[科普中國(guó)]-高空急流

定義

高空急流是圍繞地球的強(qiáng)而窄的氣流。它集中在對(duì)流層上部或平流層中，其中心軸向是準(zhǔn)水平的，具有強(qiáng)的水平切變和垂直切變，有一個(gè)或多個(gè)風(fēng)速極大值，叫急流帶。通常急流長(zhǎng)幾千公里，寬幾百公里，厚幾公里，風(fēng)速垂直切變?yōu)?－10m/s,水平切變?yōu)槊堪俟?m/s。急流軸上風(fēng)速的下限為30m/s。

急流種類(lèi)溫帶急流又稱(chēng)，北支西風(fēng)急流；

位置：冬季靠南，在40～60°N；夏季靠北，在70°N附近。

高度：極地對(duì)流層頂附近或極地對(duì)流層頂以下1~2km處；夏季高度偏高。

風(fēng)速：冬季強(qiáng)；夏季弱。

副熱帶急流又稱(chēng)，南支西風(fēng)急流；

位置：副熱帶高壓北部，冬季靠南，在25-32°N之間；夏季向北推移約10～15個(gè)緯度。中國(guó)的急流以副熱帶急流為主。

高度：平均12-14km。

風(fēng)速：冬季強(qiáng)夏季弱。

熱帶東風(fēng)急流位置：熱帶對(duì)流層頂附近或平流層，副熱帶高壓南部。

高度：14-16km。

風(fēng)速：夏季強(qiáng)冬季弱。

極地平流層急流位置：50－70°；

風(fēng)向風(fēng)速：冬季西風(fēng)，夏季東風(fēng)。

高空急流與沙塵暴的關(guān)系

近些年來(lái)，隨著對(duì)沙塵暴天氣的關(guān)注和研究，高空急流出現(xiàn)在有關(guān)文獻(xiàn)中，引起沙塵暴的大風(fēng)除了地轉(zhuǎn)偏差外，高空急流的動(dòng)量下傳對(duì)低層風(fēng)速的加大作用也是不容忽視的一個(gè)重要因素，而高空急流的存在是動(dòng)量下傳產(chǎn)生沙塵暴的必要條件。1

美國(guó)的研究2012年3月27日清晨，一枚火箭從美國(guó)弗吉尼亞州瓦勒普斯發(fā)射場(chǎng)發(fā)射升空。美國(guó)航天局27日清晨在5分多鐘內(nèi)接連發(fā)射5枚亞軌道探空火箭，用于研究地球上空的高空急流。2

新華網(wǎng)華盛頓3月19日電（記者任海軍）美國(guó)航天局19日晚宣布，將在21日晚某時(shí)刻約5分鐘內(nèi)連續(xù)發(fā)射5枚亞軌道探空火箭，用于研究地球大氣中的高空急流。

亞軌道飛行的距離不滿(mǎn)一整圈太空軌道，其最大飛行高度不超出地球大氣層。美國(guó)航天局說(shuō)，盡管軌道不同，但5枚火箭升空后將幾乎同時(shí)釋放出名為三甲基鋁的示蹤劑，在大氣急流中形成白色“示蹤云”，供地面研究人員觀測(cè)。這一名為“異常傳送火箭實(shí)驗(yàn)”的項(xiàng)目，總成本約400萬(wàn)美元。據(jù)介紹，美國(guó)部分地區(qū)的居民可以清晰地看到這些“示蹤云”。高空急流是地球上空90多公里至100余公里之間的一條寬度較窄的高速氣流帶，主要集中在大氣對(duì)流層上部和平流層中。參加這一項(xiàng)目的科研人員拉森指出，研究者目前還不清楚為何在上述高度存在如此強(qiáng)勁的氣流，這一實(shí)驗(yàn)將有助于解答這一問(wèn)題。34

相關(guān)影響有統(tǒng)計(jì)表明，沙塵暴與高空急流總是相伴出現(xiàn)，高空急流造成的沙塵暴可分為2類(lèi)，單急流型和雙急流型。大范圍的強(qiáng)沙塵暴多與雙急流相伴出現(xiàn)。統(tǒng)計(jì)中還發(fā)現(xiàn)，在一些雙急流中存在急流異變，急流異變對(duì)沙塵暴的發(fā)生和發(fā)展具有重要作用。

Tao等(1987)指出，200 hPa高空西風(fēng)急流是影響東亞天氣、氣候的重要系統(tǒng)。Matsumoto等(1971)根據(jù)高空急流的位置，認(rèn)為暴雨主要發(fā)生在高空急流軸南側(cè)300 km附近。Whitney(1977)通過(guò)研究1975年春季的5個(gè)局地風(fēng)暴和副熱帶高空急流的關(guān)系，認(rèn)為強(qiáng)雷暴天氣發(fā)生在高空急流軸的南側(cè)。Chen(1982)則研究了重力慣性波的不穩(wěn)定性和低空急流與暴雨的關(guān)系，認(rèn)為如果在高空急流入口區(qū)滿(mǎn)足重力慣性波不穩(wěn)定的條件，則會(huì)在高空急流入口區(qū)激發(fā)強(qiáng)熱力直接環(huán)流，導(dǎo)致高空急流入口區(qū)南側(cè)產(chǎn)生強(qiáng)上升運(yùn)動(dòng)。Brill等(1985)通過(guò)個(gè)例研究表明，在高空急流出口區(qū)產(chǎn)生的次級(jí)環(huán)流，可導(dǎo)致700—400 hPa深厚的垂直運(yùn)動(dòng)。Uccellini等(1984)通過(guò)研究1979年2月18—19日發(fā)生在美國(guó)東海岸的暴雪天氣過(guò)程，認(rèn)為與高空急流相伴隨的輻散場(chǎng)和次級(jí)環(huán)流為該次暴雪提供了強(qiáng)烈的上升運(yùn)動(dòng)。Hakim等(1992)通過(guò)研究1989年3月17日美國(guó)中北部的一次暴雪過(guò)程，認(rèn)為該次過(guò)程受南北兩個(gè)高空急流的影響，當(dāng)南部的高空急流間接力管環(huán)流圈的上升支與北部高空急流直接力管環(huán)流圈的上升支疊加時(shí)，暴雪過(guò)程明顯增強(qiáng)。Shin等(2005)通過(guò)研究2002年8月6—7日發(fā)生在朝鮮半島中部的暴雨天氣過(guò)程，認(rèn)為暴雨發(fā)生在高空急流入口區(qū)的右側(cè)強(qiáng)輻散區(qū)下方。Prezerakos等(2006)通過(guò)研究1998年3月12日一次氣旋發(fā)展過(guò)程，認(rèn)為副熱帶急流出口區(qū)左側(cè)間接環(huán)流的上升支在氣旋發(fā)展中有重要的作用。Lee等(2008)對(duì)1998年8月17—31日影響韓國(guó)南部地區(qū)的暴雨過(guò)程進(jìn)行了分析研究，揭示出暴雨主要發(fā)生在高空急流的南側(cè)，高空急流及其相伴隨的次級(jí)環(huán)流的上升支使得暴雨強(qiáng)度增強(qiáng)。Hassan等(2011)以1974年2月21—23日天氣為例，研究了副熱帶急流及與其相伴隨的次級(jí)環(huán)流在地中海中部深厚氣旋形成中的作用。最近，Hirahara等(2012)通過(guò)數(shù)值模擬試驗(yàn)，也發(fā)現(xiàn)對(duì)流層高層西風(fēng)急流對(duì)降水有重要影響。5

上述研究表明，高空急流及其附近散度場(chǎng)和與高空急流相伴隨的次級(jí)環(huán)流對(duì)低層氣旋、強(qiáng)對(duì)流、暴雨、暴雪以及強(qiáng)上升運(yùn)動(dòng)等均有重要的影響。5