急流
急流英文名稱:jet stream;supercritical flow 。水利科技(一級學科) ;水力學、河流動力學、海岸動力學(二級學科) ;水力學(水利)(三級學科)
目錄
[隱藏]中文名稱:急流
英文名稱:jet stream;supercritical flow
定義1:出現(xiàn)在大氣中的窄而強的風速帶, 其上下和兩側(cè)分別具有強烈的垂直和水平切變。
所屬學科: 大氣科學(一級學科) ;動力氣象學(二級學科)
定義2:流速大于干擾微波傳播速度、水深小于臨界水深的水流。
所屬學科: 電力(一級學科) ;通論(二級學科)
定義3:流速大于干擾微波傳播速度,水深小于臨界水深的水流。
所屬學科: 水利科技(一級學科) ;水力學、河流動力學、海岸動力學(二級學科) ;水力學(水利)(三級學科)
指湍急的水流
三國 魏 曹植 《雜詩》之五:“ 江 介多悲風, 淮 泗 馳急流?!?南朝 宋 鮑照 《還都道中》詩之一:“急流騰飛沫,回風起 江 濆?!?
指水流疾速流動
唐 許渾 《謝亭送別》詩:“勞歌一曲解行舟,紅葉青山水急流?!?
比喻官場中復雜的斗爭
宋 孫光憲 《北夢瑣言》卷三:“﹝ 劉瞻 ﹞孤貧有藝,雖登科第,不預急流。” 元 楊暹《劉行首》第四折:“恁莫癡,爭似 張良 會歸,急流中身先退?!?清 杜濬 《肥水先生忽有居》詩:“急流未必從君退,且喜歸懷有定蹤?!眳⒁姟?急流勇退 ”。
指大氣中一股強而窄的氣流帶
急流的水平長度達上萬公里,寬數(shù)百公里,厚幾公里。急流中心的長軸稱為急流軸,它近于水平分布。急流中心最大風速在對流層的上部必須大于或等于30米/秒,它的風速水平切變量級為每100公里5米/秒,垂直量級為每公里5?10米/秒。按急流出現(xiàn)的高度不同,一般可分為高空急流 和低空急流。
位于對流層上層或平流層中的強而窄的氣流。一般長幾千公里,寬幾百公里,厚幾公里。急流中心的長軸稱為急流軸,它近于水平。在急流軸線附近,風速的切變很強,鉛直切變約為每
公里5~10米/秒,水平切變約達每百公里5米/秒。按世界氣象組織的規(guī)定,急流軸線上的風速下限為30米/秒。急流迂回曲折,環(huán)繞整個半球,急流軸線上的風速并不均勻,有一個或多個風速極大值中心。在風速小于30米/秒處中斷。一般情況下,急流的中心風速為50~80米/秒,有時可達100~150米/秒,在冬季偶爾可達 150~180米/秒。急流軸線在有的地區(qū)出現(xiàn)分支,有的地區(qū)兩支急流匯合。從對流層頂附近的等壓面(如200百帕)和平均緯向風速分布圖上(見大氣環(huán)流),可看出急流的分布和結(jié)構(gòu)。由于急流同大氣熱量和角動量的輸送有關(guān),是全球大氣環(huán)流的重要環(huán)節(jié)。急流又往往同鋒區(qū)相聯(lián)系,因此和天氣系統(tǒng)的發(fā)生、發(fā)展有著密切的關(guān)系。急流是天氣學中重要的研究課題之一。
第二次世界大戰(zhàn)末期,美國飛行員在日本上空的對流層頂附近向西飛行時,遇到了一股高速氣流,難于航行,后經(jīng)氣象學家研究,發(fā)現(xiàn)這就是高空西風急流。隨著高空探測網(wǎng)的建立,又在其他地區(qū)上空發(fā)現(xiàn)了高空急流的存在。但以東亞沿岸和日本上空的西風急流最為強大,由于急流的風速有時很大,而且其鉛直和水平切變很強,當飛機在急流區(qū)附近沿著急流飛行或處于強風速切變區(qū)時,容易造成飛行事故(見航空氣象學)。因此,常要求及時提供準確的急流位置和強度的情報和預報。根據(jù)急流的形成區(qū)域和結(jié)構(gòu)不同可分為極鋒急流、副熱帶急流、熱帶東風急流和極夜急流。關(guān)于對流層下部的低空急流則是另一種性質(zhì)的急流。
極鋒急流
又稱溫帶急流。它是和極鋒相聯(lián)系的西風急流(圖1)。按熱成風原理(見大氣運動的平衡狀態(tài)),在極鋒附近的強水平溫度梯度的位置上(600百帕極鋒鋒區(qū)附近),西風速度隨高度迅速增加,至對流層頂附近時,溫度梯度消失,西風速度不再增加,再向上,溫度梯度方向改變,西風速度隨高度而減弱。因此,極鋒急流大約出現(xiàn)在600百帕極鋒鋒區(qū)上空對流層頂附近,中心強度和位置變化很大。它和高層極鋒鋒區(qū)一起,呈波狀環(huán)繞半球。波鋒波谷一般同對流層上部的長波波峰波谷相對應,波輻略比長波大。軸上強風速中心一般自西向東移動,在長波發(fā)展過程中通常由長波槽后移到槽前,移速快于長波系統(tǒng)。極鋒急流有明顯的分支和匯合現(xiàn)象,在其分支區(qū)(又稱為出口區(qū))的左側(cè),即急流中心的左前方存在著溫帶氣旋發(fā)展的動力條件(高空輻散),氣旋常在此處發(fā)生、發(fā)展。并且,氣旋有沿急流軸移動的趨勢。所以急流活動區(qū)多風暴天氣。
副熱帶急流
又稱副熱帶西風急流。它出現(xiàn)在熱帶對流層頂和中緯度對流層頂?shù)倪^渡地帶,在副熱帶鋒上空約 200百帕高度處。對流層的上部,風速水平切變最強,中下部較弱,在500百帕等壓面上急流幾乎消失,難以辨認。急流軸上風速強弱的差別很大,在日本南部上空最強。從逐日天氣圖上可以看出,副熱帶急流的位置及其風向都比較穩(wěn)定,這同極鋒急流不同。但副熱帶急流有明顯的季節(jié)差異,特別是在北半球,冬季強而穩(wěn)定,夏季弱,甚至失去環(huán)繞半球的特征;冬季位置偏南,夏季偏北,過渡季節(jié)南北變化很大,并具有一定的突變性。
在北半球冬季,副熱帶急流常以三波形勢環(huán)繞半球:波脊分別在日本南部、北美洲東部和地中海東部,波谷分別在青藏高原南麓、東北太平洋和東北大西洋上。這種三波結(jié)構(gòu)常與極鋒急流之間構(gòu)成分支和匯合(圖2),匯合之處多在副熱帶急流三波結(jié)構(gòu)的波脊處。分支、匯合現(xiàn)象以東亞最清楚,在青藏高原上空的分支,在日本南部匯合,到太平洋上又分支。日本南部上空急流之所以最強與這兩支急流在那里匯合有關(guān)。
極鋒急流和副熱帶急流的成因
可以用大氣角動量平衡加以說明。單位質(zhì)量空氣相對于地軸運動的絕對角動量為L=ω R娮cos2E+uREcos嗘,式中ω為地球自轉(zhuǎn)角速度,u為東西向風速,φ為緯度,RE為地球半徑。由于哈得來環(huán)流的作用,低緯度暖空氣上升至高空后再向北輸送,在高空沒有外力矩的作用下,向北輸送的空氣塊要保持絕對角動量守恒。因此,西風(u>0)隨著氣塊所處的緯度 (φ)增加而加強。西風因緯度增加而增強的數(shù)值是可觀的,以致在副熱帶緯度帶上空產(chǎn)生了副熱帶急流。在急流形成的同時,急流軸的南側(cè)向極區(qū)行進的空氣在該處堆積而下沉,形成了對流層中部和下部副熱帶高壓帶。至于極鋒急流,主要是靠大氣中大尺度渦旋輸送能量來維持的。中緯度對流層中、上部的大氣經(jīng)常處于擾動狀態(tài),出現(xiàn)各種長波系統(tǒng)。這些擾動在把熱量向極地凈輸送的同時,又把副熱帶上空的大角動量往極地方向輸送,把中、高緯的小角動量往低緯輸送,造成角動量向中、高緯的凈輸送。因此,角動量在中緯度集中,就形成了極鋒急流。
熱帶東風急流
主要是指出現(xiàn)在北半球夏季亞洲和非洲熱帶對流層頂附近的一支東風急流。它從南海上空向西延伸,經(jīng)印度到達非洲北部上空。急流軸線位于100~150百帕等壓面上,強中心在阿拉伯海上空,東風風速平均為35米/秒,風向穩(wěn)定,平均位置在北緯15°,呈準靜止狀態(tài)。這支東風急流的形成,同夏季在青藏高原和北非上空對流層上部出現(xiàn)強而穩(wěn)定的暖性反氣旋有關(guān)系,在這種反氣旋的南側(cè),出現(xiàn)了很強的氣壓梯度,往南流的空氣在科里奧利力作用下,形成了強大的東風急流。此急流的強度和位置的逐年變化,同印度季風和北非的旱澇有很大關(guān)系。
平流層極夜西風急流
簡稱極夜急流。在冬半球的平流層里,由于極地長期處于黑夜,大氣因輻射而冷卻,但在中、低緯度地區(qū)平流層中的臭氧,卻直接吸收太陽的紫外輻射而增溫,形成了很強的溫度梯度,產(chǎn)生了直接經(jīng)圈環(huán)流。在科里奧利力作用下,向極地流動的氣流逐漸向右偏,在極地區(qū)域50~60公里上空,形成了一支西風急流,它向下可延伸到20~30公里高度處,因此在50百帕等壓面的圖上,就可見到這支急流。
極夜急流環(huán)繞著極區(qū),有明顯的季節(jié)性變化:每逢秋后逐漸建立,冬季一直維持,直到春季平流層出現(xiàn)最后一次爆發(fā)性增溫時,才開始崩潰(見平流層和中層大氣環(huán)流)。它是冬季平流層環(huán)流很重要的一種特征。有的年份,平流層在隆冬也會出現(xiàn)爆發(fā)性增溫,導致極夜急流崩潰,但因仍在冬季,急流仍可恢復。在極夜急流崩潰時期,中緯度盛行下沉運動,并將高層臭氧往下傳輸。極夜急流上的波動同對流層環(huán)流和天氣等因素的關(guān)系,非常復雜,仍有待進一步研究。
