從地表廣大區(qū)域來看,存在著水平方向上物理性質(zhì)(溫度、濕度、穩(wěn)定度等)比較均勻的大塊空氣,它的水平范圍常可達(dá)幾百到幾千公里,垂直范圍可達(dá)幾公里到十幾公里,水平溫度差異小,一千公里范圍內(nèi)的溫度差異小于10-15℃,這種性質(zhì)比較均勻的大塊空氣叫做氣團(tuán)。
氣團(tuán)形成的條件
氣團(tuán)形成需要具備兩個(gè)條件:
一是要有大范圍性質(zhì)比較均勻的下墊面,如遼闊的海洋、無垠的大沙漠、冰雪復(fù)蓋的大陸和極區(qū)等等都可成為氣團(tuán)形成的源地。下墊面向空氣提供相同的熱量和水汽,使其物理性質(zhì)較均勻,因而下墊面的性質(zhì)決定著氣團(tuán)屬性。在冰雪覆蓋的地區(qū)往往形成冷而干的氣團(tuán);在水汽充沛的熱帶海洋上常常形成暖而濕的氣團(tuán)。
二是還必須有使大范圍空氣能較長時(shí)間停留在均勻的下墊面上的環(huán)流條件,以使空氣能有充分時(shí)間和下墊面交換熱量和水汽,取得和下墊面相近的物理特性。例如,亞洲北部西伯利亞和蒙古等地區(qū),冬季經(jīng)常為移動緩慢的高壓所盤據(jù),那里的空氣從高壓中心向四周流散,使空氣性質(zhì)漸趨一致,形成干、冷的氣團(tuán),成為我國冷空氣的源地;又如我國東南部的廣大海洋上,比較穩(wěn)定的太平洋副熱帶高壓,是形成暖濕熱帶海洋氣團(tuán)的源地;較長時(shí)間靜穩(wěn)無風(fēng)的地區(qū),如赤道無風(fēng)帶或熱低壓區(qū)域,風(fēng)力微弱,大塊空氣也能長期停留,形成高溫高濕的赤道氣團(tuán)。
在上述條件下,通過一系列的物理過程(主要有輻射、亂流和對流、蒸發(fā)和凝結(jié),以及大范圍的垂直運(yùn)動等),才能將下墊面的熱量和水分輸送給空氣,使空氣獲得與下墊面性質(zhì)相適應(yīng)的比較均勻的物理性質(zhì),形成氣團(tuán)。這些過程有的是發(fā)生于大氣與下墊面之間的,有的是發(fā)生于大氣內(nèi)部。
氣團(tuán)的變性氣團(tuán)在源地形成后,要離開它的源地移到新的地區(qū),隨著下墊面性質(zhì)以及大范圍空氣的垂直運(yùn)動等情況的改變,它的性質(zhì)也將發(fā)生相應(yīng)的改變。例如,氣團(tuán)向南移動到較暖的地區(qū)時(shí),會逐漸變暖;而向北移動到較冷的地區(qū)時(shí),會逐漸變冷。氣團(tuán)在移動過程中性質(zhì)的變化,稱為氣團(tuán)的變性。
不同氣團(tuán),其變性的快慢是不同的,即使是同一氣團(tuán),其變性的快慢還和它所經(jīng)下墊面性質(zhì)與氣團(tuán)性質(zhì)差異的大小有關(guān)。一般說來,冷氣團(tuán)移到暖的地區(qū)變性較快,在這種情況下,冷氣團(tuán)低層變暖,趨于不穩(wěn)定,亂流對流容易發(fā)展,能很快地將低層的熱量傳到上層;相反,暖氣團(tuán)移到冷的地區(qū)則變冷較慢,因?yàn)榈蛯幼兝溱呌诜€(wěn)定,亂流和對流不易發(fā)展,其冷卻過程主要靠輻射作用進(jìn)行。從大陸移入海洋的氣團(tuán)容易取得蒸發(fā)的水汽而變濕,而從海洋移到大陸的氣團(tuán),則要通過凝結(jié)及降水過程才能變干,所以氣團(tuán)的變干過程比較緩慢。冬季影響我國的冷空氣,都已不是原來的西伯利亞大陸氣團(tuán),而是變性了的大陸氣團(tuán)。
氣團(tuán)在下墊面性質(zhì)比較均勻的地區(qū)形成,又因離開源地而變性。氣團(tuán)總是在或快或慢地運(yùn)動著,它的性質(zhì)也總是在或多或少地變化著,氣團(tuán)的變性是絕對的,而氣團(tuán)的形成只是在一定條件下獲得了相對穩(wěn)定的性質(zhì)而已。由于我國大部分地區(qū)處于中緯度,冷暖空氣交綏頻繁,缺少氣團(tuán)形成的環(huán)流條件,同時(shí)地表性質(zhì)復(fù)雜,很少有大范圍均勻的下墊面作為氣團(tuán)的源地,因而活動在我國境內(nèi)的氣團(tuán),嚴(yán)格說來都是從其它地區(qū)移來的變性氣團(tuán)。
氣團(tuán)的分類和特性
為了分析氣團(tuán)的特征、分布移動規(guī)律,常常對地球上的氣團(tuán)進(jìn)行分類,分類的方法大多采用地理分類法和熱力分類法兩種。
(1)熱力分類法:氣團(tuán)按其熱力特性可分為冷氣團(tuán)和暖氣團(tuán)兩大類。凡是氣團(tuán)溫度低于流經(jīng)地區(qū)下墊面溫度的,叫冷氣團(tuán);相反,凡是氣團(tuán)溫度高于流經(jīng)地區(qū)下墊面溫度的,叫暖氣團(tuán)。這里所謂冷、暖均是比較而言,至于溫度低到多少度才是冷氣團(tuán),溫度高到多少度才是暖氣團(tuán),則沒有絕對的數(shù)量界限。一般形成在冷源地的氣團(tuán)是冷氣團(tuán),形成在暖源地的氣團(tuán)是暖氣團(tuán)。兩氣團(tuán)相遇,溫度低的是冷氣團(tuán),溫度高的是暖氣團(tuán)。
(2)地理分類法:根據(jù)氣團(tuán)形成源地的地理位置,對氣團(tuán)進(jìn)行分類,稱為氣團(tuán)的地理分類。按這種分類法氣團(tuán)分成北極氣團(tuán)、溫帶氣團(tuán)、熱帶氣團(tuán)、赤道氣團(tuán)四大類。由于源地地表性質(zhì)不同,又將每種氣團(tuán)(赤道氣團(tuán)除外)分為海洋性和大陸性兩種,這樣,總共分為七種氣團(tuán)。
①北極(冰洋)大陸氣團(tuán)(Ac):源地在北極附近的冰雪表面上,特點(diǎn)是溫度低、氣壓高、濕度小、氣層穩(wěn)定。當(dāng)它侵入一個(gè)地區(qū)時(shí),就形成寒潮。我國境內(nèi)看不到它的活動。
②北極(冰洋)海洋氣團(tuán)(Am):源地也在北極地區(qū),是北冰洋未封凍時(shí)所形成的,它的特點(diǎn)是比前者溫度稍高,濕度較大,多在高緯度地區(qū)活動。
③溫帶(極地)大陸氣團(tuán)(Pc):源地在西伯利亞和蒙古。冬季,這種氣團(tuán)形成于強(qiáng)烈冷卻的、積雪復(fù)蓋的大陸表面上。低層溫度很低,有強(qiáng)烈逆溫現(xiàn)象,空氣層穩(wěn)定;夏季,受大陸熱力狀況的影響,空氣層不穩(wěn)定。冬季出現(xiàn)在我國東北地區(qū)北部、新疆北部和內(nèi)蒙地區(qū)。影響我國的多是變性溫帶大陸氣團(tuán),勢力強(qiáng),維持時(shí)間長,影響范圍廣,是我國冷空氣活動的主要來源。
④溫帶(極地)海洋氣團(tuán)(Pm):源于溫帶洋面,冬夏情況有顯著不同。冬季低層接觸洋面,溫度較高,濕度較大,常不穩(wěn)定,易形成對流云,有時(shí)產(chǎn)生降水;夏季與溫帶大陸氣團(tuán)性質(zhì)差不多,對我國影響不大。
⑤熱帶海洋氣團(tuán)(Tm):太平洋副熱帶高壓區(qū)域和大西洋亞速爾高壓區(qū)域是它的主要源地。特征是溫度高,濕度大,在海上因空氣下沉,天氣晴朗,影響我國的是變性熱帶海洋氣團(tuán)。夏季,它是控制我國天氣的主要?dú)鈭F(tuán)之一,在它控制下,可以出現(xiàn)干旱、晴熱的天氣,當(dāng)它的北緣與變性溫帶氣團(tuán)相遇時(shí),可出現(xiàn)降水天氣。
⑥熱帶大陸氣團(tuán)(Tc):主要源于副熱帶沙漠地區(qū)。如中亞、西南亞、北非撤哈拉沙漠等地。特征是炎熱、干燥。夏季常影響我國西北地區(qū),為最干熱的氣團(tuán)。
⑦赤道氣團(tuán)(E):形成于赤道附近的洋面,具有高溫高濕的特征。盛夏時(shí),它影響我國華南一帶,天氣濕熱,常有雷雨產(chǎn)生。
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