井苗苗， 傅 剛

(中國(guó)海洋大學(xué)海洋與大氣學(xué)院海洋氣象系，山東 青島 266100)

2014年1月北大西洋上一爆發(fā)性氣旋個(gè)例分析?

井苗苗， 傅 剛??

(中國(guó)海洋大學(xué)海洋與大氣學(xué)院海洋氣象系，山東 青島 266100)

利用美國(guó)國(guó)家環(huán)境預(yù)報(bào)中心(NCEP)水平分辨率為1(°)×1(°)的FNL全球格點(diǎn)再分析資料、氣象衛(wèi)星合作研究所(CIMSS)的紅外衛(wèi)星云圖資料和歐洲中期天氣預(yù)報(bào)中心(ECMWF)的海表面溫度(SST)資料，對(duì)2014年1月3—7日發(fā)生在北大西洋上的一爆發(fā)性氣旋個(gè)例進(jìn)行分析，通過(guò)位勢(shì)渦度(PV)、斜壓性指數(shù)(BI)、水汽通量等物理量分析了氣旋爆發(fā)前后的高低空環(huán)流形勢(shì)，并利用多個(gè)剖面對(duì)氣旋內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行了分析。結(jié)果表明，高層正的PV大值區(qū)在初始階段已存在于氣旋上游，并隨著氣旋的發(fā)展演變?yōu)椤般^”狀；低層的正PV區(qū)在初始階段很弱，爆發(fā)前12 h最強(qiáng)，與非絕熱加熱有關(guān)，低層的斜壓性指數(shù)和水汽通量也在爆發(fā)前12 h最強(qiáng)。當(dāng)?shù)孛鏆庑行拇┻^(guò)高空急流軸后，氣旋爆發(fā)性發(fā)展。高空PV和急流動(dòng)量沿鋒面下傳，低層暖濕空氣向氣旋上方輸送，相互作用促進(jìn)氣旋發(fā)展。

爆發(fā)性氣旋； 天氣形勢(shì)分析； 位勢(shì)渦度； 斜壓性指數(shù)

爆發(fā)性氣旋(Explosive Cyclone)的概念最初由Sanders and Gyakum[1]在1980年提出，他們把中緯度氣旋的中心氣壓值(規(guī)范化到60°N/S)在24 h內(nèi)下降24 hPa以上，即氣旋的中心海平面氣壓降低率(或加深率)大于1 hPa/h(1 Bergeron)的溫帶氣旋稱為爆發(fā)性氣旋。由于使用資料時(shí)間分辨率的提高，該定義中的時(shí)間間隔由24 h改為12 h，本文的加深率采用Yoshida and Asuma[2]的計(jì)算方法，其定義式為：

(1)

其中:P為氣旋中心的海平面氣壓值；t為分析時(shí)刻；Pt-6和Pt+6分別為6h前和6h后的氣旋中心氣壓值；φ為氣旋中心所在的緯度。

大量的統(tǒng)計(jì)結(jié)果[3-5]表明，自北美大陸東岸向東北大西洋移動(dòng)的氣旋路徑具有較大的密度。有學(xué)者[6-8]研究指出，根據(jù)上下層準(zhǔn)地轉(zhuǎn)強(qiáng)迫對(duì)中層垂直運(yùn)動(dòng)的相對(duì)貢獻(xiàn)，大西洋爆發(fā)性氣旋可分為三類：A類有明顯的低層強(qiáng)迫和連續(xù)的傾斜；B類有明顯的上層強(qiáng)迫，下層強(qiáng)迫隨時(shí)間增強(qiáng)，傾斜隨氣旋爆發(fā)而減弱；C類有很強(qiáng)的上層強(qiáng)迫(與B類相似的量級(jí))和很弱的下層強(qiáng)迫，傾斜隨氣旋爆發(fā)保持不變或增強(qiáng)。GrayandDacre[9]進(jìn)一步指出，A類氣旋的生成源地在落基山脈的東部；B類氣旋的生成源地靠近美國(guó)東海岸；C類氣旋多發(fā)生在海上。

開(kāi)展對(duì)大西洋爆發(fā)性氣旋的研究對(duì)提高爆發(fā)性氣旋的認(rèn)識(shí)水平、豐富海洋氣象學(xué)的研究?jī)?nèi)容具有十分重要的意義。本文研究的個(gè)例屬于B類氣旋，其中心氣壓最低值為932.8hPa，中心氣壓最大加深率為3.26hPa/h，且該氣旋從生成到衰亡的生命史較長(zhǎng)，移動(dòng)路徑自西南向東北橫跨北大西洋。本文旨在分析該氣旋的演變過(guò)程以及氣旋爆發(fā)前后的高低空環(huán)流形勢(shì)和高低空相互作用，以期加深不同動(dòng)力學(xué)和熱力學(xué)因子在氣旋發(fā)展不同階段的作用的理解。

1 資料與方法

本文使用的資料如下：(1)美國(guó)國(guó)家環(huán)境預(yù)報(bào)中心NCEP(NationalCentersforEnvironmentalPrediction)提供的FNL(FinalAnalyses) 全球格點(diǎn)資料，水平分辨率為1(°)×1(°)，垂直分為26層, 時(shí)間間隔為6h，下載地址：http://rda.ucar.edu/datasets/ds083.2/。(2)氣象衛(wèi)星合作研究所CIMSS(CooperativeInstituteforMeteorologicalSatelliteStudies)提供的紅外衛(wèi)星云圖資料，西北大西洋的衛(wèi)星云圖時(shí)間間隔為3h，東北大西洋的衛(wèi)星云圖時(shí)間間隔為6h，下載地址：http://tropic.ssec.wisc.edu/archive/。(3)歐洲中期天氣預(yù)報(bào)中心ECMWF(EuropeanCentreforMedium-RangeWeatherForecasts)提供的海表面溫度(SST)資料，水平分辨率為0.25(°)×0.25(°)，時(shí)間間隔為24h，下載地址：http://apps.ecmwf.int/。

本文利用位勢(shì)渦度(PV)、假相當(dāng)位溫、斜壓性指數(shù)(BI)、水汽通量等物理量對(duì)氣旋爆發(fā)前后的高低空環(huán)流形勢(shì)進(jìn)行分析，它們的計(jì)算方法將在下文詳述。同時(shí)，還從多個(gè)剖面對(duì)氣旋內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析。

2 氣旋演變過(guò)程

首先分析氣旋移動(dòng)路徑(見(jiàn)圖1)以及氣旋中心氣壓值和氣壓加深率隨時(shí)間的變化曲線(見(jiàn)圖2)。2014年1月3日00UTC，氣旋中心位于美國(guó)東部的帕姆利科灣，中心氣壓值為1 003hPa，此后氣旋向東北方向移動(dòng)并發(fā)展，期間加深率有所降低。3日18UTC后，氣旋中心氣壓值迅速下降，4日06UTC，其中心氣壓加深率達(dá)到最大值3.2hPa/h。4日18UTC，氣旋中心位于51°N，41°W，氣壓值降到932hPa，此時(shí)氣旋強(qiáng)度最大，加深率低于1.0hPa/h。此后加深率為負(fù)值，系統(tǒng)東移并緩慢衰退。5日12UTC，氣旋中心向東北方向移入冰島與愛(ài)爾蘭島之間的海域，最終在挪威海形成一個(gè)穩(wěn)定的低壓系統(tǒng)。值得注意的是，氣旋爆發(fā)前路徑與大陸東部的SST梯度大值帶基本一致。其中，SST梯度采用如下計(jì)算公式：

圖1 2014年1月3日00 UTC至7日12 UTC氣旋中心的 移動(dòng)路徑和海表面溫度梯度(填色，間隔為1×10-5 K/m)Fig.1 The track of cyclone center and sea surface temperature gradient (shaded，1×10-5 K/m interval) from 00 UTC 3 to 12 UTC 7 January, 2014

(2)

圖2 氣旋中心氣壓值(實(shí)線，hPa)和加深率 (虛線，hPa/h)隨時(shí)間的變化曲線Fig.2 Time series of central pressure (solid line, hPa) and deepening rate of central pressure (dashed line, hPa/h)

根據(jù)3日00 UTC至5日00 UTC的紅外衛(wèi)星云圖特征，氣旋的演變過(guò)程大體可劃分為以下4個(gè)階段：

初始階段 (3日00 UTC—3日12 UTC) 3日00 UTC (見(jiàn)圖3a)，美國(guó)東部沿海存在大片云團(tuán)，整體成團(tuán)塊狀，且可見(jiàn)云體中的細(xì)微部分，邊緣不整齊，較為松散。之后的12 h內(nèi)，云團(tuán)向東北方向移動(dòng)。3日12 UTC(見(jiàn)圖3c)，云團(tuán)南端出現(xiàn)一條東北-西南向的云帶，即冷鋒云系。

發(fā)展階段 (3日12 UTC—4日06 UTC) 3日18 UTC (見(jiàn)圖3d)，云團(tuán)的北端開(kāi)始向西北方向彎曲。之后的12 h內(nèi)，云團(tuán)北端的氣旋式彎曲更明顯，云團(tuán)整體呈逗點(diǎn)狀結(jié)構(gòu)。至4日06 UTC (見(jiàn)圖3f)，云團(tuán)覆蓋范圍擴(kuò)大，邊界清晰，北部呈現(xiàn)明顯的螺旋狀結(jié)構(gòu)，南部的冷鋒云系進(jìn)一步發(fā)展。

成熟階段 (4日06 UTC—5日00 UTC) 4日12 UTC (見(jiàn)圖3g)，云團(tuán)北部的螺旋狀結(jié)構(gòu)進(jìn)一步發(fā)展，螺旋帶外圍的東南部分成兩支：一支為東北-西南向的細(xì)長(zhǎng)云帶，即冷鋒云系，另一支為西北-東南向的短寬云帶，即暖鋒云系。此時(shí)地面氣旋中心位于螺旋狀結(jié)構(gòu)的中心。6 h(見(jiàn)圖3 h)后，云團(tuán)覆蓋范圍逐漸擴(kuò)大，螺旋帶中心出現(xiàn)“眼”狀結(jié)構(gòu)，云團(tuán)東南部的兩支云帶繼續(xù)發(fā)展，呈“人”字型。

衰亡階段 (5日00 UTC—6日06 UTC) 5日00 UTC(見(jiàn)圖3i)云團(tuán)北部的螺旋帶開(kāi)始減弱，結(jié)構(gòu)變得松散。隨后的24 h，云團(tuán)北部的螺旋帶緩慢消散，南部云帶整體東移至東北大西洋。

((a) 00 UTC3，(b) 06 UTC3，(c) 12 UTC3，(d) 18 UTC3，(e) 00 UTC4，(f) 06 UTC4，(g) 12 UTC4，(h) 18 UTC4，(i) 00 UTC5.)圖3 2014年1月3日00 UTC至5日00 UTC的紅外衛(wèi)星云圖Fig.3 Satellite cloud images in 3～5 January, 2014

圖4為3日00 UTC至4日18 UTC的海平面氣壓場(chǎng)、氣海溫差和10 m高度風(fēng)場(chǎng)的水平分布。3日00 UTC(見(jiàn)圖4a)，氣旋位于美國(guó)東海岸，其東南側(cè)氣海溫差(下文簡(jiǎn)稱溫差)為正值，即空氣溫度大于海面溫度，氣旋西北側(cè)為負(fù)值。隨后的12 h內(nèi)，氣旋向東北方向移動(dòng)，中心氣壓值逐漸下降。3日18 UTC(見(jiàn)圖4d)，閉合的海平面氣壓場(chǎng)呈東北-西南走向，冷鋒為正負(fù)溫差的分界線，冷暖鋒之間區(qū)域恰好為正溫差區(qū)域，氣旋中心東側(cè)的溫差明顯增大。同時(shí)，10 m高度風(fēng)場(chǎng)風(fēng)速明顯增大，且氣旋西南方向冷鋒處的氣旋性切變顯著。氣旋爆發(fā)前6 h(見(jiàn)圖4e)，氣旋中心附近正的溫差達(dá)到最大，可能與低空暖空氣的輸送有關(guān)；而氣旋西側(cè)的負(fù)溫差值也增大，可能與冷鋒后冷空氣入侵有關(guān)。氣旋南部風(fēng)場(chǎng)的氣旋性切變顯著。加深率最大時(shí)刻(見(jiàn)圖4f)，氣旋中心氣壓迅速降低，氣旋中心附近的正溫差減弱，西側(cè)負(fù)溫差梯度增大，冷暖鋒之間的正溫差區(qū)域呈逗號(hào)狀，與云圖上氣旋東側(cè)云的形狀相似。氣旋爆發(fā)后(見(jiàn)圖4g、h)，中心氣壓進(jìn)一步降低，正溫差減弱，氣旋范圍擴(kuò)大，南部風(fēng)場(chǎng)風(fēng)速顯著增大。

(線CiDi (i=1,…,4)用于剖面分析。 Lines CiDi (i=1,…,4) are used to analyze the vertical section.)圖4 (a) 2014年1月3日00 UTC, (b) 3日06 UTC, (c) 3日12 UTC, (d) 3日18 UTC, (e) 4日00 UTC, (f) 4日06 UTC, (g) 4日12 UTC 和 (h) 4日18 UTC的海平面氣壓場(chǎng)(實(shí)線，間隔6 hPa)、氣海溫差(填色，間隔3 K)和10 m高度風(fēng)場(chǎng)(箭頭，大于20 m/s)Fig.4 The fields of sea level pressure (solid lines, 6 hPa interval), air-sea temperature differences (shaded, 3 K interval) and 10 m-wind (arrows with values greater than 20 m/s) at (a) 00 UTC 3, (b) 06 UTC 3, (c) 12 UTC 3, (d) 18 UTC 3, (e) 00 UTC 4, (f) 06 UTC 4, (g) 12 UTC 4 and (h) 18 UTC 4 January，2014

3 高空形勢(shì)分析

首先分析300 hPa層上PV的分布特征。PV是用來(lái)診斷氣旋快速發(fā)展過(guò)程的重要工具[10]，其定義式為：

(3)

氣旋生成時(shí)，其上游高空已經(jīng)有PV大值區(qū)存在，此時(shí)氣旋中心(海平面氣壓場(chǎng)氣壓最低值中心)距PV大值區(qū)距離較遠(yuǎn)。3日06 UTC(見(jiàn)圖5a)，PV大值舌伸至地面氣旋的西北部，與氣旋中心距離縮短，且相對(duì)濕度低于20%。300 hPa急流位于PV大值區(qū)南側(cè)且強(qiáng)度較強(qiáng)，地面氣旋中心位于急流的南側(cè)。12 h后(見(jiàn)圖5b)，PV舌呈“鉤”狀，且與20%相對(duì)濕度等值線形狀吻合。前人[11-12]研究表明，爆發(fā)性氣旋經(jīng)常在上層有鉤狀的PV異常。David等[13]進(jìn)一步指出，由爆發(fā)性氣旋引起的大型降水中，61%的事件與上層鉤狀PV異常有關(guān)。此時(shí)急流位于鉤狀結(jié)構(gòu)的南側(cè)，地面氣旋中心向急流軸靠近。24 h后(見(jiàn)圖5c)，加深率最大，地面氣旋中心穿過(guò)急流軸，PV鉤到達(dá)地面氣旋上空。4日18 UTC(見(jiàn)圖5d)，PV鉤狀結(jié)構(gòu)消失，大值區(qū)完全覆蓋氣旋上空，此時(shí)地面氣旋中心完全穿過(guò)急流并位于其北側(cè)。

4 低層形勢(shì)分析

首先分析850 hPa層上風(fēng)場(chǎng)、位溫和PV的水平分布。3日06 UTC (見(jiàn)圖6a)，根據(jù)等位溫線密集程度可以看出氣旋西南側(cè)冷鋒較強(qiáng)，東北側(cè)暖鋒相對(duì)較弱。12 h后(見(jiàn)圖6b)，氣旋中心東北側(cè)的等位溫線密集，暖鋒增強(qiáng)，且PV值增大，沿暖鋒呈帶狀分布，氣旋東南側(cè)的暖平流向氣旋東部輸送暖空氣。18(見(jiàn)圖6c)和24 h(見(jiàn)圖6d)后，PV值逐漸降低，氣旋東南側(cè)的暖平流持續(xù)輸送暖空氣，這一點(diǎn)可從氣海溫差場(chǎng)(見(jiàn)圖4e)中看出，氣旋東部的正溫差值達(dá)到最大，而SST在發(fā)展過(guò)程中幾乎不變，說(shuō)明暖空氣輸送至氣旋東部。

下面分析850 hPa層上斜壓性指數(shù)(BI)和水汽通量的水平分布。斜壓性指數(shù)是用于分析爆發(fā)性氣旋的環(huán)境參數(shù)[14-15]，通常定義在850 hPa，其定義式為

(4)

圖6 (a) 2014年1月3日06 UTC, (b) 3日18 UTC, (c) 4日00 UTC和(d) 4日06 UTC 的 850 hPa風(fēng)場(chǎng)(箭頭，大于30 m/s)，位溫(實(shí)線，間隔4 K)和PV(填色，間隔為0.5 PVU)Fig.6 The fields of 850 hPa wind (arrows with values greater than 30 m/s), potential temperature (solid, 4 K interval) and PV (shaded, 0.5 PVU interval) at (a) 06 UTC 3, (b) 18 UTC 3, (c) 00 UTC 4 and (d) 06 UTC 4 January，2014

3日06 UTC(見(jiàn)圖7a)，氣旋附近斜壓性較弱，水汽自西南方向向氣旋中心輸送。12 h后(見(jiàn)圖7b)，即氣旋最大加深時(shí)刻前12 h，氣旋附近斜壓性增強(qiáng)，尤其是暖鋒的斜壓性最強(qiáng)，此時(shí)來(lái)自西南方向的水汽輸送也在氣旋東側(cè)達(dá)到最大值。18 h后(見(jiàn)圖7c)，斜壓性和水汽通量逐漸開(kāi)始減弱。4日06 UTC(見(jiàn)圖7d)，即氣旋加深率最大時(shí)刻，氣旋附近斜壓性進(jìn)一步減弱，水汽通量大值區(qū)與正的氣海溫差區(qū)(見(jiàn)圖4f)以及暖舌(見(jiàn)圖6d)的形狀相吻合，表明氣旋的爆發(fā)性發(fā)展與其東南側(cè)暖濕空氣的輸送有關(guān)。

圖7 同圖6，850 hPa的斜壓指數(shù)(填色，間隔為1×10-5 s-1)和水汽通量(實(shí)線, 間隔1 kg/(cm·hPa·s))Fig.7 As in Fig.6, but for baroclinic index(shaded, 1×10-5 s-1 interval) and vapour flux (solid lines, 1 kg/(cm·hPa·s) interval) at 850 hPa

5 高低空相互作用

分析3日18 UTC時(shí)PV和非絕熱加熱率沿線A1B1的垂直分布，Yanai[16]在研究熱帶云團(tuán)性質(zhì)時(shí)提出了視熱源的概念，其定義如下：

(5)

Q1/cp的空間分布可以視為大氣非絕熱加熱率的空間分布[17]。3日18 UTC(見(jiàn)圖8a)，PV自300 hPa向低層延伸，形成一條細(xì)長(zhǎng)的PV舌。低層850 hPa附近有一PV大值中心，強(qiáng)度達(dá)4 PVU，與非絕熱加熱率大值中心相對(duì)應(yīng)，說(shuō)明低層PV主要由于非絕熱加熱產(chǎn)生，其熱源可能與氣旋西部的負(fù)溫差區(qū)下墊面的暖水汽，遇到低層冷空氣凝結(jié)釋放潛熱有關(guān)(見(jiàn)圖4d)。低層的正PV區(qū)向上空延伸，與高層PV通過(guò)2 PVU等值線連接，形成PV塔，并自地面向高空西傾。

分析3日18 UTC時(shí)PV、水平風(fēng)速和假相當(dāng)位溫沿線E1F1的垂直分布，從圖8 b中可以看出，700 hPa以下假相當(dāng)位溫線密集，鋒區(qū)較強(qiáng)。高空的正PV大值區(qū)沿鋒面下伸，低層850 hPa鋒區(qū)附近有一較強(qiáng)的正PV值中心，PV值達(dá)4 PVU，高低層的正PV區(qū)通過(guò)1 PVU 等值線連接，在鋒區(qū)呈細(xì)長(zhǎng)的帶狀。鋒區(qū)上空200～300 hPa有一水平風(fēng)速大于80 m/s的急流中心，等風(fēng)速線自高空至地面呈漏斗狀分布。同時(shí)，800 hPa鋒前有一假相當(dāng)位溫低值中心，?θse/?z<0，表明低層大氣呈不穩(wěn)定狀態(tài)。源自對(duì)流層高層的冷空氣，表現(xiàn)為正的PV大值區(qū)存在于等熵面高層，由于等熵面陡峭，高層PV大值和急流風(fēng)速大值區(qū)沿等熵面迅速下滑到低層，動(dòng)量下傳，使低層系統(tǒng)發(fā)展增強(qiáng)，動(dòng)量增加。

圖9為沿線CiDi(i=1,…,4)的垂直剖面，其中C1D1和C3D3為沿氣旋路徑方向的直線。3日18 UTC，沿線C2D2(見(jiàn)圖9a)，氣旋西北側(cè)等溫線水平梯度大，為較強(qiáng)冷空氣，東南側(cè)上空有一濕舌上伸至400 hPa，氣旋上空有一干舌自西北向東南入侵。氣旋上空200～400 hPa有一水平風(fēng)速大于80 m/s的急流中心，等風(fēng)速線自高空向地面漏斗狀延伸，急流動(dòng)量在氣旋上空急劇下傳。沿線C1D1(見(jiàn)圖9b)，氣旋中心較暖較濕，東北側(cè)有暖舌濕舌向氣旋中心輸送暖濕空氣。4日06 UTC，即加深率最大時(shí)刻，沿線C4D4(見(jiàn)圖9c)，氣旋東南側(cè)上空的濕舌上伸減弱，風(fēng)速大于80 m/s的范圍擴(kuò)大，并下伸至500 hPa，等風(fēng)速線水平梯度增大，急流動(dòng)量進(jìn)一步下傳。沿線C3D3(見(jiàn)圖9d)，氣旋西南側(cè)的冷舌自高空伸向地面，東北側(cè)900 hPa處有一暖濕中心。

(圓點(diǎn)表示地面氣旋中心位置。 The round dot expresses the position of cyclone center.)圖8 (a) 沿線 A1B1的PV(填色，間隔 1 PVU)和非絕熱加熱率(實(shí)線，大于0.8 K/h，間隔0.4 K/h)的垂直剖面； (b) 沿線 E1F1的PV(粗實(shí)線，間隔1 PVU)，風(fēng)速(虛線，間隔20 m/s)和假相當(dāng)位溫(細(xì)實(shí)線，間隔4 K)Fig.8 The vertical section of (a) potential vorticity(shaded, 1 PVU interval) and diabatic heating rate (solid lines with values greater than 0.8 K/h, 0.4 K/h interval) along line A1B1; (b) potential vorticity (bold solid lines, 1 PVU interval), wind velocity (dashed lines, 20 m/s interval) and equivalent potential temperature (thin solid lines, 4 K interval) at 18 UTC 3 January，2014

(圓點(diǎn)表示地面氣旋中心位置。 The round dots indicate the position of cyclone center.)圖9 (a) 2014年1月3日18 UTC, (b) 3日18 UTC, (c) 4日06 UTC, (d) 4日06 UTC溫度(細(xì)實(shí)線，間隔4 K)， 比濕(虛線，間隔 1 g·kg-1)，風(fēng)速(粗實(shí)線，間隔20 m/s)沿線CiDi (i=1,…,4)的垂直剖面Fig.9 The vertical section along lines CiDi (i=1,…,4) of temperature(bold solid lines, 4 K interval), specific humidity (dashed lines, 1 g·kg-1 interval) and wind velocity (thin solid lines, 20 m/s interval) at (a) 18 UTC 3, (b) 18 UTC 3, (c) 06 UTC 4 and (d) 06 UTC 4 January，2014

6 總結(jié)與討論

本文對(duì)2014年1月3—7日發(fā)生在北大西洋上的一爆發(fā)性氣旋個(gè)例進(jìn)行了分析，得到以下主要結(jié)論：

(1)氣旋生成于美國(guó)東海岸，上游有高空正的PV大值區(qū)存在，隨著氣旋的發(fā)展演變?yōu)椤般^”狀；850 hPa的正PV大值區(qū)在初始階段較弱，沿暖鋒發(fā)展為細(xì)長(zhǎng)的帶狀，在氣旋加深率最大時(shí)刻前12 h(3日18 UTC)發(fā)展到最大，與非絕熱加熱有關(guān)。低層PV向上延伸與向下入侵的高層PV在鋒區(qū)形成顯著的PV塔。

(2)850 hPa的斜壓性指數(shù)和水汽輸送在初始階段也較弱，在氣旋加深率最大時(shí)刻前12 h(3日18 UTC)發(fā)展到最大。斜壓性指數(shù)在暖鋒處較大，水汽通量大值區(qū)與正氣海溫差區(qū)以及暖舌的形狀相吻合，表明氣旋的爆發(fā)性發(fā)展與其東南側(cè)暖濕空氣的輸送有關(guān)。

(3)氣旋生成時(shí)位于高空急流南側(cè)，在發(fā)展過(guò)程中逐漸接近急流軸，高空急流動(dòng)量在鋒區(qū)急劇下傳，低層暖濕水汽不斷輸送至氣旋上空，在加深率最大時(shí)刻，低層約900 hPa有暖濕中心，當(dāng)氣旋穿過(guò)急流軸后爆發(fā)性發(fā)展結(jié)束。

本文利用盡可能多的觀測(cè)資料對(duì)2014年1月3—7日發(fā)生在北大西洋上的一爆發(fā)性氣旋個(gè)例進(jìn)行了分析，但涉及該氣旋個(gè)例爆發(fā)性發(fā)展物理機(jī)制的許多問(wèn)題，如非絕熱加熱、高低空相互作用等，值得進(jìn)一步探究，計(jì)劃今后利用高分辨率數(shù)值模擬的結(jié)果進(jìn)行分析。

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責(zé)任編輯 龐 旻

Analyses of an Explosive Cyclone over the Northern Atlantic in January， 2014

JING Miao-Miao, FU Gang

(Department of Marine Meteorology, College of Oceanic and Atmospheric Science，Ocean University of China, Qingdao 266100, China)

Based on 1(°)×1(°) reanalysis data from National Centers for Environmental Prediction (NCEP), satellite cloud images from Cooperative Institute for Meteorological Satellite Studies (CIMSS) and sea surface temperature (SST) data from European Centre for Medium-Range Weather Forecasts (ECMWF), we performed analyses on an explosive extratropical cyclone occurred over the Northern Atlantic during 3～7 January， 2014. Some important physical variables, such as Potential vorticity (PV), baroclinic index (BI) and vapor flux, have been applied to analyze upper- and low-level circulation situation. The interaction between upper and low levels was examined with the aid of various vertical section analyses. The results show that the cyclone was generated downstream an upper-level preexisting PV anomaly, which evolved into the “PV hook” with time. No significant low-level PV could be identified during the initial phase, which strengthened up to 12 hours earlier the most deepening time, as well as baroclinic index and vapor flux. Especially, diabatic heating was responsible for development of low-level PV. The cyclone reached the most deepening time while its center passed through the axis of upper-level jet. Eventually, the upper-level PV and momentum produced by jet intruded downward along frontal surface while warm and moist bulk from low levels was transported upward, causing explosive intensification.

explosive extratropical cyclones; synoptic analyses; potential vorticity; baroclinic index

國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(41275049)資助 Supported by the National Natural Science Foundation of China(41275049)

2016-09-19；

2016-10-25

井苗苗(1993-)，女，碩士生。E-mail: jingmiaomiao0507@qq.com

?? 通訊作者：E-mail: fugang@ouc.edu.cn

P458.2

A

1672-5174(2017)07-001-09

10.16441/j.cnki.hdxb.20160327

井苗苗， 傅剛. 2014年1月北大西洋上一爆發(fā)性氣旋個(gè)例分析[J]. 中國(guó)海洋大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版), 2017, 47(7)： 1-9.

JING Miao-Miao, FU Gang. Analyses of an explosive cyclone over the Northern Atlantic in January 2014 [J]. Periodical of Ocean University of China, 2017, 47(7)： 1-9.