《大自然寻真》第24章：对各种重要气象问题的本质解释-2

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《大自然寻真》

第24章  对各种重要气象问题的本质解释-2

（第24章共分为10部分上传）

（第25～29章的哲学内容已在论坛第二区中的哲学版块上传，请前往阅读和评论）

24.4  寒潮暴发过程

      我们就以乌拉尔高压系统为例来具体说一说寒潮的暴发过程吧！在北半球的冬天，当乌拉尔高空高压脊挺得越来越高，拱得越来越北的时候，其高压脊前的向南下沉气流所堆积成的地面冷高压环流系统就会越来越强大。这时，与高压脊相配置而位于高脊东侧的非永久性的高空低压槽（如彩图24.4的棕色粗曲线GH所表示的高空地带即为“槽”）为了配合高压脊前对冷空气的下沉堆积（高空槽后的气流也是边向南而边下沉的），也已经甩得太偏南了，它无力再继续坚守岗位，必须东移归宿到恒定性的东亚大低压槽那里去。我们从24.3的分析可知地面高压环流东缘和高空低压槽后（即槽的西面）都是下沉气流（见彩图24.4的红细斜线区）。实际上，高空西风急流正是一个储存了大量软弹力势能的“大水库”，而由高空高压脊前的向南下沉气流所堆积而成的地面高压环流系统是最靠近水库大坝的“大蓄水池”。从这个高压系统东、南边缘的地面地带，与高空的高压脊前至低压槽底的整个上下空间（即彩图24.4的地面A、B、D一带，与红细斜线区的高空之间）相对应而上下配合在一起的，南北方向略拐向西南的一条空间宽阔带，就好像是冷空气的无形堤坝。当那个想要东移归宿到东亚大低压槽那里去的，非永久性的高空低压槽（如GH）开始东移之后，一方面，高压脊前受到拉动便会使高压脊加速了空气下沉而加强了地面冷高压系统，从而增大了它与周围环境的气压落差。另方面，高空低压槽的东移，就会动摇了冷空气的那道无形堤坝，使地面冷高压环流失去平衡，因而其东部及东南部边缘的冷空气，便有如堤坝漏水似的从地面往东南流淌。地面大量冷空气向偏南加速流淌所形成的高速气流会使压强变得很小，这就似乎在堤坝底下形成了一些涵洞一样，会将相对应的上空本来就是下沉的高空空气，猛烈往下抽吸了下来，起到了河堤大管涌的作用。到了此时，地面冷高压系统的大管涌在高空低压槽向东移动的紧密配合之下，最后就会使整个冷空气堤坝完全垮掉，造成了高空急流的大量冷空气向着堤坝大决口，汹涌澎湃地倾倒到了地面形成大泛滥，终于袭击了它向东和向南所掠过的广大地域。一次强寒潮就这样暴发了。上述就是寒潮过程最朴素的原形，是只有骨架而没有肉的寒潮过程的物理本质。一般冷空气过程也道理相似。随着大量冷空气逐渐向东南方向泛滥，地面和高空的天气环流系统也逐渐向东南方向移动。如果天气形势演变成了类似彩图24.4那样的情况而且比较稳定不动（高空低涡位于中国东北附近），在冬天就会造成中国中南部地区的较长严寒和雨雪天气；在暮春时节则会有较长的低温阴雨天气。

       寒潮爆发时为什么地面风会那么大呢？因为那些空气都来自于高空西风急流，它们在高空时与地轴的距离比在地面时与地轴距离更远，绕着那么大的圈圈都转得那么快，到了地面后就更是猛虎下山，气势汹涌了，所以风速才那么大。可是，从开头的大西北风，逐渐向南走就逐渐转为北风─东北风─东风，经过了一定时间的消磨之后，终于也老实温顺，最后到了较低纬度时就变成了与地面同样的速度（即成了与地面相对静止的静风）静悄悄绕着地轴旋转。究竟能量哪儿去了呢？显然是下垫面制服了它们。这就是说，大气环流通过寒潮爆发或冷空气过程，与地球自转进行了动能的相互转换，高空西风急流将大量储存的流体软弹力势能释放掉了，转换成了地球自转能量，使地球自转速度加快了一小点。这是大自然规律为了控制大气环流的平衡在进行着自动的调节，其中，促使高空气流下沉到地面堆积成为冷高压，是调节作用的缓慢的量变过程，而寒潮爆发则是调节作用的质变过程。

24.5  为什么夏天也有冷空气南下

       有人问，难道不是由于北极圈内的冬天没有太阳才堆积了冷空气南下的吗？很多人认为在北极圈内冬天的几个月里都没有太阳，空气当然就十分寒冷，产生寒潮南下并不奇怪。这似乎也挺有道理，但我们又要再反问一下，为什么在北半球的大夏天里照样有明显（甚至强）冷空气南下影响到广州呢（见表24.5）？

       夏至日出现在每年的6月21、22日，是太阳直射在北回归线的日期，也是整个北极圈内都是极昼的时候。所以，6、7月份北极附近地区太阳永不落下，虽然不是直射，也算得上太阳长期高照。北极圈外的附近地带也是太阳刚下了去不久又升了上来。太阳热力主宰论既然认为大气运动都靠太阳热力主宰，那么在这种时候为什么北方还有那么明显的冷空气影响到广州来呢？难道太阳也能晒出冷空气来吗？具体就请仔细看一看表24.5的资料吧！

        表24.5：1951～2001年6、7月份影响广州的部分明显冷空气

        用我们的观点当然可以很好地解释这个问题。下面就简要解读一下表24.5中的三个强冷空气过程是如何造成的。先讲1992.6.6～8日两天共降温8.4度的那次。其原因是中纬度高空急流分裂出了强低涡(彩图24.5-1中红色箭头所指)南掉到中国东北，从而引导了高空低压槽（蓝色箭头指向的棕色曲线所表示）南压到北部湾。在高空低涡和低压槽的作用下，黄河、长江一带高空冷空气就下沉堆积形成地面冷高压环流系统（彩图24.5-2、24.5-3中的红色箭头所指），于是便形成了相类似于24.4所讲的寒潮暴发过程，使冷锋一直南移到南海海面（彩图24.5-2、24.5-3中的蓝色箭头所指的就是冷锋线），这就使得中国的亚热带南大门城市广州，在夏至日即将到来的大夏天里也受到了一次强冷空气的洗礼。其实这次冷空气的地面冷源并不在西伯利亚，而是在长江、黄河一带，高空冷源则是从高空急流分离出来的强冷低涡。所谓地面冷源实际上也是临时性和移动性冷源，只是借路经过而已，所以降温不大，时间也短。如郑州日平均气温只在6月6日降至19.8℃，武汉7日降至23.9℃，南京7日降至22.2℃，杭州7日降至22.8℃，第二天都全部重新升至24℃或25℃以上。这种临时性冷源的性质又进一步有力地说明了冷空气确实是从天上掉下来的，而且马不停蹄地就急忙来到了广东。由此可以更一般地说，不论冬天和夏天，冷空气都是来源于高空冷冻了多年的新鲜空气。否则，西伯利亚哪有那么多绝冷空气用来向南疯狂倾泻呢？就算有那么冷，也不会有那么凶猛吧！北方的原有冷空气向南跑掉之后，那里又为什么并没有被置换成热空气呢？这正说明是因为有了高空冷空气的随后填补之故。

       2000.6.10～12日的那次虽然只降温7.5℃，但情况与1992年的那一次差不多，不过不是分离出低涡，而是整个急流的波动南压所致，冷锋也推到了南海海面，具体不再介绍。1980.7.10～13日的那一次情况差异较大，主要是7月11日有热带风暴在粤东登陆。热带风暴是热系统，所以在前一天日平均气温升至32.7℃。因热带风暴的气压低，与中纬度高空急流波动正好移至附近的低压槽有相互吸引的作用，所以低压槽就伸得比较南，从而引导了冷空气影响到较低纬度的地区。至于冷空气的堆积和南下的具体机制，其作用过程都是相同的。

       寒潮暴发过程的实质情况进一步启示了我们，在认识天气系统的移动和变化时，不能只从表面上看该系统的水平活动和空气的水平流动情况，而是更应该了解上下层空气强烈交换的内在机制，才能真正了解它们的实质。

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