天气预报理论摘要

天气学第一章大气运动的基本特征：1．4风场和气压场的关系一、地转风：二、梯度风：四、地转风随高度的变化——热成风：五、地转偏差：第十章东亚季风环流：10．1东亚季风环流系统10．3东亚季风与低频振荡我国各季环流概况和主要天气过程：第一部分：冬季寒潮等（反气旋）秋季：高空副高，地面冷高，秋高气爽。副高增强并稳定控制，秋老虎天气。华西秋雨。冬季：东亚大槽140°E附近，青藏高原北部脊90°E附近，我国上空基本气流是西北风。地面蒙古冷高压（中心贝加尔湖附近），我国北部盛行西北偏北气流。长江以南为东北偏北气流，冬季风十分稳定。只有在高空有较大的低槽东移而地面气旋发展时蒙古冷高压才短时间内受到破坏，但是这种高空槽和地面气旋往往又诱导一次新的强冷高压入侵东亚地区，造成一次强冷空气或寒潮天气过程。另外，诱导强冷空气向南爆发的高空槽在东移动过程中加强为大槽取代衰老的东亚大槽，于是东亚大槽经历了一次新陈代谢。当这种过程结束后冬季风又会相对稳定一段时间，整个冬季基本上就是这样一次次冷空气活动不断重复的过程。同时，南支槽输送暖湿气流，形成华南昆明准静止锋。以过程降温与温度负距平相结合来划定冷空气活动强度。过程降温≥10°C，温度负距平绝对值≥5°C，寒潮；过程降温8-9°C，温度负距平绝对值4°C，强冷空气；过程降温5-7°C，温度负距平绝对值≤3°C，一般冷空气；第四章大气环流：4．5西风带大型扰动二、西风带长波长波槽前对应着大范围的辐合上升运动和云雨天气区，槽后脊前对应着大范围辐散下沉运动和晴朗天气区。4．3极地环流概况四、极地环流的异常寒潮三、阻塞高压与切断低压阻塞高压的建立、崩溃、后退常常伴随着一次大范围的环流形势的强烈转变（即寒潮）。它的长久维持会使大范围地区的天气反常（如梅雨）。四、切断低压东北冷涡西部常有冷空气不断补充南下，在地面图上常表现为一条条副冷锋向南移动，有利于冷涡的西、西南、南至东南部发生雷阵雨天气，而且类似的天气可以连续几天地重复出现。4．6急流与暴雨、飑线、龙卷、雷暴等剧烈天气有密切关系，600百帕以下出现的强而窄的气流称为低空急流。第六章寒潮天气过程：二、冷空气的源地和路径寒潮关键区：西伯利亚中部（乌拉尔山高压脊前偏北气流引导强冷空气向南爆发。）冷空气从关键区入侵我国有四条路径：西北路（中路）：冷空气从关键区经蒙古、河套，直达江南。长江以北以偏北大风和降温为主，到江南以后，因南支锋区波动活跃可能发展伴有雨雪天气。东路：冷空气从关键区经蒙古到我国华北北部，主力继续东移的同时，低空的冷空气折向西南，经渤海侵入华北，黄河下游，南下两湖盆地。渤海、黄海、黄河下游及长江下游出现东北大风，华北、华东出现回流天气，气温较低，并有连阴雨雪天气。西路：冷空气从关键区经新疆、青海、西藏高原东南侧南下，西北风，降温幅度不大，不过当南支锋区波动与北支锋区波动同位相叠加时，亦可造成明显的降温。东路加西路：东路从河套下游南下，西路从青海东南下，两股冷空气在长江、黄河之间汇合，汇合时造成大范围的雨雪天气，接着两股冷空气合并南下，出现大风和明显降温。6．2寒潮天气系统寒潮天气系统：极涡，极地高压，寒潮地面高压，寒潮冷锋。一、极涡亚洲一侧的极涡中心南压到西伯利亚北部，冷空气从西伯利亚源源南下，造成我国大范围持续低温。三、寒潮地面高压寒潮地面高压，多数属于热力不对称系统，高压前部有强冷平流；后部为暖平流。四、寒潮冷锋6．3寒潮天气过程一、寒潮中期天气过程寒潮中期天气过程分三类：倒Ω流型，极涡偏心型；大型槽脊东移型。三、寒潮的短中期天气过程寒潮的短中期天气过程分为三大类：小槽发展型，低槽东移型，横槽型。小槽发展型预报着眼点：小槽本身的温压场结构；小槽后的高压脊是否发展；南支槽位置；上下游效应，东亚大槽减弱东移。低槽东移型预报着眼点：槽后高压脊移至黑海、里海是否发展加强；东移过程中是否有新鲜冷空气合入。横槽型：东亚倒Ω流型建立时，极涡向西伸出一个东-西向的横槽，槽前后是偏北风与偏西风的切变。冷空气向南爆发分三种情况：横槽转竖，横槽旋转南下，低层变形场作用。1、横槽转竖：横槽转竖型预报着眼点：长波调整；阻塞高压崩溃或不连续后退；横槽本身的温压场结构——横槽后部暖平流正变高预示着横槽将转竖；横槽前后的风场的改变——横槽后东北风转为北风或西北风。小槽发展型、低槽东移型、横槽转竖三种类型寒潮天气过程都与北半球长波调整，东亚大槽破坏重建相联系。“横槽旋转南下”与“低层变形场作用”则是在欧亚大陆环流形势维持稳定少变的前提下产生的。2、横槽旋转南下：极涡西侧的长波脊稳定维持，横槽只是绕极涡中心旋转，使得冷空气只影响我国北方，当有南支槽或高原槽接应时才能造成全国性寒潮天气。3、低层变形场作用。各类寒潮天气过程的共同点：①冷空气积聚是寒潮爆发的必要条件；②冷空气在高空图上表现为一个冷中心（或冷舌），地面图上有冷高压活动，冷高压前沿有一条寒潮冷锋，冷锋过后偏北大风、温度剧降。12月至2月的隆冬季节500hPa冷中心在-40℃以下，700hPa冷中心在-36℃以下，蒙古高压中心强度在1060hpa以上，10-11月和3-5月700hPa冷中心在-28℃至-32℃。6．4寒潮天气过程的成因分析乌拉尔山地区高压脊发展是寒潮中短期过程的关键系统。6．5寒潮的预报根据我国预报员经验，南支西风若于青藏高原至孟加拉湾为一个高压脊，东南沿海为一南支低槽（地面冷高压的后部，暖平流加强，冷高压前部，冷平流南下），则有利于寒潮向南爆发并造成大风和降温天气。相反，若南支西风波动位相与北支正好相反，孟加拉湾为低槽，东南沿海为高压脊，黄河以南为西南气流控制，则这种形势就不利于冷空气南下。若西南气流强盛则造成大范围连续阴雨、雪天气。北方的寒潮与500hPa高度上长波脊前的偏北急流密切相关，南方的寒潮与低层偏北风强风带的建立与南下，导致冷锋迅速增强(锋生)的关系更为密切。南方寒潮冷锋通常都有一个“先弱后强”的发展过程，因此追溯其冷空气的源地并无多大意义，主要应着眼于冷锋南下过程中锋生条件，低层(850hPa)偏北强风带的建立与南下，是冷锋锋生的主要条件。南方寒潮共同点都是在低层(850或700hPa)要建立一个偏北风的强风带，寒潮前的回暖也是相当重要的作用。低层(850hPa或700hPa)构成“西高东低”形势。强北风带就出现于850hPa等压面图上正、负变高区之间。三．寒潮的强度和路径预报1、强度的含义：a.高空图上冷中心的数值；高空锋区强度；冷平流强度；-40、-44、-48℃b.地面图上冷高压的强度；1040、1050、1060hpac.地面图上冷锋强度（温度水平梯度大小）；冷锋后降温程度；冷锋后变压中心强度。锋面附近其他气象要素和天气现象也可以间接说明寒潮强度，如锋后偏北风愈强，一般则意味寒潮愈强。四．寒潮天气3.寒潮大风预报：1．大风预报的物理基础：(1)风与气压场的关系：寒潮冷锋前若有气旋或低压产生时，它们与锋后的寒潮冷高形成北(西)向南(东)低的地面气压形势，偏北大风出现的几率比单一冷锋时高很多。最大风力也大得多，强风多出现在这种形势下，是危害最严重的一种偏北大风形势。(2)摩擦作用对风的影响：根据经验，在同样气压梯度下，江面和湖面上一般也比陆地大1-2级，海面上风力可比陆地上大2-4级。(3)温度层结对风的影响：若空气层结不稳定时，铅立交换强，空气的动量下传较强，因而使地面风速明显加大。例如，白天地面加热，空气层结变得不稳定，致使午后风速增大；夜间地面冷却，空气变得稳定，风亦减小。4.寒潮降温预报：5.霜与霜冻的预报：如预报天空无云或少云，静风或微风而且最低气温要降至5℃以下时，就可能出现霜冻。7.雨凇的预报：中空的暖湿空气在低层冷空气垫上滑行，是出现雨凇天气非常有利的条件。雨凇时大气垂直结构可分为冰晶层、暖层、冷层等几层。积雪：低层冷空气；高空南支槽活动，高空西南暖湿气流活跃。造成浙江积雪的天气过程可归纳为以下四种类型，第一种类型：强冷空气南下形成的冷锋上过程性降雪，此类积雪一般均较弱。第二种类型：高空强锋区缓慢南下，地面冷高压位于40°N以北不再南移或分裂，近地层盛行NE气流，国内有大范围雨雪区。第三种类型：强冷空气南下后遇印缅槽东移。此类积雪情况较为严重，强冷空气影响浙江后，气温下降，移动性的印缅槽前sw气流盛行，引起较大范围积雪。第四种类型：强冷空气南下引起降温，雨止后气温回升缓慢，当华西又有负变高和降水区移出时引起降雪。要有较强的冷空气南下。几次较严重的积雪日平均气温都达-1至-2℃或更低；t850小于-3℃。南方要有暖湿气流配合。诸如sw气流滑升，低槽、切变线等低值系统的作用等，多数较严重的积雪发生前，长江中下游地区700hPa气温开始回升，而且出现逆温现象。sw急流。我国各季环流概况和主要天气过程：第二部分：春季江淮气旋、西南涡、江淮梅雨（气旋）春季：西风带槽脊强度减弱，我国上空基本气流变成偏西风，多小槽、小脊活动，气旋、反气旋活动频繁，春天天气多变。江淮气旋、东海气旋。四、我国境内的气团活动与气团天气秋季，变性的极地大陆气团（西伯利亚气团）占主要地位，热带海洋气团退居东南海上，我国东部地区在单一的气团控制下，出现秋高气爽天气。冬半年通常受极地大陆气团影响，它的源地在西伯利亚和蒙古，我们称它为西伯利亚气团。极地大陆气团与热带海洋气团相遇时，在交界处构成阴雨天气，冬季华南常见到这种天气。热带海洋气团，可影响到华南、华东和云南等地，其他地区除高空外，它一般影响不到地面。高空西南暖湿气流北极气团可南下侵袭我国，造成气温剧降的强寒潮天气。春季，极地大陆气团与热带海洋气团势力相当，互有进退，因此是锋系及气旋活动最盛的时期。夏半年，极地大陆气团在我国长城以北和西北地区活动频繁，它与南方热带海洋气团相遇，是构成我国盛夏南北方区域性降水的主要原因。热带大陆气团常影响我国西部地区，被它控制持久的地区，就会出现严重干旱和酷暑。来自印度洋的赤道气团（又称季风气团），可造成长江流域以南地区大量降水。三、锋的分类：暖锋多在我国东北地区和长江中下游活动，大多与冷锋联结在一起。2．3锋面附近气象要素场的特征五、锋面天气：锋前坏天气：第二型冷锋，快行冷锋，700hp槽线位于地面锋线附近或锋前，其坡度大，冷锋下段的暖空气作强烈的对流运动；冷锋上段，位于高空槽后，在较强冷平流下，暖空气沿锋面下滑，出现下沉气流。高空槽和冷锋过后，偏北风加大，云层变薄，天气即转好。在夏半年，暖空气层结不稳定时，由于锋面猛烈抬升，锋前可形成积雨云并伴有雷阵雨天气。锋后坏天气：第一型冷锋，缓行冷锋，700hp槽线位于地面锋线后面，如果暖空气比较湿而稳定，则锋前的天气由晴转为多云（中高云）天气，冷锋过后，风雨交加，700mb高空槽过后大雨即停，转为中云天气，待500mb高空槽过后才会转为晴或高云天气。如果暖空气层结不稳定，则在雨层云中可能发展成积雨云和雷阵雨天气。暖锋降水发生在锋前还是锋后，主要视暖锋低空的辐合强度和高空槽线的位置而决定。若暖锋低层辐合明显，且700hPa槽线或气旋式曲率大的地方大致在地面暖锋上空，则暖锋前降水较大；若700hPa槽线或气旋式曲率大的地方在暖锋后很远，而暖锋上空的700hPa等高线又具有反气旋曲率，则降水将在暖区发展；若暖空气层结不稳定，暖锋上也可发展积雨云和雷阵雨天气。准静止锋云系可分为两类：一类是无降水或仅有层积云和雨量极小的零星降水，它们多半处在高压控制下；另—类是有显著的降水，锋上暖空气有较强的上升运动，雨区北界位置往往与700hPa切变线位置一致。锢囚锋的云系也是由两条锋面的云系合并而成，所以天气最恶劣的地区及降水区多位于锢囚锋附近。降水区的宽度，一般从地面锋线至700hPa槽线。2．4锋面分析地面的锋线位于高空等压面图上等温线相对密集区的偏暖空气—侧。一、分析地面天气图上各气象要素场以确定锋面的位置：温度、露点、气压和风、变压（3h变压、24h变压和变温）、云和降水。二、应用卫星云图分析锋面：在500hPa槽线以东的冷锋是活跃冷锋，活跃的冷锋与强的斜压区相联系。在强的斜压区内一般