多積雨云單體組成，頂部卷云，密實而白亮，大小不一，1～8個緯距。云團垂直方向上分成三層：①流入層：從地面到1500m的邊界層。大尺度運動和摩擦作用，氣流輻合，吸入大量的暖濕空氣，向上輸送給垂直運動層。②垂直運動層：從邊界層頂到卷云底部，厚度lOkm左右，數量不等10—40個、大小不一，深對流細胞1—lOkm，低層水汽進入產生凝結，釋放潛熱，密度減小，氣壓下降，氣旋性環流加強，導致水汽輻合加大，對流更旺盛，形成第二類條件不穩定。③流出層：從卷云砧底到對流層頂，厚度約lkm，向外輻散的卷云覆蓋區。低空流入—垂直運動—高層流出—云外下沉，構成一閉合環流圈。

第二節熱帶天氣系統的衛星云圖特征702．云團的物理特性有人對熱帶洋面上出現的1257個云團，按發展階段特征。合成分析，求得云團中心及晴空區中心的物理量特征如下：①云團內的垂直運動：云團內強上升運動占對流云系的10％，占整個云團的1％。強上升平均速度為lOm·s-1。圖7．3所示，云團內平均上升速度最大；②云團內風的垂直切變：云團內風垂直切變很小，云團中心，風垂直切變平均小于4m·s-1，最小2m·s-1。如圖7．4所示只有風暴前期云團的風垂直切變ΔU>0；

2．云團的物理特性71

③云團內的水平風速切變：表7．1所示云團內低空氣旋性切變，晴空區為反氣旋切變，風暴前期云團氣旋性切變最大；

④云內輻合輻散(圖7．5)：底部輻合最大，400hPa無輻散層，下層全輻合，量級為5s-1，400hPa以上輻散，200hPa輻散最大；⑤云內渦度分布(圖7．6)：云團中心，低層氣旋性渦度，高層反氣旋性渦度，前期云團最明顯。消亡云團低空為氣旋性切變區；⑥云團內水汽輻合：表7．2，850hPa以下，水汽輻合最大，含水量135mm·d-1，占整氣柱70％，云團水汽主要來自邊界層。⑦云團內溫度分布：邊界層中，云區比晴空區冷1—2℃；450～200hPa，云區溫度比晴空區高0．5～1.0oC。云團內上升區溫度較環境溫度高0．1—10oC，500hPa高2～5oC，云團下沉區，比環境溫度低1℃。③云團內的水平風速切變：72衛星氣象學課件709熱帶云系MicrosoftPowerPoint演示文稿剖析733．云團的季節變化和移動云團范圍和位置隨季節而變。冬季，位置最南，范圍最?。幌募?，位置北移，范圍也大，出現頻數高。云團一般隨副高南側的偏東信風氣流自東向西移動，其移速小于風速。在暖洋面上，云團一般靜止少動。4．云團的種類云團按其出現的天氣系統和范圍劃分為：①季風云團：在西南季風與偏東風構成的季風槽中，南北寬10個緯距，東西長達5～20個緯距。季風云團主要發生在對流強烈的夏季；冬季，云團限于5～10oN范圍內；6月中旬開始，向北發展，主要出現在10～20oN，8月份，北進到20一30oN。3．云團的季節變化和移動74

②信風云團：副高南側偏東信風氣流中，尺度比季風云團尺度小，對流較弱。沿副高南側的偏東風規律西移，平均每天5～7個經度。常與東風波、高空冷渦聯系，大洋中部，活動頻繁；③玉米花云團：云團寬度小于1個緯距，面積小于104km2，多個積雨云單體組成的中尺度對流系統，常出現于南美、非洲和西藏高原上，是由局地加熱造成的。5．云團的生命和天氣夏季熱帶洋面上，云團活動頻繁，生命史差異大，與云區面積和風垂直切變有關，垂切變較小時，生命期較長，否則短；云面積大，生命期長。長生命期云團可發展成臺風。熱帶云團從太平洋或南海侵襲我國，可造成暴雨、大風等惡劣性天氣。

75二、熱帶輻合帶(1TCZ)云系熱帶輻合帶是指低緯度地區的槽或低壓系統，又稱赤道輻合帶、赤道槽、熱帶鋒。熱帶大部分云系集中在熱帶輻合帶內，洋面溫度的暖軸上，是低緯度熱量、水汽輸送最集中的地區，是大氣能量源地，也是臺風發生發展的主要源地。對大氣環流起極其重要的作用。1．熱帶輻合帶云系特點一般而言，熱帶輻合帶表現為一條由一系列活躍對流云團組成的近于緯向的連續云帶，寬度達5個緯距以上，長達數千千米。不活躍時，云帶很窄，為斷裂較小尺度的云團。也有時疊加有渦旋云系，渦旋與低壓相伴。與東風波相重疊時，為大尺度波狀云帶，波峰處，云系稠密，渦旋結構。圖7．7所示，C1、C2、C3、C4是從西太平洋經南海到孟加拉灣的赤道輻合帶上的熱帶云團，其中C3處于波峰處有渦旋的云團，云團頂部為卷云羽，高空盛行東風氣流。低空為西南季風氣流。通常熱帶輻合帶只一條，但有時在太平洋地區，表現為雙熱帶輻合云帶結構，其中有一條云帶位于南半球，為西北東南走向。

二、熱帶輻合帶(1TCZ)云系76衛星氣象學課件709熱帶云系MicrosoftPowerPoint演示文稿剖析772．熱帶輻合云帶的變化熱帶輻合云帶云系隨時間而變，分為長期變化和短期變化：(1)長期變化(季節變化)長期變化是一種年變化。與大氣環流的季節變化相關聯，圖7．8為1月和7月的地面環流。圖7．9為1967年至1970年全球熱帶地區一年四季的平均云量分布，從圖可見以下幾種現象：①ITCZ各個季節在南北方向的位移；②洋面副高的勢力隨季節而增強或減弱，導致東太平洋面上層積云云量的季節變化；③熱帶對流云的變化，特別是在大陸地區對流云系的變化；④地形和地表反照率對平均云量的影響。亞洲大陸和西太平洋間，云帶強度和位置海陸影響明顯；太平洋中部、東部，云帶年變化小，位置穩定，全年5一10oN范圍內。隨大氣環流變化，1月份，亞洲冬季風強，輻合帶位置最南，云量最少；7月份，夏季風所控制，輻合帶位置最北，有雙輻合帶。2．熱帶輻合云帶的變化78衛星氣象學課件709熱帶云系MicrosoftPowerPoint演示文稿剖析79

(2)短期變化熱帶輻合帶在短時間內(幾天到十幾天)，強度和位置發生明顯的變化。由稀疏云帶，演變成長幾千千米、寬幾個緯距的云帶。這種加強減弱與周邊各天氣系統有關：①熱帶輻合云帶加強的特征：當熱帶輻合云帶向北推進時，云系一般加強。盛夏季節，副高北進加強，梅雨結束時，輻合云帶加強更顯著；當熱帶輻合云帶南側，西南季風加強，或云帶南側的西南季風與北側的偏東信風同時加強，則熱帶輻合云帶加強；當副高加強時，南側偏東信風加強，則輻合云帶加強。②熱帶輻合云帶減弱的特征：當熱帶輻合云帶內有臺風生成和加強，臺風環流作用，該云帶將斷裂、破壞，從而減弱消失；當熱帶輻合云帶內有臺風西移，強烈風浪引起冷水上涌，抑制云系發展，副高南退，云帶消失；赤道反氣旋北上，輻合云帶北進，而原輻合云帶減弱消失。

(2)短期變化803．熱帶輻合云帶的類型根據環境流場和本身強度，常分為季風槽和信風槽兩類：①季風槽：這是西南季風與副高南側的偏東信風氣流之間的輻合而形成的。季風槽內，風速很小，又稱無風赤道槽。這種槽中，云系稠密、范圍很寬的云帶，季風云團組成，位置也較北；②信風槽：這是東南信風與東北信風之間輻合形成的，為一條氣流輻合漸近線，輻合強度弱，氣旋性切變不明顯，云中對流弱，范圍小，斷裂云帶。常出現于太平洋中部地區，當東北信風與東南信風同時加強時，信風槽云系很稠密；當西南季風東進時，信風槽會轉變為季風槽。4、熱帶輻合云帶的空間結構特征和地面輻合線的確定云帶內西南季風僅在對流層下部，500hPa以上轉為偏東氣流。在云帶北側東風氣流從對流層底一直伸展到平流層，500hPa以上輻合帶兩側都是偏東氣流。偏東氣流從隨高度向南傾斜，強西南氣流與云帶中最明亮的云系相一致。3．熱帶輻合云帶的類型81

據上衛星云圖上熱帶輻合帶的地面輻合線可以這樣定出：①如果熱帶輻合云帶內沒有渦旋，云帶連續完整，北界整齊，則地面輻合線定在云帶的北界附近；②如果輻合云帶內出現渦旋結構，地面輻合線穿過渦旋中心。5．中印半島到南海一帶的非熱帶輻合帶云系在夏季，有時從中印半島到南海一帶出現東北西南向的對流性云帶，云帶內對流云團呈胡蘿卜形，頂部出現卷云羽。對流層下部，云團排列與最大風速軸線一致，這種云帶不是熱帶輻合帶云系，是與強西南風相聯的西南季風云系。6．熱帶輻合帶云系與大氣環流衛星云圖上發現，熱帶輻合帶有時只有一條，有時則有兩條，即雙熱帶輻合云帶，這種云系的特殊分布也反映了大氣環流分布。(1)熱帶經向大氣環流與赤道輻合帶云系圖7．10表示了熱帶輻合云帶垂直剖面與大氣環流的綜合模型。據上衛星云圖上熱帶輻合帶的地面輻合線可以這樣定出：82圖7.10熱帶輻合帶云系經向分布與經向環流圖7.10熱帶輻合帶云系經向分布與經向環流83

模式Ⅰ：表示存在一條熱帶輻合云帶時云的剖面與大氣環流模式。它可以用簡單的HadleY經向環流圈說明，在赤道地區是上升運動，伴隨對流云區；30oN、30oS處是下沉運動，相應的是副熱帶高壓區。按下沉氣流分為I，Ia，Ib，Ic四種情形。模式Ⅱ：表示存在雙熱帶輻合云帶時云的剖面與大氣環流模式。沿赤道處是下沉運動區，為少云或晴空區；在南北半球5oN、5oS處是上升運動區，存有雙赤道輻合云帶。按下沉運動區分成Ⅱ、Ⅱa、Ⅱb和Ⅱc四種情形。模式Ⅲ：表示有低對流云帶的切變線模式，對流云系的高度較低，且表現有多個弱對流云群，布滿了赤道地區。模式Ⅳ：表示沒有塊狀對流云的簡單模式，表現為在赤道兩側約緯度5o的地區有兩個中等對流云系，赤道地區是下沉運動區。模式Ⅰ：表示存在一條熱帶輻合云帶時云的剖面與大氣環84

(2)熱帶緯向大氣環流與云分布熱帶云系的緯度向分布，早在1923年Walker提出太平洋上存在一個緯向環流圈—沃克環流。也稱南方濤動或南半球振動。當東太平洋冷水西伸時到坎頓島盛行下沉氣流；當冷距平東退時Walker環流移到170oW開始上升，造成頻繁降水和塔狀對流云降水，太陽輻射減少，海一氣溫差為正。圖7．11所示，這種振動是指印度尼西亞和南太平洋東海面氣壓的反相關，熱帶印度洋氣壓多年平均值偏差與熱帶太平洋地區氣壓偏差符號相反，大約有±1．5hPa左右的偏差，此現象與從南美洲到印尼大范圍內的一系列變化有關。當Walker環流底部(南美洲西北沿海)氣壓增加時，地面赤道東風氣流增強，隨之冷水上涌加強，使太平洋東、西部海面溫差加大，即形成Walker環流的原因。相反，當Walker環流內風速減弱，南美洲與赤道東太平洋間的氣壓梯度減小，導致赤道東風減弱，隨之冷水上涌流減小，海水變暖，東西溫差減小，緯向環流減弱。在熱帶海氣相互作用導致氣壓梯度增強或減小的趨勢循環進行。(2)熱帶緯向大氣環流與云分布85衛星氣象學課件709熱帶云系MicrosoftPowerPoint演示文稿剖析86三、東風波云系東風波是熱帶偏東信風氣流中的一個槽或氣旋性曲率最大的波動，波的振幅在對流層低層或中層最大。有人稱東風波為熱帶波。產生東風波的原因是：①對流層上部冷低壓或伸向赤道中緯度槽在中低空的反映；②低緯度低層氣旋在靠極一側東風氣流中反映出來的倒槽；③熱帶東風氣流中的波動。1、東風波云型(1)倒“V”狀云型在熱帶大西洋上，東風波為倒“V”狀云型。如圖7．12所示，為一條條狹長向高緯凸起的云帶，與低層風切變相平行，越往低緯越平，東風波的軸與倒“V”狀云軸一致。以相當穩定的速度自東向西移動，與對流層中部氣壓場的波狀擾動相聯系。根據大西洋倒“V”狀東風波云型得出以下三個特點：①倒“V’’狀云型常在非洲西海岸發展，有些超過天氣尺度，從5oN伸展到25oN；三、東風波云系87

②倒“V”狀云型西移速近于信風平均速度，為6.1—9.8m·s-1，平均速度為7．7—8．2m·S-1，③倒“V”狀云型在北大西洋東部和中部最清楚，繼續西移就不清楚了。熱帶西太平洋也可見倒“V”狀東風波云型，西移時振幅加大，移速減慢，演變成渦旋狀云系。

圖7.12倒“V”狀東風波云型②倒“V”狀云型西移速近于信風平均速度，為6.188(2)渦旋狀東風波云系如果東風波云系表現為渦旋狀結構，則系統已出現弱閉合環流，東風波更深厚。圖7．13為概念模式，渦旋密蔽云區位于渦旋中心東側。2．太平洋地區的東風波云系西太平洋地區，基本氣流與大西洋不同，東風波云系也不一樣。西太平洋上東風波云系有兩種，一種在副熱帶洋面上，另一種出現在5～10oN的洋面上。(1)太平洋副熱帶洋面上的東風波云系在盛夏，當西太平洋上的副高呈緯向帶狀分布，脊線位于30～35oN時，在副高南側20～25oN的東風氣流中有東風波云系西移動。云系最先出現在日本東南洋面上，后向西移動。較強的東風波云系為完整螺旋結構，有降水和負變壓相伴；弱東風波云系只有小云區，在氣壓場和風場上無明顯反映，沒有明顯的天氣。云系在1～2天內生成或消失。一般東風波先在高層，逐漸伸到低層，此時高低空都出現閉合環流，中心氣壓下降，風力加大，降水增加，并西移影響我國東南沿海浙閩地區。(2)渦旋狀東風波云系89衛星氣象學課件709熱帶云系MicrosoftPowerPoint演示文稿剖析90

圖7．14所示為臺灣東南方向西太平洋上的呈倒“V”型東風波云系，云系向北凸起，由東向西移。(2)熱帶太平洋(5一I0oN)上的東風波云系根據太平洋上高空測風和衛星云圖發現，在熱帶輻合云帶北側東風氣流中有一個個強度弱的東風波自東向西移動，這種東風波云系表現為一團團的稠密云區。3、用云系經度(緯度)—時間剖面分析東風波在衛星云圖上，某些東風波云系的型式和范圍，隨時間的變化很大，不容易從單張云圖上識別和追蹤，但是如果每天的云圖上截取一定南北寬度(5個緯距)的狹長云圖，按經緯度排列起來，就得經度時間剖面圖，從這種圖上可以分析東風波的波長、移速、相位和云系起伏變化。

圖7．14所示為臺灣東南方向西太平洋上的呈倒“V”型91衛星氣象學課件709熱帶云系MicrosoftPowerPoint演示文稿剖析92四、熱帶渦旋在熱帶地區，由云線和云團組成的渦旋云系十分活躍，與熱帶氣旋性低壓環流一致，這類云系反應熱帶低壓中心位置和強度。在熱帶主要天氣系統之中，尺度相差很大，強度弱的環流在天氣圖上無法分析出來，但在云圖上根據渦旋云系反應清楚。1，熱帶輻合帶內的渦旋云系在熱帶輻合帶內，渦旋云系活動十分頻繁，表現為云線和云團圍繞一個中心旋轉。在輻合帶內的渦旋云系的特點有：①夏季7—8月間，渦旋云系出現頻數最高；②熱帶輻合云帶位置偏北時，渦旋云系十分活躍，數目增多；③渦旋云系大多出現在熱帶輻合帶北界附近；④渦旋云系有時會成串出現，并與低層氣旋相聯系。2．大洋中部對流層上部的冷性渦旋這種冷性渦旋是在一定大尺度環流形勢下形成的，以前大洋中部資料稀少，渦旋不易發現，現在衛星資料能確定這類系統。四、熱帶渦旋93

(1)夏季大洋中部的高空環流特點夏季大洋中部對流層上部環流的主要特征是：維持一條東北西南走向的深槽，從中緯伸到低緯，槽線可伸至副高脊線之南5—10個緯距，槽的北面吹東北風，南面吹西南風，有明顯的脊出現。在大洋中部槽內，有時為風切變，無渦旋活動；有時槽線上出現一系列完整冷性低渦，有的向下發展到對流層低部，在地面出現倒槽或低壓，有的發展到地面后，對流層上層環流減弱消失，只在地面留下弱氣旋性渦旋，隨東風氣流西移，一定條件下發展為臺風。(2)大洋中部高空冷渦云系特點大洋中部高空槽四周，槽線附近云最少。高空冷渦出現時，向下擴展到地面，對流云系在高空槽線南或東南面西南氣流中，云區離槽線幾個緯距。①根據云系分布定出對流層上部西南氣流中對流云區軸線；②根據云系中彎曲云線確定出高空渦旋中心的位置；③分析云區中卷云砧的走向，確定出高空風方向。大洋中部高空槽內的對流性云系，云量和云型都有差異，渦旋向低空伸展的深淺、對流層下部逆溫層的高度和強度、水汽含量、低空氣層的穩定度和海面溫度都可影響。(1)夏季大洋中部的高空環流特點94