高空噴流 - 極鋒噴流－❤ 愛分享 ❤ :: 隨意窩 Xuite日誌

高空噴流

噴流簡介
風速風向的測量
噴流形成原因
對流層頂噴射氣流
其餘噴流分類
噴流與天氣的關係
噴流與晴空亂流
投影片整理

簡介：高空噴流的研究歷史

時間：二次大戰間，執行高空飛行的軍用飛機所發現。
然而，之前的地面觀測早已猜測，快速移動的捲雲與強勁西風的關係。

簡介：噴流分類

對流層頂

極鋒噴流(polarfrontjet)‏
亞熱帶高空噴流(subtropicaljet)‏
熱帶東噴流(tropicaleasterlyjetstream)‏

上層平流層

平流極區夜間噴流(stratosphericpolarnightjetstream)‏

中氣層和熱電離層

近地表

低噴流(low-leveljet)‏

簡介：高空噴流發生的位置

大約距離地表10-15km(對流層頂附近)，依南北位置略有不同。
高空噴流可長1600-5000km，厚達1.6-4.8km。
不連續的蜿蜒在對流層頂，位置不固定，

不完全具有連續性。

風速

核心速度可達200knots。

高空噴流和環境

高空噴流在環境熱平衡中，扮演重要的角色。
高空噴流的高風速也使得污染物、火山灰散佈在各處的大氣中。

轉杯風速器(CupAnemometer)‏

風向標(WindVane)‏

轉杯風速器和風向標

高空風的觀測

光學經緯儀
無線電經緯儀
雷達測風
導航測風

光學經緯儀

測定氣球的角坐標(方位﹑仰角)。氣球高度一是根據氣球昇速和昇空歷經的時間來確定。
缺點:天氣影響大，氣候因素無法控制。

無線電經緯儀(Radarsonde)

由氣球攜帶昇空的Radarsonde,以一定時間間隔自動記錄其方位角與仰角。
同時利用地面接收系統接收Radarsonde所發送之信號,利用電腦計算出各層風向與風速。

雷達測風

雷達測風是跟蹤氣球攜帶的探空發射機信號來定位的。
此法可以獲取角坐標和斜距數據﹐從而計算出高空風。

都卜勒雷達

利用都卜勒效應，來偵測移動性的目標物，用於偵測雲雨的移動，劇烈天氣的強度、結構、運動與垂直風場的情形等。

導航測風
(navaidwind-finding)

氣球攜帶微型導航接收機，送出導航信號，並調製探空發射機將信號轉發到地面而被接收。
根據這些信號，可確定氣球的軌跡,並計算出各相應高度上的風速和風向。

氣象衛星
(MeteorologicalSatellite)‏

在人造衛星上裝置探測大氣的掃描輻射儀器，不斷地偵測地球大氣。
它可觀測大至行星尺度（如洋流、副熱帶高壓）小至對流尺度（如雷雨胞）的天氣系統。

地球自轉偏向力

中緯度西風噴射氣流簡單地講是因為“熱力風”加上“地轉平衡”而形成的

角動量不滅

於緯度三十度時氣塊之旋轉速率大於地球自轉速率，造成此地區必有強風速的西風帶存在。

其餘外力

氣塊移動中產生輻合時，會形成高壓圈，環繞北半球，阻止來自赤道的氣塊向極地移動。

亞熱帶噴射氣流

高壓帶下的空氣會下沉，並有大部分由亞熱帶往赤道移動，這些空氣受到地面摩擦力影響，會失去西風速度，並在科氏力的影響下漸漸變為東風。（參考環流圖）
亞熱帶噴射氣流是由亞熱帶吹向赤道的
此噴流之下有高壓帶，即亞熱帶高壓脊（SubtropicalHigh-pressureRidge）
此噴流所吹過的地區，稱為信風地區（TradeWindRegion）

經向環流與渦流

經向環流運輸（MeridionalCirculationTransport）
經向環流經常產生分裂，在噴射氣流帶中形成低壓槽或高壓脊，分別產生氣旋與反氣旋。
藉著氣旋把多餘角動量傳輸至中緯度，這些氣旋環流被稱為次環流（SecondaryCirculation）
渦流因有間接運輸角動量的功能，故稱渦流運輸（EddyTransport）

1.極鋒噴射氣流PFJ
(PolarFrontJetStream)

2.亞熱帶噴射氣流STF
(SubtropicalJetStream)

3.熱帶東風噴射氣流TEJ
(TropicalEasterlyJetStream)‏

極鋒噴射氣流PFJ

氣團通常以發源地命名。
溫度、密度等任何相異性質氣團之間，即可形成鋒面。
極地氣團與熱帶氣團所形成之鋒面稱為極鋒(Polarfront)。

極鋒噴射氣流PFJ

介於極地氣團與熱帶氣團之間的噴射氣流，稱為極鋒噴射氣流
核心位置隨著緯度而變化
是隨著地球運轉的氣流型態的中心，整年裡它彎彎曲曲的涵蓋了半球的大部分
中心通常位於30000呎(~9.1km)附近，在300mb(300hPa)等壓線有最佳的描述。

亞熱帶噴射氣流STF

介於熱帶緯度區20-30度間的北方附近之噴射氣流
持續性
通常環繞著地球東亞海岸、北美及近東區域形成強波
冬季月份裡最活躍，如同極鋒噴射氣流
中心位於35000-45000呎之間(~10.7km-13.7km)‏

大氣能量循環

亞熱帶噴射氣流STF

亞熱帶噴射氣流STF之下，必可發現有高壓帶存在。

原因：

(一)地球自轉太快

(二)位於中緯度地區，有巨大之山脈

熱帶東風噴射氣流TEJ

成因：西藏高壓(TibetHigh)與撒哈拉高壓(SaharaHigh)東方之流動空氣，受到加速形成。
高度約離地16km，接近100mb壓力面。
夏季盛行。
可激烈影響天氣，產生季節風。
依靠漩渦運輸，而非依靠經向環流運輸。

~ 16km

~ 10.7km -13.7km

(~ 9.1km

高度

印度、非洲(夏)‏

30∘N

25∘N(冬)~42∘N(夏)‏

地點

夏季

冬季

盛行時間

熱帶東風噴射氣流

亞熱帶噴射氣流

極鋒噴射氣流

比較

其他形式的噴流

平流層極地夜間噴射氣流(StratosphericPolarNightJetStream)‏

克拉卡托東風(KrakatoaEasterly)‏

低噴流(low-leveljet)‏

平流層極地夜間噴射氣流

太陽輻射對極地平流層溫度壓力的影響
夏季時產生微弱的東風
冬季時產生強盛的西風噴流
離地約50公里高，即平流層頂

克拉卡托東風

因克拉卡托火山灰塵環繞全球而命名
高度約18至24公里
吹越赤道平流層之東風
速度達31m/s，在赤道上空達最大風速

low-leveljet

定義
發生位置
LLJ位於鋒面系統的前緣，兩者常呈平行分布
通常伴隨劇烈的天氣現象發生

low-leveljet

著名的LLJ

(1)北半球夏季西印度洋區之跨赤道南風低層噴流（索馬利亞噴流）

(2)中緯度冬季冷鋒前

(3)春夏季美國中西部

(4)東亞梅雨季（5~7月）梅雨鋒前的低層噴流。

東亞地區梅雨與低層噴流

台灣與華南地區的低層噴流發生於2~8月，其中以6月份發生頻率最高，其次是7月
學者分析：

(1)梅雨期台灣北部日雨量超過50mm 時，90%伴隨低層噴流

(2)35個台灣北部豪雨的個案，得到在降水前12小時，有84%的個案在700hPa上有低層噴流存在

梅雨鋒面南方的低層噴流，常造成劇烈降水。

高層噴流對低層噴流的影響

研究發現當低層噴流加強時，高層噴流的風速亦同時加強
對流所釋放的潛熱，使環境增暖，增加南北向的溫度梯度，高層噴流因而加強，此時高層的強風將動量向下延伸，使低層的風速增加，形成低層噴流
資料顯示，僅約60%左右的低層噴流伴隨高層噴流（在10個緯度內），在2至4月的高低層噴流，大都相交或間距很近，5至8月則幾乎不相交，且相距甚遠。

輻合與輻散

空氣流入噴射最大量之後端時，產生加速，反之亦然。
加速流動形成空氣輻散，反之亦然。

輻合與輻散

空氣流動必須考慮流動曲率
流線密集之處，產生空氣輻合，反之亦然

輻合與輻散

也因此我們發現，噴射最大量的左前方與右後方，流線分離效應>減速流動效應

--→產生空氣輻散

溫帶氣旋

噴射氣流所引起的空氣輻散，可形成氣旋 ----噴射氣流可產生氣旋

氣旋的位能轉動能，供應噴射氣流能量 ----氣旋可產生噴射氣流

熱帶氣旋

中緯的西風噴射氣流擠進低緯時，遇到希有熱帶氣旋的高空風，互相干涉之下可形成颱風。
在亞洲東岸或日本，可發現風暴的風向順轉

對流層頂的空氣運動

雷雨常發生在此

季風

冬天時，亞熱帶高壓帶南移，西藏高原吸收太陽輻射>印度

-----熱帶東風噴射氣流北側變暖，而南側之空氣變冷。

→也因此引起吹越印度之高空風。

季風

夏天時，西藏高原吸收熱量，使高氣壓胞安定。
熱帶東風噴流是跟著高氣壓胞發生的。
高空輻散地區形成低壓區，使得含濕氣的空氣向上提升，凝結成水氣，釋出潛熱，固定了高壓胞的位置。
因此推動了熱帶季風噴射氣流，以及吹越印度之季節風環流。

晴空亂流
Clear-AirTurbulence(CAT)‏

定義：「凡是不在雷雨、鋒面等對流雲中或因人為爆炸而在晴空產生的震盪皆屬之。」
成因與過程：

晴空亂流的分類

積雨雲頂亂流
鋒面區亂流
噴射氣流附近之亂流
山岳波亂流

晴空亂流的特性

分散性的、破碎的 約5~300哩。

成層的 其厚度約自幾百呎到幾千呎不定。

變幻無常的
季節性的

噴射氣流與晴空亂流的關係

為了尋找晴空亂流的起源，不斷地研究噴射氣流。
1950年(後期)：確定噴射氣流附近，時常發生

晴空亂流。

2.1955年：知道形成過程。

噴射氣流與晴空亂流的關係

穩定的噴射氣流鋒，伸展至噴射氣流核心之下，隱藏著大量的晴空亂流。

資料來源

噴射氣流ElmarR.Reiter著許萬德譯台灣商務印書館發行
中央氣象局全球資訊網http://www.cwb.gov.tw/
維基百科
NationalWeatherService

http://www.srh.noaa.gov/srh/jetstream/global/jet.htm

香港天氣資訊中心

http://www.weather.com.hk/learn/wind2.asp

> 地球的天氣系統非常複雜，有很多局部地區的變化，所以自然會有其他方向的
> 由其是高緯度/極地地區的噴射氣流的方向，因為區域性對流的關係，方向很複雜
> (風速也比中緯度的要小得多)
> 不過，影響平常跨洋航線的飛行時間的，主要以由西向東的中緯度噴射氣流為主。
> 噴射氣流的預報，可參考http://squall.sfsu.edu/crws/jetstream.html

其餘的可以參考他所提供的網址，上面有比較詳盡的解釋。

噴流（Jet stream）在大氣裡簡單大致以高度作為區分。
一個是高空噴流(High Level Jet, HLJ)，主要高度在300 mb到200mb之間，
大概是9000 m到13000 m的高度之間，中心風速大約在50~75 m/s。
主要的HLJ有極鋒噴流(Polar Front Jet），主要位置大概北緯45~60度上下，
高度9000m左右；副熱帶噴流(Subtropical Jet)大概在北緯23.5度到33度間，
13000 m高。他們主要的形成的原因，大致如cchris兄所提，於此不再贅述。
他們在大氣裡所扮演的角色，主要與中緯度地區的溫帶氣旋、鋒面與
一些劇烈風暴生成有關。

另一個是低層噴流(Low Level Jet, LLJ)，主要高度在700 mb 約 3000 m上下。
LLJ的形成則是比較局部，會依不同的季節、區域，而有不同的成因及結構。
中心風速在25~50 m/s。
一般解釋他最重要的角色在於水氣的傳送。將海面上或大湖的溫暖水氣
傳送至某處較冷的地方，引發劇烈的對流而降雨。

而一般大家所提的，影響飛航的就是極鋒噴流。

有興趣的人可以參考由USA TODAY所製作的Weather Basics動畫網頁，
看看一些簡單的天氣原理。
http://www.usatoday.com/weather/tg/wjstream/wjstream.htm