关于热带气象学介绍

[拼音]：redai qixiangxue

[外文]：tropical meteorology

研究南北纬度 30°之间地区的大气环流、天气系统和天气预报的学科。

热带地区约占全球面积的一半，该区的辐射收入大于支出，其盈余的热量，可通过大气和海洋输送到中、高纬度地区，因此，热带地区是全球大气运动的主要能源区。热带大气还从地表得到角动量，所以热带地区又是大气角动量的源区之一。热量的输送，不但年际变化很大，而且在一年之中又有明显的变化。这些变化对中、高纬度地区的天气影响很大。所以，在制作中、高纬度地区较长时期的天气预报时，必须考虑热带的大气环流和大洋环流的变化。热带地区的大气环流除哈得来环流和信风环流外，还有许多大型的环流系统，如热带辐合带、副热带高压和季风环流等。它们的强弱和变化，不但影响着热量和角动量的输送。而且影响着天气系统（如台风等）的产生和活动，这对中、高纬度地区和热带地区的工农业生产和人民的生活都有直接的影响。所以，热带气象学的研究有重大的经济意义和理论意义。

特点

热带地-气系统净得到热量，几乎全部被地表吸收，其上空的大气却依然在损失热量。地表所得到的热量，只有一小部分通过湍流的方式直接传输给大气，大部分通过地表（洋面）的水分蒸发变为潜热，再通过大气中水汽的凝结过程以释放潜热的方式将热量输入大气。

由于热带低层大气的温度很高，且很潮湿，所以热带地区中下层的大气经常处于条件不稳定状态（见大气静力稳定度），极有利于对流的发展。热带的对流云系很旺盛，成千成百个巨大的积雨云经常聚集在一起，组成了热带特有的云团（见热带云团）。强烈的热带天气系统如台风等的发生和发展，都和这种云团的活动有密切的关系。

热带地处低纬度地区，科里奥利参数(f=2ωsinφ，ω为地球自转角速度，φ为纬度)（见大气中的作用力）很小，这种动力学特点使热带大气在没有大范围强烈对流上升时，水平的气压梯度力很小，即气压场的水平梯度比在中、高纬度地区要小，但是，流场的水平差异却十分明显。一个天气系统的发生，往往先出现流场的涡旋、辐合和辐散，以及风的水平切变和铅直切变，气压场则只有当产生强烈的对流运动后，特征才逐渐明显。同中、高纬地区相比，热带流场的变化显得更为重要。

内容

热带气象学所研究的内容主要有以下三个方面：

热带大气环流的形成和变化，是热带大气本身的动力和热力特性、海陆热力差异、青藏高原等大地形的动力和热力作用，以及南北半球环流相互作用等因子共同作用的结果。北半球的夏季，热带大气环流的主要成员有：低空的东北信风和西南季风以及由这些气流组成的热带辐合带和季风槽（见季风低压；高空的东风环流以及南亚高压、墨西哥高压(见副热带高压)和两个大洋中部槽（见热带对流层上部槽）。高空的东风环流和低空的季风环流中都存在急流，并常有比较固定的越赤道通道，可进行南北两半球的质量、水汽和能量的交换。在北半球的冬季，高空为副热带西风急流，而低空则为东北信风和偏北的冬季季风。

气象卫星探测和理论研究的结果，发现了热带地区许多新的天气系统。依热带天气系统水平尺度的大小构成了一个连续波谱：10公里尺度的主要是对流云胞，如积雨云系；100公里尺度的则主要是由许多积雨云聚集所成的云团;尺度达千公里的，主要为台风、季风低压、对流层中部气旋或副热带气旋、东风波和赤道涡旋（如赤道反气旋）；尺度在千公里至万公里之间的天气系统，在对流层中，主要是受海陆地形作用而形成的准定常槽脊（如季风槽）、热带辐合带、赤道缓冲带、高空南亚高压、大洋中部槽等，在平流层中，主要是赤道附近的开尔文波和罗斯比－重力混合波（见热带平流层波动）。此外，在热带和温带之间还有副热带高压。就时间尺度而言，也发现了一个波谱，如周期为1天、4～6天、准双周（近于14天）、40～50天、25个月、36～38个月的热带大气振荡。这些振荡是由一个或数个天气系统单独或联合作用所致。周期为一天的波，主要是对流云胞的活动，4～6天的，主要有东风波、季风低压或平流层罗斯比－重力混合波等热带系统活动；准双周振荡，主要有季风槽和信风的强弱振荡、高空南亚高压、平流层开尔文波等的活动；40～50天的周期振荡者，尚待研究；周期达25个月的振荡，一般认为是由平流层开尔文波和罗斯比-重力混合波的动能上传所造成的;至于周期36个月的振荡，则可能是热带海洋-大气或海洋-大陆的耦合振荡所造成的。

这些不同的空间和时间尺度的天气系统及其相互影响，是热带气象学研究的重点。

热带天气分析除用天气图进行流线分析外，还有卫星云图分析，此外风的铅直和水平切变分析、速度位势场分析和层结稳定度分析等，也均已用于日常业务工作中。热带天气预报方法，已广泛应用统计预报方法和数值预报方法。前者如台风路径的相似预报，后者如正压模式（见正压大气）数值预报。

发展和动向

早在15世纪末，阿拉伯水手们已在印度洋的贸易航线上注意到了季风的变化规律，中国宋代著名文学家苏轼也曾记述了季风现象(见梅雨)。近代热带气象学的研究起始于第二次世界大战期间，美国气象学家H.里尔首先在热带天气分析、热带大气环流和东风波的研究等方面作出了贡献，写出了第一本近代的《热带气象学》专著。随后，J.G.查尼和郭晓岚对热带大气动力学、 J.皮耶克尼斯对热带海-气相互作用、柳井迪雄对热带波动的分析研究、联邦德国气象学家H.弗洛恩对热带大气环流、印度气象学家T.N.克里希纳穆蒂对热带季风的研究，均作出了贡献。中国近代热带气象学的研究，起始于竺可桢在20世纪20年代对台风的研究和30年代对季风的研究。随后，涂长望对夏季风在中国进退的研究，李宪之对台风形成的研究，叶笃正对热带大气动力学的研究，陶诗言对热带大气环流的研究，黄士松对副热带高压活动规律和季风的研究，谢义炳对热带大气环流和热带波动理论的研究，高由禧等对季风的研究等，都对近代热带气象学作出了一定的贡献。

自从20世纪60年代以来，曾有过多次国际综合观测试验；60年代的国际印度洋考察(IIOE)，考察了西南季风及其上的天气系统；1967年的莱恩岛试验(LIE)，侧重研究热带辐合带内对流尺度和中尺度天气系统；1969年的大西洋信风试验(ATEX)，以研究大西洋北纬10°附近信风的能量收支为主；1969年的巴巴多斯海洋和气象试验(BOMEX)，研究了巴巴多斯岛以东的洋面上空，已被扰动或未经扰动的信风和海－气之间的动量交换和能量交换，以及云团和热带的结构；1974年开始进行的全球大气研究计划大西洋热带试验(GATE)，研究对流云系和大尺度环流相互作用及对流云系加热的参数化，热带边界层结构，海－气相互作用和大气辐射过程，改进了热带天气的数值预报；1979年进行的国际季风试验(MONEX)，则研究阿拉伯海到南海地区的冬夏季风活动。通过这些试验，为热带对流云系的加热及其参数化提出了不少较为合理的模型，对热带边界层及其参数化也提出了合理的模型，对西南季风活动规律和季风低压的结构有了进一步了解。这些成果，大大改进了天气预报，特别是数值预报的方法。此外，对台风结构的探测，台风的发生和发展所作的数值模拟及其路径的预报方法，以及人工影响台风的方法的研究，使台风路径的短期数值预报已达到业务使用的水平。

参考书目

1. M.G.D.阿特金森著，中国科学院大气物理研究所译：《热带天气预告手册》，上海人民出版社，上海，1974。(M.G.D.Atkinson，Forecasters'Guide to TropicalMeteorology，Air Weather Service United States Air Force，1971.)
2. 包澄澜编著:《热带天气学》，科学出版社，北京，1980年。
3. WMO，Compendium of Meteorology:TropicalMeteo-rology，WMO-No.364，Vol.Ⅱ，Part 4，1979.
4. H.Riehl，Climate andWeather in the Tropics，Academic Press，London，1979.