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寒潮是甚麼？
寒潮是甚麼？
一、 何謂寒潮：
寒潮為東亞季風區冬季環流主要天氣現象之一，就綜觀天氣之觀點而言，寒潮是指一強冷高壓在北方積聚生成。冷空氣沿著冷高壓前緣之偏北氣流，向南侵襲，而後入海變性，在這樣一定的環流背景及天氣形勢下發生之活動過程。簡言之，寒潮即為強大冷高壓伴隨之大規模冷空氣之活動；在這段期間，冷空氣沿冷高壓前緣潰流，造成當地氣溫驟降，地面氣壓驟升，強風，海浪的一種天氣過程。接著我們定義寒潮之爆發。如美國氣象中心採用以溫度標準定義美國北部之氣溫於24小時內下降20℉，且冬季最低溫要達0℉，其他季節需達16℉，稱為寒潮之爆發(visher)；而國內方面大都以溫度之下降為定義寒潮之指標。王崇岳(1978)將台灣地區之寒潮分為「急變寒潮」與「緩變寒潮」兩種，急變寒潮是根據前一日之最高溫起24小時內因冷鋒過境而使溫度下降8℃(或以上)且對居民日常生活有顯著影響者；如果溫度下降不足8℃，但是台北市最低氣溫不大於10℃時稱為緩變寒潮。任立渝和蔡清彥(1981)則定義台灣地區之寒潮為：冷鋒過境後，因大陸冷氣團南下帶來冷空氣，使得台北之最低溫度連續下降兩天達4℃以上者之為寒潮，下降溫度在4~5.9℃稱為中寒潮，在6.0~7.9℃之間者稱為強寒潮，在8℃以上者稱為極強寒潮，如最低氣溫只下降一天，而下降溫度達上述標準者，亦包括在內。根據此定義，平均台灣地區每年在12月及2月間有寒潮五、六次，強寒潮二、三次。而我們現在採取的是後者的定義。
寒潮爆發，其實是扮演了大氣調節之角色，可有效地進行南北質量，熱量及角動量之交互作用，使大氣環流重新調整，可說是大氣為了達到系統能量，水份之平衡，脣形成之機制。此外，寒潮爆發導致之劇烈低溫及強風往往造成農、漁、民生等災害。寒害對於農業所造成之損失平均一年約1.5億元左右，對於養殖漁業的損失也逐年增加。以1986年二月二十七日至三月三日的寒流為例，導致中南部養殖面積受災六千七百公煩，損失金額高達3億4千多萬元。因此寒潮之研究相當重要。
二、 寒潮活動之季節及頻率：
寒潮約在9月下旬開始活動，到次年5月才結束(大陸地區)、(台灣地區)約是冬季三個月(12、1、2月)，再探討寒潮之頻率，暮秋(11月)和早春(3-4月)為寒潮活動頻率最高的，到了冬天反而較少。這是因為春、秋兩季為過渡季節，為西風帶急劇變化和大型環流調整期間，冷，暖空氣勢均力敵，相互更替頻繁，天氣形勢多變，故寒潮過程較多，冬季，大部分地區為冷氣團所占據。冷空氣居絕對優勢地位，天氣形勢穩定，雖有冷空氣南下，但不易達到大範圍的降溫，故寒潮過程反而較少。而一次寒潮過程約為3-4天，也有長達7-8天的。
三、 寒潮的路徑：
四、 寒潮之醞釀及爆發：
寒潮天氣過程是一種大規模的強冷空氣活動過程，其中包含了醞釀和爆發的階段，從地面天氣圖來看，為一次強冷高壓在北方積聚生成(醞釀)，向南移動，最後入海變性，冷空氣沿冷高壓前半部之偏北氣流向南侵襲(爆發)之過程，以下，我們將探討此機制：
(一)冷空氣之堆積：由於高緯度地區接受之太陽輻射量較少，兩極之大量冰雪又有很大的反照率，故兩極地區都是寒冷空氣的源地，冬半年高緯度地區太陽輻射微小，尤其是大陸表面迅速冷卻，故在大陸內部有利地形條件下寒冷空氣大量堆積。蒙古高原和西伯利亞東部正是我國東半年主要冷空氣的源地。
(二)冷空氣的堆積形成高壓，在蒙古西北方唐努烏梁海盆地建立，且強度不斷增強，若此時有槽線在高壓前方加深及脊線在高壓後方建立，將導致寒潮爆發，而地面高壓軸線之走向及高空槽後蔭前的氣流走向則決定了寒潮爆發的強弱。以下我們將探討中、強寒潮在爆發前48hr、24hr及寒潮過徑時的地面合成天氣圖的差異，討論是什麼差異決定了寒潮的強度：
(a)在寒潮爆發前48小時，各類寒潮之高壓強度相近，皆為1042mb，而最大的不同點是高壓形狀和高的軸線走向，中寒潮的高壓呈圓形，高壓前方吹北風，軸線並不明顯。而強寒潮高壓軸線呈東北東--西南西走向，高壓前方吹東北風。至於溫度分佈均十分近似，在高壓前方有溫度冷槽存在，其強度也相近。因此造成寒潮強弱之不同，在48小時前主要是由於高壓軸線及氣流走向的不同。而動量的南北輸送和高壓軸線、氣流走向有密切之關係，強寒潮有顯著的動量往北輸送。
(b)在寒潮爆發前24小時，中寒潮的高壓中心值仍為1042mb，而其他強度均增強至1048mb以上，高壓中心位置並無移動。中寒潮高壓軸線依然不顯著，高壓前方吹北風，強寒潮高壓軸線呈東北--西南向，前方吹的是東北風，等溫線分佈仍十分相似，不過氣溫梯度有集中的現象，強寒潮又較中寒潮為集中。因此在此時造成強弱寒潮之天氣系統除了高壓軸線及氣流走向的不同為很大的因素外，高壓強度及溫度梯度的差異也決定了強弱之不同。
(c)寒潮爆發當時，強寒潮各類強度均加至1051mb以上，中寒潮則增至1051mb以上，高壓中心的位移非常的小，但影響的範圍已明顯地有改變，向東南沿伸至華南沿海和台灣附近，大範圍之盛行東北氣流，溫度分佈，中、強寒潮十分接近，但在高壓東南方強寒潮的溫度梯度較大些。
結論：從地面合成圖上，造成中強寒潮的差異主要在高氣壓軸線的走向；強寒潮者，高壓軸線由寒潮爆發前48小時的東北東-西南西轉為24小時前的東北-西南走向，槽後吹北北西-西北風。中寒潮者，在48及24小時前，高壓呈圓型沒有顯著的軸線，在爆發當時，高壓東南方蔭線走向和強寒潮相近，但強度較弱，且往華南延伸的情形較不顯著，而槽後次西北西風。槽線後方冷平流區之溫度梯度氣流差異，與寒潮之強度有關。寒潮愈強，溫度梯度愈大。
三) 地形對寒潮爆發之影響：由於青康藏高原之阻擋，造成高原東方之地形槽，而地形抬升作用造成低對流層槽後之上升及槽前下降運動，槽前槽後之溫差迅速增加，此地作用可以增強東亞地區之寒潮強度。由此得知地形對於寒潮之影響是多方面的，且是不可忽略的。
五、寒潮過程中之天氣變化：
寒潮未到前：由偏南氣流帶來南方溫暖空氣，氣溫上升，天氣變壞，出現雨、雪。
寒潮到達時：由於冷鋒前緣已過，全區為高壓所籠罩，天氣轉好，氣壓上升，氣溫驟降，最低溫約在風停後出現；寒潮為一強大之冷高壓，其前部等壓線密集，故寒潮到來時往往伴有大風，陸上大風可達6~7級以上，海上大風可達九級以上，大風往往持續2~3天，風力約在冷鋒過境3小時後，而強風亦可造成台灣附近海域浪高之增加，如台灣海峽風速可達8級國每秒20m以上，而浪高可達5~6m，甚至超過10m。而寒潮侵襲台灣，常帶給東北部陰雨的天氣，因為台灣的地形呈北北東--南南西的走向，而寒潮強勁的東北風和此走向有一交角，造成苗栗、宜蘭以北地區為迎風面，而台中以南地區為背風面，所以潮濕的空氣在迎風面造成陰雨的天氣，背風面則為晴朗的好天氣。又由於寒潮所伴隨的雲層較低，因此台灣北部的地勢較高處在寒潮來襲時，常陷入雲層中，常有濃霧和陰雨的天氣，像是陽明山區、高速公路林口、三義一帶常有濃霧。
寒潮遠離：冷空氣遠離，變性，氣溫回升。
六、 寒潮之預報：
我們現在利用NWP(numerical weatherprediction)來預報綜觀尺度天氣系統，能夠準確地預報寒潮的來臨與強度，所謂的數值天氣預報是由於大氣屬於連續性流體，其運動與變化受到一組物理方程式的控制，因此可以利用電算机將此組方程式，從大氣的某一初始狀態開始進行數值微分，預測未來大氣狀態的預報方式。一般而言，NWP對於五天以內的預報具有較高的價值，對於七天以上的預報參考價值甚少，而像寒潮這種短、中期的天氣變化則用NWP來預報是相當有效的一種預報方法，如需要預報寒潮過徑時所帶來之天氣變化則以NWP模式可以做到相當準確的地步，但如果需要關於寒潮的長期預報，可能只能依賴統計預報的方法建立，因此名強數值天氣預報和長期預報之應用研究，以及寒潮激發機制、能量變化等基礎理論研究，乃是具有地區特性及應用價值之研究發展課題。
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