农业气象学_8_天气系统和天气过程

第八章天气系统和天气过程本章内容天气系统天气过程天气过程：各种天气系统相互配合，随着时间和空间的变化过程。天气：一地短时间内的大气状况及其变化的总称。一地短时间内各种气象要素综合表现出的大气物理状态。天气系统：具有一定的结构特征，并能产生一定天气的大气运动系统。第一节天气系统气团锋气旋反气旋高空槽脊切变线、低涡、低空急流天气系统尺度的划分：尺度的概念尺度是表征一个系统在空间上的大小，或在时间上持续的长短。天气尺度的划分从水平尺度及持续时间来划分。水平尺度（km）时间尺度大尺度400几日—几十日中尺度4—40几小时—几十小时小尺度0.04—4几分钟—几小时微尺度0.04几十秒—十几分钟中纬度低纬度长波温带气旋反气旋云团热带气旋锋面飑线背风波中尺度对流群积雨云龙卷对流单体边界层涡动边界层涡动一、气团定义大范围的空气团，在其内部气象要素的水平分布比较均匀，垂直分布基本一致，在其控制的区域内，天气气候特征也大致相同。气团的概念尺度水平尺度几十千米，垂直尺度几至几十千米气团的形成和变性形成的条件①大范围性质均匀的下垫面；②适合的环流条件（反气旋）。气团的变性变性气团气团内部多晴好天气冷暖气团交界处多阴雨天气气团的分类分类标准地理分类、热力分类地理分类（气团源地的地理位置和下垫面性质）气团北极气团（冰洋气团）：65°N以北的极地地区极地气团热带气团赤道气团（赤道海洋气团）：赤道地区极地大陆气团：西伯利亚和蒙古、加拿大和阿拉斯加极地海洋气团：北太平洋、北大西洋的中纬度海洋上热带大陆气团：北非、西南亚的副热带沙漠地区热带海洋气团：副热带高压控制的海洋上热力分类（气团的相对温度）气团冷气团北极气团、极地气团暖气团热带气团、赤道气团我国境内的气团冬季西伯利亚气团（绝大部分地区）热带太平洋气团（东南沿海）南海气团（云南）西伯利亚气团热带太平洋气团南海气团热带太平洋气团（东部地区）、热带大陆气团（西部地区）、赤道气团（长江以南地区）、西伯利亚气团（长城以北、大西北）、极地太平洋气团（东北地区）夏季西伯利亚气团热带太平洋气团极地太平洋气团赤道气团热带大陆气团二、锋锋的概念锋区（锋面）冷、暖气团之间的过渡区域。700hPa地面冷气团暖气团锋面天气锋面附近的云、雨、风等天气，成为锋面天气。锋面两侧的气象要素和天气状况气象要素有明显差异，天气变化十分剧烈。锋的分类锋的伸展高度地面锋对流锋高空锋北极气团气团源地冰洋锋（北极锋）极锋热带锋（副热带锋）极地气团热带气团赤道气团锋的移动方向冷锋暖锋准静止锋锢囚锋冷暖冷暖冷暖冷冷暖冷锋暖锋准静止锋锢囚锋冷锋冷锋过境后的天气降温和偏北大风副冷锋的概念冷气团在移动过程中，由于变性的程度不同，或有冷空气补充南下时，在冷锋（主锋）的后面，即同一冷气团内又可形成一条新的冷锋，称之为副冷锋。冷锋分类根据移动速度和天气特征划分：第一型冷锋（缓行冷锋）第二型冷锋（急行冷锋）第一型冷锋（缓行冷锋）第一型冷锋（缓行冷锋）冷暖雨层云高层云卷层云卷云锋后连续性降水，雨区宽150～200km不稳定时，出现积雨云，形成阵性降水第二型冷锋（急行冷锋）夏半年积雨云阵性降水冬半年层状云（卷云、卷层云、高层云、雨层云）连续性降水第二型冷锋（急行冷锋）冷暖锋前降水，雨区宽几十km干冷锋：无云、无降水大风（风沙）暖锋暖锋过境后的天气升温暖锋冷暖雨层云高层云卷层云卷云锋前连续性降水雨区宽300～400km不稳定时，出现积雨云，形成阵性降水华北静止锋、江淮静止锋、华南静止锋、南海静止锋冷暖雨层云高层云卷层云卷云北侧：偏北、东北风；南侧：偏南风静止锋北侧连续性降水（连阴雨天气）雨区宽600km不稳定时，出现积雨云，形成阵性降水准静止锋（静止锋）天山静止锋、昆明静止锋冷暖无云、无降水层积云、雨层云少量降水地形静止锋昆明静止锋云层加厚降水加强降水区扩大冷冷暖东北地区华北地区锢囚锋三、气旋气旋的概念定义气旋是指在同一高度上中心气压比周围低、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）表示水平尺度：以最外围的一条闭合的等压线的直径长度来表示。强度：以中心气压值表示。气旋的发展（加深）气旋的减弱（填塞）天气：多阴雨天气气旋的分类地理区域温带气旋中高纬地区热带气旋热带海洋锋面气旋地方性气旋锋前热低压地形低压热低压热力结构锋面气旋无锋气旋热带气旋地方性气旋温带气旋（锋面气旋）结构活动在中高纬地区的气旋，多为锋面气旋。锋面气旋是一个呈逆时针方向旋转的涡旋，自中心向前方伸展出一条暖锋，向后方伸展出一条冷锋，冷、暖锋以南为暖空气，以北为冷空气。锋面气旋天气模式锋面气旋在对流层的中下层主要是辐合上升的气流，产生云和降水天气。天气云：近中心宽、远中心窄降水：近中心对流云，阵性降水；远中心降水区较宽。如果暖空气为热带大陆气团，锋面上无降水或出现一些薄云；如果暖空气为热带海洋气团，当空气层结稳定时，锋面上出现一些层云和雾；当空气层结不稳定时，易有对流性天气发展。风：暖区一侧偏南大风，冷区一侧西北大风，在干燥季节，伴随大风会出现风沙。东亚气旋北方气旋45～55°N南方气旋25～35°N蒙古气旋东北气旋黄河气旋黄海气旋江淮气旋东海气旋东亚气旋沿着对流层500hPa或700hPa气流的方向移动，并最终移向阿留申群岛及其以东的北太平洋海域。四、反气旋反气旋的概念定义反气旋是指在同一高度上中心气压比周围高、占有三度空间的大尺度涡旋。高压（气压场）中心气压比周围高反气旋（流场）气流顺时针旋转（北半球）气流逆时针旋转（南半球）表示水平尺度：以最外围的一条闭合的等压线的直径长度来表示。强度：以中心气压值表示。反气旋的发展（加强）反气旋的减弱天气：多晴朗天气反气旋的分类地理区域极地反气旋（极地高压）极地温带反气旋（冷高压）中高纬地区副热带反气旋副热带副热带高压（副高）对流层中下层海洋上大陆高压（高原高压）对流层上层大陆高原上热力结构冷性反气旋（冷性高压）温带反气旋暖性反气旋（暖性高压）副热带反气旋温带反气旋（冷高压）活动在中高纬地区的反气旋。格陵兰、加拿大、西伯利亚和蒙古。分类准静止型冷高压源地（西伯利亚和蒙古地区）移动型冷高压东移南下，入侵我国天气状况通常是晴朗的天气，风力不大。有时在夜间或清晨会出现辐射雾，日出后逐渐消散。当有逆温层存在且水汽较多时，逆温层下常出现层云、层积云，产生毛毛雨和雾等天气现象，能见度较坏。外围往往有锋面存在，尤其是在移动性冷高压的外围，其前部（东部或东南部）具有冷锋天气特征，后部（西部）具有暖锋天气特征。副热带反气旋（副热带高压）出现在副热带地区的暖性反气旋。分类副热带高压（副高）对流层中下层海洋上大陆高压（高原高压）对流层上层大陆高原上太平洋副热带高压（北太平洋副高、夏威夷高压）大西洋副热带高压（北大西洋副高、亚速尔高压）南亚高压（青藏高压、亚洲季风高压）墨西哥高压太平洋副热带高压西太平洋副热带高压（副高）冬→夏位置北移西伸，强度增强夏→冬位置南辙东退，强度减弱冬季在南海形成独立的南海高压范围：500hPa等压面588位势什米线位置：500hPa等压面120°E副高脊线G120°E副高脊线东南风500hPa等压面纬度副高的天气GG副高脊线120°E中国雨带6～10纬距西、北侧：多锋面阴雨天气南侧：通常为晴好天气台风，恶劣天气东侧：干旱天气副高的移动与中国雨带时间副高脊线中国雨带冬季15°N华南沿海春季15～20°N华南前汛期第一次北跳初夏20～25°N江淮梅雨第二次北跳盛夏25～30°N华北、东北雨季秋季南辙南辙南亚高压定义南亚高压是夏季出现在青藏高原及邻近地区上空的对流层上部的大型高压系统，又称青藏高压或亚洲季风高压。移动与中国降水的关系当南亚高压的中心偏东时，西太平洋副热带高压常西伸北跳，控制我国长江中下游地区，长江流域少雨，西北、东北一带多雨；当南亚高压的中心偏西时，西太平洋副热带高压往往偏东偏南，雨带处在长江流域，江淮地区多雨。五、高空天气系统西风带槽脊中高纬度地区高空盛行着波状的西风带气流，西风带槽脊可以看成是叠加在西风气流上的波动，波谷对应着高空低压槽（高空槽），波峰对应着高空高压脊（高空脊），高空槽脊一般相伴出现。超长波（1～3个），长波（4～7个），短波（≥8个）槽线槽线脊线脊线极涡D副高G槽前脊后上升运动阴雨天气槽后脊前下沉运动晴朗天气活动与中国的高空槽：西北槽、青藏槽、印缅槽阻塞高压和切断低压阻塞高压在高空槽脊的发展演变过程中，当脊不断北伸，向北加强时，其南部与暖空气的联系会被冷空气切断，在脊的北边出现闭合的高压环流，形成暖高压中心，称为阻塞高压。通常把阻塞高压出现后的大范围环流形势称为阻塞形势。切断低压在高空槽脊的发展演变过程中，当槽不断向南加深时，其北部与冷空气的联系会被暖空气切断，在槽的南边形成闭合的低压环流，形成冷低压中心，称为切断低压。阻塞高压和切断低压切变线、低涡和低空急流切变线低空（850、700hPa）风向发生气旋性切变（逆时针偏转）的不连续线。冷式切变线暖式切变线准静止式切变线切变线附近，气流辐合上升，多阴雨天气。华北切变线、江淮切变线、华南切变线低涡低空或高空闭合的低压环流。低涡低空低涡低空西南涡、西北涡、高原涡高空冷涡低空～高空东北冷涡、华北冷涡西南涡形成于四川西部气流辐合上升，阴雨天气东移时，发展，降水加强2008年7月22日，恩施市民在水中艰难行进。7月21日至22日，受西南低涡东移影响，湖北恩施发生大范围的较强降水天气，恩施市已有8个乡镇、7.5万人受灾，紧急转移受灾群众1.3万人。目前强降雨还在持续中，恩施市城区清江水位已超过警戒线。低空急流急流低空急流对流层下部，强而窄的气流带，最大风速≥12m／s高空急流（急流）对流层上部，强而窄的气流带，最大风速≥30m／s西南低空急流：850、700hPa上的西南风极大风速带。输送水汽第二节天气过程寒潮天气过程大型降水天气过程台风天气过程对流性天气过程寒潮天气过程：一种大规模的强冷空气的活动过程。寒潮天气：剧烈的降温和大风；有时伴有雨、雪、雨凇、霜冻、风沙、雷暴（春秋的江南地区）寒潮大风：西北大风（东北、内蒙古）偏北大风（华北、黄淮）东北大风（长江以南）一、寒潮天气过程概念冷空气强度的划分一般冷空气冷空气寒潮：一次冷空气活动，使长江中下游及以北地区48小时内降温＞10℃，冬季长江中下游地区（春秋季江淮地区）Tm≤4℃。陆地有相当于三个行政大区出现5～7级偏北大风，沿海有三个海区出现＞7级大风。强寒潮：一次冷空气活动，使长江中下游及以北地区48小时内降温＞14℃，冬季长江中下游地区（春秋季江淮地区）Tm≤4℃。陆地有相当于3～4个行政大区出现5～7级偏北大风，沿海所有海区出现＞7级大风。强冷空气：一次冷空气活动，使淮河以北地区48小时内降温＞8℃，冬季江淮地区（春秋季黄淮地区）Tm≤4℃。陆地有相当于两个行政大区出现5～7级偏北大风，沿海有两个海区出现6～8级大风。冷空气强度过程降温温度负距平绝对值一般冷空气5～7≤3强冷空气8～94寒潮≥10≥5单站冷空气强度等级标准过程降温：冷空气影响过程中，日平均气温的最高值与最低值之差。温度负距平：冷空气影响过程中，最低日平均气温与该日所在旬的多年旬平均气温之差。寒潮出现的时间最早：9月下旬最晚：5月最多：春季3～4月，秋季10～11月尤其是春季3～4月持续时间：3～4天，长的可达8～9天冷空气的源地和路径冰岛以南的大西洋上新地岛以西的北冰洋上新地岛以东的北冰洋上关键区中西伯利亚70～90°E43～65°N关键区西北路（中路）东路西路我国各地的雨季华南沿海4月～10月中旬长江流域6月上旬～9月初华北、东北7月中旬～8月底云贵高原5月下旬～10月下旬青藏高原北部6月中旬～10月下旬新疆全年分配较均匀二、大型降水天气过程概念范围广大的降水（连续性或阵性的大范围雨雪及夏季暴雨）。3月下旬～5月上旬江南地区江南春雨期5月中旬～6月上旬（25天）华南地区华南前汛期6月中旬～7月上旬（20天）江淮地区江淮梅雨7月中旬～8月下旬（40