04-气旋和反气旋.pptx

气旋与反气旋 海洋气象学 GDOU2013 1 气旋是三维空间上的大尺度涡旋 其中心气压低 四周气压高 是一种近地面气流向内辐合 中心气流上升的天气系统 气旋Cyclone 2 气旋 由于地球自转与科氏力 Corioliseffect 作用 使得气旋在北半球作逆时针旋转 在南半球做顺时针旋转 气旋与低压是对同一天气系统的不同描述 气旋针对气流状况 而低压指气压分布状况 3 气旋的成因 气旋实质上是一个由气流垂直运动连接而成的低空辐合 高空辐散的环流系统 在低空的某个低压区 气流从四处流向这里 使低压区空气被迫抬升 气流升至高空后又向四周流出 于是 低层大气就会不断地从四周向中心流入以补充上升的空气 高空大气又自动流出 气旋就形成了 4 气旋的发展 初生 当冷锋移动缓慢或趋于静止时 锋上出现小波动 即气旋波 在波动前方暖空气向冷空气方向移动 形成暖锋 在波动的后方冷空气向暖空气方向移动 形成冷锋 故围绕着波动产生了气旋型的环流 环流中心气压下降 形成低压中心 成熟 随着气旋性环流的加强 中心气压不断下降 且气旋的暖区越加明显 在此阶段 由于暖空气沿冷锋和暖锋上升 水汽因膨胀冷却而凝结 出现系统性的云系和降水 注 气旋波 又叫锋面波 是一种在锋面上产生的类似波动的变形 5 气旋的发展 锢囚 通常由于冷空气中的风速较强 冷锋比暖锋移动得快 最后冷锋赶上了暖锋 这时冷锋后和暖锋前的冷空气相合 而冷锋前和暖锋后的暖空气则被抬升到高空 冷暖平流作用消失 高低空气旋中心轴线几乎垂直 锋面变成锢囚锋 此时的气旋环流最强 中心气压最低 称为锢囚气旋 衰老阶段 当气旋中心被来自各方的冷空气所占据时 气旋就进入衰老阶段 这时气旋的环流减弱 气压升高 范围扩大 在对流层下部变成温差较小的大冷涡 当暖空气被抬升到更高层之后 上升运动减弱 云雨也随着减少 6 根据气旋形成和活动的主要地理区域 可将气旋分为极地气旋 温带气旋 副热带气旋 热带气旋等几类 气旋的类型 7 极地气旋Polarvertex 极地气旋也叫极地涡旋 是一种持续的 大规模的气旋 发生于地球两极 介于对流层和平流层的中部和上部 它全年存在 但夏季弱而冬季强 南极极地涡旋比北极极地涡旋更为显著 持续时间更长 因为北极陆地的分布情况使罗斯贝波加强 削弱了极地涡旋 北极涡旋形状瘦长 有两个中心 一个在加拿大的巴芬岛 而另一个在西伯利亚的东北部 除地球外 一些天体也有极地气旋现象 包括金星 火星 木星和土星的卫星土卫六 8 Outsideearth Mars Titan 9 温带气旋Extratropicalcyclone 温带气旋是活跃在温带中纬度地区的一种气旋 又称为 温带低气压 或 锋面气旋 温带气旋是一种冷心系统 其出现伴随着锋面 尺度一般较热带气旋大 可达几百乃至数千公里 10 2003LowpressuresystemoverIceland 11 温带气旋的生成原因 自己生成一些温带气旋由锋面上的一个波动发展而成 在锋面上因某些原因而形成波动 并在波动顶点附近出现一条闭合等压线 此后逐渐发展 形成一个完整的气旋 热带气旋变成温带气旋亦可由热带气旋变成 当热带气旋北移至温带一带 受西风槽影响而失去了热带气旋的特性 转变成温带气旋 由亚热带气旋转成若果亚热带气旋能够北移至温带一带 并与锋面结合 变成拥有温带气旋的特性 可以转化成温带气旋 12 温带气旋发生地点 13 亚热带气旋Subtropicalcyclone 亚热带气旋是与锋面无关的气旋 特性介乎热带气旋及温带气旋之间 通常是高空冷心低气压伸延至地面形成的 有时会转化为热带气旋或温带气旋 著名的1991年 完美风暴 便是一个由温带气旋演变成的亚热带气旋 14 完美风暴PerfectStorm1991 15 热带气旋Tropicalcyclone 热带气旋是发生在热带 亚热带地区海面上的气旋 由水蒸气冷却凝固时放出潜热发展而出的暖心结构 当热带气旋登陆后 或者当热带气旋移到温度较低的洋面上 会因为失去温暖 潮湿的空气供应能量 减弱消散 或失去热带气旋的特性 转化为温带气旋 伴随热带气旋的大风 大雨 风暴潮等可以造成严重的财产损失或人命伤亡 不过热带气旋亦是大气循环的一个组成部分 能够将热能由赤道地区带往较高纬度地区 16 热带气旋 演示 17 热带气旋的习惯称呼 习惯上 不同的地区热带气旋有不同的称呼 人们称西北太平洋沿岸 例如中国东南沿海 韩国 日本南部 台湾 越南与菲律宾等地 及附近洋面的热带气旋为台风 Typhoon 而大西洋和东北太平洋沿岸及附近洋面的热带气旋则依强度称为热带低气压 热带风暴或飓风 Hurricane 气象学上 则只有中心风力达到每小时118公里或以上 33m s 的热带气旋才会被冠以 台风 或 飓风 等名字 南半球在不导致误会时 会采用 气旋 英语 Cyclone 一字作 热带气旋 TropicalCyclone 的简称 北印度洋地区则惯用 气旋风暴 英语 CyclonicStorm 及相关分级称呼热带气旋 18 热带低气压 热带低气压 英语 TropicalDepression 缩写T D 是热带气旋的一种 中心持续风力达每小时41 62公里 即强风级的级别 属于强度最弱的级别 对下一级为低压区或热带扰动 对上一级为热带风暴 它有着有组织的云团及雷暴雨带 其表面循环系统颇为显现 一个热带低气压通常没有风眼和缺乏强烈气旋所呈现的紧密组织及形态 19 热带气旋的结构 20 热带气旋的结构 地面低压热带气旋的中心接近地面或海面部分是一个低压区 地球海平面上所测得最低的气压 870hPa 是在有纪录以来最强的热带气旋台风泰培 1979 中心所测得的 标准大气压101 325kPa 暖心热带气旋的暖湿空气环绕着中心旋转上升 过程中水汽凝结释放大量潜热 热能在中心附近垂直分布 热带气旋内各高度 接近海面例外 的气温都比气旋外为高 中心密集云层区围绕热带气旋中心旋转的密集云层区 通常是由雷暴产生的卷云 21 热带气旋的结构 风眼Eye强烈的热带气旋的环流中心是下沉气流 将形成一个风眼 眼内的天气通常都是平静无风 无云 甚至时有阳光 但海面仍可能波涛汹涌 风眼通常都是呈圆形 直径由2公里至370公里不等 较弱的热带气旋的风眼可能被中心密集云层区遮蔽 甚至没有风眼结构 22 风眼 23 风眼 24 风眼 25 HurricaneLuiseyefromspace Video 热带气旋的结构 风眼墙 或称眼壁Eyewall 包围风眼的是圆桶状的风眼墙 风眼墙内对流非常强烈 其云层的高度在热带气旋内通常是最高的 降水的强度和风力的强度在热带气旋内也是最大的 强烈的热带气旋有眼壁置换周期 产生新的外眼壁替代内壁 其成因为热带气旋眼壁外围的螺旋雨带重组 然后渐渐向内移动 窃取了眼壁的湿气与能量 在这阶段 热带气旋进入了一个减弱的过程 在外围新的眼壁完全取代旧眼壁 如果环境许可 热带气旋会重新增强 26 1997台风艾碧正在进行眼壁置换 27 热带气旋的结构 螺旋雨带绕着热带气旋中心运动的雨云和雷暴 在北半球 螺旋雨带向逆时针方向绕中心运动 螺旋雨带会为地面带来大风雨 而在每条雨带之间则会较为平静 在接近陆地的热带气旋 螺旋雨带中会形成龙卷风 拥有多条螺旋雨带的热带气旋一般较强及发展成熟 但也有一些 环状飓风 的主要特征是没有螺旋雨带 28 热带气旋的结构 外散环流所有低压系统均需要高空辐散以持续增强 热带气旋的辐散从所有方向流出 因为科里奥利力的作用 热带气旋的高空呈反气旋式外散环流 地面或海面的风强力向内旋转 随着高度上升减弱 最终改变方向 这个特点和热带气旋中心的暖心结构有关 所以热带气旋需要垂直风切变微弱的环境维持暖心结构 才能延续辐散 29 热带气旋的结构 30 热带气旋的生成条件 结构上来说 热带气旋是一个由云 风和雷暴组成的巨型的旋转系统 它的基本能量来源是在高空水汽冷凝时汽化热的释放 热带气旋的生成和发展需要海温 大气环流和大气层三方面的因素结合 对于热带气旋的形成条件 至今尚在研究之中 未被完全了解 一般认为热带气旋的生成须具备6个条件 但热带气旋也可能在这6个条件不完全具备的情况下生成 31 热带气旋的生成条件 海水的表面温度不低于摄氏26 5 且水深不少于50米 这个温度的海水造成上层大气足够的不稳定 因而能维持对流和雷暴 大气温度随高度迅速降低 这容许潜热被释放 水汽冷凝 而这些潜热是热带气旋的能量来源 潮湿的空气 尤其在对流层的中下层 大气湿润有利于天气扰动的形成 需在离赤道超过五个纬度的地区生成 否则科里奥利力的强度不足以使吹向低压中心的风偏转并围绕其转动 环流中心便不能形成 不强的垂直风切变 如果垂直风切变过强 热带气旋对流的发展会被阻碍 使其正反馈机制未能启动 一个预先存在的且拥有环流及低压中心的天气扰动 32 台风的形成过程 33 34 35 36 卫星云图显示的处于产生 发展 成熟和消亡的四个热带气旋 Locationswherehurricanesbegantheirdevelopment Dataisfortheperiod1950 2000 37 大多数热带气旋在热带辐合带形成 热带辐合带是在全球热带地区出现的雷暴活动区 Typicalareaswherehurricanesbegintheirdevelopmentandthecommonpathsofstormmovement 38 Globaltropicalcyclonetracks 1985 2005 39 南大西洋 海水温度较低 垂直风切变强烈 东南太平洋 垂直风切变强烈 热带气旋的消散 移入陆地 因为失去维持能量的温暖海水 而迅速减弱消散 绝大部分的强烈热带气旋登陆后一至两天即变成组织松散的低压区 但是若果能够重新移到温暖的洋面上 它们可能会重新发展 移经山区的热带气旋可以在短期内迅速减弱 在同一海面上滞留过久 翻起海平面30米以下较凉海水 热量吸干 使表面水温下降 无法维持强度 热带气旋因而减弱 移入水温低于26摄氏度的海洋 这会使热带气旋失去其特性 中心附近的雷暴和暖心结构 减弱为低压区 这是东北太平洋热带气旋消散的主因 40 热带气旋的消散 遇上强烈垂直风切变 对流组织受破坏 与西风带的作用 例如与邻近的锋面融合 这使热带气旋转化为温带气旋 这个过程会持续一至三日 但即使热带气旋完成转化 很多时候它们仍能维持热带风暴的风力和一定程度的降水 在太平洋和大西洋 由热带气旋转化而成的温带气旋有时风力会达到飓风的水平 严重影响美国西岸或欧洲 弱的热带气旋被另一低压区影响 受破坏而成为非气旋性雷暴 或被另一个较强的热带气旋吸收 41 热带气旋的影响 42 BAD GOOD 热带气旋的正面影响 雨水 热带气旋亦为干旱地区带来重要的雨水 不少地区的每年雨量中的重要