《天气学原理》复习重点(下)

2000HvttChar3气旋与反气旋1、气旋（反气旋）是占有三度空间的，在同一高度上中心气压低（高）于四周的流场中的涡旋。气旋在北半球逆（顺）时针旋转，在南半球相反。温带的气旋和反气旋冬季强于夏季，海上的气旋强于陆上的，陆上的反气旋强于海上的。气旋按地理分为热带气旋和温带气旋；按热力结构分为锋面气旋和无锋气旋反气旋地理分为极地、温带和副热带反气旋；按热力结构分为冷性和暖性反气旋2、涡度方程涡度：表示流体质块的旋转程度和旋转方向∂ξ/∂t0表示气旋性涡度增加，反气旋性涡度减小∂ξ/∂t0表示反气旋性涡度增加，气旋性涡度减小涡度倾侧项：由于垂直速度在水平方向分布不均匀，引起涡度的变化水平无辐散大气中绝对涡度守恒。位势涡度守恒解释气柱上山下山强度变化：气柱上山，H减小，辐散，f不变，则气旋性涡度减小，反气旋性涡度增大；气柱变短，为了保持位势涡度守恒，正涡度减小，有正变高，所以槽和低压减弱，脊和高压增强；青藏高原（第五章）：上（下）山，气柱缩短（伸长），为了保证整层大气的不可压缩性，必伴有水平辐散（合），同时在水平地转偏向力作用下，反气旋（气旋）涡度生成，则气旋性涡度减小，反气旋性涡度增大；考虑准地转运动有等压面高度升高（降低），低值系统（高空槽、低中心）减弱（加强），高值系统（高空脊、高中心）加强（减弱）。3、位势倾向方程（1）地转风绝对涡度平流可分为地转涡度的地转风平流和相对涡度的地转风平流解释槽脊移动：波长3000km的短波，以相对涡度平流为主槽前脊后：正相对涡度平流，有负变高；槽后脊前：负相对涡度平流，有正变高槽线、脊线：相对涡度平流为0，等压面高度没有变化，槽脊不会发展，而是向前移动。物理解释：槽前脊后借助西南风将正相对涡度大的向小的方向输送，使得其固定点正相对涡度增加，在地转偏向力作用下伴随水平辐散，气柱质量减少，地面减压，有负变压中心，地面辐合，这样高空辐散，地面辐合，有上升运动，上升绝热冷却，气柱收缩，高层等压面高度降低，有负变高；相反，槽后脊前引起高层等压面高度增加，槽线处变高为零，所以，槽无加深减弱，向东，即向前移动。波长3000km的长波，以地转涡度平流为主槽前脊后：有偏南风时，v0，有负的地转涡度平流，负变高槽后脊前：有偏北风时，有正变高槽线、脊线上无变高，槽无加深减弱，向后移动即向西移动。（2）厚度平流随高度变化项：自由大气中，温度平流总是随高度减弱的，高空脊上，风随高度顺转，有暖平流时Vg·▽T0，气柱厚度增大，等压面升高，槽减弱；高空槽上，风随高度逆转，有冷平流0，等压面降低，槽加深。（3）非绝热加热随高度变化项：当非绝热加热随高度增加时，0，等压面降低4、ω方程解释L3000km，500hpa上升下沉运动：（1）涡度平流随高度变化正涡度平流随高度增加，0，有上升运动ω0。物理：地面低压中心，涡度平流很小，其上空为正涡度平流，气旋性涡度增加，产生水平辐散，出现补偿上升运动。（2）厚度平流的拉普拉斯高空脊上，风随高度顺转，有暖平流，-V·▽hT0时，有上升运动高空槽上，风随高度逆转，有冷平流，-V·▽hT0时，有下沉运动物理：暖平流使高压脊500~1000hpa厚度增加，等压面升高，温压场不平衡，在气压梯度力作用下，产生水平辐散，为保持质量连续，必产生补偿上升运动。（3）非绝热加热的拉普拉斯非绝热加热区，有上升运动；非绝热冷却区，有下沉运动5、斜压系统的发展平均冷温度舌落后高度场，在这种温压场配置下，高空槽前地面为气旋，槽后地面为反气旋。槽前有暖平流，槽后有冷平流。●高空槽前有正涡度平流，气旋性涡度增加，在地转偏向力作用下产生辐散，从而使地面减压，又在气压梯度力作用下，在负变压区出现辐合。高层辐散、低层辐合，必有上升运动。高层等压面降低（负变高），使气压场与流场适应；辐合又产生气旋性涡度，地面气旋加深发展。●高空槽后有负涡度平流，反气旋性涡度增加，在地转偏向力作用下产生辐合，从而使地面加压，又在气压梯度力作用下，在正变压区出现辐散。高层辐合、低层辐散，必有下沉运动。高层等压面升高（正变高），使气压场与流场适应；辐散又产生反气旋性涡度，地面反气旋加深发展。6、动力因子和热力因子动力因子（涡度因子）－－相对涡度平流主要是高空槽前的正涡度平流促使了地面气旋的发展。也可以说，是上下层涡度平流的差异(地面低压中心涡度平流很弱)促使了地面气旋的发展。我们称它为气压变化的动力因子，也称涡度因子。槽前脊后的正涡度平流和槽后脊前的负涡度平流使得高空槽脊向前移动，地面气旋、反气旋加强发展。热力因子——温度平流地面气旋后部，反气旋前部为冷平流加压；气旋前部，反气旋后部为暖平流减压，分别使气旋和反气旋向前移动。在高空相反，冷平流使槽加深，暖平流使脊加强。7、温带气旋的发展阶段和温压场波动阶段：温度场落后于高度场，地面气旋位于高空槽前；但高空未出现闭合等高线。温度平流零线穿过气旋中心，气旋前部为暖平流，后部为冷平流。成熟阶段：高空槽加深并已出现闭合中心，温度场仍落后于高度场，但两者比前一阶段接近。锢囚阶段：高空槽出现闭合中心，温度场仍落后于高度场，但低中心和冷中心更加接近。地面气旋发展到最强阶段，开始锢囚。消亡阶段：高空温压场近于重合，成为一个深厚的冷低压。地面气旋也变成一冷低压，锋面移到气旋的外围。8、气旋再生、气旋族、热低压和爆发性气旋的含义气旋再生：趋于消亡或已经消亡的气旋在一定的条件下又重新发展起来的过程。有三类——副冷锋加入后再生、气旋入海后加强、两个锢囚气旋合并加强。气旋族：在同一条锋系上出现的气旋序列热低压：一种无锋面气旋，由于近地面加热，一般只出现在近地面层（700hPa以下），3－4km就不明显的暖性低压系统，浅薄而少移动。通常可分为地方性热低压和锋前热低压。爆发性气旋：温带气旋移出陆地后常突然猛烈加强，中心气压24h下降大于24hPa。9、北方气旋、南方气旋南方气旋（25º-35ºN）：江淮气旋和东海气旋北方气旋（45º-55ºN）：蒙古气旋、东北气旋、黄河气旋和黄海气旋10、倒槽锋生型气旋江淮气旋：静止锋上波动、倒槽锋生倒槽锋生型：地面变性高压东移入海后，由于高空南支锋区上西南气流将暖空气向北输送，地面减压形成倒槽并东伸。这时在北支锋区上有一小槽从西北移来，在地面上配合有一条冷锋和锋后冷高压。典型气旋和倒槽锋生气旋有何不同：（1）典型气旋：发生在冷高压的南部；东、西风的切变明显；形成开始就存在有明显的锋面，高空有扰动（2）倒槽锋生气旋：发生在倒槽中；具有西南风和东南风的切变。形成之初无明显锋区，以后由于锋生，锋区才开始明显起来，但高空有比较明显的槽。Char4大气环流1、大气环流：一般来说，指大气具有全球范围的大尺度大气运行的基本状况，其水平尺度在数千公里以上，垂直尺度在10km以上，时间尺度在1~2天以上。2、平均纬向风分量的经向分布夏季（7月份）（1）低纬：低层小范围的西风；其他部分为东风；最大风速中心在平流层；东风带在下部各占南北约30⁰（2）中高纬：对流层中夏季西风较弱(与冬季比较而言）；北半球最大风速中心在（200hPa；40⁰N）(3)北半球平流层为环极地的东风。冬季（1月份）（1）铅直向上东风带迅速变窄（2）中高纬度对流层中西风较强（北半球尤其明显）；最大风速中心在（200hPa；30⁰N）（3）北半球极区冬季从对流层到平流层均为西风3、平均经向风分量的经向分布夏季（1）13⁰N-40⁰N低层盛行1m/s以下的北风分量（2）高空为较弱的南风（3）近赤道地区；低层南风达2.5m/s；高空为小于2m/s的北风冬季（1）30°N以南对流层低层为较强的北风，最大3.5m/s，其上空（200-300hPa）同时有明显的南风分量，最大风速2.5m/s，中部风较弱（平直西风）。（2）40°N以北低层平均为南风，高层则平均为北风，风速均不足1m/s。4、对流层中部（500hPa）平均水平环流5、对流层底部的水平环流半永久性大气活动中心：冰岛低压，阿留申低压，太平洋副高（夏威夷高压），大西洋副热带高压（亚速尔高压），格陵兰高压，这些系统的活动对广大地区的天气和气候都有重大影响。6、控制大气环流的基本因子：太阳辐射、地球自转、地球表面不均匀性、地面摩擦。海陆分布的影响：白天吹海风，晚上吹陆风。形成季风，夏季吹海风，冬季吹陆风。地形影响：迫使气流绕行、爬坡，使气流速度发生变化。如青藏高原，西风绕流作用形成北脊南槽。气流在引发坡有利于反气旋性涡度加强，而在背风坡有利于气旋性涡度加强。冬季东亚大槽是海陆热力差异和西藏高原地形动力作用的产物。7、三圈环流0-30°S/N哈德莱环流圈低层东北东南信风，高层西风30-60°S/N费雷尔环流圈低层西风，高层带状西风60-90°S/N极地环流圈低层东风，高层西风8、极锋与副热带锋有何不同？极锋定义：来自极地和高纬的低层东北气流，一般比较干冷，与来自低纬的暖湿西南气流相遇形成的锋区。副热带锋区：在对流层中上部哈德莱环流中，来自赤道的暖湿气流与间接环流高空的较干冷北风气流之间形成的锋区。9、极涡：在60ºN（S）-90ºN(S)范围内绕极地逆时针旋转的大气环流。极涡是活动于极地附近的冷性涡旋。10、极地近地面温度分布特点（1）垂直方向：冰雪面上强烈辐射，存在厚度为2km的明显逆温层；夏季逆温减弱（2）地面温度年变化显著：冬季-30ºC以下；夏季0ºC左右（3)极地地区大气层结稳定11、东北信风：北半球的副热带反气旋中心流向赤道的偏东北气流因为很稳定所以称为东北信风赤道辐合带：东北信风和东南信风交汇的地区沃克环流：纬圈环流最主要的结构是在印度尼西亚和西太平洋暖洋面上的上升运动及其东西两侧的下沉运动。12、急流含义：一股强而窄的气流带，主要集中在对流层的上部或平流层中，急流中心最大风速≥30m/s.具有强大的水平风速切变和垂直风速切变（水平：5m/s/100km,垂直：5－10m/s/km）低空急流：600百帕以下出现的强而窄的气流带。与暴雨、飑线、龙卷、雷暴等剧烈天气有密切关系。种类：极锋急流、副热带西风急流和热带东风急流基本特点：急流轴的左侧风速具有气旋性切变，右侧具有反气旋性切变，左侧相对涡度为正，右侧为负，涡度梯度在轴附近最大。急流轴左侧有偏差风辐合，右侧辐散。极锋锋区和副热带锋区的区别：极锋锋区在60°N附近中低层，低层对应地面锋线；副热带锋区在30°N附近高层，地面无锋线。13、季风和信风季风：由于大陆与海洋温差的季节性变化造成气压场季节性变化，与气压场相联系的风场也发生根本变化，这种大规模的季节性转换成为季风。信风：由于太阳辐射和地球自转形成的比较稳定的风系，赤道两侧分别有东北信风和东南信风。东亚季风的特点：对流层底部：冬季盛行偏北风、偏西风，夏季偏南、偏东风；冬季干冷，夏季湿热，雨量集中在夏季。对流层中部：槽脊位置冬夏季相反。高空冬季为西北风气流；夏季30ºN以北为西风，30ºN以南为偏东风。13、青藏高原地形对东亚天气和环流的影响绕流分支在高原北部形成地形脊，南部形成地形槽；气流上、下山对高空槽脊的强度有影响（位涡守恒）冬季南支急流强（高原冷源），孟加拉湾地形槽前的暖平流水汽输送是我国冬季的主要通道；夏季北支西风急流强（高原热源），高原对大气的摩擦作用，风速南小北大，反气旋切变，高原北侧形成反气旋小高压，并东移，其东侧的北风与副高脊上的南风形成切变线，影响夏季降水。Char5天气形势及天气要素预报1、外推法根据最近一段时间内天气系统的移动速度和强度变化规律，顺时外延，预报出系统未来的移动速度和强度变化。分为等速外推和加速外推。等速外推：只需根据当时及过去某一时间的两张图即可进行加速外推：用曲线外推法需要3张图2、天气系统的运动学预报法（变压法）在运动系统上，选取一些特定点或特定线，使得在这些点或线上某要素在运动坐标系中的局地变化为零。（1）槽（脊）线的移动规则：1.槽线沿变压（变高）梯度方向移动，脊线沿变压（变高）升度方向移动；2.槽线（脊线）的移速与变压（变高）梯度（升度）成正比，与槽线（脊线）