【笔记】高空槽和脊

由于海陆和地形的影响，纬圈环流形成各种尺度的大气槽、脊波动。由于高空大气满足地转平衡，所以南北波动的波谷对应于低压槽，波峰对应于高压脊，这样的流型在对流层的中上层表现得十分明显，向下逐渐变得不甚清晰，而到大气低层则常常表现为结构不同的闭合高、低压。实际大气中的波动并不是由单一波长的波组成的，而是不同波长的多个波的叠加。按波的尺度大致可分为超长波、长波、短波三种类型。

波的叠加

在实际天气图上，三类波中长波和短波比较明显，通过目常天气分析就能看出超长波般掩盖在长波和短波之中，在几天以上的平均图上比较明显，或者可通过滤波分析得到。

(1）超长波又称为行星罗斯贝波，波长约为120个经度，即水平尺度在10000 km 以上，绕地球有1~3个波。它的时间尺度在10 d 以上，是大气中时空尺度最大的一类波。

长波

(2）大气长波亦称罗斯贝波或行星波。在西风气流上的波数并不是固定不变的，时多时少，在500 hPa 天气图上，整个半球中高纬度可以出现～7个波，常见的为～5个波，波长一般为5000~7000 km ，相当于60~120个经度，振幅一般为10~20个纬距。长波自西向东移动，移速较慢，平均移速在10个经距／ d 以下，有时呈准静止性，甚至会向西倒退。一般维持3~5天以上。长波移动速度公式为

C=U-β(L/2π)^2=U-β/k^2​

C是长波移动速度，U是西风风速，L是波长，k是波数，β=（2Ω/R)•cosφ​

北半球500hPa登高面图

从北半球500 hPa 的等高面图上可以看到在中纬度环绕极地的西风带中，叠加有7个长波，波长（两槽线之间的距离）在3000~4000 km 。每个长波槽前的地面图上都对应有锋面气旋族的活动，而与此气旋族对应的高空短波叠加在高空长波上，并随长波槽前的西南气流向东北方移动。长波槽和脊的活动不仅是维持大气环流的一种重要机制，而且是中高纬度较小尺度天气系统产生和发展的背景条件。因而长波的稳定和调整往往引起与其相联系的天气系统的变化，甚至造成环流形势的转换。

(3）短波

短波的波长和振幅较小，波长小于50个经距或3000 km ，围绕地球波数达到8个以上。短波活动多出现在平直西风气流上，随着平直西风气流自西向东移动，移速较快，生命期短。短波槽一般比较浅薄，多数出现在对流层中下部，往往叠加在长波之上。短波的振幅可以相差很大，移速也不相同。一种是振幅较小的波动，其振幅一股小于5个纬距，此类波移速快，约为每天10~15个经度，而且是一个个接踵而至；另一种是具有中等振幅的波动，其振幅约为5~8个纬距，移速约为每天5~15个经度。因槽前与脊后多偏西南气流，它将暖空气在北输送，有暖半流；槽后与脊前多偏四北气流，它将冷空气向南输送，有冷平流1。从铅直方向看，槽前暖平流引起地面减压，有利于气旋发展，易产生上升气流，多阴雨天气，尤以槽线附近最甚；

槽后冷平流使地面加压，有利于反气旋发展，多为辐散下沉气流，天气晴好。

短波虽然在高空环流形势中表现得很微弱，但一次高空槽活动反映了不同纬度间冷、暖空气的一次交换过程，给中、高纬地区造成阴雨和大风天气。