秋雨槽強弱和青藏高氣壓關係(研究)
Chairrex
2007-08-25初版
2018-08-19更新
這些年來,關於初秋鋒面的研究極少,有則認為秋季的大氣形勢是不利於雨帶形成,所以他們認為秋雨的主要成因是颱風雨或熱帶海洋高水溫所產生的雨,而初秋東北季候風(大陸反氣旋流出的氣流)普遍抑壓這些雨的發展。再者,秋雨為人民造成的損害遠比熱帶氣旋造成的損害為少(除局部地區的熱雷雨,但和冷暖氣團抬升關係不大),所以過去沒有多少人討論這個問題。直至2010年代,網絡上(例如PTT討論區)開始出現相關討論,但地下天文台台長等仍然相信,初秋的東北季候風是準時而靜悄悄地來,似乎不會與什麼暴烈的天氣現象扯上關係。
初秋的大氣形勢是否有利秋雨槽的發展?
初春的梅雨槽在五月於華南形成(有書則認為由北緯27度南移至沿岸地區,這應該是指平均位置,因為四月或之前的鋒面俱有斜壓,位置普遍亦不固定,而隨每波冷空氣南下被迫入海),呈東西向,初時呈現弱斜壓性,特別是台灣海峽以東那截接連中緯度鋒面的雨帶。它在六月北上至華東(北緯30度以南)後停滯,七月尾北跳至華中(北緯35度),八月初已越過華北到達內蒙南部至吉林省(北緯40度至42度,東北西南走向,以雷暴胞為主而非持續降水),可說梅雨鋒的北上和副熱帶高氣壓以及西風槽位置有密切關係。但八月中前的大氣及地面形勢和之後的形勢及影響大有分別:
第一,由五月中直至八月中前500百帕西風槽等高線比較稀疏,故高空西風比較弱;八月中後,等高線明顯變密,西風增強:所以八月中後的高空西風實類於五月中前高空西風;
第二,話雖如此,青藏高原在八月中後仍為熱源,不同於五月中前(為冷源),所以在西風槽線加密時,往往出現青藏高壓到達500百帕高空的情形,並有時和西太平洋副熱帶高氣壓接合;八月中前,青藏高氣壓勢力未必到達500百帕層,華中高空吹西南風;八月中後,華中高空吹東風;青藏高氣壓活躍前,印度洋水氣可透過緬甸一帶北傳至華中卅華東(水氣輸送通道),當青藏高壓和副熱帶高壓接合後,此水氣輸送通道或被截斷,此後水氣只可透過青藏高壓以西的高空西南氣流北傳,但水氣分量可能更少(來源地由印度洋轉為阿拉伯海,而阿拉伯海高空水氣普遍缺乏),所以,青藏高氣壓影響輸往華中及更北地區的水氣。
第三,青藏高氣壓的穩定建立使該區以北的西風帶被迫北移,但西風槽要找地方南下,惟有找副高和青藏高氣壓之間的華北下手。西風帶在此地一加強,隨後的西風脊必影響到華北,造成秋老虎,而西風脊的下沉氣流亦不利雨帶發展。春季的大陸反氣旋西南方的高空沒有副高,而初秋的大陸反氣旋西南方高空有青藏高壓,所以春季高空比初秋潮濕(論相對濕度而言),有利降雨。
第四,大陸反氣旋的建立機制在春(以及八月前,如有)秋兩季不同。大陸反氣旋起因是地表溫度下降,近地空氣下沉,之後此影響傳至高空。春秋兩季都有近地空氣下沉,不過春季的大陸反氣旋未及發展至高空,已經東退出海;秋季的大陸反氣旋東退出海前,可發展至700百帕(見近日高空天氣圖)甚至500百帕(通常和華北第一波明顯冷空氣有關,這和西風槽加深東移時,其西面副高明顯加強有關,有時高度可發展至5900米以上,而地面卻受到乾涼氣流影響,但200百帕至地面風向及風速卻相當相似),故初秋大陸反氣旋前高空天氣有互相影響的作用。如果大陸反氣旋和其他暖高壓在700百帕接合,它們之間的切變線(例如秋雨槽)必然減弱,所以秋雨槽比梅雨槽更易消散。如果某年青藏高壓較弱,大陸反氣旋和青藏高氣壓卅其他暖高壓互動較少,其中間的雨帶就更容易維持。
第五,青藏高壓伸至500百帕,足可使熱帶氣旋或在琉球副高-青藏高壓弱點轉向,或西進南海中部。兩者都對華北水氣無補充,反而引進乾涼的東北氣流(至少是副熱帶氣團,甚至是變性極地氣團),不利切變在華中卅北發生。但八月前的熱帶氣旋卅其殘餘可被允許在以後青藏高壓建立的位置北上,有利赤道氣團北上。
第六,八月尾冷空氣若接近青藏高壓範圍,由於該區已有下沉氣流,天氣良好,會迅速暖化(冷氣團變性),不利南方暖空氣抬升在其上引起降雨。如前述,冷空氣變性並發展到500百帕時,便和副高接合,其冷暖分界便模糊了。當西風噴流仍存於華中時,冷空氣的南下或可激發上升氣流,造成陰雨天氣(地面溫度因此下降),更有利於暖空氣抬升。
第七,春末地表暖化速度高,高空仍然較冷而且增溫過程往往滯後,兩者溫差遠大於夏末,使濕暖空氣抬升更易(參看條件性不穩定),促使對流發生。
回顧過去秋初雨帶的表現
按照以前資料,華南秋雨槽活躍的年份不少,正例如2004年(9月8日)、2005年(8月25日)以及2006年(9月9日),三者秋雨槽南下都伴隨副高南退至南海北部,如青藏高氣壓強勢,副高是不會迅速南退。2007年(9月4日)秋雨鋒南下過程類同,華南風向明顯轉變,但雨量卻不太多。
反例方面,2008年(8月31日)冷空氣到達南嶺時則明顯減弱,造成鋒消。。2012年(9月1日)變性冷氣團小股混入副高的東風帶,只為華南帶來一些驟雨。2009年(9月10日)及2011年(9月17日)冷空氣南下過程遇上西行熱帶氣旋,冷空氣直接捲進熱帶氣旋,無法產生秋雨槽。2013年華南受到副高影響,9月3日雖然有小股東路冷空氣抵達潮汕一帶,但始終未能到達珠江口。2017年9月1日冷空氣小股捲入強烈熱帶風暴瑪娃,9月14日日本海的冷空氣越過其上的強勢副高到達華南沿岸,華南風力增強,但因強烈變性,華南天氣仍然酷熱,並未形成任何鋒面。
特例方面,2016年(8月26日)冷空氣到達華南時,南海已是(倒向)季風槽,華南風向轉變輕微,露點稍降。不過冷空氣到達華南沿海時,卻激發起東北和西南風的輻合,此後連續十天,秋雨槽在華南沿海至南嶺之間擺動,並帶來一定降水。
秋雨槽是否梅雨槽後身?
答案可以說是或不是。是:梅雨槽北上至淮河以北之前,有弱溫度梯;秋雨槽也有溫度梯。兩者都是有熱帶氣團和溫帶影響而發展。不是:秋雨槽的發展不完全具備梅雨槽發展的動力,而且梅雨槽北上至京津冀一帶時,其動力條件已有變化,由原先赤道季風帶來水汽,變為副熱帶季風帶來水汽,水汽量有所減少,而且依賴下墊面加熱或地形激發對流。
不過,無論青藏高氣壓強弱與否,其強度只影響華中、華東及華南的降水特徵,並不影響華西的降水特徵,因華西降雨的動力比其他三者多一個因素:比一般平原、丘陵明顯高低起伏的地形。所以無論有沒有秋雨槽,中國西部秋天一般都有秋雨。
秋雨槽南下至南海後,其斜壓性質有機會消失(因南海高水溫),如西南季風仍存,則該槽和一般的季風槽無異(或變為季風槽西緣的一部分),所以2016年9月11日的熱帶低氣壓亦因而形成。十月開始,南海北部850百帕或以下低空及地面開始出現偏東風急流,這是變性冷氣團經過溫暖海面,於氣壓梯遇上副高偏東風加速時的一種急流,不時和西行熱帶氣旋的濕熱東南風產生輻合雨帶,影響雷州、海南島及越南北部,但這並非本文討論的秋雨槽範疇。
秋雨槽和梅雨槽比較
項目 |
秋雨槽(華南) |
梅雨槽(華南) |
出現時間 |
8月底至9月中 |
5月中至6月底 |
(候) |
45—49 |
22—28 |
移動方向 |
急速南下,然而在南海北部停滯鋒消 |
在南海北部至南嶺南北擺動,最後北跳 |
北半氣團 |
變性冷氣團 華南:很少低於20度 華北:可低見10度 |
變性冷氣團 華南:常低於20度 華北:暖區可比華南乾暖 |
南半氣團 |
赤道季風或熱帶季風 |
赤道季風 |
冷高壓厚度(百帕) |
500—700 |
850—925 |
冷高壓緯度 |
40度或以上 |
常低見28—30度 |
鋒面附近氣壓 |
較高 |
較低 |
西南渦角色 |
較弱,滯留 |
較強,滯留、南移或東移 |
對流胞生消 |
本地生成,移動緩慢 |
越南北部沿岸及廣東西部,西至東 |
沿海海溫 |
26至29度(變化不明顯) |
22至26度(東低西高,離岸有低值) |
西風槽底位置 |
河北、山東(約38N) |
四川、貴州(約30N) |
200百帕? |
東風,多為弱輻合區 |
西風急流,有輻散流出口 |
500百帕? |
西南風或東風 |
西風急流 |
700百帕? |
西南風或東風 |
西風急流 |
850百帕? |
東北風,溫度梯不明顯,最低16—17度 |
西南急流,溫度梯在切變線稍南位置,華東有冷區 |
等相對位溫(>=345K) |
華中 |
南海北部及中南半島 |
CAPE |
南高北低 |
西高東低 |
局地冷空氣? |
相對不太重要 |
對形成對流頗重要 |
南支西風槽? |
無 |
有 |
被熱帶氣旋打斷? |
易 |
難 |
槽線變成熱帶氣旋? |
能,一般緩慢西移 |
能,一般東移 |
降雨雲種 |
積雲、積雨雲間有層積雲 |
雨層雲、高層雲、層積雲間有積雨雲 |
雲底 |
一般較高 |
一般較低 |
(按:秋雨槽是編者形容該雨帶的名詞,由於翻查過書,未能找出能形容初秋槽線的專有名詞,惟有如此)