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1、第四章第四章 中纬度天气系统中纬度天气系统(之二)之二) 4.2 温带气旋与反气旋温带气旋与反气旋4.2.1 概述概述基本概念,分类,温带气旋的源地、经典模型,锋面气旋天气基本概念,分类,温带气旋的源地、经典模型,锋面气旋天气4.2.2 温带气旋和反气旋发展理论温带气旋和反气旋发展理论从不同角度讨论温带气旋和反气旋的发展:从不同角度讨论温带气旋和反气旋的发展: 涡度、垂直速度、位势涡度涡度、垂直速度、位势涡度4.2.3 温带气旋的结构和概念模型温带气旋的结构和概念模型温带气旋的概念模型,结构温带气旋的概念模型,结构4.2.4 热低压热低压 4.2.1 概述概述气旋气旋是在同一高度上中心气压低于
2、四周的、占有三度空间的大尺度涡旋。 低压(气压场) 中心气压比周围低 气旋(流场) 气流逆时针旋转(北半球) 气流顺时针旋转(南半球) 反气旋反气旋是在同一高度上中心气压高于四周的大尺度涡旋。在北半球,反气旋范围内气流作顺时针旋转,南半球相反。又称为高压。水平尺度:水平尺度:最外围一条闭合等值线的平均直径气旋:平均1000公里 反气旋:气旋,几千上万公里大的:2000-3000km小的:200-300km强度:用中心气压值来表示气旋气旋地面气旋中心气压平均:9701010 hPa 中心气压越低,气旋越强 -高,气旋越弱反气旋反气旋地面反气旋中心气压平均:10201030 hPa 中心气压越高,
3、反气旋越强 -低,反气旋越弱对温带气旋、反气旋,冬季比夏季强;对温带气旋、反气旋,冬季比夏季强;气旋在海上比陆地上强,反气旋则陆地比海上强气旋在海上比陆地上强,反气旋则陆地比海上强 强度变化强度变化 气 旋: “加深” , “填塞” 反气旋: “减弱” , “增强” 1、气旋、反气旋的分类(1)气旋锋面气旋的温压场是不对称的,移动性大,是带来云和降水的主要天气系统(2)反气旋活动于中高纬大陆近地面层的反气旋多属冷性反气旋,称为冷高压2、温带气旋的源地图4.15 北半球地面气旋发生频率的分布及主要路径图 (a)1月,(b)7月(1)北太平洋和北大西洋有两个气旋最大频率中心:阿留申低压和冰岛低压。
4、 气旋向这两个中心移动 冬季高于夏季(2)气旋的源地分布与纬圈平行(3)气旋的源地位于巨大山地的背风坡一侧及其以东地区(4)气旋的源地位于海湾以及内陆湖泊东北类I东北类II黄河类I黄河类II淮河类长江类I长江类II东海类东亚气旋 北方气旋北方气旋(4550N) 东北类I(产生于俄罗斯附近) 东北类II(蒙古气旋),多生成我国东北低压 黄河类I(河套附近), 黄河类II(黄河下游), 南方气旋南方气旋(3035N): 淮河类(江淮气旋) 长江类I(偏北)(江淮气旋) 长江类II(偏南)(江淮气旋) 东海气旋东海气旋江淮梅雨锋与气旋东北低涡与锢囚锋蒙古气旋与冷锋中国主要气旋系统实例中国主要气旋系统
5、实例3、温带气旋的经典模型 温带气旋温带气旋形成于一形成于一条锋面上条锋面上(一) 初生初生(波动波动)阶段阶段 在气旋发生前(图4.17a),高纬为东风,低纬为西风。高纬冷,低纬暖,中间有一条锋面(虚线)。 开始出现扰动时(图4.17b),冷空气向南侵袭,暖空气向北扩展,出现冷暖锋面及锋面降水。地面图上,开始出现低压中心。(二) 发展(成熟)阶段发展(成熟)阶段 冷暖锋进一步发展(图4.17c) ,锋面降水继续增强,雨区扩大。地面图上闭合等压线增多,中心气压不断降低。低压一般仍沿暖区气流方向移动,速度比波动阶段略减。冷锋比暖锋移动更快(d) 。(三)锢囚阶段锢囚阶段 冷锋追上暖锋,从气旋中心
6、开始形成锢囚锋(e),起初气旋仍可继续加深,发展到最盛。 然后,锢囚的范围扩大,气旋的范围也扩大,并转变成对流层下部的一个大冷涡,但暖空气仍然在其上空(f)。(四)衰亡阶段衰亡阶段 气旋成为一个正压涡旋(g),已无锋面特性,并且由于摩擦作用,气旋逐渐消散(h)。 这个概念模型说明在气旋发生发展过程中存在能量转换。 在存在一定的气团温度对比(锋面)的条件下,气旋的动能才能增加; 而在气旋变成完全锢囚的最后阶段,所有的暖空气都已经被抬升上去了,冷空气下沉并在低层扩展到气旋所占的整个区域,气团中心附近温度对比已经减弱,没有了有效位能,故气旋不再发展。4、锋面气旋天气、锋面气旋天气云和降水区云和降水区
7、不大不大气旋区域内气旋区域内风速增大风速增大气旋前部暖气旋前部暖锋天气锋天气气旋后部冷气旋后部冷锋天气锋天气地面风速很地面风速很大,辐合上大,辐合上升气流加强,升气流加强,云和降水范云和降水范围扩大,降围扩大,降水强度加剧。水强度加剧。云和降水开云和降水开始减弱消失始减弱消失4.2.2 温带气旋和反气旋发展理论温带气旋和反气旋发展理论 气压倾向方程气压倾向方程 涡度方程涡度方程)()(yvxuffVt1、涡度方程、涡度方程(2.48)源汇项源汇项)()(yvxuffVt(4.39)l对温带气旋发展影响最大的因子是涡度对温带气旋发展影响最大的因子是涡度平流和水平辐合辐散。平流和水平辐合辐散。而水
8、平辐合辐散又通过连续方程与气柱的垂直伸缩联系在一起。假如地面是平坦的,则地面垂直速度为零,当对流层中层出现上升运动时,由于气柱的拉伸,产生正相对涡度;当对流层中层出现下沉运动时, 气柱收缩而产生负相对涡度。2、Sutcliffe发展理论与发展理论与Petterssen发发展方程展方程(1)Sutcliffe发展理论发展理论Sutcliffe认为气旋的产生与低层的辐合辐散相联系。由等压面上准地转涡度方程gpgpggVffVt0)()41. 4()()(050005505VVffVfVtpppp由地转风公式热成风为热成风涡度为其变率xfvyfu11xhfgxfvvvyhfgyfuuuTT)(1)(
9、105050505)42. 4(202222hfgyhxhfgyuxvpTTTthfgt2005Sutcliffe假定厚度h的变化完全是平流引起,即忽略非绝热和垂直运动的作用。对(4.43)式求拉普拉斯算子并乘以g/f0,)43. 4(hVthpyvxuxuyvxuxuyvxuyvxuhVfguvvuyxhVfgthfgTTTTTTppTTppp22)44. 4(2022222020由(4.41)式)45. 4(055005005050002020pppppTTppppVVtVVVVVhVfgthfg)46. 4()()()(500500550550050fVVfVfVVVVVfppppppp
10、)41. 4()()(050005505VVffVfVtpppp1000hPa散度 热成风引导效应 热成风涡度平流效应)47. 4(11200000fVfVfVfVpTTpTpTp (4.47)式说明气旋的移动并非象气流携带的一个气泡的运动,而是气压型通过辐合辐散不断重建的过程,即低压的移动是通过低压前方气压降低、低压后方气压升高,原来低压中心被填塞而造成的。而辐合辐散本身又在涡度和热力平流的作用下不断发生着改变。)()(yvxuffVt(2)佩特森()佩特森(Petterssen)发展方程)发展方程推导:由简化的涡度方程式(4.39)式(由于涡度的变化与上下层的风有关,因此可与热成风相联系)
11、 如取1000hPa和500hPa等压面,假定500hPa为无辐散层,则 为1000-500hPa间的热成风,于是 地面气旋发展 地面反气旋发展)(, 05555fVtVTTTVVVV505000)48. 4(0050tttttT为了确定h/t, 由静力方程pgTRphd)50. 4(ln)(ln050505ppdppdpppdtTgRthpTdgRhhd)49. 4(2thfgtT由热力学第一定理dpdTCdQp)52. 4(ln1)(05pppapddtdQCTVRthdtdpCdtdTdtdQCpp1appTTVtTdtdQC1)51. 4(1)(dtdQCTVtTpaPettersse
12、n发展方程)53. 4(ln1)()(052550pppapddtdQCTVfRfVt500hPa绝对绝对涡度平流项涡度平流项非绝热加热项非绝热加热项温度平流项温度平流项垂直运动项垂直运动项500hPa绝对涡度平流项 槽前脊后, , 正涡度平流,气旋发展,反气旋减弱 槽后脊前, , 负涡度平流,气旋减弱,反气旋发展 地面气旋多在槽前脊后处发展地面气旋多在槽前脊后处发展 该项作用对于初生、发展中的气旋作用最大,因为这时温度平流的作用较小。)(5510fVt气旋发展各因子的作用分析气旋发展各因子的作用分析0)(55fV0)(55fV槽线附近正涡度最大,脊线附近负涡度最大温度平流项 在暖平流最强处,
13、 气旋发展在冷平流最强处, 反气旋发展 在气旋前部A处暖平流最强,暖锋前正涡度增加。 在气旋后部B处冷平流最强,冷锋后负涡度增加。 气旋中心部分温度平流很弱, 并不使地面气压系统加强或减弱。气旋发展各因子的作用分析05ln)(220pppdTVfRt, 0)(, 02TVTV, 0)(, 02TVTV温度平流的直接作用是引导气旋移动(沿BA方向),而不改变气旋的强度。绝热变化垂直运动项 干绝热时,a=d, d,大气稳定 0,气旋减弱,反气旋增强 0,在最强处,2( )0,气旋发展,反气旋减弱对于南北向的山脉,西风在迎风坡上升产生反气旋涡度,在背风坡下沉产生气旋涡度背风气旋发展背风气旋发展 湿绝
14、热过程中,a=m, m,大气不稳定 0,在最强处,2( )0,在最强处,2( )0,气旋减弱,反气旋增强气旋发展各因子的作用分析气旋发展各因子的作用分析05ln)(230ppapdfRt大气层结不稳定时,上升(下沉)运动对气旋(反气旋)的发展起促进作用非绝热加热项 在加热率最大区,dQ/dt 0,2( )0, 气旋发展,反气旋减弱 在冷却率最大区,dQ/dt 0, 气旋减弱,反气旋发展 非绝热过程主要有: 下垫面作用: 辐射,传导,乱流等 水汽凝结与蒸发等气旋发展各因子的作用分析05ln1240ppppddtdQCfRt冬季,冷大陆的暖湖面容易生成气旋;气旋入海后由于洋面加热,常迅速加深;而在
15、西伯利亚-蒙古一带为最冷中心,易于生成冷性反气旋。3P坐标中准地转坐标中准地转 方程方程由简化的涡度方程(4.40)式利用热力学方程,位温公式,状态方程,静力方程可导出准地转方程)40. 4()(pffVtggg)59. 4()(222222dtdQpCRpVfVpfpfpgggdtdQpCRpVfVpfApggg222)(1)60. 4(22222Apf)(1fVpfgg)(22TVpRpVpVgggdtdQpCRdtdQpCRpp23涡度平流随高度变化 当涡度平流随高度增加时,10,为 由于在地面气旋中心附近涡度平流很小(0),而在其上空, 高空槽前为正涡度平流,因此该地区涡度平流随高度增
16、加,有 ; 在高空槽后有负涡度平流, 涡度平流随高度减弱,有产生垂直运动的主要因子)(1fVpfgg温度平流 在暖平流区, , 20,为产生垂直运动的主要因子)(2TVpRg0TVg0TVg非绝热加热 当有非绝热加热时, dQ/dt 0,30,为 当有非绝热冷却时, dQ/dt 0,为产生垂直运动的主要因子dtdQpCRp34. 气旋发展的位涡观点气旋发展的位涡观点 前面讨论的都是对于某一个面或对某一极薄的薄层而言,由于在很多情况下,需要考虑一个层次大气的平均情况,即平均涡度的变化,于是引进位势涡度的概念。 位温是描述大气热力状态的物理量 涡度是描述大气运动状态的物理量 位涡PV(Potent
17、ial Vorticity)则是可综合描述大气状态的物理量,分析大气热力结构对涡度变化的约束关系。 近似的准地转涡度方程 绝热下的准地转热力学方程 准地转位涡守恒方程 位势涡度)71. 4()(0pffyvxutggg)72. 4()(Ryvxutgg)73. 4(00RpffyvxutgggRpffqg0准地转位涡守恒方程 在绝热无摩擦条件下,位涡守恒。在绝热无摩擦条件下,位涡守恒。)73. 4(00Rpffyvxutggg 当气柱收缩时,涡度减小,旋转减弱 当气柱伸展时,涡度增大,旋转加强 根据绝对涡度方程,并考虑热力学方程,经过一些变换,可以导出位势涡度方程,并可得到RossbyErte
18、l位涡定理: 在无摩擦、绝热的大气中,两等位温(熵)面之间气柱的绝对涡度虽可以变化,但位涡却守恒。0adtdaPV类似于干绝热大气中,虽然空气微团的温度可以变化,但位温却不变。 守恒aPVPV的两个重要特性 守恒性 绝热无摩擦时,在空气的运动过程中PV守恒。 反演原则 给定PV的分布和合适的边界条件,并给出一定意义下的平衡条件(如地转平衡,梯度风平衡,或非线性平衡方程等),滤除重力波和声波,则由PV可反演出、v、w 等场。位涡异常涡度异常等熵面变化垂直运动地面位温异常等熵面变化环流变化 高层位涡的发展会引起低层位温的变化,低层位温的改变又会引起高层位涡特性的改变,从而不同层次的位涡、位温异常之
19、间会发生相互作用。地面气旋发展的位涡观点在对流层顶附近有一个PV槽(位涡异常)移到地面锋的上方,PV槽对应的气旋性环流使槽前产生暖平流,结果在地面产生正位温异常区(它位于高空异常区的稍前方),位温异常又会诱生出一个气旋性环流,暖平流西侧将产生由极地向赤道一侧的运动。l因为大气位涡在极地侧大,赤道侧小,高空大,低空小,因此低层位温异常产生的向赤道侧的冷平流及其产生的下沉运动会加强高层位涡异常,高层位涡异常又将使暖平流加大,于是高低层环流会相互加强,产生气旋的自我发展过程。4.2.3 温带气旋的结构和概念模型温带气旋的结构和概念模型1、温带气旋概念模型、温带气旋概念模型温带气旋的发展 动力因子(涡
20、度平流) 低层系统发展 高层系统移动 热力因子(温度平流) 低层系统移动 高层系统发展CC锋面气旋发生发展的天气学模式锋面气旋发生发展的天气学模式(1)准静止锋上锋面波动过程准静止锋上锋面波动过程(2)冷锋进入倒槽、暖锋锋生过程冷锋进入倒槽、暖锋锋生过程(3)锋面气旋的再生锋面气旋的再生(1)准静止锋上锋面波动过程准静止锋上锋面波动过程四个阶段:一般约为56天。初生(波动)阶段成熟阶段锢囚阶段消亡阶段 初生阶段在地面出现一个弱的气压扰动,并出现与低压中心配合的相对涡度最大中心; 第二阶段则是以自我激发(self-development)为特征的快速发展过程,即气旋的发展使扰动振幅增加,振幅的增
21、大又加快了有效位能的转换,从而进一步加速了气旋的发展。在这个阶段,增长表现为正反馈过程或者说是不稳定发展阶段; 第三阶段则是气旋达到最大强度并进入自我约束阶段(self-limitation)或者叫锢囚阶段,气旋的发展改变了风场和温度场,进而限制了涡度平流和温度平流,从而限制了扰动有效位能的转换,发展过程开始受到阻碍; 最后气旋进入缓慢的衰减阶段。 初生阶段。初生阶段。地面为一个弱的气压扰动,在高空槽前脊后的辐散气流中。由图4.30b,最大涡度平流在地面扰动上空。动力因子引起气旋发展。动力因子引起气旋发展。这是典型气旋的动力结构:这是典型气旋的动力结构:在槽的东侧, 500 hPa脊后,地面气
22、旋的上空存在垂直上升运动,并有正的涡度平流。在地面扰动附近,存在水平辐合。东北一西南走向的高空槽后则存在下沉运动区。高空槽后有一个气流最大中心(急流轴),最大涡度中心位于其左侧。槽内有强冷平流。LL 快速发展阶段。快速发展阶段。图4.30c, d,温度槽和高度槽发展,温度槽落后于高度槽,地面气旋位于高度槽前,温度平流零线穿过地面气旋中心稍稍偏后,气旋中心亦为暖平流,但在气旋前部暖平流最强,气旋后部为冷平流。热力因子主要使热力因子主要使气旋向暖平流最大方向移动。气旋向暖平流最大方向移动。上升运动和低层辐合主要发生在地面气旋的东侧和东北侧,下沉运动和地面辐散在西侧及西南侧。随着冷锋后的冷平流和大尺
23、度下沉运动的加强,随着冷锋后的冷平流和大尺度下沉运动的加强,500hPa涡涡度最大值中心向槽的底部移动。地面气旋上空仍有强的涡度最大值中心向槽的底部移动。地面气旋上空仍有强的涡度平流,气旋迅速发展。度平流,气旋迅速发展。LL+ 成熟阶段。成熟阶段。如图 4.30e,f,气旋性环流由地面扩展到对流 层中层,高空槽加深到最大程度,槽内形成闭合等高线,中心距地面中心不远。由于地面气旋的发展,气旋上空的温度因上升运动而逐渐降低,这在气旋中心偏后地区最明显,因为同时有冷平流,温度槽更接近于高度槽。冷暖平流零线穿过地面气旋中心。最大涡度中心移到冷锋后部。正反馈过程:正反馈过程:500hPa流型的改变导致地
24、面气旋上方绝对涡度梯度增大,而地面气旋的发展加强了厚度平流进而改变500hPa位势场和流场。随着气旋的发展,500hPa槽脊不断增幅,其走向由东北西南向转变为西北东南向。LL+ 衰亡阶段。衰亡阶段。如图4.30g,h所示。气旋发展的最强阶段,然后开始锢囚。高低空低压中心轴线接近垂直,温度平流零线移到气旋中心的前方,冷平流侵入到气旋中心及其南部,由于高空温度场接近于高度场,冷暖平流减小,气旋移动缓慢。LL+到后期,高空温压场已重合,对流层冷中心几乎与地面低压中心重合。气旋性环流向高层发展,从低层至高层为冷涡旋,锋面移到气旋之外,气旋移动缓慢。由于地面摩擦辐合使气旋填塞而消亡。(2)冷锋进入倒槽、
25、暖锋锋生过程冷锋进入倒槽、暖锋锋生过程四个阶段: 地面倒槽阶段 暖锋锋生阶段 气旋形成阶段 锢囚消失阶段 地面倒槽阶段地面倒槽阶段南面有较强的暖空气活动,地面形成暖性倒槽。这时高空有明显低压槽存在,槽后有微弱的冷平流,与槽配合地面有一弱冷锋。江淮、蒙古、黄河气旋可在此形势下生成江淮、蒙古、黄河气旋可在此形势下生成l暖锋锋生阶段暖锋锋生阶段当冷锋开始侵入低槽时,在暖低槽的东面,由于暖空气向北活动较强,气压、风、天气、云系和降水等逐步表现出明显暖锋特征,暖锋锋生。对应高空图上的高空槽振幅加大,冷暖平流加强。l气旋形成阶段气旋形成阶段地面冷锋进入暖倒槽和新生的暖锋相接,这时气压下降,地面低压中心出现
26、,形成锋面气旋。高空图上形成明显的锋区。(3)锋面气旋的再生锋面气旋的再生 在锢囚阶段或已衰亡的温带气旋内若有新的温度梯度出现,其对称的温压场结构受到破坏,使气旋发展的热力、动力因子再起作用,锋面气旋便会重新发展起来。 这种过程称为气旋的再生。气旋再生一般有四种类型 锢囚点新生气旋 两个锢囚气旋合并再生 副冷锋进入锢囚气旋后再生 气旋入海后再生 锢囚点新生气旋锢囚点新生气旋原有气旋进入锢囚阶段以后强度不大,地面锢囚锋两边的温差也较小,当有适当的高空流型时会新生气旋。锢囚点上气旋生成示意图 (a)地面形势, (b)高空形势 锢囚点上空有一小槽,槽线稍落后于地面锢囚点,槽前等高线辐散,低槽中有温度
27、脊配合,等温线与等高线位相基本相反,当高空槽附近冷、暖平流加强时,地面减压,在锢囚点上形成气旋。两个锢囚气旋合并再生两个锢囚气旋合并再生当后面开始锢囚还会发展、移速较快的气旋赶上前面锢囚开始减弱、移速较慢的气旋时,二个气旋合并可生成比原来两个更强的气旋。副冷锋进入锢囚气旋后再生副冷锋进入锢囚气旋后再生当气旋发展到锢囚阶段后,其后部气旋式环流又带来北方新鲜冷空气,与原来变性的冷空气之间形成副冷锋,使原来较均匀的冷空气中重新出现温度对比,气旋再度加深。气旋入海后再生气旋入海后再生气旋入海后,有暖湿空气侵入气旋内,增大了空气柱的层结不稳定,加上水汽凝结潜热释放的非绝热影响以及地面摩擦渐小,导致气旋再
28、生。2、温带气旋的卫星云图结构温带气旋的卫星云图结构发展阶段的锋面云带的凸起部分更加明显,有一条条向四周辐散的卷云发展阶段的锋面云带的凸起部分更加明显,有一条条向四周辐散的卷云线,这表示对流层上部气流有辐散,同时在气旋中,高云区的后部边界线,这表示对流层上部气流有辐散,同时在气旋中,高云区的后部边界表现有凹向低压中心的曲率,这是即将出现干舌的前兆。表现有凹向低压中心的曲率,这是即将出现干舌的前兆。在锢囚阶段,云系出现螺旋状,在锋面云带后面出现干舌,并逐渐伸向气旋在锢囚阶段,云系出现螺旋状,在锋面云带后面出现干舌,并逐渐伸向气旋中心。当干舌已经伸到气旋中心时,水汽供应切断,表示气旋不再发展。锢中
29、心。当干舌已经伸到气旋中心时,水汽供应切断,表示气旋不再发展。锢囚气旋涡旋云系的中心与地面低压中心以及囚气旋涡旋云系的中心与地面低压中心以及500hPa低压中心重合。低压中心重合。气旋发展到消亡阶段时,原涡旋云带断裂,断裂处无云。涡旋云带里不再是高云而气旋发展到消亡阶段时,原涡旋云带断裂,断裂处无云。涡旋云带里不再是高云而是积状或层状的中云或低云。与这种涡旋云系相对应,在是积状或层状的中云或低云。与这种涡旋云系相对应,在500hPa上一般是具有冷中上一般是具有冷中心的气旋,地面则处在削弱着的低压中。这时锋面云带已同涡旋中心分开,并且在心的气旋,地面则处在削弱着的低压中。这时锋面云带已同涡旋中心
30、分开,并且在涡旋中心附近一般是无云的,或产生一些由于下垫面加热而形成的对流性云。涡旋中心附近一般是无云的,或产生一些由于下垫面加热而形成的对流性云。当高空槽前与之伴随的逗点云系当高空槽前与之伴随的逗点云系A逼近锋面云带逼近锋面云带E、G时,这时锋面云带变时,这时锋面云带变宽,最宽处宽,最宽处G(地面最大降压中心处地面最大降压中心处),中高云变厚,范围变宽。云区北界向,中高云变厚,范围变宽。云区北界向冷空气一侧凸起,表示原锋面上出现冷锋和暖锋结构。云带向冷空气一侧冷空气一侧凸起,表示原锋面上出现冷锋和暖锋结构。云带向冷空气一侧凸起部分即是地面气族生成的地区。凸起部分即是地面气族生成的地区。 成熟
31、气旋在卫星云图上的表现,主要有 冷锋静止锋云系 暖锋云系 锢囚锋云系 (1)冷锋静止锋云系冷锋静止锋云系 在 500 hPa槽线以东的冷锋是活跃冷锋,它是一条连续的、完整的云带,云带的边缘很清楚,尤其是靠近冷空气一侧边界,最为显著。云带由稳定性云和不稳定性云组成。 在500 hPa槽线后面的冷锋段为不活跃冷锋,常出现狭窄而不完整且破碎或断裂的云带,主要由低层的积状云和层状云组成。在陆地上,不活跃冷锋可以无云或云量很少。冷锋:冷锋:在云图上冷锋分为活跃冷锋和不活跃冷锋。 当活跃的冷锋移动甚缓或变成准静止锋时,从锋面云带南部边界伸出一条条积云线(e)。 在活跃的准静止锋中,云图上表现为一条宽的云带
32、,在一定条件下,这类准静止锋面云带上可以发展出气旋波。 不活跃的准静止锋,一般出现在较低纬度,云带走向大体上是东西向的,锋区中云带断裂,趋于消失,云带中只有高云。准静止锋:准静止锋:(2)暖锋云系暖锋云系 活跃的暖锋云带最宽,在云图上常呈现一大片高空卷云覆盖区,活跃暖锋云系由层状云组成,上面还有一层卷云。(3) 锢囚锋云系锢囚锋云系 锢囚锋云带是指从暖区顶端出发按螺旋形状旋向气旋中心的云带。在急流轴南面,锋面云带凸起部分是一片纹理光滑的云区,而在急流轴北 面,却出现许多起 伏的积状云。 从整体来看,成熟气旋整个云的形状非常类似于一个逗点,称之为逗点云系。 逗点云向赤道一侧的狭窄区域称为 “豆尾
33、”,而北端向西突出的部分称为 “头部” 。 在气旋发展初始阶段,云区往往与高空气流平行并成带状结构,称为斜压云叶,因为它与强的对流层水平温度梯度有关。 在气旋的发展阶段,云带的向赤道一侧逐渐变窄成尾状,而向极地一侧则逐渐变宽, 最后在地面气旋的北部 向西突出成逗点云系的 头部。江淮气旋的雷达回波特征江淮气旋的雷达回波特征 江淮气旋是发生在长江中下游和淮河流域的一种锋面气旋。在汛期,江淮气旋经常产生暴雨天气。 在江淮气旋的前侧和中心附近,一般是积层混合型回波,它大致呈涡旋状结构,范围较大,直径可达150-300km。 在有较强的降水时,由于强降水对电磁波的衰减作用,对单部雷达来说有时降水的外围边
34、界不明显,降水回波整体上看起来似乎不移动。但降水回波结构的涡旋特征一般比较清楚,降水以对流性降水为主。 在地面暖锋前,回波呈带状分布,并可能在暖锋的冷区中延伸100-200km。在暖锋附近,降水多为积层混合型,而在暖锋雨带的最外围侧,则完全是层状云降水,一般很少对流活动。暖锋雨带中对流的强度通常由暖湿气流的强度而定。 在地面冷锋附近,一般都有较强的对流回波带。这种对流回波带在冷锋附近生成后,往往离开冷锋在暖区里快速前移,尤其当冷锋移动较慢时,冷锋附近生成的雨带不断移出锋区,在暖区里里形成多条平行对流回波带。这时在暖区里如果有中尺度系统如中低压等与它相结合,往往会使雨带强烈发展,地面出现较强的降
35、水,在个别地区甚至出现冰雹、大风等强对 流天气。3、温带气旋中的三维气流结构锋区输送带 暖输送带 冷输送带(1)气旋中有三支气流。第一支为暖区中的暖气流,一边旋转一边上升,由700hPa上升到 500hPa(东西向斜线区),主要输送暖湿空气,称为暖湿空气输送带。第二支为冷锋锋后的中层冷空气,其南边上升(自西向东由 400hPa至 500hPa)。第三支为暖锋锋前下沉的冷空气(自东向西由 700hPa至 900hPa)。(2)雨区主要出现在暖湿空气输送带中,这个输送带先在冷锋前的暖区中开始上升,然后沿暖锋爬升,因此降水在冷锋锋前的暖区中就可出现.雨带分两部分:一部分为冷锋锋前暖区雨带,平行于暖湿空
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