熱帶海洋積云對流
對流云在其發展過程中受大氣層結、凝結潛熱釋放、云內外空氣的混合(夾卷過程)、環境氣流狀況等的多因素影響,其中的動力學和熱力學關系十分復雜。 熱帶對流層低層的層結一般是條件性不穩定的,而在4000米以上的中上層層結是穩定的。從大氣熱平衡考慮,在熱帶地區必須有熱量從低層運往上層,然后再往極地輸運。為了把熱量從低層(穿越穩定層結區)運往上層,必須通過深厚的熱帶積云對流來完成。在熱帶太平洋和大西洋上、擺動于南北緯10°之間的熱帶輻合帶為熱帶積云對流的產生和發展起著重要的作用。據觀測,在熱帶地區,這種強烈發展的積云單體的水平范圍平均約3~4千米,而其高度可達10千米以上,形如巨塔,故又稱云塔。在一個大范圍的低層輻合區中,對流上升和補償下沉相間排列,于是就出現一個個云塔,組成一個積雨云群區。 云塔中空氣的層結是不穩定的。由于云中空氣不斷上升,水汽不斷凝結,釋放大量潛熱,因此云中氣溫總比環境溫度高。同時在空氣對流上升時總要把四周未飽和的較冷空氣卷入云內。在此卷入過程中伴有混合與蒸發兩種過程,從而導致云內氣溫降低,對流強度因此減弱。卷入云內的冷空氣越多,對流越易中止,致使積云消失。積云從生成、發展到消亡的生命期約為半小時。 云塔的消失過程就是云內的高溫空氣與環境低溫空氣的混合過程。在一個低層輻合區中,云塔的產生和消失將逐漸使該區域整層空氣的溫度升高。熱帶輻合帶處于熱帶的高溫洋面上,低層空氣的溫度接近于洋面水溫,同時又含有大量的水汽,所含的感熱和潛熱都大,故相當位溫較高。由于氣塊在上升過程中相當位溫具有保守性質,云內各層空氣的相當位溫均與洋面的值相同。此時積云對流的不斷生消,會造成輻合區中的氣柱具有較高的位溫值。熱帶海洋上空積云對流的這種作用,是熱帶風暴的形成和維持的重要機理。