聲明:
- 本文為個人分析, 僅供個人交流與學(xué)習(xí)之用.
- 作者水平有限, 也是初次撰寫這類天氣分析, 疏漏之處難免, 歡迎讀者指正.
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Part I 環(huán)流形勢簡要復(fù)盤：
A. 極地高壓與阻塞
當(dāng)前北半球北冰洋洋盆被一異常極高占據(jù), 極高略偏心于北亞拉普捷夫海一側(cè). 北大西洋在侯平均（23th~27th）上顯示的狹長阻塞實質(zhì)上是原本位于冰島北部的北大西洋阻塞在阻塞南北支流兩個波列的相速差聯(lián)合作用下經(jīng)歷槽前冷平流打擊后在北美巴芬灣一帶重建的表現(xiàn)（堪稱教科書一般經(jīng)典的阻塞的不連續(xù)后退）.
事實上, 北極濤動（AO）自11月中旬以來長期處于負相位.
B. 極渦與北支
極地渦旋在前面提到的極地高壓和北大西洋阻塞的共同擠壓下, 呈現(xiàn)破碎的多極型分布:
主極渦位于北亞一側(cè), 對應(yīng)有從西西伯利亞平原到遠東的廣闊的冷堆支持, 冷心-45℃, 從流場和位勢上看有多個次中心, 總體呈狹長的橫槽橫亙于北亞高緯. 先前北亞高緯度緯向環(huán)流盛行, 北支西風(fēng)急流平直且偏強, 極赤熱交換偏弱, 北亞一側(cè)累積了相當(dāng)?shù)男眽何荒? 為接下來一周我國全境的寒潮爆發(fā)積累了熱力條件.
副極窩位于加拿大北極群島附近, 明顯偏弱, 對應(yīng)冷心-43℃. 目前已經(jīng)在新建立的巴芬灣阻塞的北側(cè)西風(fēng)氣流引導(dǎo)下移動到格陵蘭北部一帶. 接上阻塞東側(cè)的西北氣流后將大規(guī)模的冷平流輸送到原本已經(jīng)趨于錮囚的冰島以南溫旋對應(yīng)的后部冷槽中, 使得該溫旋重新獲得了斜壓位能而有所再生發(fā)展, 該冷槽（切斷）重新成為一個活躍的頻散源向下游頻散能量, 促進下游歐亞大陸的長波調(diào)整, 為下游歐亞大陸的寒潮爆發(fā)提供了必要條件，這將在后面提到.
另外 阿拉斯加海上空也有一個在極高的擠壓下碎裂的勢力較弱小的破碎的極窩, 對應(yīng)冷心-35℃, 原地徘徊少動，在西風(fēng)基流下略有東移，逐漸淺化.
我們看到, 目前極地北支西風(fēng)正在經(jīng)歷一個長波調(diào)整階段, 先前一個階段東西半球的R波波數(shù)呈明顯的不對稱分布, 西半球可以分析出3個個長波, 分別對應(yīng)阿拉斯加海的低槽,北美大槽, 大西洋洋中槽, 而東半球只能分析出2個長波, 對應(yīng)北亞的大橫槽, 地中海切斷的前身槽. 橫槽上有不穩(wěn)定短波發(fā)展.
北美一側(cè)徑向擾動振幅很大, 中緯度的多個切斷和高緯度的阻塞構(gòu)成了徑向的異常偶極子. 北大西洋不穩(wěn)定瞬變擾動亦很活躍, 形成了北大西洋氣旋族，極赤熱交換頻繁.
相比之下北亞一側(cè)則西風(fēng)平直，盛行緯向環(huán)流, 對于我國來說僅有北支短波與南支高原渦東移配合誘導(dǎo)高緯度的冷空氣小幅擴散南下, 中緯度冷空氣不活躍, 大氣靜穩(wěn), 這樣的條件下先前印緬槽活躍，槽前的暖平流造成了我國中東部的大范圍持續(xù)陰雨天氣.
從長波的波數(shù)來講，破碎的極渦導(dǎo)致全球可以分析出5個長波, 大大超過了冬季12月初3-4波的氣候平均態(tài); 從長波的分布上講, 西半球波長短, 東半球波長長, 全球R波分布不平衡，勢必要發(fā)生大規(guī)模的長波調(diào)整。從24h變高圖上看, 西半球北美東岸大西洋一側(cè)有顯著而劇烈的變高波列, 從頻散源的角度講目前位于紐芬蘭近海的再北美切斷的冷平流支持下先前發(fā)展較為顯著的溫旋和冰島南側(cè)的再生溫旋都是非定常瞬變擾動, 都是較強的頻散源，兩者的頻散作用相互疊加，導(dǎo)致大西洋勢必成為下一波長波調(diào)整的源地.
下圖是北大西洋的兩個溫帶氣旋, 在北大西洋暖流的潛熱非絕熱加熱項支持和兩者分別依賴的五大湖切斷和格陵蘭北部副極渦的強冷平流提供的斜壓位能支持下, 兩者的實力都非常強勁, 中心氣壓<960hPa, 曾經(jīng)的發(fā)展速度按照24h降壓標(biāo)準(zhǔn)都達到了爆炸性氣旋的標(biāo)準(zhǔn), 圖中可以看到, 兩個氣旋目前都已經(jīng)發(fā)展到錮囚階段. 對應(yīng)的高空槽未來將作為重要的頻散源向下游頻散能量.
北太平洋方面事實上是上一波長波調(diào)整的源地： 我們注意到約五日前（11月24日）阿留申群島南方有一氣旋族趨于錮囚, 高空對應(yīng)一個寬廣的洋中冷槽, 槽中的冷空氣是先前從東亞大槽中灌入的, 之前是這一氣旋族發(fā)展的能量來源, 從300hPa波通量圖上我們看到, 錮囚后這一異常的寬冷槽作為頻散源向下游頻散能量： 在下游依此形成了頻散波列A: 阿拉斯加脊-五大湖槽-巴芬灣阻塞（其中這個頻散波列對于巴芬灣阻塞的形成起到了動力學(xué)上的促進作用, 而巴芬灣的阻塞對于下游的北大西洋鋒面波發(fā)展起到關(guān)鍵作用）.
27日的300hPa波通量圖上我們還可以看到, 北大西洋上空有一支較強的頻散波列B向沿副熱帶急流波導(dǎo)區(qū)向下游傳播, 對應(yīng)的頻散源是北美東岸迅猛發(fā)展的溫旋, 這個波列在下游一個波長處激發(fā)的槽也在動力上支持了冰島南部的溫旋的再生. 再進一步促進頻散波列向下游傳播. 由此可見，多種分析盡管途徑不同，得到的結(jié)果是相似的.
再回到北太平洋方面, 阿留申一帶的錮囚氣旋族消散后, 冷寬槽內(nèi)冷堆依舊很強， 北太平洋西風(fēng)急流依然強勁, 中高緯度溫度梯度依舊很大, 依舊有支持氣旋族發(fā)展的熱力條件. 結(jié)果就是上游移來的一個南支不穩(wěn)定短波（事實上是從東移的長波尾部甩出來的小槽）在急流上獲得了發(fā)展, 也得到了頻散波列C的支持, 形成了太平洋上空的一個短波切斷, 低空對應(yīng)一個爆發(fā)性發(fā)展的溫旋，后續(xù)將成為副熱帶急流波導(dǎo)區(qū)重要的頻散源.
同時，東移的阿留申大寬槽在東移中分裂, 導(dǎo)致后槽呈明顯的疏散態(tài)勢，在后槽槽位上的正渦度平流支持下，北美沿岸有溫旋發(fā)展，目前已經(jīng)登陸北美西岸, 發(fā)展到錮囚階段. 高空對應(yīng)溫哥華上空的一個冷渦.
后槽被迅速東移的南支短波前強盛的暖平流導(dǎo)致的正變高切斷, 北段槽后脊前西北氣流攜帶北亞高緯的冷堆灌入切斷，形成了之前所述的阿拉斯加海一個孱弱的小極渦.
C. 南支
南支方面, 首先不得不提到的是強大的地中海切斷, 當(dāng)前的地中海切斷源于直布羅陀一短波，得以于上游北大西洋溫旋的發(fā)展的頻散波列而發(fā)展, 在脊前西北冷平流的作用下迅速加深, 爾后與下游亞平寧半島的短波合并成為一長波, 接著在持續(xù)的強頻散波列B的作用下繼續(xù)加深, 與北部挪威海的北支脊位反相疊加, 最終在西側(cè)暖平流侵入下成為一個切斷.
頻散波列沿著副熱帶波導(dǎo)區(qū)繼續(xù)傳播, 在黑海強迫出一個南支脊位, 此時恰好冰島東側(cè)的阻塞崩潰重建, 其東側(cè)的副極渦橫槽原本會因為阻塞崩潰而南擺, 但是此時恰逢南支反相疊加, 使槽呈匯聚態(tài)勢，橫槽暫時淺化北收, 保留了冷堆的實力. 后面會提到, 該低槽就是導(dǎo)致我國下一輪寒潮的主力. 屬于非常典型的低槽東移型寒潮.
頻散波列繼續(xù)傳播, 依此強迫出 黑海槽-青藏高原脊-華西槽, 其中黑海槽后續(xù)東移上青藏高原在地形項作用下淺化, 出高原后又在地形項作用下重新發(fā)展, 是我國下一輪寒潮水汽的重要來源.
副熱帶方面, 在當(dāng)前弱厄爾尼諾事件的大氣響應(yīng)下, 菲律賓以東對應(yīng)walker環(huán)流的異常下沉支, 因而今年秋冬季西北太平洋副熱帶高壓異常偏北偏強, 目前脊線依舊保持在20N附近, 持塊狀.
熱帶方面, 目前整個北半球都處于熱帶氣旋活動的沉寂期, 各個洋區(qū)沒有擾動發(fā)展和氣旋活動, 暫時不會影響高緯度西風(fēng)環(huán)流.
Part II 環(huán)流形勢展望：
A. +0h ~ +72h
極高依舊維持穩(wěn)定, 略有西移, 盤旋在巴倫支海附近.
歐亞大陸方面, 在北大西洋非定常擾動的頻散波列能量支持下, 加之東歐平原上的大寬脊在脊前暖平流的支持下迅速向東北發(fā)展并隆起, 脊前的西北氣流將新地島一帶的寒冷極地氣團源源不斷地輸送到被南支脊托起的橫槽中, 橫槽一邊東移一邊堆積冷源, 在南支的異相疊加下暫時無法轉(zhuǎn)豎.由于北支相速快于南支, 橫槽移動到烏拉爾山一線時終于趕上南支槽位略有轉(zhuǎn)豎, 但由于西風(fēng)急流偏強，槽中的冷空氣沒有大規(guī)模南下. 此時該低槽槽前的溫旋開始發(fā)展, 850hPa開始出現(xiàn)明顯的溫度平流, 標(biāo)志著橫槽徹底轉(zhuǎn)豎, 從此便可視為經(jīng)典的低槽東移型寒潮.
槽線移動至巴湖時低槽對應(yīng)的極渦與東西伯利亞的冷堆合并, 一定程度上補充了冷堆沿途的氣團變性消耗, 東西伯利亞的冷堆中的冷源順著極渦的環(huán)流灌入巴湖槽中. 巴湖槽的迅速發(fā)展使之成為一個重要的頻散源, 在下游強迫出頻散波列： 貝湖脊-遠東槽-阿留申脊. 對于東亞一側(cè)長波調(diào)整具有深遠的意義.
由于東亞方面在巴湖槽頻散源下發(fā)生了大規(guī)模的長波調(diào)整, 并且頻散源頻散出的波列波長較短, 原本靜止在高緯度的長波橫槽變?yōu)槎滩? 便無法維持靜止波的狀態(tài), 整個長波波列向東移動, 推動整個遠東的冷堆東移入海, 巨大的斜壓位能和海面的非絕熱加熱項的作用, 以及遠東槽前的正渦度平流作用下, 在勘察加半島附近的北支急流下誕生了全新的氣旋族.
根據(jù)GFS對于瞬變擾動的預(yù)報, 北海道以東極有可能誕生一個新的炸彈氣旋, 巔峰可達960hPa, 勢必成為下一階段長波調(diào)整的重要頻散源. 瞬變擾動中繼了上游巴湖傳來的頻散信號, 繼續(xù)向下游傳播, 進行長波調(diào)整.
與此同時, 北太平洋方面, 原先位于中太平洋的南支方面的溫旋繼續(xù)發(fā)展至錮囚, 相應(yīng)的高空槽切斷為一冷渦, 在之前所述的北海道至阿留申群島的頻散源作用下, 阿拉斯加海的頻散脊位強烈發(fā)展, 強盛的暖平流直沖冰洋. 但是由于氣旋族東側(cè)的氣旋較弱, 失去動力支援后脊位沒有得到顯著發(fā)展. 阿拉斯加脊的強盛的脊前西北氣流將冰洋洋盆的寒冷空氣直接灌入寬闊的北美大槽西側(cè).
說回西半球情況. 西半球作為本輪長波調(diào)整的源地, 本身也進行了明顯的長波更替, 原本“擁擠”的R波波列明顯在亞洲一側(cè)長波調(diào)整的作用下變得“寬松”了:
北太平洋中部南支槽對應(yīng)的溫旋作為一個重要的頻散源, 在下游依次動力強迫出加州槽-五大湖脊-紐芬蘭槽位. 冰島以東的切斷槽位逐漸脫離西風(fēng)急流主軸, 在格陵蘭副極渦東部南風(fēng)的控制下逐漸并入冰洋冷堆, 長波波數(shù)-1.
巴芬灣一帶的阻塞盡管在動力條件支持下冰島以東重建至巴芬灣, 但是明顯失去了北大西洋暖流的下墊面條件感熱支持, 另一方面, 格陵蘭副極渦南部不斷分裂出旋轉(zhuǎn)槽打擊阻塞, 巴芬灣阻塞終于在槽前冷平流和正渦度平流的雙重打擊下徹底東移崩潰. 但是必須指出的是: 巴芬灣阻塞這個位置本質(zhì)上不利于阻塞穩(wěn)定, 實質(zhì)上又經(jīng)歷了一個類似不連續(xù)后退的過程, 由于南北支的相速差, 槽后北支脊位和南支方面的五大湖脊位同相疊加, 最終在大奴湖一帶得以重建. 阻塞脊位被切斷后滑落至北美大寬槽中, 逐漸崩潰.
長波波數(shù)調(diào)整后, 紐芬蘭近海的槽逐漸東移入大西洋, 說回歐洲方面的情況, 之前提到冰島切斷北收并入副極渦的過程中, 南部分裂出的小槽成為新的地中海切斷補充了南支波列. 新的地中海切斷槽前的暖平流, 加之β效應(yīng)將東移的舊地中海切斷為南北兩支. 北支并入北支西風(fēng), 南支繼續(xù)東傳, 上游南支波列的活躍勢必導(dǎo)致未來10天內(nèi)印緬槽的活躍, 結(jié)合偏強的副高給我國南方帶來充沛的水汽.
此番長波調(diào)整后, 我們看到, 北支長波依舊呈四波態(tài)勢, 分別對應(yīng)東亞大槽, 阿留申切斷, 北美大槽, 北大西洋切斷. 但是波長的分布變得均勻, 全球的長波呈現(xiàn)大規(guī)模寒潮爆發(fā)后常見的Wave4模態(tài).
B. +72h ~ +144h
繼續(xù)展望, 北亞東移的低槽東移至貝湖一線, 與原本位于遠東的主極渦合并后, 低槽演變?yōu)橹鳂O渦南側(cè)的一道旋轉(zhuǎn)槽, 轉(zhuǎn)豎南下, 為我國全境帶去一次強寒潮天氣過程.
新地島脊位在暖平流和上游頻散的動力支持下向北突進, 補充了盤旋于新西伯利亞群島一帶的極高. 全球北支4波的態(tài)勢愈發(fā)明顯. 由于長波波長明顯偏短于靜止波, 相位整體東移.
北大西洋的南支槽在對應(yīng)的氣旋錮囚后演變成切斷逐漸滑落至低緯.
阿留申一帶的低槽由于β效應(yīng)尾部被切斷.
加州的南支槽位東移后與位于加拿大北極群島的主極渦同相疊加, 重建了北美大槽. 極地, 格陵蘭一帶的主極渦中冷堆不斷堆積. 重建的北美大槽槽前北大西洋又有新的氣旋族發(fā)展. 成為新的頻散源. 在下游激發(fā)出英格蘭脊-東歐槽-烏拉爾山脊, 位于巴倫支海的極渦在頻散波列的動力支持和格陵蘭主極渦的冷平流支持下逐漸發(fā)展東移南壓, 未來將逐漸取代遠東的主極渦成為北亞一側(cè)的副極渦.
值得一提的是舊地中海切斷的北段與北支合并后南部又分裂出來一個移速飛快的短波小槽, 沿著西伯利亞脊位南下至巴貝一線, 未來在強寒潮過程結(jié)束后將配合南支印緬槽為我國再帶去一輪補充冷空氣, 該輪冷空氣實力孱弱, 但是由于南支水汽充沛, 形成了“南高北低”的異相疊加態(tài)勢, 將為我國南方帶來一輪降水天氣過程.
C. +144h ~ +240h
之前提到, GFS對于瞬變擾動的預(yù)報認為, 北海道以東極有可能誕生一個新的炸彈氣旋, 巔峰可達960hPa, 勢必成為下一階段長波調(diào)整的重要頻散源, 該頻散源向下游依此頻散出 阿留申脊-阿拉斯加槽-加州脊頻散波列. 其中阿留申脊徑向發(fā)展極為猛烈, 在極地與西伯利亞脊位打通, 形成一條高壓壩將原先位于遠東的主極渦切斷.
而阿拉斯加海的溫旋, 得到冷槽中冷平流的支持而發(fā)展, 根據(jù)預(yù)報亦達到爆發(fā)性氣旋標(biāo)準(zhǔn), GFS認為巔峰可達963hPa, 相應(yīng)的冷槽也阿拉斯加海的冷槽也劇烈發(fā)展, 成位頻散波列的重要中繼源, 受其影響, 洛基山脈的脊位在頻散波列和地形項支持下劇烈隆起, 最終被切斷形成加拿大阻塞.
被東北太平洋氣旋族中繼的頻散波列繼續(xù)東傳, 在下游一個波長處支持了紐芬蘭近海的氣旋族對應(yīng)高度槽位的加深, 將北地群島主極渦的寒冷空氣導(dǎo)流至低槽中, 使得溫旋和低槽劇烈發(fā)展. 瞬變擾動劇烈發(fā)展將頻散波列繼續(xù)中繼東傳. 當(dāng)然涉及如此之多的瞬變擾動發(fā)展, 不確定因素很多, 況且考慮到數(shù)值預(yù)報的時效性, 可信度還存疑. 有趣的是, 至此, 歷史仿佛走過了一個輪回.
盡管時效尚遠, 我們還是可以看到一個大致的趨勢: 東亞強寒潮爆發(fā)后長波調(diào)整的歷史進程并沒有結(jié)束, 全球范圍內(nèi)的瞬變擾動又迎來了一次大爆發(fā)，對應(yīng)新的一次長波調(diào)整, 北太平洋東部和北大西洋極有可能迎來爆發(fā)性氣旋, 對應(yīng)緯向環(huán)流的劇烈發(fā)展. 頻散波列將主要沿著副熱帶急流波導(dǎo)區(qū)傳播, 激起我國上游的振幅較大, 波長較短的南支波列.
由于北大西洋南支急流下氣旋族的活躍, 未來不斷有猛烈的溫旋掀起上游南支急流的波瀾. 上游活躍的南支意味著未來一段時間印緬槽和高原渦的活躍, 未來10-20天我國南方水至汽供應(yīng)充沛, 北支方面由于主極渦被切斷后東移入海, 上游被西伯利亞阻塞控制, 呈現(xiàn)西脊東槽的態(tài)勢, 全國寒潮過后冷空氣以東路擴散和西路小槽冷空氣為主, 勢力孱弱, 與南支西南暖濕氣流對峙, 則有可能迎來大范圍的陰雨天氣. 考慮到南支短波活躍, 相速較快, 則出現(xiàn)2-3日的晴雨交替的可能性較大.
更長遠地來看, 東歐的槽位中因為冷空氣堆積將有所發(fā)展東移, 在下墊面的支持下, 日后很可能取代遠東的極渦切斷完成東亞大槽的更替, 在合適的環(huán)流配置下成為北亞方面的副極渦.
新一輪的長波調(diào)整至此告一段落.
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