模块二--天气系统及其天气特征

模块二航海天气系统与天气特征WeatherSystemAndFeatures学习与训练总目标★掌握气团形成的条件，分类以及变性★掌握锋面气旋与热带气旋的结构以及所伴随的天气特征★掌握冷高压以及副热带高压所伴随的天气特征★了解中小尺度天气系统的发展特征子模块一气团和锋AirMassandFront学习与训练子目标•掌握气团的定义、形成、源地及变性•掌握气团的地理分类及主要天气特征•掌握冷暖气团的定义及主要特征•掌握锋的概念、分类和锋的一般特征•掌握锋面的典型天气特征及锋的移动规律重要知识一、气团（一）气团的概念气象要素(温度、湿度和大气稳定度)水平分布比较均匀的大范围的空气团。1.范围:水平范围:几百---几千公里垂直范围:几公里---十几公里，常常从地面伸展到对流层顶。2.气象要素水平分布均匀:气温:水平方向1～2℃/100KM湿度:相对湿度大体相同。在同一气团内，各地大气的稳定度几乎相同，天气特点大致相同，变化不太剧烈。（二）气团的形成气团形成需要具备两个条件：大范围性质均匀的下垫面。如:广阔的海洋、冰雪覆盖的大陆、沙漠等。要有使大范围空气能较长时间停留在均匀的下垫面上的环流条件。（三）气团的变性（AirMassTransformation）气团形成的地区，称为气团源地。气团在源地形成以后，如果环流条件发生变化，就会离开源地移动到新的地区。随着下垫面性质的改变，通过上述物理过程，气团的属性也必将逐渐发生相应的变化，这种气团原有物理属性发生改变的过程称为气团的变性。冷气团移到暖的地区变性较快，暖气团移到冷的地区则变性较慢。（四）气团的分类与特征1.地理分类（1）冰洋大陆气团：源地在极地附近冰雪覆盖的大陆表面上（大致位于纬度65°以上），特点是温度低、气压高、湿度小、气层稳定，在低层常有强逆温层。当它侵入一个地区时，就形成寒潮。我国境内看不到它的活动。（2）冰洋海洋气团：源地在极地海洋，多在高纬度地区活动（大致位于纬度65°以上）。天气特点与冰洋大陆气团相近，但它比前者温度稍高，湿度较大，因为夏季可以从海洋中获得一定的热量和水汽。（3）极地大陆气团：形成于中、高纬度大陆的气团（大致位于纬度40°～70°）。冬季，这种气团形成于强烈冷却的、积雪复盖的大陆表面上。低层温度很低，有强烈逆温现象，空气层结稳定；夏季，受大陆热力状况的影响，空气层不稳定。冬季出现在我国东北地区北部、新疆北部和内蒙地区。影响我国的多是变性极地大陆气团，势力强，维持时间长，影响范围广，是我国冷空气活动的主要来源。（4）极地海洋气团：形成于中、高纬度海洋的气团（大致位于纬度40°～70°），源于温带洋面，冬夏情况有显著不同。冬季低层接触洋面，温度较高，湿度较大，常不稳定，易形成对流云，有时产生降水；夏季与温带大陆气团性质差不多，只是湿度明显增大，对我国影响不大。（5）热带大陆气团：大致位于10°～40°纬度带的大陆，主要源于副热带沙漠地区。如中亚、西南亚、北非撤哈拉沙漠等地。特征是炎热、干燥、晴朗少云，低层不稳定。夏季常影响我国西北地区，为最干热的气团。（6）热带海洋气团：大致位于10°～40°纬度带的海洋，主要源地是太平洋副热带高压区域和大西洋亚速尔高压区域。特征是温度高，湿度大，在海上因空气下沉，天气晴朗，影响我国的是变性热带海洋气团。夏季，它是控制我国天气的主要气团之一，在它控制下，可以出现干旱、晴热的天气，当它的北缘与变性温带气团相遇时，可出现降水天气。（7）赤道气团：形成于南北纬10°以内的赤道地区。那里大陆面积小，而海洋面积广，划分大陆与海洋两类意义不大。赤道带终年气温高，蒸发量大，水汽来源充沛。因此，赤道气团温度高，湿度大，水汽含量丰富，气层不稳定。它控制下的天气闷热、多雷阵雨。在盛夏季节，赤道气团可侵入到我国南方地区，并带来一定的降水。2．热力分类（1）暖气团(WarmAirMass)：如果气团向比它冷的下垫面移动称为暖气团。天气特点:通常具有稳定的天气特点。如果暖气团中水汽含量多，常形成层云、层积云，并下毛毛雨、小雨(雪)，有时会形成平流雾。如果暖气团中水汽含量较少，天气则比较好。（2）冷气团(ColdAirMass)：如果气团向比它暖的下垫面移动称为冷气团。天气特点:冷气团具有不稳定的天气特点。冬季，冷气团水汽含量少，只出现一些淡积云甚至无云。气温、风等要素一般有明显的日变化；夜间，由于低层辐射冷却，冬季大陆上可形成辐射雾。夏季，水汽含量多，常形成积云和积雨云，出现阵雨和雷暴天气。二、锋（一）锋的概念1.定义锋是指冷、暖气团之间狭窄、倾斜的过渡地带。其下方为冷气团，上方为暖气团。由于冷空气比暖空气重，随着地球自转，过渡带向冷区倾斜。锋与空中某一平面或垂直剖面相交的区域称为锋区。2.形成锋由两种性质不同的气团相接触形成，其水平范围与气团水平尺度相当，长达几百千米到几千千米。水平宽度在近地面层一般为几十千米，窄的只有几千米，宽者也不过几百千米，到高空增宽，可达200～400km，甚至更宽些。由于锋区的宽度同气团宽度相比显得很狭窄，因而常把锋区看成是一个几何面，称为锋面。锋面与地面的交线称为锋线。锋面和锋线统称锋。（二）锋的类型根据锋两侧冷、暖气团移动方向和结构状况，一般把锋分为冷锋、暖锋、准静止锋和锢囚锋四种类型。1.冷锋冷锋是冷气团推动着锋面向暖气团一侧移动的锋。冷锋又因移动速度快慢不同，分为一型（慢速）冷锋和二型（快速）冷锋。2.暖锋暖锋是暖气团推动着锋面向冷气团一侧移动的锋。3.准静止锋准静止锋是冷、暖气团势力相当或有时冷气团占主导地位，有时暖气团又占主导地位，锋面很少移动或处于来回摆动状态的锋。4.锢囚锋锢囚锋是当冷锋赶上暖锋，两锋间暖空气被抬离地面锢囚到高空，冷锋后的冷气团与暖锋前的冷气团相接触形成的锋。（1）暖式锢囚锋：暖锋前部的冷气团比暖锋后的冷气团更冷时，称为暖式锢囚锋；当冷锋后部的冷气团比暖锋钱的冷气团更冷时，称为冷式锢囚锋；（2）中性锢囚锋：当锋前后的两个冷气团势力相当时，称为中性锢囚锋。冷式锢囚锋暖式锢囚锋中性锢囚锋（三）锋的特征1．锋面坡度锋面在空间向冷区倾斜，具有一定坡度。一般锋面的坡度约在1/50～1/200之间。2．温度场气团内部的气温水平分布比较均匀，通常在100公里内的气温差为1℃，最多不超过2℃。而锋附近区域内，在水平方向上的温度差异非常明显，100公里的水平距离内可相差近10℃，比气团内部的温度差异大5～10倍；在垂直方向上，气团中温度垂直分布是随高度递减的。然而锋区附近，由于下部是冷气团，上部是暖气团，锋面上下温度差异比较大，锋面往往是逆温层。3.气压场锋面两侧是密度不同的冷、暖气团，因而锋区的气压变化比气团内部的气压变化要大的多。锋附近区域气压的分布不均匀，锋处于气压槽中，或锋处于两个高压之间气压相对较低的地区，等压线几乎与锋面平行。4.变压场所谓变压是指某一点的气压随时间变化的大小。气压变化的空间分布即变压场。变压的大小和分布与该地的辐合、辐散、温度平流等有关。锋面附近变压的特征和分布与锋面附近的温度平流、锋面坡度及锋面移动有关。在天气分析中，一般分析3小时变压。当一冷锋移到某地时，在该地的上空，冷锋后密度大的冷空气柱的厚度变长，气压上升，出现正3小时变压，而冷锋前处在暖气团中，空气密度变化不大，相应气压变化也不大。所以，一般来说冷锋在锋后有3小时的正变压，而冷锋前的气压变化不大（图a）。相反在暖锋的锋前有3小时的负变压，而暖锋锋后的气压变化不大（图b）。对于锢囚锋来说，一般是由冷锋追上暖锋而形成，所以锢囚锋前多为3小时的负变压，而锢囚锋后多为3小时的正变压（图c、d）。对于暖式锢囚锋，由于冷锋位于暖锋的上方，故正变压线常出现在锋前（图c）；而冷式锢囚锋，由于暖锋位于冷锋的上方，故负变压线常出现在地面锋线的后面（图d）。对于准静止锋，由于其移动性较小，所以它附近的气压变化较小。5.风场由于地面锋位于气压槽中，锋线附近的风场具有气旋性切变，而地面摩擦作用可使这种气旋性切变更加明显。同时，地面摩擦导致锋线附近强的风场辐合。锋面附近气压场和风场分布（四）锋面天气锋面天气主要指锋附近的云系、雾、降水、风、能见度等气象要素的分布和演变状况。1．暖锋天气暖锋特点:(1)暖空气缓慢沿锋面爬升;(2)坡度较小:tg≈1/100～1/200;(3)走向:北半球NW-SE；南半球NE-SW。北半球南半球天气模式:(1)云和降水云系：云系在锋前：Ci----Cs----As----Ns;与锋线距离：1000km-800km-600km-400m。降水：大多集中于Ns下面，宽度在锋线前200--400公里，属连续性降水。(2)风风力：暖锋前常大于暖锋后，一般锋前6-7级；锋后2-3级。(3)能见度暖锋前的降水区，当空气湿度比较大时，可形成锋面雾或很低的云，能见度很差。(4)气压气压计自动记录曲线大体为：锋前稳定下降，过境时停止，锋后缓慢下降。(5)气温锋前缓慢上升，过境时上升但不剧烈，锋后维持较高温度少变。2．冷锋天气冷锋根据移动速度的快慢分为两种类型，一型冷锋和二型冷锋。（1）一型冷锋(缓行冷锋)特点：①冷锋移速较慢，冷气团势力较弱②暖空气缓慢沿冷锋爬升③坡度不大,tg≈1/100④走向(北半球)NE-SW,(南半球)NW-SE。天气模式:(1)云和降水云系与暖锋顺序相反:锋后Ns-As-Cs-Ci。降水：出现在锋后，宽度比暖锋窄些，平均150-200km，属连续性降水。(2)风风力：冷锋后风力时常大于冷锋前风力，锋后一般风力7-8级。(3)能见度冷锋前后的能见度均不良。锋前是稳定的暖湿气团，因烟、尘、水汽易聚于底层，使能见度变坏。冬春季节，气团湿度小，冷锋后的大风带来风沙天气，能见度恶劣。(4)气压气压计自动记录曲线大体为：锋前气压略降，过境时突然上升，锋后继续上升。(5)气温锋前稳定少变，过境时突然下降，锋后继续下降。（2）二型冷锋(急行冷锋)特点：①锋面移速很快，冷气团势力很强②锋面坡度较大，tg=1/50～1/70③锋附近空气垂直运动强烈，由于锋面坡度较大，运动速度快，冲击前方的暖空气使之产生激烈的上升运动。天气模式夏半年(1)云和降水云系：在地面锋线附近形成强烈的积雨云降水：出现雷暴和阵性降水天气，云雨区很窄，一般只有几十公里。这种冷锋过境时，往往出现暴雨，雷电交加，但时间很短，锋线过后不久，天气转晴。(2)风冷锋过境降水同时伴有狂风，锋后风力减弱，趋于稳定。(3)能见度冷锋前、冷锋过境降水时能见度不良，锋后降水停止后能见度好。(4)气压气压计自动记录曲线大体为：锋前气压略降，过境时突然上升，锋后上升迅速。(5)气温锋前稳定少变，过境时突然下降，锋后继续下降。冷锋线在北半球多为东北-西南走向，锋前吹S-SW风，锋后吹N-NW风。锋过境时，风向作顺时针变化；在南半球，冷锋线多为东南-西北走向，锋前吹N-NW风，锋后吹S-SW风。锋过境时，风向作逆时针变化。北半球南半球冬半年(1)云和降水云系:锋前出现Ci-Cs-As-Ns，在地面锋线附近有很薄很低的云层，锋后云很快消失。降水：锋前有不宽的连续性降水，锋后天气转晴。3．准静止锋天气特点：(1)冷暖气团势力相当，锋面南北摆动或很少移动。(2)暖空气沿锋面缓慢爬升。(3)锋面坡度很小，tg≈1/150～1/300。(4)走向大致呈东西向。天气模式(1)云和降水云系：在锋线高纬一侧，由高纬到低纬依次为：Ci-Cs-As-Ns。降水：降水区很宽，有时在某一地区来回摆动，造成该地区阴雨连绵的天气。(2)风北半球:准静止锋北侧E-NE风,风力时常3-4级；南侧SW风，风力时常1-2级。南半球:准静止锋南侧E-SE风,风力时常3-4级；北侧NW风，风力时常1-2级。(3)能见度很差，影响航海。4.锢囚锋天气锢囚锋主要是由冷锋追上暖锋两者合并而成的。（1）暖式锢囚锋。常由具有层状云系的两条锋合并而成，锢囚锋上的云系是层状云系，分布在锢囚点两侧。若暖空气湿度大，则锢囚点上形成厚密的雨层云。锢囚点下，一般出现层状云。（2）冷式锢囚锋。后部锋上积状云，前部