[科普中國]-赤道槽

概念

赤道槽（equatorial trough），又稱熱帶輻合帶，是指南北兩半球副熱帶高壓之間的一個寬廣低壓區(qū)。因副熱帶高壓呈分裂狀的個體，故赤道槽也不是環(huán)繞全球的連續(xù)帶。1赤道槽幾乎環(huán)繞整個地球赤道，因此它是一個行星尺度的天氣系統(tǒng)。

由于氣流的輻合，輻合帶內存在上升運動，有對流活動，因此在衛(wèi)星云圖上，赤道槽一般表現(xiàn)為一個個天氣尺度的云系排列在一起，形成帶狀；有時表現(xiàn)為一條連綿幾千公里，200-300公里寬的云帶，見圖1。2

在中東太平洋地區(qū)云帶中，絕大部分為直徑4個緯距的對流云團。印度洋和西太平洋的輻合帶云帶并不是狹長的帶狀，而是掩蓋寬約10-15個緯距的塊狀，其中云團的平均大小為6-8個緯距，超過其他地區(qū)云團的平均尺度。2

信風匯合形式輻合帶中南北半球的信風氣流的匯合有兩種形式，一種是南半球的東南信風和北半球的東北信風直接形成的氣流匯合區(qū)，這時在輻合帶中吹東風；另一種是南半球的東南信風跨越赤道到達北半球后，由于地轉偏向力改變了方向，而轉為西風（這支西風稱赤道西風），它與北半球的東北信風形成了另一種氣流匯合區(qū)，在這樣的匯合區(qū)中風速很小，幾乎是靜風，故又稱靜風輻合帶或靜風赤道槽，靜風赤道槽有時也稱季風槽，原因是這種輻合帶多出現(xiàn)在北半球的西太平洋到阿拉伯海一帶的亞洲季風區(qū)。2

位置及其季節(jié)變化赤道槽的位置隨太陽高度角的變化而南北移動，其南北擺動較太陽高度角的變化有所滯后，太陽分別在12月22日和6月21日前后達到南回歸線和北回歸線，而赤道槽則分別在3月初和9月初到達它的最南和最北位置。赤道槽位置的南北移動不是關于赤道對稱的，它最南一般只能到5°S，最北卻可達到15°N附近。這個事實說明除了太陽高度角這個因子以外，地形和海陸分布等其他因子也影響赤道槽的季節(jié)變動。2

圖1是多年平均的射出長波輻射（OLR）分布，OLR是衛(wèi)星接受到的地球射出長波輻射，地球射出長波輻射與溫度成正比，由于積云的云頂高度高，云頂溫度低，因此，熱帶積云對流活動多的地區(qū)和OLR的低值區(qū)相對應。赤道槽是對流活動最頻繁的地區(qū)，所以人們常用OLR分布來表示赤道槽的位置。2

由圖可看出：赤道槽的位置及其季節(jié)變化在不同的地區(qū)是不一樣的，在中、東太平洋地區(qū)，赤道槽常年出現(xiàn)在5°N-10°N附近，季節(jié)性的南北移動的幅度很小，幾乎沒有跨越赤道的移動。大西洋上赤道槽的位置和中、東太平洋相似，也是常年存在于北半球，在南大西洋沒有觀測到與赤道槽相對應的OLR低值區(qū)。印度洋和西太平洋赤道槽的位置在北半球的冬春時節(jié)位于5°S附近，夏季赤道槽的位置可達20°N附近，是全球赤道槽位置最為偏北的地區(qū)，它的OLR低值區(qū)并不是狹長的帶狀，而是一個面積約10-15個緯距的塊狀。2

季節(jié)內變動赤道槽的中短期變化是指它的位置在其季節(jié)平均位置附近的擺動及輻合帶強度在季節(jié)內時間尺度上的變化，包括增強、減弱、斷裂、消失、重建等過程。2

西太平洋地區(qū)輻合帶的演變過程可分成兩種不同的階段：

不活躍階段當來自南半球的東南信風較弱時，西太平洋地區(qū)低層盛行北半球副高南側的東北信風。赤道西風較弱、范圍小，它與東北信風的匯合區(qū)位于南海地區(qū)，赤道槽較弱，位置偏南。菲律賓以東的赤道地區(qū)的洋面上為兩個半球的信風的匯合區(qū)，匯合區(qū)中是一些分布散亂的信風云系。在這個階段很少有熱帶氣旋形成。2

活躍階段當南半球的東南氣流加強時，西太平洋地區(qū)出現(xiàn)大范圍的西風和南風，輻合帶北抬。在輻合帶水平切變較大的地區(qū)出現(xiàn)氣旋性渦旋環(huán)流，產(chǎn)生大面積的云團。衛(wèi)星云圖上表現(xiàn)為一條東西向連續(xù)的密蔽云帶，熱帶氣旋最易在其中產(chǎn)生。2

結構與形成結構我國南海地區(qū)的赤道槽結構有如下一些特征：赤道槽低層為輻合區(qū)和正渦度區(qū)，高層為輻散和負渦度區(qū)，輻合量在850hPa最大。赤道槽中幾乎有整層的上升運動。其低層空氣潮濕近于飽和，而在300hPa是一個相對干層。2

形成赤道槽的形成可能有三種機制2：

第一是海溫的作用，熱帶輻合帶的位置幾乎就是在赤道地區(qū)的海溫最大線上。數(shù)值模擬的結果也表明，熱帶輻合帶總是移向海溫較高的區(qū)域。

第二是CISK機制，與熱帶氣旋發(fā)生發(fā)展一樣，當?shù)蛯虞椇蠋蟼鹊奈髂巷L大，形成輻合和氣旋性渦旋時，在邊界層摩擦輻合的作用下，出現(xiàn)上升運動，凝結潛熱釋放，加強了低層的輻合，可使對流云系進一步發(fā)展，如此反復作用而形成輻合帶。

第三種是邊界層臨界緯度機制，實際發(fā)生的擾動的角頻率若與科氏參數(shù)相同，則在該緯度處將產(chǎn)生很大的上升運動，有助于形成輻合帶。

天氣現(xiàn)象赤道槽是南北兩支信風相遇的輻合地帶。由于氣流輻合和空氣的暖濕不穩(wěn)定，產(chǎn)生上升運動，常導致低云的形成并出現(xiàn)降水、雷陣雨天氣。當輻合很強時，很容易形成熱帶低壓，如進一步發(fā)展也可稱為臺風。1