TAMEX IOP13鋒面雨帶之個案研究(一)：低層噴流和垂直風切在激發、組織與維持雨帶的角色

周仲島 洪景山 鄧秀明

台灣大學大氣科學研究所

(中華民國八十三年十一月二日收稿；中華民國八十四年九月十二日定稿)

摘要

　　本研究利用雙都卜勒雷達合成三維風場及反求擾動壓力場、溫度場，配合綜觀環境條件，針對TAMEX IOP13（1987年6月24－25日）鋒面雨帶個案，探討低層噴流和垂直風切在激發、維持與組織這個雨帶系統所扮演的角色。
　　個案顯示伴隨鋒面的對流雨帶主要發生在地面鋒面的前緣，低層鋒面的界面舉升是對流的激發機制，而中低對流層存在的對流不穩定度則是自由對流的能量來源。鋒前2公里以下有強烈的低層噴流，但噴流的大部分分量均與鋒面平行。高層氣流顯著的北風分量使對流向鋒前傾斜，似乎不利於對流的發展。本研究從力平衡的觀點出發，試圖為此長生命期對流系統的動力行為尋求一個新的定位。
　　就低層噴流而言，由於氣流方向和鋒面大略平行，因此無法期待在低層產生強烈的輻合。但從另一個角度來看，也正因為氣流方向和鋒面大略平行而使得低層噴流可在鋒面帶上“有效地累積”風切不穩定度。當不穩定度釋放時，透過水平流場的擾動可在局部地方產生集中且有效的輻合。本個案顯示鋒面帶在空間上具有週期性斷裂的現象，而其流場的演化與風切不穩定釋放時所伴隨的現象具有高度的相似性。此結果顯示本個案中風切不穩定度在激發和組織對流行為上可能扮演重要的角色。
　　在本個案中對流受垂直風切影響向鋒前傾斜，並且透過對流尺度下沖流之質量堆積及蒸發冷卻在鋒前近地面產生一擾動冷高壓。此擾動高壓將沿鋒方向富含能量的西南氣流向鋒面帶加速以產生有效的輻合。因此高層風切在此反為維持對流發展的有利因子。然而隨著對流的持續發展，擴大範圍的降雨區將阻斷新鮮空氣的內流，強大的氣壓梯度力也會破壞鋒面的結構，這時對流的發展受到抑制，是對流系統自我破壞的階段。待對流系統消散後，meso-α尺度鋒面所擁有的修補能力將重新建立meso-β尺度的鋒面界面，如此形成鋒面－對流系統演化的一個循環週期。
　　總的來說，長生命期對流系統除了需要熱力上的支援外，動力上的配合亦為重要的因子。我們認為本個案中對流雨帶系統之所以能長時間維持，主要是因為高、低層風切適當的配置；而低層噴流透過風切不穩定過程，在對流的激發與組織上扮演重要的角色。

關鍵詞：台灣地區中尺度實驗、梅雨鋒面雨帶、低層噴流、垂直風切、風切不穩定度、中尺度冷高壓