大气环流的基本问题课件

大气环流的基本问题课件1大气环流的基本问题课件2大气环流的基本问题课件3大气环流的基本问题课件4大气环流的基本问题课件5

大气风暴:主要讲授了三种典型的大气风暴1.最大的风暴温带气旋大气环流的基本问题课件6

其突出特点是温带气旋形成于一条锋面上，在这里相邻两气团之间绝大部分温度对比集中形成一条狭窄的过渡层，按天气图尺度来看，实际上相当于一条温度或密度的不连续线。

温带气旋的经典模型Bjerknes1919提出并经他和Solberg（1921，1926）稍加修改过的气旋基本模式Nextpage其突出特点是温带气旋形成于一条锋面上，在这里相邻两气团之间7锋面气旋的空间结构

锋面气旋的空间结构82、中等强度的风暴台风或飓风2、中等强度的风暴9大气环流的基本问题课件10大气环流的基本问题课件11大气环流的基本问题课件123、最强的风暴龙卷风3、最强的风暴13Hardtner,Ks.June2,1929.Photo©1997KansasStateHistoricalSociety.

Aclassiccyclonewascapturedonfilm(left)asitstruckthetownofHardtner.Folksrememberedalightshowerthatfellmid-afternoononSunday,June2,1929.Themistmadewayforagianttornadothattwistedacombinebeyondrecognitionandburnedthebeardsoffwheat.

CredittoKansasStateHistoricalSociety.Hardtner,Ks.June2,1929.Pho14Wichita,KSApril26,1991.PhotobyKeithLathrumWichita,KSApril26,1991.Ph1524May1973,lookingNW.Zoomviewduringthetornado'smaturephase,showingawell-developeddebrisfan.Themainprecipitationareaistotherightandmiddlerear;andthesouthedgeofthewell-developedwallcloudcanbeseenatextremeleft.Filmsofthisstageshowscudtagsnearcloudbasemovingrapidlyfromlefttorightasthecirculationapproachedtown.Manytornadoesveerleftwardintheirfadingmomentsastheirparentcirculationsbecomedeeplyoccluded.Thisone,however,madeabroadlycurvingrightturn(southeastward)alongwiththeentirethunderstorm.UnionCityOK24May1973,lookingNW.Zoom16NearElDorado,KSMay26,1991.PhotobyTimMarshallNearElDorado,KSMay26,19917第一章大气环流

高空环流云系特征低空东、西风带第一章大气环流18（1）

定义大气环流指的是在全球范围内，水平尺度横跨数千公里，垂直尺度延伸数十公里以上，时间尺度在105

S以上大气的平均运动。所谓环流，指的是空气沿一封闭的轨迹移动，或有沿着某一封闭轨迹循环运动的倾向。显然，气流沿经圈方向的运动称为经圈（向）环流，沿纬圈方向移动称为纬圈（向）环流。一般说来，大气环流的异常变化必然会导致天气、气候的异常。4.1大气环流的基本概念（1）定义4.1大气环流的基本概念19（2）控制大气环流的基本因子太阳辐射大气环流形成与维持的基本能源是太阳辐射能地球自转地球自转产生地转偏向力，会影响大气以及其它物体运动的方向；摩擦作用

消耗大气中的动能，增加大气与地球之间的能量交换；

地球表面的不均匀性对季风的形成与维持起着至关重要的作用。（2）控制大气环流的基本因子20（1）风场的产生

风：空气的水平运动；根据状态方程，温度变化会产生温度梯度，由此引起气压场变化，气压梯度增大，气压场变化导致风场变化。后两者遵循风压定律。

4.2大气运动的基本特性及其成因温度场变化气压场变化产生风场（1）风场的产生4.2大气运动的基本特性及其成因温度场变化气21（2）几种不同类型的风季风——由海陆热力差异的季节变化造成

的风(也有动力作用)；海陆风——海洋与陆地的热力差异造成的昼夜风向相反的风；山谷风——由山谷热力差异造成的昼夜风向相反的山谷环流；焚风——地形造成的一种典型的干热风；布拉风——地形造成的一种典型的干冷风。（2）几种不同类型的风22

海风（Daytime–SeaBreeze）

①海陆风

海风（Daytime–SeaBreeze）23陆风（Nighttime–LandBreeze）

陆风（Nighttime–LandBreeze）24海陆风的形成机理海陆风的形成机理25岛屿或者沿海城镇午后容易产生雷阵雨的原因解释岛屿或者沿海城镇午后容易产生雷阵雨的原因解释264.3全球范围大气环流的基本特征及其成因NS夏至冬至太阳太阳（1）4.3全球范围大气环流的基本特征及其成因NS夏至冬至太27地一气系统的太阳短波射入辐射和长波辐射通量随纬度变化的情况射入辐射射出辐射地一气系统的太阳短波射入辐射和长波辐射通量随纬度变化的情况射28由ECMWF分析资料计算的大气温度随纬度变化的情况（0C）

纬度

summerwinter（2）由ECMWF分析资料计算的大气温度随纬度变化的情29气压梯度和温度梯度的南北配置等压面；—等温面；空气运动的环流轨迹(3)环流的形成气压梯度和温度梯度的南北配置30（4）Hadley环流理论模型，1735年单圈环流

（4）Hadley环流理论模型单圈环流31（5）

三圈环流三圈环流的建立热带Hadley环流圈直接环流圈；

Ferrel环流圈（中纬度环流圈）接环流圈极地Hadley环流圈直接环流圈（a）理论模型（5）三圈环流热带Hadley环流圈直32罗斯贝(Rossby）经向三圈环流模式图（6）罗斯贝(Rossby）经向三圈环流模式图（6）33（7）IdealizedCirculationforRotatingEarth极地环流圈费雷尔环流圈哈得莱环流圈赤道极地（7）IdealizedCirculationforR34（8）三圈环流观测事实（利用实际资料分离出的实例，箭头代表流线方向）（8）三圈环流观测事实（利用实际资料分离出的实例，箭头代表流35（9）经向三圈环流以及与其相关的天气系统（9）经向三圈环流以及与其相关的天气系统36（10）低空辐合、辐散带与气旋、反气旋之间的关系温带气旋发源地热带气旋发源地副热带高压发源地（10）低空辐合、辐散带与气旋、温带气旋发源地热带气旋发源地37左：6～8月平均；右：12～2月平均根据1971～2000年NCEP再分析资料制作单位：m·s-1（王慧提供，2004）平均纬向风（东西风）的经向分布剖面图左：6～8月平均；右：12～2月平均平均纬向风（东西38对流层冬季平均环流500hPa对流层中层平均高度场（1月）

（a）极涡无论冬夏季，都存在围绕极地地区的低压中心，称极涡（极地涡旋）。环绕极涡的等高线，由地转风关系，表示了气流气旋性的运动方向。这种以极地地区为中心的沿纬圈的西风带呈现波动状。但极涡中心并不正好在南北极。在冬季北半球，存在两个极涡中心，其中一个较强的位于格陵兰西部，另一个较弱的在东西伯利亚的北冰洋沿岸。在夏季北半球，只有一个极涡中心位于加拿大极区。对流层冬季平均环流500hPa对流层中层平均高度场（1月39北半球冬季对流层以极地为中心的沿纬圈的西风带上有行星尺度的平均槽、脊系统。其中有三个明显的槽：一是在140E的亚洲东岸（由鄂霍次克海向较低纬度的日本及中国东海倾斜），称为东亚大槽；二是位于80W的北美大陆东岸（自大湖区向较低纬度的西南方倾斜），称为北美大槽；三是在10－60E之间，乌拉尔山以西，由欧州北海向西南方向伸展的较弱的欧洲浅槽，是三个槽中最弱的一个。在三个槽之间有三个平均脊，分别位于阿拉斯加、西欧沿岸和贝加尔湖地区，脊的强度要比槽弱得多。（b）槽脊系统冬季北半球冬季对流层以极地为中心的沿纬圈的西风带上有行星尺度的40500hPa对流层中层平均高度场（7月）槽脊系统对流层夏季平均环流500hPa对流层中层平均高度场（7月）槽脊系统对流层夏季41夏季北半球对流层中部的环流与冬季相比有显著的不同。中高纬度的西风带上由三槽三脊转变为四槽四脊。等高线变稀疏，其强度比冬季显著减弱。北美大槽的位置由冬至夏没有明显变化，而东亚大槽即向东移20个经度，到了勘察加半岛以东附近，而乌拉尔山以西的浅槽到夏季已不存在。北美大槽和东亚大槽之间的距离加长，引起季节性的长波调整，形成两个相对较弱的波动，在欧洲西岸和乌拉尔山以东附近地区各出现一个弱的浅槽，从而构成了夏季四槽的形势。总体而言，北半球对流层中部的环流可以归纳为“冬三夏四”环流形势。

夏季夏季北半球对流层中部的环流与冬季相比有显著的不同。42(c)海洋表面主要的洋流太平洋(c)海洋表面主要的洋流太平洋43瓦克环流瓦克环流444.4海洋上的ElNino

现象(1)4.4海洋上的ElNino现象(1)45(d)海洋上的Elnino

现象(2)Elnino(d)海洋上的Elnino现象(2)Elnino46海洋上的Elnino

现象：开始阶段海洋上的Elnino现象：开始阶段47海洋上的Elnino

现象：发展阶段Elnino海洋上的Elnino现象：发展阶段Elnino48TheimagebelowdisplaystheSeaSurfaceTemperature(SST)AnomaliesindegreesCelsiusforthemiddleofSeptember,1997.Bythistime,theclassicElNiñopatternhasalmostfullyripened,withmaximaabove+4degreesCelsius.Example：1997-1998ElNiño

ThemostrecentElNiñoeventbeganinthespringmonthsof1997.InstrumentationplacedonBuoysinthePacificOceanafterthe1982-1983ElNiñobeganrecordingabnormallyhightemperaturesoffthecoastofPeru.Overthenextcoupleofmonths,thesestrengthoftheseanomaliesgrew.TheanomaliesgrewsolargebyOctober1997thatthisElNiñohadalreadybecomethestrongestinthe50+yearsofaccuratedatagathering.TheimagebelowdisplaystheS49大气环流的基本问题课件50Thankyou!Thankyou!51大气环流的基本问题课件52大气环流的基本问题课件53大气环流的基本问题课件54大气环流的基本问题课件55大气环流的基本问题课件56

大气风暴:主要讲授了三种典型的大气风暴1.最大的风暴温带气旋大气环流的基本问题课件57

其突出特点是温带气旋形成于一条锋面上，在这里相邻两气团之间绝大部分温度对比集中形成一条狭窄的过渡层，按天气图尺度来看，实际上相当于一条温度或密度的不连续线。

温带气旋的经典模型Bjerknes1919提出并经他和Solberg（1921，1926）稍加修改过的气旋基本模式Nextpage其突出特点是温带气旋形成于一条锋面上，在这里相邻两气团之间58锋面气旋的空间结构

锋面气旋的空间结构592、中等强度的风暴台风或飓风2、中等强度的风暴60大气环流的基本问题课件61大气环流的基本问题课件62大气环流的基本问题课件633、最强的风暴龙卷风3、最强的风暴64Hardtner,Ks.June2,1929.Photo©1997KansasStateHistoricalSociety.

Aclassiccyclonewascapturedonfilm(left)asitstruckthetownofHardtner.Folksrememberedalightshowerthatfellmid-afternoononSunday,June2,1929.Themistmadewayforagianttornadothattwistedacombinebeyondrecognitionandburnedthebeardsoffwheat.

CredittoKansasStateHistoricalSociety.Hardtner,Ks.June2,1929.Pho65Wichita,KSApril26,1991.PhotobyKeithLathrumWichita,KSApril26,1991.Ph6624May1973,lookingNW.Zoomviewduringthetornado'smaturephase,showingawell-developeddebrisfan.Themainprecipitationareaistotherightandmiddlerear;andthesouthedgeofthewell-developedwallcloudcanbeseenatextremeleft.Filmsofthisstageshowscudtagsnearcloudbasemovingrapidlyfromlefttorightasthecirculationapproachedtown.Manytornadoesveerleftwardintheirfadingmomentsastheirparentcirculationsbecomedeeplyoccluded.Thisone,however,madeabroadlycurvingrightturn(southeastward)alongwiththeentirethunderstorm.UnionCityOK24May1973,lookingNW.Zoom67NearElDorado,KSMay26,1991.PhotobyTimMarshallNearElDorado,KSMay26,19968第一章大气环流

高空环流云系特征低空东、西风带第一章大气环流69（1）

定义大气环流指的是在全球范围内，水平尺度横跨数千公里，垂直尺度延伸数十公里以上，时间尺度在105

S以上大气的平均运动。所谓环流，指的是空气沿一封闭的轨迹移动，或有沿着某一封闭轨迹循环运动的倾向。显然，气流沿经圈方向的运动称为经圈（向）环流，沿纬圈方向移动称为纬圈（向）环流。一般说来，大气环流的异常变化必然会导致天气、气候的异常。4.1大气环流的基本概念（1）定义4.1大气环流的基本概念70（2）控制大气环流的基本因子太阳辐射大气环流形成与维持的基本能源是太阳辐射能地球自转地球自转产生地转偏向力，会影响大气以及其它物体运动的方向；摩擦作用

消耗大气中的动能，增加大气与地球之间的能量交换；

地球表面的不均匀性对季风的形成与维持起着至关重要的作用。（2）控制大气环流的基本因子71（1）风场的产生

风：空气的水平运动；根据状态方程，温度变化会产生温度梯度，由此引起气压场变化，气压梯度增大，气压场变化导致风场变化。后两者遵循风压定律。

4.2大气运动的基本特性及其成因温度场变化气压场变化产生风场（1）风场的产生4.2大气运动的基本特性及其成因温度场变化气72（2）几种不同类型的风季风——由海陆热力差异的季节变化造成

的风(也有动力作用)；海陆风——海洋与陆地的热力差异造成的昼夜风向相反的风；山谷风——由山谷热力差异造成的昼夜风向相反的山谷环流；焚风——地形造成的一种典型的干热风；布拉风——地形造成的一种典型的干冷风。（2）几种不同类型的风73

海风（Daytime–SeaBreeze）

①海陆风

海风（Daytime–SeaBreeze）74陆风（Nighttime–LandBreeze）

陆风（Nighttime–LandBreeze）75海陆风的形成机理海陆风的形成机理76岛屿或者沿海城镇午后容易产生雷阵雨的原因解释岛屿或者沿海城镇午后容易产生雷阵雨的原因解释774.3全球范围大气环流的基本特征及其成因NS夏至冬至太阳太阳（1）4.3全球范围大气环流的基本特征及其成因NS夏至冬至太78地一气系统的太阳短波射入辐射和长波辐射通量随纬度变化的情况射入辐射射出辐射地一气系统的太阳短波射入辐射和长波辐射通量随纬度变化的情况射79由ECMWF分析资料计算的大气温度随纬度变化的情况（0C）

纬度

summerwinter（2）由ECMWF分析资料计算的大气温度随纬度变化的情80气压梯度和温度梯度的南北配置等压面；—等温面；空气运动的环流轨迹(3)环流的形成气压梯度和温度梯度的南北配置81（4）Hadley环流理论模型，1735年单圈环流

（4）Hadley环流理论模型单圈环流82（5）

三圈环流三圈环流的建立热带Hadley环流圈直接环流圈；

Ferrel环流圈（中纬度环流圈）接环流圈极地Hadley环流圈直接环流圈（a）理论模型（5）三圈环流热带Hadley环流圈直83罗斯贝(Rossby）经向三圈环流模式图（6）罗斯贝(Rossby）经向三圈环流模式图（6）84（7）IdealizedCirculationforRotatingEarth极地环流圈费雷尔环流圈哈得莱环流圈赤道极地（7）IdealizedCirculationforR85（8）三圈环流观测事实（利用实际资料分离出的实例，箭头代表流线方向）（8）三圈环流观测事实（利用实际资料分离出的实例，箭头代表流86（9）经向三圈环流以及与其相关的天气系统（9）经向三圈环流以及与其相关的天气系统87（10）低空辐合、辐散带与气旋、反气旋之间的关系温带气旋发源地热带气旋发源地副热带高压发源地（10）低空辐合、辐散带与气旋、温带气旋发源地热带气旋发源地88左：6～8月平均；右：12～2月平均根据1971～2000年NCEP再分析资料制作单位：m·s-1（王慧提供，2004）平均纬向风（东西风）的经向分布剖面图左：6～8月平均；右：12～2月平均平均纬向风（东西89对流层冬季平均环流500hPa对流层中层平均高度场（1月）

（a）极涡无论冬夏季，都存在围绕极地地区的低压中心，称极涡（极地涡旋）。环绕极涡的等高线，由地转风关系，表示了气流气旋性的运动方向。这种以极地地区为中心的沿纬圈的西风带呈现波动状。但极涡中心并不正好在南北极。在冬季北半球，存在两个极涡中心，其中一个较强的位于格陵兰西部，另一个较弱的在东西伯利亚的北冰洋沿岸。在夏季北半球，只有一个极涡中心位于加拿大极区。对流层冬季平均环流500hPa对流层中层平均高度场（1月90北半球冬季对流层以极地为中心的沿纬圈的西风带上有行星尺度的平均槽、脊系统。其中有三个明显的槽：一是在140E的亚洲东岸（由鄂霍次克海向较低纬度的日本及中国东海倾斜），称为东亚大槽；二是位于80W的北美大陆东岸（自大湖区向较低纬度的西南方倾斜），称为北美大槽；三是在10－60E之间，乌拉尔山以西，由欧州北海向西南方向伸展的较弱的欧洲浅槽，是三个槽中最弱的一个。在三个槽之间有三个平均脊，分别位于阿拉斯加、西欧沿岸和贝加尔湖地区，脊的强度要比槽弱得多。（b）槽脊系统冬季北半球冬季对流层以极地为中心的沿纬圈的西风带上有行星尺度的91500hPa对流层中层平均高度场（7月）槽脊系统对流层夏季平均环流500hPa对流层中层平均高度场（7月）槽脊系统对流层夏季92夏季北半球对流层中部的环流与冬季相比有显著的不同。中高纬度的西风带上由三槽三脊转变为四槽四脊。等高线变稀疏，其强度比冬季显著减弱。北美大槽的位置由冬至夏没有明显变化，而东亚大槽即向东移20个经度，到了勘察加半岛以东附近，而乌拉尔山以西的浅槽到夏季已不存在。北美大槽和东亚大槽之间的距离加长，引起季节性的长波调整，形成两个相对较弱的波动