氣候科學與服務
「氣團」——臺灣四季天氣變化的幕後影舞者!什麼是氣團?氣團又如何影響日常的天氣現象?
「冷氣團」、「大陸冷氣團」、「強烈大陸冷氣團」⋯⋯。
在新聞氣象報告中,經常提到「氣團」這個詞,卻很少機會能好好解釋這個看似熟悉卻又陌生的詞。究竟什麼是氣團呢?它又會如何影響天氣現象?冬天的濕冷、乾冷其實都與它有關嗎?
氣團是什麼?
如果一廣大範圍內的空氣,在水平方向上具有均勻的物理性質(如溫度、水氣等),稱為「氣團(Air Mass)」。
氣團的成因
氣團形成的原因和長時間接觸下方的地表(地面或海面,又稱為「下墊面」)有關。
當空氣停留在廣大(約數千公里或以上)陸地或海面上的時間夠久,由於長時間均勻和地表接觸、受地表性質影響,不斷「感受」地表的溫度、同時吸收地表散發的水氣,因此空氣的性質會逐漸和地表的性質趨於一致,最終使得該區域的空氣在水平方向上都具有相似的溫度與濕度。這種和下墊面物理性質相近的大範圍空氣,就是「氣團」。
氣團的「源地」
這個原始孕育氣團的地方就稱為氣團的「源地」。由於形成氣團的空氣在水平上需要相當均勻的物理性質,因此能夠形成氣團的源地,通常範圍廣、地理景象(地形、植被)單純、氣候條件相近,緯度變化不能太大。
此外,為了有足夠的時間受下墊面影響,氣團源地的空氣需要相對穩定、不能有強烈的水平或垂直運動,也因此氣團容易形成在高壓的環境形成。
氣團的分類
源地的特性會決定氣團的性質,因此氣團可以依照生成源地的緯度和海陸性質分為「熱帶海洋氣團(mT)」、「極地大陸氣團(cP)」和「赤道氣團」等等(註);而依據源地的溫度又可分為「冷氣團」及「暖氣團」。
像是冬季影響東亞天氣的「西伯利亞氣團」就屬於極地大陸氣團(cP),性質乾燥且相當寒冷;而夏季主導臺灣天氣的「太平洋暖氣團」就屬於熱帶海洋氣團(mT),性質溫暖且潮濕。
其中,熱帶海洋氣團(mT)和 極地大陸氣團(cP)對於臺灣四季氣候的轉變上相當重要,兩者在冬、夏互為消長,冬天 cP 最強、夏天 mT 最強。
氣團的移動與「變性」
氣團會移動,並不會永久待在其源地。當氣團離開源地之後,因爲環境(比如地表特徵)發生變化,氣團的性質就會受到途中經過的地區影響而逐漸改變,這個過程稱為「變性(Modification)」。
像變性的過程中,氣團會和經過的地表交換熱量和動量,逐漸改變原有的性質,並趨向新地表的性質。例如冬天時影響臺灣的冷氣團,如果長時間經過較溫暖的海面,氣團會從海面獲得熱量及水氣,變得較溫暖、潮濕。這會使得冷氣團本身變得比較不穩定,抵達臺灣時,和地形交互作用之下就容易下雨,在北臺灣形成「濕冷」的天氣。反之,冷氣團在抵達臺灣之前,經過的海洋區域相對較少,「變性」的作用就會不明顯,而維持原本相對「乾冷」的特性。 是冬季影響東亞天氣的「西伯利亞氣團」就屬於極地大陸氣團(cP),性質乾燥且相當寒冷;而夏季主導臺灣天氣的「太平洋暖氣團」就屬於熱帶海洋氣團(mT),性質溫暖且潮濕。
臺灣的天氣如何受到氣團影響?
除了冬天的「乾冷」、「濕冷」和氣團有關之外,臺灣四季的天氣變化其實都和氣團脫離不了關係。臺灣地處亞熱帶,位於全世界最大的陸地——「歐亞大陸」,與最大的海洋——「太平洋」的交界。兩個廣大的區域分別是「極地大陸氣團」和「熱帶海洋氣團」的絕佳發源地。因此,臺灣的冷、暖季的天氣分別受到兩者主導;在季節交替時,兩個氣團之間的互動、消長也深深影響臺灣的天氣變化。
註:- 氣團的分類目前在學界一般採用白吉龍(Bergeron)及後來的韋立脫(H. C. Willett)的分類方式,主要考慮氣團源地的「緯度(溫度)」和「海陸(水氣)」特徵。依氣團源地的緯度分為:北(南)極氣團 (Arctic/Antiarctic,A)、極地氣團(Polar,P)、熱帶氣團(Tropical,T)、赤道氣團(Equator,E);依源地的水氣性質則分為海洋性(maritime,m)和大陸性(continental,c)兩種。以兩種分類依據可以組合出八種氣團,不過赤道區的陸地因為溫度較高、空氣較不穩定,因此不容易蘊育氣團,所以主要為七種(cA、cP、cT、mA、mP、mT、mE)。