以下說明盡量以天氣學方式說明 必要時才加入大氣動力
我們先想像一個南北氣溫都很均勻的地球 空氣厚度一致
因為低緯度受到輻射加熱較多 而高緯度處於淨輻射冷卻
南邊空氣厚度增加 北邊空氣厚度減少 使大氣存在位能差
南方高空空氣向北移動並受地球自轉(科氏力)偏轉成西風
此西風帶分隔了南方暖空氣與北方冷空氣
但大氣的位能差不可能無限制累積
西風帶內的一些擾動像是地形 Rossby波等會使西風產生南北分量
冷空氣向南凸出的部分 因為重力位高度較低 形成槽線
暖空氣向北深入部分 重力位高度較高 形成脊線
在暖空氣向北 冷空氣向南的過程中
局部地區的重力位差(溫度梯度)超過臨界值
引起天氣系統的成長(鋒面和溫帶氣旋) 來消耗多餘的位能
降低南北之間的溫度差距
現在假定一次冷空氣南下事件
500百帕槽線後方的北風引導地面冷空氣南下 槽前南風引導暖空氣北上
兩氣團交界帶有最大位能差 形成鋒面和溫帶氣旋
溫帶氣旋隨暖空氣向北移動
後方冷高壓則隨冷空氣向南移出
以上大致是中緯度天氣系統的演進原理
但西風系統還會受到海陸分布差異 大尺度山脈影響
產生局部的氣候特徵 例如中亞脊和東亞主槽 洛磯山脈的背風旋生等
更詳細的定量動力過程較為複雜
我想給些定性的概念模型說明即可
有錯或想要補充也歡迎大家提出
謝謝指教!
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d__/dt=(partial __/partial t)+velocity‧▽__
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