天气学分析

天气学分析海洋环境学院2006年6月第一章天气图基本分析方法一、天气图的概念与作用二、天气现象是发生在三度空间里的，要绘制多种天气图。（如下图）第一节天气图底图一、地图的投影1、正形：即在每一点上，经圈及纬圈的缩尺一样，地球上两交线间的交角也保持不变，这样可保持地区的形状。2、正向：即保持方向准确，各区域经纬线都正交。常用的天气图底图有三种。（一）兰勃特（Lambert）正形圆锥投影这种投影法也称双标准纬线圆锥投影法（双标准纬线30°和60°）。欧亚高空图和地面图一般都采用这种投影。图1.1图1.2（二）极射赤面投影这种投影保持正向和正形，但放大率随纬度的不同而不同。纬度愈低，放大率愈大。这种图表现高纬度地区比较真实，一般用作北半球天气图和极地天气图。图1.3图1.4（三）墨卡托（Mercator）投影由于在低纬地区用这种投影与实况较为接近，而在高纬地区投影面积放大倍数太大。所以这种图主要适用于作赤道或低纬地区的天气图底图。图1.5图1.6二、地图比例尺1、比例式2、图解式3、斜线图解尺或复式图解尺。由于兰勃特正形圆锥投影图在各纬度上放大率是不同的，故需用复式图解尺表示其缩尺。其特点就是对不同的纬度用不同的缩尺来表示，使用时必须注意与纬度配合，才能正确表示出实际距离。关于底图范围大小的选择，主要视预报的时效和季节而定。第二节地面天气图分析地面天气图的填写格式一、海平面气压场的分析气压场与海平面气压场的概念（一）四条等值线分析原则如图1.10四条规则是绘制等值线的基本规则，必须严格遵守，在任何时候不能违反，否则将犯原则性错误。在分析等压线的时候，除了应符合上述分析原则外，还必须遵循地转风关系，还要考虑地面摩擦作用，风向与等压线有一定的交角，即风从等压线的高压一侧吹向低压一侧，风向和等压线的交角，在海洋上一般为15º，在陆地平原地区约为30º（图1.11）。（二）绘制等压线时的注意事项基本注意事项有七条，通过练习加以规范。图1.12与图1.13虚线不正确，实线正确。图1.12图1.13其中第6、7条需注意：绘制等压线时，应尽可能地参考风的记录。图1.14（b）和1.14（a）等压线通过锋面时，必须有明显的折角，或为气旋性曲率的突然增加，而且折角指向高压一侧。图1.15图1.14（三）绘制等压线的技术规定（略）（四）绘制等值线的步骤（略）（五）地形等压线的绘制地形等压线概念如下图图1.17图1.18注意：当地形等压线很拥挤时，可把几根等压线用锯齿状线连接起来，但数根等压线不能相交于一点，而且要进出有序，两侧条数相等（图1.17b）。其次，地形等压线要画在山的迎风面或冷空气一侧。地形等压线要与山脉的走向平行，不能横穿山脉。（六)气压场的基本型式如图1.19所示，任一张天气图都是由这五种基本型式构成的。低压、高压、低压槽、高压脊、鞍形场。二、等三小时变压线的绘制三小时内的气压变化反映了气压场最近改变状况，使我们能从动态中观察气压系统；它是确定锋的位置、分析和判断气压系统及锋面未来变化的重要依据。绘制等三小时变压线的技术规定有四条如图1.20三、地面天气图的分析项目和步骤1）绘制三小时变压线及勾画规范所规定的天气区（如表1.2）2）描绘锋和高低压中心的过去位置，并注明时间和强度。3）从最近几张连续的地面与高空图了解最近天气过程中的一般形势及发展趋向，和本张图上云和降水的符号及区域相对照，再对当时所关心的区域范围内气象要素与天气现象的分布作一般的观察，从而掌握大致的演变情况。4）初步确定确定锋区的位置和类型。5）轻描等压线。6）将初步绘制出的气压场及天气分布情况用来与初步确定的锋区相校正，最后确定锋的位置和类型。在这一步骤中可以考察一下有无锋的新生和原有锋的消失。7）描实等压线，完成绘图工作。表1.2主要天气区的表示方法第三节等压面图分析一、等压面图的概念空间气压相等的各点组成的面称为等压面。由于同一高度上各地的气压不可能都相同，所以等压面不是一个水平面，而是一个像地形一样的起伏不平的面。（图1.21）用来表示等压面的起伏形势的图称为等压面形势图。等压面相对于海平面的形势称为绝对形势图。分析等压面形势图的目的是要了解空间气压场的情况。因为等压面的起伏不平现象实际上反映了等压面附近的水平面上气压分布的高低。由图可看出，同高度上气压比四周高的地方，等压面的高度也比四周为高，表现为向上凸起，而气压高的越多，等压面凸起的越厉害（如A点处）；同高度上气压比四周低的地方，等压面高度也较四周的低，表现为向下凹陷，而且气压越低，等压面凹陷的越厉害（如B点处）。因此，通过等压面图上的等高线分布，就可以知道等压面附近空间气压场的情况。位势值高的地方气压值高，位势值低的地方气压低，等高线密集的地方表示气压水平梯度大。等高面上的气压分布与等压面上的高度分布相当，但在天气分析中，用等压面图比用等高面图更优越。日常分析的等压面绝对形势图（常用AT图表示）有以下几种：850hpa,其位势高度通常为1500gpm左右。700hpa,其位势高度通常为3000gpm左右。500hpa,其位势高度通常为5500gpm左右。300hpa,其位势高度通常为9000gpm左右。200hpa,其位势高度通常为12000gpm左右。100hpa,其位势高度通常为16000gpm左右。二、相对形势图除了等压面绝对形势图外，还有表示两等压面间相对距离的分布形势图，称为两等压面间的相对形势图。如图1.23所示，相对形势图也就是两层等压面的厚度图（以OT图表示），图上的等值线就称为的等厚度线。日常工作中主要绘制1000~500hpa等压面间的厚度图。附录等压面图的填写（P294）一、等压面图的填写格式如图其中各项目填写规定如下：HHH为等压面的位势高度。在850hpa和700hpa图上，是用gpm为单位编报的。填图时填位势高度的千位、百位和十位数；850hpa的千位数是1，700hpa的千位数是2或3。TT为等压面上的温度。填写十位、个位数。气温在零度以下时，数值前加“-”号。DD为等压面上气温与露点差。5°C以下填个位、小数一位；5°C以上填十位、个位。dd、ff分别为风向、风速。三、等压面图的分析（一）等高线的分析等压面上风与等高线的关系，和等高面上风与等压线的关系一样，适合地转风关系。（二）等温线的分析经分析可看出温度场中有冷、暖中心和冷槽、暖脊，等温线的密集带是冷暖空气温度对比比较大的地带。（三）湿度场的分析分析等比湿线或等露点线或等温度—露点差线。湿度场中有干湿中心和湿舌、干舌。（四）槽线和切变线的分析槽线是低压槽内等高线曲率最大点的连线。而切变线则是风的不连续线，在这条线的两侧风向或风速有较强的切变。如图1.25图1.26分析槽线和切变线时要注意以下几点：1）槽线附近等高线的气旋性曲率最大。2）不要把两个槽的槽线连成一个。如图1.273）切变线上可以有辐合中心，两条切变线可以连接在一起。（五）温度平流和湿度平流由于冷暖空气的水平运动而引起的某些地区增暖和变冷的现象，称为温度的平流变化，简称温度平流。同理，湿度平流是指干、湿空气的水平运动而引起的某些地区湿度改变的现象。图1.28温度平流的强度可以从以下三个方面来判断。1）等高线的疏密程度如其他条件相同，等高线越密，则风速越大，平流强度也越大。2）等温线的疏密程度如其他条件相同。等温线越密，说明温度梯度越大，平流强度也越大。3）等高线与等温线交角的大小如其他条件相同，等高线与等温线的交角越接近90°，平流强度也越大。同理，将湿度场和气压场结合起来分析，也就可以看出湿度平流的情况了。四、绘制等压面图的技术规定（一）等高线（二）等温线（三）等比湿线（四）槽线和切变线（五）描绘地面天气图上的气压系统中心，雨区和锋系。实习一地面天气图初步分析一、目的要求1）了解地面天气图的填写格式，熟悉各种填图符号的意义，为进行天气图分析打下基础。2）了解地面天气图分析内容，基本上掌握各种等值线分析的基本原则和技术规定。初步了解气压场的基本形势，气压场和风场的配合，气压场和天气的配置。二、实习内容1）地面天气图符号的释意。2）等值线的初步分析。3）气压场、变压场和天气区的分析与配置。三、实习资料初步分析图1、2、3、4。实习二等压面图初步分析一、目的要求1）了解高空天气图的填写格式，熟悉填图符号的意义。2）了解高空天气图分析内容，基本掌握等高线、等温线、等露点线、槽线、切变线的分析技术，初步了解高空天气图上气压场、温度场及湿度场的配置形势，学会分析温度平流及湿度平流。二、实习内容1）等压面初步分析。2）等压面综合分析及温度平流、湿度平流的分析。三、实习资料等压面初步分析图３张．结束天气学分析海洋环境学院第二章锋面分析•一、锋面初步分析•地面图分析锋面•二、锋面综合分析•高空图分析锋面•天气分析原则一、锋面初步分析•锋面：冷暖气团相遇的交界面。–锋面的特点：–(1)锋面具有一定的宽度和长度；–(2)锋面通常为一个斜面；–(3)暖气团在锋面之上，冷气团在锋面之下；–(4)锋面与地面的交线叫锋线；锋线与锋面统称为锋；–(5)由于锋面两侧气团性质的差异，所以在锋面附近通常会有比较剧烈的天气现象（如暴雨、雷雨、冰雹、大风等）和气压系统的发生和发展。地面冷暖地面冷暖地面冷暖第一幅第二幅第三幅（一）、地面图分析锋面•锋面两侧各种气象要素的不连续是确定锋面的主要依据。•下面介绍一下在不同情况下如何灵活应用锋面附近气象要素的特征来确定锋面的位置和性质。1、温度•锋面的主要特征是锋面两侧有明显的温差，冷锋后负变温，暖锋后正变温。（1）造成锋面两侧温差不明显原因•①锋面两侧辐射条件不同：•②锋面两侧蒸发凝结条件不同：•③锋面两侧垂直运动不同:•④冷空气膜的影响：•⑤海陆温度不同：冷锋过境前后测站温度上升曲线的对比（1过境前、2过境后)（2）非锋面造成的常定温差带•在海岸线附近，因为下垫面性质不同容易造成温差，误认为有锋面存在。•在高原和平原接壤处，因测站海拔高度不同也容易造成温差，也不一定有锋面存在。2、露点•锋面两侧露点差异显著。•如果锋面附近任何一侧有降水发生，那么锋面附近的露点差异就不能很好地反映气团属性的差异了。3、气压•地面锋常处于以下几种气压场中:（1）、锋在气压槽里•地面锋线大多处于明显的低压槽中，即处在V形气压槽中。等压线通过锋面时呈气旋形弯曲应有折角，折角尖端指向高压一侧。•注意：不是所有气压槽都有锋。地面锋线处于明显的低压槽中（2）、锋在隐槽内•等压线互相平行，仅是梯度不同，而风场具有气旋性切变的气压场型式称为隐槽。•有两种形式：•一种是风向相同，气压梯度不同。•另一种是风向切变，锋在两高之间。风向相同气压梯度不同风向切变锋在两高之间，（3）、穿心冷锋•冷锋穿过的低压只有一根闭合等压线，范围也不大，而且锋北侧为正变压，有较大的偏北风，锋南侧偏南风不强，850hpa为一致的冷平流，故分析成“穿心冷锋”。穿心冷锋（4）、锢囚锋气压场•锢囚锋附近的气压场通常有两种形式：•一种是冷锋追上暖锋而形成的锢囚锋；•另一种当两条冷锋相向而行时所形成的锢囚锋。•锢囚锋是处于比较狭长的低压槽中。锢囚锋附近的气压场4、风•锋两侧的风呈气旋式切变。一般锋位于风的气旋式切变最大处。•冷锋后多吹偏北风，冷锋前多吹偏南风或较弱的偏北风。•暖锋前多吹东南风或偏东风，暖锋后多吹西南风或偏南风。•静止锋为偏东风和偏西风的切变。锋附近的风场•风受地形影响，日变化也较明显。•在利用风场确定锋面位置时，一定要注意风的代表性及一些特殊地方的锋面过境时风的演变特点。5、变压（1）三小时变压（△p3）:反映了气压的短时变化。大多数情况下，可作为定锋的依据。•冷锋后常为较强的+△p3，冷锋前常为较弱的+△p3或-△p3；暖锋前常有较强的-△p3，暖锋后为较弱的+△p3或-△p3；锢囚锋后往往是+△p3，锋前为-△p3。（2）、24小时变压和变温（△p24和△T24）:•冷锋后一般有大的正24小时变压和负24小时变温，冷锋前可有小的24小时负变压和正24小时变温。•温度受天空状况的影响较大时有时