鋒面
鋒面就是溫度、濕度等物理性質不同的兩種氣團的交界面,或者叫做過渡帶。
按照熱力學分類方法,若冷氣團主動推動暖氣團,則稱為冷鋒。反之稱為暖鋒。若冷暖氣團相當,則稱為準靜止鋒。若冷鋒追上暖鋒,則會形成錮囚鋒。
暖鋒:鋒面在移動過程中,若暖空氣起主導作用,推動鋒面向冷
準靜止鋒:當冷暖氣團勢力相當,鋒面移動很慢時,稱為準靜止鋒。事實上,絕對的靜止是沒有的。在這期間,冷暖氣團同樣是互相斗爭著,有時冷氣團占主導地位,有時暖氣團占主導地位,使鋒面來回擺動。
錮囚鋒:暖氣團、較冷氣團和更冷氣團(三個性質不同的氣團)相遇時先后構成的兩個鋒面,然后其中一個鋒面追上另一個鋒面,即形成錮囚。
由于鋒是冷暖氣團交界地區,空氣活動十分活躍,可以形成一系列的云、雨、大風、降水等天氣。在中國一年四季都有鋒的活動,其中冷鋒活動最為經常,且能在全國廣大地區出現。在春夏之交,往往會有準靜止鋒活動。鋒的活動常經歷著生成,加強,消亡的過程。一般歷史3-5天左右。現象隨時間的變化過程。
兩個性質不同的氣團之間有狹窄而又傾斜的過渡帶,帶內氣象要素和天氣變化劇烈,氣象上稱此過渡帶為鋒面,與地面交界線稱為鋒線,鋒面上方為暖氣團,下方為冷氣團。
鋒是兩種性質不同的氣團相互作用的過渡帶,因而鋒兩側的溫度、濕度、穩定度以及風、云、氣壓等氣象要素具
有明顯差異,可以把鋒看成是大氣中氣象要素的不連續面。
(1)鋒面有坡度:鋒面在空間向冷區傾斜,具有一定坡度。鋒在空間呈傾斜狀態是鋒的一個重要特征。鋒面坡度的形成和保持是地球偏轉力作用的結果。一般鋒面的坡度約在1/50-1/200之間,由于鋒面坡度很小,鋒面所遮掩的地區必然很大。如坡度為1/100,鋒線長為1000公里、高為10公里的鋒,其掩蓋的面積可達100萬平方公里;由于有坡度,可使暖空氣沿傾斜面上升,為云雨天氣的形成提供有利條件。
(2)氣象要素有突變:氣團內部的溫、濕、壓等氣象要素的差異很小,而鋒兩側的氣象要素的差異很大。
①溫度場:氣團內部的氣溫水平分布比較均勻,通常在100公里內的氣溫差為1℃,最多不超過2℃。而鋒附近區域內,在水平方向上的溫度差異非常明顯,100公里的水平距離內可相差近10℃,比氣團內部的溫度差異大5-10倍;在垂直方向上,氣團中溫度垂直分布是隨高度遞減的。然而鋒區附近,由于下部是冷氣團,上部是暖氣團,鋒面上下溫度差異比較大,鋒面往往是逆溫層。
②氣壓場:鋒面兩側是密度不同的冷、暖氣團,因而鋒區的氣壓變化比氣團內部的氣壓變化要大的多。鋒附近區域氣壓的分布不均勻,鋒處于氣壓槽中,等壓線通過鋒面有指向高壓的折角,或鋒處于兩個高壓之間氣壓相對較低的地區,等壓線幾乎與鋒面平行。
③鋒附近風場:風在鋒面兩側有明顯的逆向轉變,即由鋒后到鋒前,風向呈逆時針方向變化。
(3)鋒面附近天氣變化劇烈:由于鋒面有坡度,冷暖空氣交綏,暖空氣可沿坡上升或被迫抬升,且暖空氣中含有較多的水汽,因而,空氣絕熱上升,水汽凝結,易形成云雨天氣。由于鋒面是各種氣象要素水平差異較大地區,能量集中,天氣變化劇烈。所以,鋒是天氣變化劇烈的地帶。
名稱的由來
梅雨名稱由來已久,早在漢朝即有記載,古時候稱為「黃梅雨」。其中,有很多記述和梅雨發生的時
間有關:例如晉代有「夏至之雨,名曰黃梅雨」,唐有「梅實迎時雨」,宋有「梅子黃時雨」,又有
「江南五月梅熟時,霖雨連旬,謂之黃梅雨」等等。由這些記載可以知道,梅雨是因為發生在梅子成熟時期而得名。另外,又因梅雨時期陰雨連綿,空氣潮濕,物品容易發霉,所以明朝醫學家李時珍有「梅雨或作霉雨,言其沾衣及物皆生黑霉也。」的說法,因此梅雨又有一個別名:「霉雨」,而不論是「梅雨」或「霉雨」,這一個名稱已經在中國流傳了一千多年了。
形成的原因
全世界梅雨只發生在東亞地區,主要的原因是因為東亞位于全球季風最顯著的區域內,冬季盛行的東北季風和夏季盛行的西南季風,在春末到盛夏間的季節轉換時間里,兩種季風帶來的冷、暖空氣相會合之后,即形成「鋒面」。鋒面又因兩種季風的強度相當,所以常出現互相對峙的現象,使得鋒面移動近似滯留,而形成「滯鋒」,而這滯留鋒面,即會導致連續性降雨,使得華南、臺灣、長江中下游等地區、分別都有一段多雨時期、這就是梅雨形成的原因。
降雨特性
「黃梅時節家家雨,青草池塘處處蛙,有約不來過夜半,閑敲棋子落燈花」,這首宋朝趙師秀的《約
客》詩中,第一句就描述出梅雨的降雨是家家雨,也就是鋒面帶所覆蓋的地區都是雨。另外江南諺語
「雨打黃梅頭,四十五日無日頭」,又說出了梅雨時陰雨連綿的特性;「梅子成熟傾盆雨」則是表示
梅雨時雨勢相當大。從這些記述可以知道,梅雨的降雨特性是持續性并夾有較大雨勢的天氣。
不過也有些記述,如:「梅子黃時日日晴、黃梅時節燥松松」,卻是說梅雨時出現的晴朗天氣;「吃
了端午粽,還有三天凍」的「冷水黃梅」,則表示梅雨來得特別早;另有「陣頭黃梅」及「小暑一聲
雷,黃梅倒轉來」,表示梅雨來得特別遲,以及梅雨過后又再度出現持續降雨天氣,這又說明了梅雨
降雨的變動性。
這種變動性,不論是梅雨開始時間的早遲、梅雨期的長短、雨量的多寡、下雨天數的多少等,每年都
有很大的差異。不但長江梅雨如此,變動性更大的臺灣梅雨,更是變化多端:梅雨期有時長達五十天
以上,卻也有短到十天以下;雨量有超過一千公厘,也有少于一百公厘;下雨天數有時比不下雨的日
就連續下了二十二天雨。
由于臺灣的梅雨的變動性高,每年都有不同,很難訂出梅雨開始與結束定義,所以只能約略將五、六
月訂為臺灣的梅雨期。
梅雨期的天氣特征與降雨特性總分析
梅雨期最主要的天氣特征便是持續性降雨。臺灣地區各地出現連續性或間歇性下雨,間或夾帶豪
雨,形成典型的臺灣梅雨。
宋朝時代曾有三位詩人對長江梅雨的天氣變化有極傳神的描述:趙師秀的「黃梅時節家家雨」、
曾紆的「梅子黃時日日晴」和戴復古的「熟梅天氣半晴陰」,也都是臺灣梅雨天氣的極佳寫照。由于
臺灣梅雨期間經常引發豪雨,因此臺灣大學陳泰然教授乃填上「梅子成熟傾盆雨」之警世詞句。
梅雨期主要受到梅雨峰面系統的影響,有時大量降雨,有時雨量很少,有時降雨時間很短暫,有
時連續多日。事實上,梅雨期有時會有二個峰面系統先后連續影響臺灣地區,致使連續陰雨的天數相
對增長。當一道鋒面過后、另一道鋒面抵達之前,會有幾天晴朗天氣,但持續的時間長久或短暫都不
一樣,有時鋒面接二連三而來,幾乎無晴朗的日子可言,有時又相隔甚久,晴朗多日。
在每年的梅雨期內,平均有四至五個梅雨鋒面系統影響臺灣地區。由于受到鋒面系統的影響,臺
灣地區梅雨期內的平均降雨量為450至500公厘,為每年年平均雨量的四分之一。
臺灣地區每年梅雨期的降雨有很大的差異,可見「梅雨」在臺灣地區是非常不穩定、變動甚大的
天氣現象,所以不必特別強調梅雨期的長短與雨日的久暫,而應注意梅雨鋒面系統所伴隨的豪雨
綜合上述說明,臺灣地區各地梅雨期主要的氣候特征有:
1.連續性降雨,并夾帶雷陣雨;
2.降雨量僅次于臺風時期;
3.持續性降雨機率是全年最大值;
4.由于持續性降雨,而使氣溫有時不但不隨接近夏季而上升,及而有下降或平穩趨勢。
這故事發生在建安十三年(公元208年)ll月。當時,曹操率兵50萬,號稱80萬,進攻孫權。孫權兵弱,他和曹操的敵人劉備聯合,兵力也不過三、五萬,只得憑借長江天險,拒守在大江南岸。
這年十月,孫權和劉備的聯軍,在赤壁(今湖北省蒲沂縣)同曹操的先頭部隊遭遇。曹軍多為北方兵士,不習水戰,很多人得了疾病;土氣很低。兩軍剛一接觸,曹操方面就吃了一個小敗仗。曹操被迫退回長江北岸,屯軍烏林(今湖北洪湖縣境),同聯軍隔江對峙。為了減輕船艦被風浪顛簸,曹操命令工匠把戰船連接起來,在上面鋪上木板。這樣,船身穩定多了,人可以在上面往來行走,還可以在上面騎馬哩。這就是所謂“連環戰船”,曹操認為這是個渡江的好辦法。
但是,“連環戰船”目標大,行動不便。所以,有人提醒曹操防備吳軍乘機火攻。曹操卻認為:“凡用火攻,必借東風,方令隆冬之際,但有西北風,安有東南風耶?吾居于西北之上,彼兵皆在南岸,彼若用火,是燒自己之兵也,吾何俱哉?若是十月陽春之時,吾早已提備矣。”周瑜也看到了這個問題,只是由于氣候條件不利火攻,急得他“口吐鮮血,不省人事”。劉備軍師諸葛亮用“天有不測風云”一語,點破了周瑜的病因,并密書十六字:“欲破曹公,宜用火攻;萬事俱備,只欠東風。”可見,對于火攻的條件,曹、周、諸葛三人都有共同的認識。
然而,諸葛亮由于家住赤壁不遠的南陽(今湖北襄陽附近),對赤壁一帶天氣氣候規律的認識,比曹、周兩人更深刻、更具體。西北風只是氣候現象,在氣候背景下可以出現東風,這是天氣現象。在軍事氣象上,除了必須考慮氣候規律之外,還須考慮天氣規律作為補充。當時,諳葛亮根據對天氣氣候變化的分析,憑著自己的經驗,已準確地預報出出現偏東風的時間。但為唬弄周瑜,他卻設壇祭神“借東風”。
十一月的一個夜晚,果然刮起了東南風,而且風力很大。周渝派出部將黃蓋,帶領一支火攻船隊,直駛曹軍水寨,假裝去投降。船上裝滿了飽浸油類的蘆葦和干柴,外邊圍著布幔加以偽裝,船頭上插著旗幟。駛在最前頭的是十艘沖鋒戰船。這十艘船行至江心,黃蓋命令各船張起帆來,船隊前進得更快,逐漸看得見曹軍水寨了。這時候,黃蓋命令士兵齊聲喊道:“黃蓋來降!”曹營中的官兵,聽說黃蓋來降,都走出來伸著脖子觀望。曹兵不辨真偽,毫無準備。黃蓋的船隊距離曹操水寨只有二里路了。這時黃蓋命令“放火!”號令一下,所有的戰船一齊放起火來,就象一條火龍,直向曹軍水寨沖去。東南風愈刮愈猛,火借風力,風助火威,曹軍水寨全部著火。“連環戰船”一時又拆不開,火不但沒法撲滅,而且越燒越盛,一直燒到江岸上。只見烈焰騰空,火光燭天,江面上和江岸上的曹軍營寨,陷入一片火海之中。
赤壁之戰,東風起了很大作用,唐朝詩人杜牧有兩句名詩道:“東風不與周郎便,銅雀春深鎖二喬。”意思是多虧老天爺把東風借給了周瑜,使他能方便行事,否則孫策的老婆大喬和周瑜的老婆小喬會被曹操擄到銅雀臺去了。京劇《群英會》中,曹操有句唱詞:“我只說十一月東風少見。”顯然后悔自己對氣象判斷失誤,吃了大虧。
鋒面氣旋在我國,春季最多,秋季較少。它是一個發展深厚的低氣壓系統,其中心氣壓低,四周氣壓高。空氣從外圍向中心流動,呈反時針方向旋轉。所以,處于氣旋前部(即東部)的地方,吹東南風;氣旋后部(西部),吹西北風(如左圖)。氣旋內部盛行輻合上升氣流,能造成大片降雨區。因此,當連續吹東南風時,往往預示天氣將要變壞。天氣諺語說:“東南風雨祖宗,西北風一場空”和“東風雨,西風晴”是有一定實際意義的。
另外,也有人這樣去分析諸葛亮“借”來的東風:從現代天氣圖上,我們可以看到,當一個地方受到移動的閉合的高氣壓中心影響時,風向是順時針轉變的。就是說,當冷高壓開始移到海上,高氣壓后部盛行的東南風就會暫時控制長江中下游地區。由于冬季冷高壓南下過程中移動迅速,尾隨南侵的后一股冷空氣很快又到;所以,東南風持續的時間很短,人們往往忽略。而通曉天文地理的諸葛亮,他的家就住在離赤壁不遠的南陽,是掌握這次東南風出現前的征兆的,所以他準確地作出了中期天氣預報。
這樣看來,諸葛亮在冬初的十一月份,根據長江中下游地區當時的天氣變化,預測將有東南大風出現,并進一步推斷天氣還要惡化,這是符合天氣演變規律的。
鋒線、過渡地帶、熱力學、冷鋒、暖鋒
1、http://www.i3721.com/gz/tbctk/g1/xkbg1dl/200606/216070.html
2、http://www.southcn.com/news/gdnews/qixiang/shuyu/200502210394.htm