赤道波

赤道波又称热带波或低纬波。是赤道地区大气波动的的统称，主要特征是远离赤道是波动的振幅迅速衰减。

概念赤道波包括大气开尔文波（东传）、混合罗斯贝－重力波（西传），低纬罗斯贝波（东风波，西传）以及惯性－重力波（东传）。

关于“赤道波”的分析赤道波这一概念是帕尔默根据四十年代中太平洋马绍尔群岛地区所观测到的资料提出的。他认为这些波是一种与近赤道地区东风气流中的辐合区有关的扰动，并给出了一个简单模式。但是他并没有作进一步的分析研究。以后，由其是自从六十年代有了卫星云图以来，国内外先后有人对此作过评述，但多数对这种波的存在是怀疑的，或者基本上是否定的。

研究选用1979年全球大气试验中，我国在162°E附近的观测船所获得的资料，以及日本地球静止气象卫星云图和热带天气图，对赤道波进行分析。在太平洋的赤道波不仅存在，而且是赤道地区的一种多见的天气系统；它出现的频数与季节密切相关，且是在一定的大型环境流场下发生的；它的天气分布是随其出现的季节和结构不同而存在着显著差异。

观测事实将0—5°N、160—165°E之间的东风气流中，从1000毫巴向上至少伸展到850毫巴的槽线，定义为赤道波。附表中列出了1979年1—6月热带太平洋上观测到的赤道波的个例简况。可以看出，第一，在1、2、5、6月不连续的83天观测中，有12个赤道波活动，其中1、2月份的44天中只出现了3个，平均近15天1个；5、6月份的39天中则出现了9个，平均4天多就有1个，最频繁时，每天或隔天就有1个(如5月1、3、5、21、12日)；5、6月份的频数约为1、2月份的3倍。第二，这些波向上伸展的高度差异甚大，在1、2月比较浅薄，都只达850毫巴高度；而5、6月份则有一半以上的伸展到了700毫巴以上，其中最深厚的抵达500毫巴。第三，比较浅薄的波轴都是垂直的，而较深厚的波则既有垂直的，也有倾斜的。

赤道波出现的三种流塌形势图1是5月1日00时(世界时，下同)热带海平面天气图。在10°N—10°S、150°E以西的近赤道地区，南、北半球各有一条赤道辐合带，两者近于平行，北面的一条比南面的一条偏西一些。在此双辐合带以东的洋面上，为宽广的、来自南北半球的偏东风气流所占据。在这种地面流场形势下，在向南面赤道辐合带里汇合的偏东信风中，正好在赤道附近有一个赤道波。

另一种赤道波出现的流场形势如图2所示。在10°N—10°S之间完全为偏东风所代替；北半球150°E以东的赤道附近，南北半球信风辐合明显，并有一条信风辐合带，6月7日的赤道波就在这条信风辐合带上。这类赤道波占83天中所观测到的总波数的50%。可见，赤道附近的这种信风槽，是赤道波发生的一种重要流场形势。

第三种出现赤道波的流场形势如图3所示。这是北半球冬季、南半球夏季的一种典型形势；北半球冷风空气很强，20°N以南南洋面上盛行东北信风；有一条较强的赤道辐合带偏于南半球，位于14—16°S之间；缓冲带在赤道附近。该日就在缓冲带北侧的东风(或东东南风)与东北风切变处生成了一个赤道波。

6月1—8日，上述观测船活动在0—3°N、161—165°E区域内，观测到了3个赤道波。从图可见，依波轴的垂直分布，大体可分为垂直和倾斜两类。

（1）垂直类

以6月1日为例，从波顶到1000毫巴层，赤道波波顶达600毫巴附近，槽线垂直向下。速辐合，例如在700毫巴上波轴附近有风前为4米/秒。湿舌(用T—Td值表示湿度)从波底沿波轴附近向上伸至400毫巴以上。该波动产生的积云对流区位于波轴附近〔见图5a)，与湿度场的分布是一致的。5月份出现的这类波在风场特点和天气分布上都和垂直类构造相似；1、2月份出现的这种波，其天气表现不如5、6月份(即过渡季节)的清楚。从6月1日这个波的波顶再向上，到200毫巴，除500毫巴上的风向气旋性切变不明显外，400毫巴以上有一个深厚的东风倒槽叠加其上，估计这可能是一块上部正涡度区。这一点与辛普森(Simpson)等论述过的一种“热带波模式”类似。但其它8个波的上方基本上不存在这样一块正涡度区。至于此类波中各个波的伸展高度相差如此之大(见表1)，可能与对流层内东风层的垂直厚度有关。如6月1—8日，对流层内东风层在250毫巴以下，相应赤道波顶至少高达6的毫巴左右；而1、2月对流层内东风层最高的也只达到700毫巴附近，这期间的波顶都只达到850毫巴。

（2）倾斜类

6月4日和7日的赤道波结构属倾斜类(图4)。它们的共同特点是：波轴在垂直方向上向东或向西倾斜，并且倾斜最明显的只是在某一厚度内，而其余层次倾斜并不明显。如4日的波，波轴自西向东倾斜，最大倾斜在850—700毫巴之间；而7日的波，轴向自东向西倾斜，最大倾斜在1000—850毫巴之间。波后的风速辐合明显。如4日的波，700毫巴上波轴附近为东南风4米/秒，而波后紧靠波轴的位置风速为8米/秒；7日的一个波也类似，在850毫巴上，在波轴附近和波后风速分别为10米/秒和12米/秒。湿舌都位于波后，而伸展到400毫巴左右。它测船观测资料作出的时一空剖面图。从图可见，它们的云系分布如图5b、c所示，主要的积云对流区在波轴后部，波轴附近是晴空区，波轴前的云量比波轴后的云量少得多。这可能是由于这种波的辐合上升运动主要在波轴后面的缘故。另外，与7日的波相伴随的云量比4日的波的云量要多，这除了前者比后者表现得更深厚外，也许还与它们的波轴倾斜方向不同有关。

在水平方向上，赤道波的振幅向北减弱较快，估计它的振幅只有2—5个纬距。如6月1日在2°25'N附近测得的赤道波，在其北面约3个纬距处的91356站对此波就没有反映。可见赤道波向北减弱的速度比帕尔默模式中所示的还要快，而它的坏天气分布与模相比差异更大。所以帕尔默提出的赤道波模式需进一步研究。

研究结论从上述分析得出以下初步结论:：（1）赤道波是一种对流层中、下层有天气意义的天气系统。在北半球160—165°E的近赤道地区，这种波的发生频数，在过渡季节远大于隆冬。

（2）赤道波向上伸展的高度各不相同。有的波顶只伸展到850毫巴，有的则可抵达500毫巴。其差异主要是对流层内东风层的厚度不同造成的。

（3）赤道波的波轴在空间分布上有垂直和倾斜之分。垂直波表现为波轴附近辐合明显，湿舌沿波轴向上伸展，云和降水主要在轴线附近，倾斜波辐合主要在波轴后部，湿舌也落后于波轴，云和降水主要在波后，波轴附近反而为少云区。1

赤道波、赤道反气旋与台风的移动了解台风移动的路径，掌握台风未来的动向，是每个台风研究者所关注的。它不仅可以使人们提早做好防台措施，避免台风带来的灾害性破坏，减少人员伤亡和国家财产损失，而且还可以进行有针对性的、有侧重的防范，减少防台资金的投入。许多气象工作者为此做了大量的工作，也取得了相当可喜的成果。但由于台风活动的复杂性，尤其是一些路径异常的台风，寻找新的预报因子，发现新的预报机制，仍为台风研究的重点。

研究以1987—1991年8月，距我国大陆八个纬度以内的台风为研究对象。通过统计该时段内南海台风（见表2）发现北行或打转的台风有2个，占13.3；西北行的台风有4个，占26.7；西行（包括西北西行）的台风9个，占60。因此知道8月份是西太平洋副热带高压发展最强盛的时期。九月开始南退，但它对我国华南地区的控制仍占主导地位，强大的副高系统，一方面给南海台风提供了较强的偏东引导气流，另一方面阻挡了台风的北上，故造成8、9月份南海台风西行为主。

但此期间还有北行、西北行台风出现，而且，发现我国东部海区，北行转向和西北行台风数量也不少，这又是什么引发的呢？以下着重分析了在此期问台风西北行、北行的环境场特征，寻找影响台风路径的原因，重点放在赤道波、赤道反气旋这两个天气系统来讨论。

赤道波介绍赤道波是低纬地区一种具有天气尺度的波动，由于长期以来，人们研究印度季风较多，而赤道波所处的低纬地区，高度场表现又不明显，所以不常为人们所关注。通过对1987—1991年台风的分析发现，赤道波是一种比较常见、稳定的低纬大气系统，它对西南季风的加强、台风路径的异常都有一定的影响。据统计，仅1991年9月就有四个台风受至赤道波的影响。

（1）赤道波的形成发展和移动

过去人们多认为赤道波是由印度季风槽的西南气流引起低纬波动而产生，故有“赤道波隐藏于季风槽中”一说，如果上述说法成立，那么赤道波的生成应与西南气流的加强有关。但事实上，在赤道波生成过程中，西南气流有加强（1987年8月11日的赤道波）也有减弱，可见赤道波的生成与西南气流关系不大。通过流场分析，发现赤道波与赤道缓冲带受低纬地区低压系统拢动有关。我们知道，形成赤道缓冲带越赤道气流的主要通道集中在125—115°E和110—115°E附近，而越赤道气流可形成顺时针的高压环流，当低纬有较强低槽扰动时，在两个越赤道气流的主要通道之间常常被低槽截断，故形成关岛以西至菲律宾以南、南海南部至孟加拉湾南部为闭合高压或高压脊，中部为一低槽控制的赤道波系统。赤道波的生命史在5—6天之间。低纬大气系统在高层偏东气流的引导下，为自东向西移动。

（2）赤道波的结构

赤道波存在于500hpa以下的中、低层空间200hPa。以8711号台风赤道波为例，由于低纬地区记录偏少，我们以赤道波西部高压中心为参照点，对500hPa、高度场、700hPa、温度场分别制作合成图。由高度场合成图可以看到明显的高一低一高波动结构，波长在3500km左右，两高压中心强度都很强。温度场合成图与高度场配合较好，为深厚冷涡、暖高，系统比较稳定，东部高压的北部暖区为台风和西太平洋副高引起；西部高压北部的暖区为印度西南暖湿气流输送引发，其地面为降水区，有凝结潜热的释放，使高空变暖。赤道波南侧温度偏低，为澳洲冷高越赤道输送的结果。温度场波长为3100km左右，与高度场基本一致，与康洛弗提出的赤道波平均波长3100km左右基本吻合。

（3）赤道波对台风路径的影响

赤道波形成后，一方面可以引起影响台风的系统发生改变，另一方面也可以直接参与对台风路径的影响。

①赤道波西部高压的西南气流，为印度季风槽的建立和加强创造了条件。而它与印度季风槽相叠加，进一步使西南气流加强，可影响至我国华东地区，这对我国大陆西风槽的加深，西太平洋副高的东退减弱，都起了一定的促进作用，进而对台风路径产生影响。如8711号台风，随着赤道波的形成，西部高压脊与季风槽叠加，使西南气流加强。

②赤道波西部高压强盛时，将阻挡南海台风的西行，而其较强的西南气流，尤其当低层西南风出现平均12m/s以上时，如9116号台风，将促使南海台风右偏，进而使原来西行为主的台风转为西北行为主。

③赤道波形成后，冷槽与东部高压，也为我国东部海区提供了较强西南气流，这对西太平洋台风在该地区发生右转仍至东北行提供了条件。

赤道反气流热带辐合带的向赤道侧出现的反气旋天气系统，在适当条件下，可形成闭合的高压中心，即赤道反气旋。赤道反气旋也是一种低纬地区常见的天气系统。有资料显示7—9月，在15—10°N，90—140°E范围内，平均每年山现赤道反气旋达22个。我们研究的主要是影响我国的天气系统，故也主要着眼于90—140°E之间、赤道以北的赤道反气旋。

（1）赤道反气旋的生成

通过1987—1991年8、9月份天气图分析发现，赤道反气旋的生成主要有三种方式。

①赤道缓冲带生成赤道反气旋

赤道反气旋的生成，多数与赤道缓冲带有关，仅1987年8月就有这种赤道反气旋7个（见表3），此类赤道反气旋为澳洲冷高东北侧强东南气流越过赤道发生转向，生成赤道缓冲带，赤道缓冲带北伸的高压脊发生断烈而形成的。

②副高南撤断裂产生赤道反气旋

从天气学原理角度出发，当西风槽加深，并伴有强大冷空气东移时，由于冷平流的不断注入，西太平洋副高将减弱，东退南撤，南撤的副高脊在15°N以南发生断裂，则生成赤道反气旋，如1991年9月18日，菲律宾以东洋面。

③恢复性填塞生成赤道反气旋

通过分析发现有些赤道反气旋在其生成过程中，台风和热带气旋构成的热带辐合带在赤道反气旋生成之前就存在，赤道反气旋生成之后，其与西太平洋副热带高压中心重叠，热带辐合带仍存在，随着热带气旋、台风的急速西行、北上，关岛附近的低压带消失，生成了赤道反气旋。显然，由于热带副合带的阻挡，西太平洋副高无法南落生成赤道反气旋，而赤道反气旋南部赤道附近又为东北气流控制，而非东南越赤道气流，所以也不是赤道缓冲带生成赤道反气旋。那么，这种赤道反气旋是如何生成的呢？我们注意到其生成之前，关岛附近有较为深厚的低压系统，随着该低压系统的快速移出或消失，原低压系统地区，就会出现高压系统的恢复、堵塞，于是形成了赤道反气旋。

（2）赤道反气旋的结构及其移动

①赤道反气旋是一种空间尺度约为1000km左右，一般持续几天的大气尺度系统，它在中、低层较明显高层看不出来，中低空温压场对应一致，高压中心轴线向北倾斜，对应暖区，尤其其北侧为暖中心，这与北侧西太平洋副高和热带辐合带中的台风活动有关系。

②赤道反气旋在高层偏东气流的引导下，有自西向东移动的趋势，考虑到其生成的不同特点，又可主要分为西北型与西一西南型两类。

A.西北型

当赤道反气旋由赤道缓冲带生成时，由于其生成特点是南半球气流越赤道北上转向而形成，具有北上趋势，其西部又有越赤道气流引起的西南气流，使赤道反气旋移动发生有偏，形成西北行（包括偏北行）。如1987年8月中旬缓冲带北伸，于菲律宾东南部生成赤道反气旋，向北西行，18日与西伸副高合并，于南海北部消失。

B.西—西南型

这类赤道反气旋多由西太平洋副高南退断裂产生，具有南下趋势，故赤道反气旋西行或西南行，常与赤道缓冲带合并。如1987年8月下旬副高南落，23日于850hPa出现赤道反气旋，偏西行，至26日与赤道缓冲带合并，消失于孟加拉湾。

（3）赤道反气旋对台风发生发展及移动路径的影响

我们知道越赤道气流形成缓冲带是赤道反气旋形成的一个主要原因，而越赤道气流主要通道有两条：一是在125—130°E附近，在菲律宾东南转向成西南气流；二是在110—115°E附近的加里曼丹岛上空越过赤道，在南海南部转向成西南气流。故赤道反气旋也以该两地为多，我们称菲律宾东南的赤道反气旋为东赤道反气旋，加里曼丹岛上空的为西赤道反气旋。

过去人们就赤道反气旋对台风的影响的研究以西赤道反气旋为多，对东赤道反气旋则涉及较少。通过1987—1991年台风资料的分析发现，东赤道反气旋对台风的影响也是很重要的。

①东赤道反气旋的生成，与北面副高配合，使关岛至菲律宾的热带副合带加深，反气旋北部西南气流有利于该热带副合带内扰动的产生，进而有利于台风的发生与发展。如9120号台风，1991年9月19日开始通过赤道反气旋与西太平洋副高之间的热带副合带，强度加强，9月23日移出时，中心风速由40m/s增至55m/s。

②西北型东赤道反气旋的生成，会促使赤道缓冲带振幅加大，有利于诱发或加强赤道波，进而对台风路径的异常产生影响，如8711号台风，8月25日缓冲带生成东赤道反气旋，26日低层赤道波振副加大，东赤道反气旋中心北上，台湾、菲律宾的西南气流加强，台风于30日转为北上，之后东北行。

③东赤道反气旋对台风也有引导作用。当副高相对较弱，而东赤道反气旋较强时，在西南气流引导下，台风会发生转向。如8921号台风，1989年9月12日08时台风移至台湾北部，500、700、850hPa各层高度场都可见到副高脊线在台风北侧，但比较弱。500hPa上西风带平直，无大的西风槽脊活动，若不考虑东赤道反气旋的作用，台风应仍以西北移动为主，但850hPa天气图上，台风东南部有一较强赤道反气旋，并给台风提供了12m/s以上的西南气流。9月12日20时，台风开始东北行，直至消失。

④东赤道反气旋西北行至南海附近时，同样可以作为西赤道反气旋，对台风路径产生影响。

研究结论（1）当南海南部有赤道波生成，并达到一定强度（850百帕有12米秒以上的西南气流）时，能使台风路径右偏，甚至出现北一东北行。

（2）赤道反气旋有两类（西赤道反气旋、东赤道反气旋），东赤道反气旋对台风的生成有促进作用，并对台风路径右偏、甚至北一东北行有影响。2

本词条内容贡献者为:

胡芳碧 - 副教授 - 西南大学