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贡献者：sean2008 浏览：2069次 创建时间：2009-08-17
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对流层的中部和上部西风带大气环流中波长为3000～8000公里的波动。它是当西风气流发生南北扰动时，由科里奥利力随纬度变化的效应而产生的(见大气波动)。长波的生命期约一周，是西风带上大尺度的扰动，属行星尺度的一种天气系统，又称行星波或罗斯比波。自从20世纪20年代无线电探空仪应用于高空气象探测后，人们就发现了高空环绕极地运动的西风带及其上的波动，1937年J.皮耶克尼斯首次辩认出作为半球现象的长波，1939 年C.-G.罗斯比从理论上对长波的特性进行了研究，并建立了长波理论。这个理论为后来数值天气预报的发展奠定了基础。长波的发生、发展、移动和变化，对天气尺度系统（如气旋、锋等）的强弱、移向和移速，以及未来天气的变化，都有十分重要的作用。因此，它是天气形势预报研究的重要系统之一。
特征 长波具有槽区冷、脊区暖的结构。在高空等压面图(见天气图)上，温度波和高度波的位相相近。长波的强度随高度而增加，在对流层顶最强。发展中的长波，其温度波往往稍落后于高度波，位相一般落后将近四分之一波长。长波脊后面有暖平流，长波槽后面则有冷平流，这是造成长波槽和脊发展的主要原因（见大气动力不稳定性）。由于长波是频散波,在西风带上游,长波的能量以大于波动移动的速度传到下游，因此，可利用这个特征预报上游长波向下游发展的位置和强度。当长波槽和脊强烈发展时，振幅不断加大，长波脊中出现的高压中心有时从脊中切离出来而形成阻塞高压。
长波和短波之间可以互相转化。当温度场和气压场配置适当时（槽后有冷平流，脊后有暖平流），短波可以逐渐发展成长波；反之,长波可减弱并分裂成短波,然后东移而消失。
移速 对流层的中上层，长波的波速c 按罗斯比长波理论为
c =ū-βλ2/4π2
式中ū 为基本纬向风速，β =2ωcosφ/RE 为罗斯比参数，λ为波长，RE为地球半径，ω为地球自转角速度，φ为纬度。上式表明：①西风越强，长波移速越快，但移速总是小于西风风速。②在一定的西风风速下，长波的波长越长，移动速度越慢；波长越短，移速越快。③当西风风速和长波的波长达一定数值时，可使c =0，这时长波停滞，称为静止波，此时的波长称静止波长或临界波长；当波长大于静止波长时，c <0，长波向西移动，出现倒退现象。④在波长和西风风速相同的情况下，纬度较高（β值小）的长波移速较快，纬度较低(β值大)的长波移速较慢。
与大气环流和气旋的关系 长波槽和脊在维持大气环流方面，起着重要的作用。真正呈正弦波式的长波槽和脊是极其少见的。在槽和脊发展初期，槽线和脊线的走向大多呈东北—西南向。在槽和脊发展的同时，强西风中心（急流中心）一般由槽后移至槽前。由于槽前西南风远强于槽后西北风，有利于将低纬盈余的角动量输送到中纬度和高纬度地区，以维持中纬和高纬地区的西风角动量（见大气角动量平衡）。同时，由于槽前有暖平流、槽后有冷平流，有利于将热量由低纬输送到高纬，以维持全球热量平衡。因此，长波槽和脊的活动，是维持大气环流的一种重要机制。
冬季北半球绕极西风环流中，一般有4～5个长波。长波槽与地面气旋族之间的典型关系，可用理想化的长波流型和低空环流系统配合的概略图表示。气旋族位于长波的槽前脊后，每个气旋又和高空大气短波相对应。从图中可见叠加在长波上的短波扰动。由于它们的波长短，移速比长波快，所以同短波对应的地面气旋，相对于长波是向前移动的，大体上受长波流型的气流所牵引。由于长波同地面气旋和锋面的关系如此密切，所以长波移动和流型变化的预报，对天气预报有重要的意义。
参考书目
E.帕尔门、C.W.牛顿著，程纯枢等译：《大气环流系统》,科学出版社,北京,1978。(E.Palmén,C.W. Newton,Atmospheric Circulation Systems，Academic Press，New York，1969.)
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