噴射氣流與亂流


可不可以介紹一下噴射氣流?在西風帶的噴射氣流跟在其他地方的有什麼不同?
  1.  噴射氣流(Jet Stream):此係指相當強烈氣流之集中帶。多發生於西風帶中之上(高)對流層,亦可向下發展到中對流層。
  2. 夏季上(高)對流層(300-200hPa)在喜馬拉雅山南麓,印度、北印度洋一帶亦可發生強烈東風噴射氣流。冷季一般在亞洲地區上對流層噴射氣流(Upper Level Jet;ULJ)常有兩支。一支在中緯地區,一在北緯28-35度間。此兩支常在東海或日本地區合併。根據世界氣象組織(WMO)規定,凡是探空觀測風速大於等於50kt者,認為都有噴射氣流存在,都要編報最大風速的風向風速及所在高度。
  3. 在下對流層(850、700hPa)凡是有風速較大(V大於等於25kt)且有垂直風切(風切:單位距離內風之向量差)者,稱為低層噴流(Low Level Jet;LLJ) ,因LLJ對發生惡劣天氣現象影響很大,所以大家都對LLJ極為重視,從事此項研究。
  4. 西風噴射氣流原則上是環繞整個地球,但會有斷裂亦常因高聳的地形(如青康藏高原)而有位置及強度的改變。
  5. 上對流層噴流(ULJ)的入口區,尤其是入口區的右方,一般伴隨有對流雲雨的發生、低壓的發生及加強。

什麼是西風帶的噴射氣流?

按世界氣象組織(WMO)的定義,凡是風速≧50kt且有垂直風切(△V/△Z>0或<0)者,稱為噴射氣流(Jet Stream),大多發生於中緯地區高空的西風帶中,但這種強烈的風於夏季亦可發生於喜馬拉雅山南端的印度及印度南部、北印度洋、中南半島及南海地區高空(30000-40000呎)的東風中。為了有所區別,凡是發生於中緯度地區強烈的噴射氣流稱作西風帶噴射氣流。這種呈帶狀分布的噴射氣流,一年到頭都存在,但強度以冬季為最大。例如在華中、東海、日本一帶的強烈西風,最大風速常可達150-200kt甚或以上之強度。大陸地區強烈的西來風受西藏高原之阻擋而分裂,所以冷季常有南北兩支噴射氣流存在,北支沿青康藏高原以北,南支在青康藏以南經過,此兩支噴射氣流在東海、日本地區相會合成一支。
在西風噴射氣流之南緣,因有強烈反氣旋型風切(Wind Shear)而伴有強烈亂流,因為這種強烈亂流,多發生於30,000-40,000呎高空無雲情況下,所以稱為晴空亂流(Clear Air Turbulence;CAT),以資與雷雨雲中或山岳波中的亂流有所區別。

什麼是低層噴流?低層噴流對天氣影響如何?
 
  1. 低層噴流定義:所謂低層噴流(Low Level Jet;LLJ)係指低層風速等於或大於2 5 k t 且要有水平風切△V/△n>0及0及<0。
  2. 低層噴流對台灣天氣的影響:因為低層噴流為激發中尺度對流雲系的一種重要機制,氣象學者專家及預報人員均極為重視,研究者不少,並獲得很多成果。一般而論,伴隨低層風切(Low Level Wind Shear Line)南邊的西南風有低層噴流,則此系統必相伴發生大區域的對流雲系及雷陣雨,尤其在3~4月之春季及5~6月梅雨季,當伴有低層噴流的鋒面移到台灣,必造成顯著降水,甚至於豪大雨。有時即使僅有低層噴流通過台灣,亦可觸發顯著下雨,對台灣地區天氣的影響很大。

什麼是亂流?
 
  1. 所謂亂流(Turbulence),係一種流體流動之狀態,其瞬間速度呈現不規則及極為紊亂之起伏性變動。此種起伏變動常引起氣流之主要變形,並能在遠超過非渦動性或「層流」(Laminar Flow)中藉分子之擴散(Diffusion)及傳導(Conducting)作用之傳遞速率下輸送動量、能量及懸浮之物體。
  2. 在氣象上,大氣中之亂流可以由氣流本身所造成,這種亂流可以在雲中發生,例如積雨雲(Cb亦稱為雷雨雲)中就會有很強烈的亂流。亦可在無雲的高空中發生,例如在高空噴射氣流軸南方有時會有各種不同程度的亂流,這種無雲情況下的亂流,稱為晴空亂流(Clear Air Turbulence;CAT)現在的民航機多在30000~40000呎高空飛航,在碧空無雲所遭遇的亂流,就是典型的晴空亂流。此外亂流亦可因氣流受山脈(岳)地形影響而造成,例如在美國西岸坐飛機向東岸飛,通過落磯山期間經常所遭遇到的亂流,就是山岳亂流,如果當時山區有積雨雲發展,就會遭遇到兩者合併的亂流。

亂流發生的原因是什麼?不同強度的亂流特殊差異在哪?

就氣象觀點而言,大氣中亂流的發生是那層大氣極不穩定,伴有迅速上升及下降運動的表現,大氣中這種亂流情形正如山區下過豪大雨後,上游河水暴漲,快速在大小巨石滿布的河流中狂瀉而下引起的巨浪相仿。大氣中這種亂流可發生於雷雨中、山岳波中、噴射氣流有強烈風切處(晴空亂流),以及高空各種氣壓(高度)梯度有明顯改變之處。所以一般亂流可分成山岳波亂流、晴空亂流、積雨雲中的亂流。亂流強度愈大,表示它上升氣流及下降氣流速度愈大。在各種形成機制不同的亂流中,亂流強度有強有弱;在相同機制形成的亂流中,亂流強度亦有所不同。台灣地區可發生各種亂流,平時一般在地面上的人對亂流是很陌生的,但當我們坐飛機通過新竹一帶,因地形關係常會遭遇到一些亂流使飛機振動。在高聳的鋒面雲帶中,有時會嚇得使人不知所措,烏黑的在雷雨雲中,或在香港到台北30000~40000呎高空飛航中都會遭遇到各種強度不同的亂流。
 

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