熊秋芬，郭達(dá)烽，牛寧，張昕

（1.中國(guó)氣象局氣象干部培訓(xùn)學(xué)院，北京100081；2.江西省氣象臺(tái)，南昌330046）

溫帶氣旋暖鋒后彎云圖特征及結(jié)構(gòu)成因分析

熊秋芬1，郭達(dá)烽2，牛寧1，張昕1

（1.中國(guó)氣象局氣象干部培訓(xùn)學(xué)院，北京100081；2.江西省氣象臺(tái)，南昌330046）

盡管關(guān)于溫帶氣旋發(fā)展和演變的觀點(diǎn)不盡相同，但目前普遍被接受的兩種模型是：挪威氣旋模型、Shapiro和Keyser模型。以FY-2E衛(wèi)星云圖為基礎(chǔ)，先給出8個(gè)溫帶氣旋過(guò)程實(shí)例，然后結(jié)合常規(guī)高空、地面觀測(cè)及NCEP的1°×1°再分析場(chǎng)等資料，通過(guò)個(gè)例分析，對(duì)暖鋒后彎氣旋發(fā)生發(fā)展的環(huán)流背景、結(jié)構(gòu)及成因進(jìn)行分析。結(jié)果表明：（1）衛(wèi)星云圖顯示東亞陸地上溫帶氣旋存在T-bone結(jié)構(gòu)和暖鋒后彎的事實(shí)。（2）溫帶氣旋發(fā)生在500 hPa東亞大陸中高緯兩脊一槽的背景下，槽加深及下游脊的發(fā)展有利于氣旋的發(fā)展，與經(jīng)典溫帶氣旋發(fā)生發(fā)展的環(huán)流背景類似。（3）2012年5月11—13日個(gè)例分析表明蒙古氣旋中存在鋒面波動(dòng)、鋒面斷裂、T-bone結(jié)構(gòu)和暖鋒后彎、暖核被隔離現(xiàn)象；暖核可從地面向上伸展到600 hPa。（4）在地面氣旋初生和發(fā)展階段，地面氣旋中心西側(cè)高低層正相對(duì)渦度區(qū)呈后傾結(jié)構(gòu)；當(dāng)高低層正渦度區(qū)幾乎垂直重合時(shí)，地面氣旋停止發(fā)展；氣旋中心西側(cè)對(duì)流層中低層的鋒區(qū)一直存在。（5）當(dāng)高低層渦度平流差值為正、300 hPa正渦度平流引起的輻散疊加到對(duì)流層中低層鋒區(qū)之上，地面氣旋才會(huì)生成和發(fā)展。逐漸增強(qiáng)的暖平流從氣旋中心的東部和北部向氣旋的西部和西南部輸送，從而形成了衛(wèi)星云圖上的T-bone結(jié)構(gòu)和暖鋒后彎現(xiàn)象。

溫帶氣旋；云圖特征；暖鋒后彎；結(jié)構(gòu)特征；成因分析

熊秋芬，郭達(dá)烽，牛寧，等.溫帶氣旋暖鋒后彎云圖特征及結(jié)構(gòu)成因分析［J］.暴雨災(zāi)害，2016，35（4）：297-305

XIONG Qiufen，GUO Dafeng，NIU Ning，et al.Cloud characteristics and analysis of structure and mechanism on back-bent warm front in extratropical cyclone over East Asian land［J］.Torrential Rain and Disaster，2016，35（4）：297-305

引言

1922年Bjerknes等［1-3］利用他們先前的研究和中尺度觀測(cè)網(wǎng)提出了經(jīng)典溫帶氣旋發(fā)展和演變的概念模型，即挪威氣旋模型，這種冷鋒趕上暖鋒而形成錮囚鋒的特征［4］是冷鋒鋒區(qū)和冷鋒云帶較強(qiáng)。

隨著中尺度試驗(yàn)的開(kāi)展和衛(wèi)星云圖的使用，科學(xué)家對(duì)溫帶氣旋及鋒面的概念模型有了新的認(rèn)識(shí)，先后提出了“瞬時(shí)錮囚”［4，5，6］和分裂鋒［7，8］的概念，其特征是隨著逗點(diǎn)頭部的鋒區(qū)加強(qiáng)，相應(yīng)的云系也加強(qiáng)。1990年Shapiro和Keyser［9］發(fā)現(xiàn)海洋爆發(fā)性氣旋發(fā)展中具有T-bone”的鋒面結(jié)構(gòu)、暖鋒后彎和暖核隔離的現(xiàn)象，而不存在冷鋒趕上暖鋒形成的錮囚鋒，這修正了經(jīng)典溫帶鋒面氣旋模式中錮囚鋒的概念；這種模型的特點(diǎn)是具有T形（即“T-bone”）結(jié)構(gòu)的云帶、較強(qiáng)的東西向拉長(zhǎng)暖鋒鋒區(qū)和減弱的冷鋒鋒區(qū)［4，10］。熊秋芬等［11］、Tao等［12］也發(fā)現(xiàn)陸地上溫帶氣旋也有類似海洋爆發(fā)性氣旋暖鋒后彎的實(shí)例。

本文以星下點(diǎn)分辨率為5 km的FY-2E衛(wèi)星云圖為基礎(chǔ)，先給出8個(gè)溫帶氣旋過(guò)程實(shí)例，以揭示東亞陸地上的溫帶氣旋也存在T-bone結(jié)構(gòu)和暖鋒后彎的事實(shí)；然后結(jié)合常規(guī)高空、地面觀測(cè)資料及NCEP的 1°×1°再分析場(chǎng)等資料，通過(guò)個(gè)例分析，對(duì)這類暖鋒后彎氣旋發(fā)生發(fā)展的環(huán)流背景及結(jié)構(gòu)特征進(jìn)行了細(xì)致分析，最后用準(zhǔn)地轉(zhuǎn)理論探討了氣旋發(fā)生發(fā)展及暖鋒后彎的成因。

1　東亞陸地上暖鋒后彎溫帶氣旋的實(shí)例

利用FY-2E衛(wèi)星云圖來(lái)說(shuō)明陸地上溫帶氣旋在發(fā)生發(fā)展過(guò)程中存在“T-bone”的鋒面結(jié)構(gòu)、暖鋒后彎的現(xiàn)象，這里所選過(guò)程分別為2012年5月11—13日蒙古氣旋、2012年9月5—6日外興安嶺氣旋、2012年11月10—11日東北氣旋、2013年7月2—4日東北氣旋及西北利亞氣旋、2014年4月24—25日蒙古氣旋、2014年9月3—4日東北氣旋和2015年3月29—30日江淮氣旋和西伯利亞氣旋，圖1-7中方框?yàn)闅庑谖恢谩?/p>

FY-2E水汽云圖揭示了2012年5月11—13日蒙古氣旋發(fā)展過(guò)程中云系的變化特征，即由11日20時(shí)（北京時(shí)，下同）的斜壓葉狀云系（圖略）轉(zhuǎn)化為12日08時(shí)的逗點(diǎn)云系（圖略），再由12日20時(shí)逗點(diǎn)云系（圖1a）演變?yōu)?3日08時(shí)的螺旋云帶（圖1b）的過(guò)程。即從12日08時(shí)起，氣旋北部的暖鋒云系東西向拉長(zhǎng)，形成類似T形的結(jié)構(gòu)（圖1a）；并且暖鋒云系逐漸向氣旋中心的西部、西南及南部彎曲（圖1b）。

FY-2E紅外圖像顯示2012年9月5—6日外興安嶺氣旋在發(fā)展過(guò)程中表現(xiàn)為逗點(diǎn)云系（圖2），東西向暖鋒云系明顯，具有T形結(jié)構(gòu)（圖2a、b）；隨著發(fā)展的暖鋒云系逐步向氣旋的西部和南部彎曲，而冷鋒云帶在東移過(guò)程中逐漸減弱變窄（圖2c、d）。

2012年11月10日14時(shí)東北氣旋的逗點(diǎn)云系頭部非常大（圖3a）；11日02時(shí)、08時(shí)逗點(diǎn)云系的頭部向西、西南旋轉(zhuǎn)（圖3b、c），且冷鋒云帶繼續(xù)減弱、變窄，出現(xiàn)T形結(jié)構(gòu)和明顯的后彎特征；11日14時(shí)，逗點(diǎn)云系的頭部東西向拉長(zhǎng)、暖鋒云系進(jìn)一步向南旋轉(zhuǎn)（圖3d）。

2013年7月3日的FY-2E水汽云圖顯示分別有與西北利亞氣旋（左方框）和東北氣旋（右方框）對(duì)應(yīng)的逗點(diǎn)云系（圖4a），這2個(gè)氣旋云系在東移過(guò)程中都存在暖鋒云系東西向伸展并向氣旋的西南部、南部和東部彎曲的現(xiàn)象，且均為演變螺旋云系（圖4b）。

圖5表明2014年4月24—25日蒙古氣旋在緩慢東移過(guò)程中也表現(xiàn)為清晰的逗點(diǎn)云系和T形結(jié)構(gòu)，暖鋒云系在氣旋北部向東西伸展的同時(shí)，向氣旋的西部和西南部彎曲，而冷鋒云系在東移時(shí)逐漸減弱。

2014年9月3—4日東北氣旋（圖6a，b）在發(fā)展過(guò)程中已出現(xiàn)了明顯的螺旋結(jié)構(gòu)，暖鋒已從氣旋的后部、南部向氣旋的東部旋轉(zhuǎn)；至4日07時(shí)（圖略），氣旋頭部的暖鋒明顯發(fā)展，而冷鋒云系幾乎消失。

圖7給出了2015年3月29—30日江淮氣旋和西伯利亞氣旋的云圖演變特點(diǎn)，29日21時(shí)（圖7a）江淮有弱的氣旋生成，對(duì)應(yīng)我國(guó)東部有斜壓葉狀云系；到30日17時(shí)（圖7b）江淮氣旋東移減弱入海，斜壓葉狀云系演變?yōu)槎軤钤葡担谖鞑麃営卸狐c(diǎn)云系生成，且東西向的暖鋒云系明顯，具有暖鋒后彎的結(jié)構(gòu)。

通過(guò)以上對(duì)8個(gè)溫帶氣旋過(guò)程衛(wèi)星云圖的分析發(fā)現(xiàn)，這些東亞陸地溫帶氣旋在發(fā)展過(guò)程中均存在暖鋒云系東西向拉長(zhǎng)、形成“T-bone”結(jié)構(gòu)和暖鋒后彎特征的事實(shí)，表明“T-bone”和暖鋒后彎并不是海洋爆發(fā)性溫帶氣旋特有的現(xiàn)象［9］，東亞陸地上的溫帶氣旋也有這種特征。

2　氣旋發(fā)生發(fā)展的環(huán)流背景分析

這里以2012年5月11—13日蒙古氣旋和2012年11月10—11日東北氣旋過(guò)程為例來(lái)說(shuō)明暖鋒后彎氣旋發(fā)生發(fā)展的環(huán)流背景的演變特點(diǎn)。

2.12012年5月11—13日蒙古氣旋過(guò)程

2012年5月11日08時(shí)500 hPa圖上（圖略），東亞大陸中高緯為兩脊一槽的形勢(shì)，兩脊分別位于西西伯利亞和我國(guó)東北-雅庫(kù)茨克，低槽在貝加爾湖西部-內(nèi)蒙古西部；11日20時(shí)（圖略），隨著500 hPa貝加爾湖西部-內(nèi)蒙古西部低槽加深東移，地面氣旋在該槽前的蒙古國(guó)中部生成，中心海平面氣壓為1 000 hPa［11］；12日08時(shí)（圖8a）500 hPa低槽東移到貝加爾湖東部并發(fā)展成低渦D，同時(shí)其下游的高壓脊也強(qiáng)烈發(fā)展，對(duì)應(yīng)地面蒙古氣旋中心（L）移到蒙古國(guó)東部，氣壓也快速下降至989 hPa；12日20時(shí)以后（圖略），500 hPa低渦中心與地面蒙古氣旋中心接近重合，中心的氣壓逐漸升高，氣旋減弱。另外，從圖8a還可以看出，地面蒙古氣旋中心L位于300 hPa呈氣旋式彎曲的高空急流出口區(qū)的左側(cè)，有利于氣旋的發(fā)展［13］。

2.22012年11月10—11日東北氣旋過(guò)程

從2012年11月9日20時(shí)500 hPa圖上（圖略）可以看出，東亞大陸中高緯同樣表現(xiàn)為兩脊一槽的形勢(shì)，兩脊分別位于我國(guó)新疆-西西伯利亞和我國(guó)東北-雅庫(kù)茨克地區(qū)，低槽位于貝加爾湖南部-內(nèi)蒙古西部；與2012年5月11—13日08時(shí)蒙古氣旋過(guò)程相比，此次過(guò)程中槽脊的位置略偏南，偏東。至10日08時(shí)（圖略），隨著500 hPa貝加爾湖南部-內(nèi)蒙古西部低槽的加深東移，地面氣旋在內(nèi)蒙古東南部生成，中心海平面氣壓為1 019 hPa（圖略）。此后500 hPa低槽繼續(xù)東移發(fā)展成低渦，其下游的高壓脊也在發(fā)展東移（圖略），地面氣旋也東移且進(jìn)一步加深；至11日08時(shí)（圖8b），500 hPa低渦及低槽已移到我國(guó)東部沿海，低渦（槽）前地面氣旋中心L位于遼寧，中心海平面氣壓下降到1 000 hPa以下；11日20時(shí)以后，500 hPa低渦（槽）快速東移到日本海，地面氣旋中心也移出我國(guó)。同樣，從圖8b也可以看出，這次東北氣旋中心L也位于300 hPa呈氣旋式彎曲的高空急流出口區(qū)的左側(cè)，對(duì)氣旋的發(fā)展有利。

從上述2個(gè)個(gè)例的分析可知，2012年的這2次溫帶氣旋均發(fā)生在500 hPa東亞大陸中高緯兩脊一槽的形勢(shì)下，在低槽東移并發(fā)展成低渦的同時(shí)，其下游的高壓脊也加強(qiáng)，地面氣旋生成于高空槽前、并隨著高空槽（渦）的發(fā)展而加深，與經(jīng)典的溫帶氣旋發(fā)生發(fā)展的環(huán)流背景相同［14］。高空急流出口區(qū)的左側(cè)也有利于地面氣旋發(fā)展。

3　氣旋的結(jié)構(gòu)特征

限于篇幅，這里僅以2012年5月11—13日蒙古氣旋為例來(lái)分析氣旋發(fā)生發(fā)展過(guò)程中水平和垂直結(jié)構(gòu)的演變特點(diǎn)。

3.1水平結(jié)構(gòu)分析

圖9給出了這次蒙古氣旋在對(duì)流層低層700 hPa上的位溫、風(fēng)場(chǎng)和位勢(shì)高度的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。11日08時(shí)700 hPa上（圖略）沿東北-西南向、連續(xù)鋒區(qū)的右側(cè)有氣旋式環(huán)流出現(xiàn)，對(duì)應(yīng)地面有閉合的低壓生成，中心氣壓為1 004 hPa（圖略）。至11日20時(shí)700 hPa低壓中心附近有明顯的冷鋒和暖鋒鋒區(qū)（圖9a），對(duì)應(yīng)地面氣旋中心伴有冷鋒和暖鋒［11］。12日08時(shí)700 hPa低壓中心已向東移動(dòng)，且氣旋式環(huán)流加強(qiáng)（圖9b）；而在低壓中心附近冷鋒鋒區(qū)的溫度梯度減弱，原來(lái)連續(xù)的鋒區(qū)此時(shí)開(kāi)始斷裂，暖鋒鋒區(qū)則從低壓中心向低壓的北部伸展但鋒區(qū)略有收縮變窄?？梢?jiàn)，在氣旋強(qiáng)烈發(fā)展過(guò)程中并不存在地面冷鋒趕上暖鋒形成錮囚鋒的現(xiàn)象，而是冷鋒和暖鋒逐漸分離［11］；鋒面氣旋的這種演變階段稱為鋒面的T-bone，因?yàn)橄驏|移動(dòng)且減弱的冷鋒已與后彎的暖鋒垂直。

隨著氣旋式環(huán)流的繼續(xù)加強(qiáng)，12日14時(shí)700 hPa上空冷鋒鋒區(qū)繼續(xù)東移進(jìn)入暖區(qū)，而在低壓北部的暖鋒鋒區(qū)則向西發(fā)展，因此主要的鋒生區(qū)出現(xiàn)在氣旋西（后）部與新的極地冷空氣相伴的北風(fēng)氣流里（圖9c）；而這時(shí)地面氣旋中心也進(jìn)一步加強(qiáng)，為984 hPa，暖鋒向氣旋中心的西側(cè)彎曲，冷鋒減弱東移［11］。13日02時(shí)，700 hPa冷鋒鋒區(qū)進(jìn)一步東移，后彎的暖鋒和極地冷空氣氣旋式旋轉(zhuǎn)包圍了低壓中心（圖9d），在低壓中心附近形成了相對(duì)暖的中心，其位溫值為292 K，即暖核被“隔離”出來(lái)；在700 hPa暖核形成的同時(shí)，對(duì)應(yīng)地面氣旋中心被暖鋒包圍，冷鋒進(jìn)一步減弱東移［11］，中心氣壓為986 hPa，相比之前已有上升（圖略），表明此時(shí)在地面氣旋強(qiáng)度已開(kāi)始減弱。以上分析表明蒙古氣旋在發(fā)展過(guò)程中存在與海洋爆發(fā)性氣旋模型類似的4個(gè)階段：即鋒面波動(dòng)、鋒面斷裂、T-bone結(jié)構(gòu)和暖鋒后彎、暖核被隔離，與經(jīng)典的挪威學(xué)派不同［4］。

另外，分析地面、850 hPa和700 hPa以上層次的溫度場(chǎng)（圖略）可知暖核的厚度可伸展到600 hPa。

3.2垂直結(jié)構(gòu)分析

與圖9對(duì)應(yīng)的氣旋發(fā)展不同階段，沿地面氣旋中心溫度場(chǎng)、風(fēng)場(chǎng)和渦度場(chǎng)的垂直演變特點(diǎn)見(jiàn)圖10。11日20時(shí)地面氣旋初生時(shí)，氣旋中心L東、西兩側(cè)對(duì)流層中低層分別有強(qiáng)鋒區(qū)，其上空垂直風(fēng)切變較強(qiáng)；中心西側(cè)正相對(duì)渦度區(qū)隨高度向西傾斜，且對(duì)流層中低層相對(duì)渦度數(shù)值大于流層上層（圖10a）。12日08時(shí)（圖10b）地面氣旋上空垂直風(fēng)切變加大，其西側(cè)對(duì)流層中低層鋒區(qū)變窄、而東側(cè)鋒區(qū)減弱；整層正相對(duì)渦度區(qū)坡度變陡，高層正相對(duì)渦度值增大且超過(guò)低層，地面氣旋處于發(fā)展期。12日14日（圖10c），氣旋上空垂直風(fēng)切變維持，其西側(cè)的鋒區(qū)繼續(xù)變窄，東側(cè)鋒區(qū)減弱消失；高、低層正相對(duì)渦度區(qū)在同一垂直軸上，但高層正相對(duì)渦度值仍大于低層，且高層正相對(duì)渦度中心位于地面氣旋中心L的正上方，氣旋將停止發(fā)展。13日02時(shí)（圖10d），氣旋上空垂直風(fēng)切變減小，其西側(cè)鋒區(qū)也在減弱，高低層正相對(duì)渦度區(qū)出現(xiàn)前傾的配置，地面氣旋中心被填塞。

可見(jiàn)當(dāng)氣旋上空垂直風(fēng)切變較大，其西側(cè)對(duì)流層中低層鋒區(qū)強(qiáng)，整層正相對(duì)渦度隨高度向西傾斜時(shí)，氣旋發(fā)生發(fā)展；當(dāng)氣旋上空垂直風(fēng)切變維持，對(duì)流層中低層鋒區(qū)變窄，高低層正相對(duì)渦度區(qū)垂直重合時(shí)，氣旋停止發(fā)展。當(dāng)垂直風(fēng)切變和對(duì)流層低層鋒區(qū)減弱，高層正相對(duì)渦度已超前于低層時(shí)，氣旋減弱。這次蒙古氣旋過(guò)程中渦度場(chǎng)的演變特征與文獻(xiàn)［14］和文獻(xiàn)［15］中經(jīng)典的溫帶氣旋個(gè)例類似，但氣旋西側(cè)的鋒區(qū)明顯強(qiáng)于文獻(xiàn)［14］和文獻(xiàn)［15］個(gè)例，與該次過(guò)程中極地冷空氣補(bǔ)充和暖鋒鋒區(qū)向氣旋的西部彎曲有關(guān)。

4　氣旋發(fā)生發(fā)展和暖鋒后彎成因分析

用準(zhǔn)地轉(zhuǎn)垂直運(yùn)動(dòng)方程［16，17］可對(duì)地面氣旋發(fā)生發(fā)展的成因進(jìn)行解釋。準(zhǔn)地轉(zhuǎn)垂直運(yùn)動(dòng)方程是通過(guò)溫度平流和高、低層渦度平流差值來(lái)確定垂直運(yùn)動(dòng)區(qū)域的，即暖平流越強(qiáng)，高低層正渦度平流差值越大，則上升運(yùn)動(dòng)愈強(qiáng)，地面氣旋發(fā)展；反之，則氣旋減弱。而Petterssen［18］認(rèn)為高空正渦度平流引起的輻散對(duì)溫帶氣旋的發(fā)生發(fā)展也有作用，即當(dāng)對(duì)流層上層正渦度平流產(chǎn)生的輻散疊加在對(duì)流層中低層鋒區(qū)上時(shí)，地面氣旋會(huì)生成并發(fā)展。因此這里采用準(zhǔn)地轉(zhuǎn)垂直運(yùn)動(dòng)方程并結(jié)合Petterssen的渦度發(fā)展觀點(diǎn)來(lái)討論2012年5月11—13日蒙古氣旋發(fā)生發(fā)展的機(jī)制，即考慮中低層暖平流和高低層正渦度平流的差值對(duì)這次地面氣旋的貢獻(xiàn)，而不考慮非絕熱加熱項(xiàng)的作用。同時(shí)也分析了3.1節(jié)中對(duì)流層中低層暖鋒后彎和“暖核”隔離的過(guò)程。

4.1700 hPa溫度平流

從圖8和圖9可知，這次蒙古氣旋發(fā)生在500 hPa高空槽前、其下游暖脊明顯發(fā)展的環(huán)流背景下；且700 hPa鋒區(qū)明顯，即氣旋在東北-西南向的鋒區(qū)上開(kāi)始生成發(fā)展，而鋒區(qū)上會(huì)伴有冷暖平流的變化。

圖11給出了700 hPa溫度平流的演變特征。11日20時(shí)地面蒙古氣旋L在700 hPa暖平流下方生成（圖11a）；氣旋西部、南部為冷平流，而其東部和北部為暖平流。至12日08時(shí)（圖11b），氣旋上空暖平流增強(qiáng)，氣旋也在發(fā)展；冷平流沿偏西氣流（圖9b）由氣旋西部和南部移到了氣旋的東南部，而氣旋北部的暖平流在增強(qiáng)，且沿偏東氣流向氣旋的西北部移動(dòng)，與圖9b中冷鋒鋒區(qū)和暖鋒鋒區(qū)的變化對(duì)應(yīng)。12日14時(shí)（圖11c），地面氣旋處于溫度平流幾乎為0的區(qū)域，氣旋停止發(fā)展；冷平流減弱并沿偏南氣流（圖9c）向氣旋的東部和東北部移動(dòng)，而增強(qiáng)的暖平流則沿偏北氣流向氣旋的西部移動(dòng)；同時(shí)，氣旋西南部有新的冷平流出現(xiàn)，與圖9c中新的冷空氣補(bǔ)充有關(guān)。13日02時(shí)（圖11d），地面氣旋處于冷平流的區(qū)域，氣旋的強(qiáng)度減弱；但在氣旋南側(cè)有被冷平流包圍的暖平流中心，與圖9d中的“暖核”W對(duì)應(yīng)；即原來(lái)已移到氣旋東北部的冷平流繼續(xù)向氣旋北部和西部移動(dòng)、同時(shí)氣旋西南部新的冷平流向東移動(dòng)，切斷了氣旋西部向西南的移動(dòng)的暖平流，形成暖平流中心和“暖核”。

由此可見(jiàn)，700 hPa暖平流有利于氣旋的生成和發(fā)展；逐漸增強(qiáng)的暖平流從氣旋中心的東部和北部向氣旋的西部和西南部輸送，形成了衛(wèi)星云圖上的T形結(jié)構(gòu)和暖鋒后彎；冷平流從氣旋中心的西部和南部向氣旋的東部和北部、西部輸送，與極地補(bǔ)充的冷平流包圍了后彎的暖平流，形成了暖平流中心和“暖核”。

4.2高、低層渦度平流

11日20時(shí)（圖12a）地面氣旋中心上空的300 hPa為正渦度平流，存在高空輻散（圖略），700 hPa為負(fù)渦度平流（圖略），高低層渦度平流差值為正；而此時(shí)700 hPa為暖平流控制，氣旋開(kāi)始生成。12日08時(shí)地面氣旋處于300 hPa氣旋式彎曲的高空急流出口區(qū)的左側(cè)圖8a），相應(yīng)的正渦度平流增大到6×10-9s-2以上（圖12b），高空輻散有所增強(qiáng)，700 hPa負(fù)渦度平流維持（圖略），高低層正渦度平流差值增大；而700 hPa有明顯的暖平流，地面氣旋發(fā)展（見(jiàn)文獻(xiàn)［11］中的圖2）。12日14時(shí)，地面氣旋上空的300 hPa正渦度平流（圖12c）減弱到幾乎為0，高空輻散減弱，而700 hPa則轉(zhuǎn)為正渦度平流（圖略），因此高低層渦度平流的差值為負(fù)；同時(shí)700 hPa暖平流均接近0，高低層渦度平流差值和中低層的溫度平流不利于氣旋的發(fā)展，此時(shí)氣旋中心海平面氣壓達(dá)到本次過(guò)程的最低值［11］。至13日02時(shí)，地面氣旋上空的300 hPa為負(fù)渦度平流（圖12d）及輻合區(qū)，而700 hPa正渦度平流加大（圖略），高低層負(fù)渦度平流差值加大；700 hPa為冷平流控制，地面氣旋減弱。

通過(guò)上面的分析可知，12日14時(shí)之前，當(dāng)高低層渦度平流差值為正、300 hPa正渦度平流引起的輻散氣流疊加到對(duì)流層中低層暖平流之上，地面氣旋才會(huì)生成和發(fā)展；13日02時(shí)當(dāng)高低層渦度平流差值為負(fù)、沒(méi)有與300 hPa正渦度平流對(duì)應(yīng)的輻散區(qū)、沒(méi)有對(duì)流層中低層暖平流的斜壓機(jī)制，氣旋則停止發(fā)展。

5　結(jié)論和討論

通過(guò)以上衛(wèi)星云圖、環(huán)流背景、結(jié)構(gòu)特征及成因的分析可以得到，文中所研究的溫帶氣旋具有如下特點(diǎn)：

（1）與經(jīng)典錮囚鋒氣旋不同，這類氣旋在衛(wèi)星云圖上表現(xiàn)為明顯的“T-bone”結(jié)構(gòu)和暖鋒后彎的現(xiàn)象。

（2）與經(jīng)典溫帶氣旋發(fā)生發(fā)展的背景相似，暖鋒后彎的溫帶氣旋發(fā)生也在500 hPa東亞大陸中高緯兩脊一槽的背景下，槽加深及下游脊的發(fā)展有利于氣旋的發(fā)展。

（3）2012年5月11—13日個(gè)例分析表明蒙古氣旋中存在鋒面波動(dòng)、鋒面斷裂、T-bone結(jié)構(gòu)和暖鋒后彎、暖核被隔離現(xiàn)象；暖核可從地面向上伸展到600 hPa。

（4）在地面氣旋初生和發(fā)展階段，地面氣旋中心西側(cè)高低層正相對(duì)渦度區(qū)呈后傾結(jié)構(gòu)；當(dāng)高低層正渦度區(qū)幾乎垂直重合時(shí)，地面氣旋停止發(fā)展；相對(duì)渦度的這種變化與經(jīng)典溫帶氣旋一致。但對(duì)流層中低層鋒區(qū)比經(jīng)典溫帶氣旋強(qiáng)。

（5）當(dāng)高低層渦度平流差值為正、300 hPa正渦度平流引起的輻散氣流疊加到對(duì)流層中低層鋒區(qū)之上，地面氣旋才會(huì)生成和發(fā)展。逐漸增強(qiáng)的暖平流從氣旋中心的東部和北部向氣旋的西部和西南部輸送，從而形成了衛(wèi)星云圖上的T-bone結(jié)構(gòu)和暖鋒后彎現(xiàn)象。本文有關(guān)溫帶氣旋發(fā)生發(fā)展的形勢(shì)和結(jié)構(gòu)及成因僅限于少數(shù)個(gè)例，今后有待于通過(guò)大量的實(shí)例來(lái)進(jìn)一步歸納和總結(jié)。

Tao等［12］指出，暖鋒后彎的現(xiàn)象是溫帶氣旋發(fā)展后期普遍存在的現(xiàn)象，并不僅僅存在于海洋爆發(fā)性氣旋中，在大陸上也常常見(jiàn)到。因此以往關(guān)于衛(wèi)星圖像上錮囚鋒的分析有待于結(jié)合現(xiàn)代高時(shí)空分辨率的觀測(cè)資料進(jìn)一步研究和討論。

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（責(zé)任編輯：鄧雯）

Cloud characteristics and analysis of structure and mechanism on back-bent warm front in extratropical cyclone over East Asian land

XIONG Qiufen1，GUO Dafeng2，NIU Ning1，ZHANG Xin1
（1.China Meteorological Administration Training Center，Beijing 100081；2.Jiangxi Meteorological Observatory，Nanchang 330046）

Although there are many different views on the formation and evolution processes for extratropical cyclones，the classical Norwegian cyclone model and Shapiro-Keyser cyclone model are commonly accepted.Based on FY-2E satellite images，8 extratropical cyclone cases were studied.Then，the background，the frontal structure and mechanism of cyclones were analyzed using conventional observations，and NCEP 1°×1°reanalysis data.The results indicate the following.（1）The back-bent warm fronts of extratropical cyclones were found over East Asian land from FY-2E satellite images.（2）The extratropical cyclogenesis with back-bent warm front occurred under the conditions of a trough and ridge downward had developed at 500 hPa.This background is the same as that for a classical cyclone.（3）Four stages，such as incipient frontal cyclone，frontal fracture，frontal T-bone and bent-back front，frontal T-bone and warm seclusion were observed in the extratropical cyclone that occurred on 11-13 May 2012，and its warm core extended up to the 600 hPa level.（4）During the development of the surface cyclone，the positive vorticity centers tilted rearward with height.While weakening，they were vertically overlapped at different levels. There were frontal zones in the low-middle troposphere.（5）It was also found that cyclone would develop when the differential vorticity advection between 300 hPa and 700 hPa was positive，and the divergence caused by positive vorticity advection at 300 hPa was located above the warm advection at 700 hPa.Back-bent warm front of extratropical cyclone was accompanied by strong warm advection which were conveyed westward and southward at 700 hPa.

extratropical cyclone；satellite image；back-bent warm front；structure；mechanism

P443

A

10.3969/j.issn.1004-9045.2016.04.001

2016-02-12；定稿日期：2016-05-18

中國(guó)氣象局預(yù)報(bào)員專項(xiàng)（CMAYBY2015-039，CMAYBY2015-096，CMAYBY2015-097）

熊秋芬，主要從事天氣分析預(yù)報(bào)教學(xué)和研究。E-mail：xiongqf@cma.gov.cn

郭達(dá)烽，主要從事中短期天氣預(yù)報(bào)業(yè)務(wù)和研究。E-mail：guodafeng@sina.com