第五章-天气系统.ppt

第五章天气系统和天气过程 天气 一定地理环境中短时间内的大气状态 如冷暖 风雨 干湿 阴晴等 及其变化的总称 天气系统 引起天气变化的高压 低压 高压脊 低压槽 鞍型气压场等 具有典型特征的大气运动的系统 5 1气团和锋 气团锋 一 气团 一 定义 气象要素在水平分布上比较均匀的大范围空气团 在它控制下的天气特点也大致相同 空间尺度 水平 整个海洋或大陆 几百 几千公里 垂直 对流层顶 几 十几公里 二 气团的形成条件 1 必须具有范围广阔 地表性质比较均匀的下垫面 2 具有能使空气团在水平方向上均匀化的环流场 三 气团的变性 1 定义 气团的物理属性随时间变化的过程 2 原因 气团是在一定的下垫面和大气环流中形成后将离开源地移到另一个地方 并与所经过的下垫面不断进行新的水份 热量交换 改变了气团原有的大气层结构 大气运动状况 引起原有气块物理属性和天气特征的改变 3 影响变性的因素 气团的性质 冷或暖 干或湿气团与下垫面性质的差异 气团离开源地的时间长短 气团离开源地的距离远近 四 气团的分类 1 地理分类法 根据气团的源地 下垫面性质来划分 南北半球各有7个 冰洋气团 极地气团 热带气团 赤道气团 E 南北极大陆气团 Ac 南北极海洋气团 Am 中纬大陆气团 Pc 中纬海洋气团 Pm 热带大陆气团 Tc 热带海洋气团 Tm 2 热力分类法 冷气团 气团的温度低于下垫面特点 移向暖区时 所经之处气温降低 本身变暖 由于气团下层温度升高 气团内部易对流 属于不稳定气团 例 夏季 冷气团含水多 常形成积云 积雨云 产生降水或雷雨天气 冬季 冷气团含水少 只出现淡积云 甚至无云 暖气团 气团的温度高于下垫面特点 移向冷区时 所经之处气温升高 本身变冷 由于气团下层温度降低 气团趋于稳定 属于稳定性气团 如水汽充足 形成层云 层积云 降毛毛雨 雷阵雨 或平流雾 如水汽不足 天气晴好 五 中国的气团活动由于中国大陆地形复杂多样 因此没有气团的源地 多为变性气团 1 冬季 变性的极地大陆气团 源于西伯利亚和蒙古 势力强大 时间长 有寒潮出现 变性的热带海洋气团 源于西太平洋 暖湿 多云 可产生降水 2 夏季 变性的热带海洋气团 除西北小部分外全国都受其影响 变性的极地大陆气团 影响长城以北及西北 天气晴朗 但与暖湿气流相遇会产生降水 变性的热带大陆气团 源于中亚 天气晴 热 干 赤道气团 源于赤道海面 高温 高湿 可产生雷雨 3 春秋 属过渡季节 主要受变性的极地大陆气团和变性的热带海洋气团的影响 二 锋 一 概述 1 锋的定义 锋是两个性质不同的气团之间狭窄而又向冷气团倾斜的过渡带 锋的符号 3 锋的符号 暖锋 冷锋 锢囚锋 准静止锋 二 锋的分类 依据锋面两侧冷暖气团的移动方向和结构特征 1 冷锋 所到地区降温 全年均可出现 冬季影响全国 夏季在长江以北 冷锋 冷锋 冷气团 暖气团 2 暖锋 所到地区降水 全年均可出现 冬季影响全国 夏季在长江以北 暖锋 暖锋 冷气团 暖气团 3 准静止锋 冷暖气团势力相当 锋面移动缓慢或呈准静止状态 南北摆动 4 锢囚锋 有暖 冷 更冷气团相遇 相互组成两个锋面 后一个锋面追上另一个锋面或两个锋面相遇 暖空气被迫抬升 地面完全被冷空气所占据 两条锋面的交点为锢囚点 冷式锢囚锋 冷锋后的更冷气团 暖锋前的冷气团 暖式锢囚锋 冷锋后的冷气团 暖锋前的更冷气团 冷式锢囚锋 暖式锢囚锋 三 气象要素特征 1 温度场 锋区内的水平温度梯度大气团内的温度变化是 1 100km锋区的温度变化是 5 10 100km地面锋 地面图 海平面图 上温差大的地区高空锋区 高空图 等压面图 等温线密集的区域 锋区内有逆温现象 2 气压场 特点 锋线位于低压槽中 等压线穿过地面锋线时 呈气旋式弯折 折角指向高压 3 风场 特点 在气压场中 由于地面锋处于低压槽中 根据梯度风的原理 风斜穿等压线 呈气旋式切变 地面锋成为风的辐合线 四 锋面天气 1 定义 锋面附近的云系 降水 风和能见度等要素的分布情况 2 影响因素 锋面坡度 坡度较大 移动速度快 对暖空气具有冲击作用 迫使暖空气上升 产生剧烈的天气现象 气团属性 若暖空气含水量丰沛 降水较多 反之无云和降水 垂直运动 上升气流越强 越能产生大量云雨 3 锋面天气 暖锋天气 方向 暖空气推动着锋面向冷空气一侧移动 并缓慢爬升 坡度 较小 1 150 移动速度慢 云系的分布 从前至后依次是卷云 卷层云 高层云 雨层云 越近地面锋线 云体越厚 坡度越小 云体越长 且云底与锋面相接 天气特点 降水主要在雨层云 属于连续性降水 强度小 雨区较广 300 400km 锋前降水 冷气团中因温度分布不均匀 有乱流作用 若锋线附近空气达到饱和 则产生锋面雾 出现的位置 春秋季出现在江淮 东北地区 夏季出现在黄河流域 冷锋天气 缓行冷锋 方向 冷空气推动着锋面向暖空气一侧移动 坡度 很小 1 100 移动速度慢 云系的分布 从前至后依次是雨层云 高层云 卷层云 卷云 天气特点 降水发生在雨层云中 且多为连续性的 若暖空气不稳定 则产生雷阵雨 出现地区 夏季在北方 冬季在南方 冷锋天气 急行冷锋 方向 冷空气推动着锋面向暖空气一侧移动 坡度 较大 1 70 移动速度快 云系的分布 因坡度大 出现强对流性天气 在夏季常形成强盛的积雨云 出现雷暴和阵性降水 暖空气湿度小时 则出现层状云系 天气特点 此种冷锋过境时 往往狂风暴雨 雷电交加 气象要素剧变 锋线一过则天气豁然晴朗 但降水区较窄 冬季因暖空气干燥 则锋后出现大风和风沙天气 出现的地区 常出现在我国北方的春 冬季 准静止锋 形成 往往由冷锋演变而成 当冷锋南下过程中热力逐渐减弱 与南方暖空气团交绥而势均力敌时 就形成了准静止锋 分类 根据云系的部位不同分为云系在锋上 华南准静止锋 云系在锋下的 昆明准静止锋 准静止锋天气 华南准静止锋 华南准静止锋 特点 与第一型冷锋相似 但静止锋的坡度较小 仅有1 200 云雨区的宽度较大 但降水强度不大 呈连续性降水 阴雨天往往可持续多日 由于锋面坡度小 暖空气要爬升到一定高度后才能达到凝结高度而形成降水 所以降水区往往离锋有一定的距离 在冬季 我国华南一带常有这种静止锋 统称华南准静止锋 江南地区的 清明时节雨纷纷 即由此产生 梅雨锋 梅雨锋 梅雨锋 属于准静止锋 梅雨 之名起源于每年6 7月间我国江南一带梅子成熟季节的连绵降雨由于久雨不晴 器物容易发霉 所以又称 霉雨 昆明冷静止锋 昆明准静止锋 特点 当冷空气南下时 受到西南山地的阻挡 在昆明 贵阳之间往往形成了地形静止锋 此类静止锋多半处于高压控制下 锋上的暖空气较干燥 沿锋面上升常无明显云系出现 但在锋的下面 冷空气南下时受到山地影响被迫抬升而形成了层积云和降水 降水多为连续性 多阴雨天 锢囚锋天气 保留原来两条锋的天气东北地区的锢囚锋多属冷式锢囚锋华北地区的锢囚锋多属本地形成的暖式锢囚锋冬半年在西北 华北 东北地区会出现地形锢囚锋 五 锋的生 消和移动 1 锋的生和消 凡是促使锋区水平温度梯度随时间增大 减小 的过程就是锋的生 消 影响锋生 消 的因素 空气的水平运动 冷暖空气相辐合则锋生 辐散锋消 空气的垂直运动 r rd时 增大温差则锋生 有上下对流 减小温差则锋消 空气的非绝热变化 通过辐射 对流 传导 潜热交换促使冷暖空气温度趋于不均匀则锋生 结果均匀的则锋消 复习题 为什么我国不容易形成气团 为什么锋面总向冷空气一侧倾斜 锋内的温度 气压 风有何特点 请画出冷锋形成示意图 简述华南准静止锋和昆明准静止锋的形成过程 二者有何不同 6 在下图中画出锋内的温度分布 并说明各为什么锋 7 右图中 有一气块在暖气团中作绝热上升 在冷气团中有一气块绝热下降 当时的r 0 8 100m 在1000m高度处来分析 该锋面将会加强还是减弱 5 2中高纬度天气系统 一 气旋与反气旋的概述二 气旋与反气旋的形成与移动三 锋面气旋四 温带反气旋 冷性反气旋 一 气旋与反气旋的慨述 1 定义 占有三度空间的 在同一高度上中心气压比四周低 高 的大尺度涡旋 在北半球逆 顺 时针旋转的称为气旋 反气旋 南半球相反 气旋与反气旋在气压场中称为低压 高压 比较气旋和反气旋的特点 2 气旋与反气旋的水平尺度 以最外圈闭合等压线的直径表示 地面呈辐散状 范围较大最大 亚洲的3 4最小 几百km 平均 1000km最大 2000 3000km最小 200km 3 气旋与反气旋的强度 用气旋与反气旋的中心气压值的高低来表示 气旋 中心气压值愈低 其强度愈大 平均P 1010 970hPa Pmin 887hPa 1973 10 6菲律宾东部洋面生成的台风的中心气压值 当气旋中气压值变化时 若升高 填塞若降低 加深 反气旋 中心气压值愈高 其强度愈大 平均P 1020 1030mb Pmax 1083 8mb 1968 12 31中西伯利亚北部产生的寒潮 当反气旋的气压变化时 若升高 加强若降低 减弱 4 气旋与反气旋的分类 二 气旋与反气旋的形成 形成的实质 近地面的气旋与反气旋的生成和发展 主要与测站空气柱内的空气质量的增加或减少 高空气流的辐合或辐散有关 1 空气质量的辐合与辐散 影响空气质量变化的主要因素 2 空气的密度平流作用 假设有空气的垂直运动 3 空气的非绝热变化 主要通过辐射 乱流 传导 潜热交换等方式形成气旋或反气旋 受热最大的地区 地面形成气旋冷却最大的地区 地面形成反气旋 4 地形的作用 三 锋面气旋 温带气旋 2 成熟的锋面气旋的结构 气旋前方是宽阔的暖锋云系和相伴的连续性降水天气 气旋后方是比较狭窄的冷锋云系和降水天气 气旋中部是暖气团天气 1 定义 具有锋面结构的低压 是温带地区产生大范围云雨天气的主要系统 主要出现在东亚 北美 地中海等地区 锋面气旋 锋面气旋 暖锋 冷锋 云雨区域 图例 暖锋 暖锋 冷锋 冷锋 L L 冷气团 暖气团 H H 锋面气旋的形成与消亡 L 冷气团 准静止锋 准静止锋 暖气团 冷锋 冷锋 冷锋 冷锋 暖锋 L L 暖锋 暖锋 暖锋 锢囚锋 新生期 冷 暖气团对峙 新生期 气旋生成 成熟期 冷 暖锋相互入侵 降水 降水 降水 成熟期 气旋加深 降水扩大 锢囚期 气旋趋于消亡 消散期 冷 暖气团恢复对峙 北半球冬季的气旋 锋面系统 P102 冷空气 冷空气 暖空气 暖空气 赤道 北回归线 南回归线 四 温带反气旋 冷性反气旋 一 概述 1 冷性反气旋 活动在中高纬度大陆近地面的冷高压 特点 冬季活动频繁 势力大 范围广 所经之地产生降温 大风 降水 甚至寒潮 2 种类 冷性反气旋 形成于中 高纬度地区 如北半球格陵兰 加拿大 西伯利亚和蒙古等地 冬半年活动频繁 势力强大 影响范围广泛 常带来寒潮 造成降温 大风天气 移动性反气旋 居间反气旋 形成于高空锋区下方与锋面气旋相伴出现的水平范围较小 强度不大的反气旋 随同锋面气旋一起向东移动 3 天气 因内部盛行下沉气流 空气干燥 有逆温 整体上晴朗 少云 4 活动情况 季节 各季都有 冬季最强 全年平均4 5天一次 又称三寒四暖天气 在我国的活动地区 蒙古西部 河套地区以北 主要影响我国的西北 华北 东北 势力强大时可影响长江以南 2 寒潮的源地 北冰洋附近的新地岛一带 复习题 1 不同锋形成的天气各有什么特点 2 画出锋面气旋的平面结构示意图 3 锋面气旋移来时会带来什么样的天气 4 如何表示气旋 反气旋的强度大小 5 气旋与反气旋是如何分类的 2下图为北半球中纬度某一地区2月1日早晨8点钟观测的地面天气形势图 2月2日和2月3日为预测形势图 根据这些天气图 试对城市A B C D未来天气变化作出预报 以2月1日为预报发布日 城市 今天上午有雨 下午雨停 明天多云 下雨概率30 西南风 午后可能有大雨 后天天气晴朗 气温下降 西风 城市 今天上午有短时阵雨 西风 明天天气晴朗 气温偏低 后天气温上升较快 城市 今天局部地区多云 东北风 今晚天空云量逐渐增加 明天可能有雨 东北风 后天天气寒冷 局部地区多云 强西风 城市 今天局部地区多云 今晚天空云量增加 明天有雨 东南风 后天上午雨停 大风降温 5 3副热带高压 一 副高的概述二 副高各部位结构与天气特征三 西太平洋副热带高压 一 副高的概述 1 定义 根据三圈环流给出副热带高压是一个环绕副热带地区的动力性高压带 因为它位于副热带 气温较高 称暖副高 副暖高 在北半球 因海陆和地形的影响 常分裂成几个高压中心 冬季 太平洋副高 夏威夷高压 北非副高 大西洋副高 亚速尔高压 南半球的副热带高压带 夏季 西太平洋副高 东太平洋副高 大西洋副高 亚速尔高压 北非高压 南半球的副热带高压带 2 副热带高压的强度 北半球的副热带高压强度夏季强于冬季 原因有如下两条 西南 东北 西北 东南 东北信风带 东南信风带 行星风系的季节性移动作用 夏季行星风系北移 副热带高压带 青藏高原的叠加作用 30 N 高 热 西南季风 低纬度环流 二 副热带高压各部位的天气 西北 北 气流来自低纬 潮湿 温暖 上升气流强 云雨区广 有时是雷雨天气 北侧与西风带相邻 常有气旋 锋面气旋活动 东南受偏北 偏东气流的影响 较冷 以下沉气流为主 多晴朗少云的天气 西南 受东风气流影响 天气较好 当有热带天气系统出现时 产生成片的云雨 有时出现大风 暴雨等恶劣性的天气 中心 下沉气流强 晴朗少云 风力弱 炎热 东 受北来冷气流影响 有逆温层 久旱少雨 三 西太平洋副热带高压 西太平洋副热带高压是太平洋副高在夏季的一个单体 因范围大 势力强 则用脊线的位置代表西太平洋副高在大气中的位置副高活动具有一定明显的规律性 这种规律与我国东部主要雨带的南北移动是一致的 并且雨带就位于西太平洋副热带高压脊线以北的5 8个纬度处 18 20 N 4月前后 20 25 N 6月中下旬第一次北跳 7月中上旬第二次北跳 25 30 N 西太平洋副热带高压北进示意图 30 N 8月初第三次北跳 20 N以南 10月上旬第二次南撤 25 N 9月上旬第一次南撤 西太平洋副热带高压南撤示意图 30 N 梅雨形成的原因 副热带高压 准静止锋或移动缓慢的冷锋 冷空气南下 暖湿空气北上 梅雨 20 25 N 梅雨区 梅雨的时间 6 7月入梅 6月上旬出梅 7月上旬平均 20天 10 30天 早梅 5月中旬 6月初入梅 梅雨卫星云图 梅雨卫星云图 梅雨的天气特点 阴雨天多 空气潮湿 暴雨多 日照少 闷热 时晴时雨 时冷时热 黄梅时节家家雨 青草池边处处蛙 有约不来过夜半 闲敲棋子落灯光 雨打黄梅头 四五十日无日头 某些年分梅雨期无雨 空梅 少雨 少梅 西太平洋副高的移动与我国东部雨带的关系 副热带高压移动的规律 副高脊线北上南撤的移动 属于全球性的 并且北进持续的时间长 速度慢 而南撤时间短 速度快 并且北进与西伸相结合 南撤与东缩相结合 副热带高压的异常 副高进退时间的早晚 位置的偏北或偏南 停留时间的长短都使我国出现旱或涝灾害 1954 副高持久地稳定在20 25 使梅雨期较长 江淮流域出现几十年罕见大水 1958年 副高脊线第一次北跳偏晚 第二次北跳偏早 形成了这一年的空梅 2006 2007年 副高第二次北跳偏早 第三次北跳偏晚 造成了四川盆地多年罕见的高温少雨天气 本节复习题 在北半球副热带高压是如何分布的 为什么北半球副热带高压夏季强度大 副热带高压哪些部位容易产生降水天气 为什么会形成梅雨 西太平洋副高的季节性活动规律与我国东部雨带是什么关系 5 4热带天气系统 一 赤道辐合带二 热带气旋 天气学对热带范围的定义 南北半球副热带高压脊线之间的地区 北半球 冬季 副高位于15 N 我国海南 南海属于热带 夏季 副高脊线位于30 N附近 我国长江以南属于热带 热带天气系统 赤道辐合带 台风 东风波 云团 季节低压 中层气旋 1 定义 指在南北半球副热带高压之间赤道低压槽中 由南北半球的信风汇合而形成的狭窄的气流辐合区 呈东西向分布 一 赤道辐合带 无风带辐合带 信风带辐合带 北半球 2 类型 南半球 热带辐合带的位置随季节有南北移动 尤其是季风辐合带 热带辐合带一般只存在于对流层的中 下层 热带辐合带特别是季风辐合带是低纬度地区水汽 热量最集中的区域 被加热后又激发对流云 热带气旋等热带天气系统的产生 3 特点 二 热带气旋 生成于热带海洋上的强大而深厚的气旋性涡旋 赤道 全世界平均每年发生热带气旋和台风为79 8次 南北纬5 20 年平均水温 26 5 赤道 热带气旋按中心附近地面最大风速划分 台风 海棠 登陆我国东南沿海 2011年第20号热带气旋榕树于2011年10月11日14时 北京时间 在菲律宾东南洋面生成 生成时中心位置在北纬8 6度 东经128 3度 中心气压998hPa 近中心最大风速18m s 生成后即向西北方向移动 10月12日14时 北京时间 此热带风暴的中心位置在北纬11 9度 东经122 9度 中心气压维持998百帕 近中心最大风速维持18米 秒 移向西北偏西 移速20公里 小时 七级大风圈半径200公里 台风 鸣蝉 台风 鸣蝉 韩国釜山 20030913 台风 蝎虎 横扫日本 台风 蝎虎 横扫日本 20041020 1 定义 发生于热带海洋上 其中心气压值极低 具有暖心结构和强烈旋转的热带涡旋 台风 生成于太平洋上飓风 生成于大西洋 印度洋上 一 台风的概述 2 台风的范围 以最外圈闭合等压线的直径来度量 高度 12 16Km形状 飞碟 平均 600 1000Km最大 2000Km最小 100Km 以近地面台风中心最大风速和中心海平面气压值的强度来确定 V 20 50m sVmax 110m sP 920 950mbPmin 877mb 1958年 例 1998年6月9日 在印度登陆的台风 V 100m s 死伤3500人 死560人 失踪近千人 3 强度 1117号台风 纳沙 09月24日08时 北京时间 在菲律宾以东洋面生成 生成后中心位置在北纬14 0度 东经136 3度 中心气压1000百帕 近中心最大风速18米 秒 生成后向西移动 09月26日08时 北京时间 此台风的中心位置在北纬15 3度 东经126 2度 中心气压975百帕 近中心最大风速33米 秒 移向西北偏西 移速15公里 小时 七级大风圈半径300公里 十级大风圈半径80公里 4 台风的命名 根据世界台风委员会第31届会议的决议 从2000年1月1日起 采用具有亚洲风格的名字对西北大西洋和南海生成的热带气旋进行命名 旨在帮助人们对热带气旋提高警觉 增强警报效果 由亚太地区的中国 中国香港 中国澳门 日本 柬埔寨 老挝 马来西亚 密克罗尼西亚联邦 菲律宾 朝鲜 韩国 泰国 美国和越南等14个成员一共提供140个名字 每个成员提供10个名字 这140个名字分成10组 每组里的14个名字 每个成员提供1个名字 按每个成员的字母顺序依次排列 命名表按顺序 循环使用 由我国提供的10个名字是 龙王 玉兔 风神 杜鹃 海马 悟空 海燕 海神 电母 海棠 二 台风的形成 低空存在辐合流场 是热带气旋发展的基础 有广阔的高温洋面蒸发大量水汽到空中凝结 提供台风形成所需的巨大潜热 有一定的地转偏向力 使扰动气流渐变为气旋性旋转的水平涡旋 基本气流的风速铅直切变要小 使潜热不扩散 形成 保持暖心结构及加强对流运动 1 形成的条件 2 台风的形成 热带海洋上的空气因受热而对流上升 四周较冷的空气流入补充 再受热上升 循环往复 形成了热带低压 在夏秋季节 西南季风与东北信风相遇时造成扰动产生旋涡的扰动与对流作用相辅相成 使已形成的热带低压的旋涡继续加深 也就是使四周空气流动得更快 风速加大 于是就演变成热带风暴 强热带风暴 台风 台风常常带来狂风暴雨 一天的降雨量可达30亿吨 多的甚至超过200亿吨 台风的结构 大风区 外螺旋云 内螺旋云 云墙 眼区 台风的流场 云柱向上发展旺盛垂直高度 15 20km下 逆入 上 顺出 0 3km 3 10km 10 20km 三 台风的结构与天气 大风区 外螺旋云 内螺旋云 云墙 眼区 台风云系1 台风云系 台风云系3 飓风 北美 四 台风的移动路径 西北太平洋年均发生热带气旋和台风30 5次 是世界上热带气旋和台风发生次数最多的区域 西北太平洋台风移动路径主要有三条 西移路径 当台风在菲律宾以东洋面生成之后 受高空的副热带高压的影响 深厚的偏东气流引导台风一直向偏西方向移动 西北移路径 受东南风影响 从菲律宾以东洋面向西北方向移动 转向路径 向西北方向移动的台风 遇到西太平洋副高或西风槽的阻挡而转向东北 西移路径 台风 洛克 2005 西北移路径 台风 碧利斯 2000 台风 云娜 2004 云娜 密克罗尼西亚语 喂 你好 由于台风 云娜