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1、天氣學(xué)考試大綱復(fù)習(xí)材料第一章 天氣學(xué)基礎(chǔ)掌握天氣學(xué)的概念和研究對(duì)象;了解一般的天氣預(yù)報(bào)方法;了解天氣學(xué)發(fā)展簡(jiǎn)史;熟悉四季的形成原理,理解大氣科學(xué)中四季劃分的方法。考綱要求:掌握、熟悉、理解、了解(掌握)天氣學(xué)的概念和研究對(duì)象1、天氣學(xué):研究天氣系統(tǒng)和天氣現(xiàn)象發(fā)生、發(fā)展及其變化的基本規(guī)律,并利用這些規(guī)律來預(yù)測(cè)未來天氣的學(xué)科。2、研究對(duì)象:不同尺度的天氣系統(tǒng)。目的:了解這些系統(tǒng)的特征與發(fā)生、發(fā)展的規(guī)律。3、系統(tǒng):所謂“系統(tǒng)”是指在時(shí)間或空間上可以與其他系統(tǒng)區(qū)分開來的一個(gè)實(shí)體。4、尺度:所謂“尺度” 表征一個(gè)系統(tǒng)在空間上大小,或者在時(shí)間上持續(xù)的長短,所以有空間尺度和時(shí)間尺度兩種尺度。5、天氣系統(tǒng)分類
2、:為了更方便地描述不同天氣系統(tǒng)的特征,許多學(xué)者把它劃分為大尺度、中尺度、小尺度和微尺度等不同的天氣系統(tǒng)。(熟悉)四季的形成原理地球在繞太陽公轉(zhuǎn)中,地軸始終與軌道面傾斜成66°33´的夾角。由于地軸的傾斜,當(dāng)?shù)厍蛱幵谲壍郎喜煌恢脮r(shí),地球表面不同地點(diǎn)的太陽高度是不同的,而且地球表面同一地點(diǎn)當(dāng)?shù)厍蛱幵谲壍郎喜煌恢脮r(shí)其太陽高度角也是不同的。太陽高度大的時(shí)候,太陽光在空中經(jīng)過的路徑短,日照時(shí)間長,晝長夜短,氣溫高,形成夏季。反之,太陽高度小時(shí),太陽光在空中所經(jīng)路徑長,日照時(shí)間短,晝短夜長,氣溫則低,形成冬季;由冬季到夏季,太陽高度由低變高。同樣道理,太陽高度的變化影響著晝夜的長短
3、和溫度的高低,分別形成了秋季和春季。 (理解)四季的劃分方法天文學(xué)上以春分(3月1日前后)、夏至(6月22日前后)、秋分(9月23日)、冬至(12月21日前后)分別作為四季的開始。中國古籍上多用立春(2月4日前后)、立夏(6月5日前后)、立秋(8月8日前后)與立冬(11月8日前后)作為四季的開始。氣候統(tǒng)計(jì)上劃分:以公歷3、4、5月份為春季,6、7、8月份為夏季,9、10、11月份為秋季,12、1、2月份為冬季。氣候上精細(xì)化劃分:候平均氣溫10 冬季;1022 春季;22 夏季;2210 秋季。(了解)天氣預(yù)報(bào)的一般方法1.首先必須仔細(xì)分析天氣圖中的觀測(cè)資料,了解天氣系統(tǒng)與天氣狀況分布與演變的特
4、點(diǎn);2.利用天氣學(xué)原理,診斷與分析為什么在這些地區(qū)有這樣的天氣出現(xiàn),為什么有這樣的天氣特點(diǎn);3.利用天氣學(xué)和動(dòng)力學(xué)原理,結(jié)合天氣學(xué)模型和數(shù)值預(yù)報(bào)的產(chǎn)品,以及最新的觀測(cè)資料,進(jìn)行未來的天氣預(yù)報(bào)。第二章大氣環(huán)流掌握大氣環(huán)流的概念和驅(qū)動(dòng)大氣環(huán)流的原動(dòng)力,掌握熱力環(huán)流的概念和原理,理解三圈環(huán)流的形成原理和科學(xué)假設(shè),了解極地環(huán)流的狀況,理解極渦與我國寒潮的關(guān)系;了解冬夏季全球平均緯向風(fēng)分量和經(jīng)向風(fēng)分量分布;掌握大氣活動(dòng)中心的概念,了解對(duì)流層和平流層各個(gè)層次大氣環(huán)流的狀況;掌握高空急流的概念和三大高空急流的名稱,了解其形成原理,初步理解高空急流對(duì)降水的動(dòng)力作用;了解東亞地區(qū)的地形特征和熱力特征,熟悉東亞季
5、風(fēng)的環(huán)流特點(diǎn)。(掌握)大氣環(huán)流的概念:把圍繞地球的大氣在全球范圍展開的環(huán)流運(yùn)動(dòng)統(tǒng)稱為大氣環(huán)流,也就是地球大氣對(duì)太陽輻射響應(yīng)的綜合結(jié)果, 即大氣環(huán)流就是大范圍的大氣運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。(掌握)驅(qū)動(dòng)大氣環(huán)流的原動(dòng)力:太陽輻射能在地球上的非均勻分布。(掌握)熱力環(huán)流:因溫度分布不均而產(chǎn)生的環(huán)流稱為熱力環(huán)流。大氣環(huán)流一般都是熱力環(huán)流。(掌握)熱力環(huán)流的原理:假設(shè)最初大氣狀態(tài)是均勻的,沒有任何擾動(dòng),并且等壓面完全平行于地表面。當(dāng)空氣團(tuán)受熱后,必然膨脹,有一個(gè)向上的運(yùn)動(dòng)分量,此時(shí)等壓面必然會(huì)上移,上空的空氣團(tuán)受到擠壓而密度加大,與周邊上空的空氣團(tuán)之間形成一個(gè)氣壓梯度,受到氣壓梯度力的作用,空氣團(tuán)則由上空流向周邊上空
6、;同時(shí),受熱區(qū)下方的空氣團(tuán)由于產(chǎn)生向上的運(yùn)動(dòng),其周邊必然有空氣過來補(bǔ)充,周邊上空的空氣下沉補(bǔ)充,這樣,就形成了一個(gè)熱力環(huán)流圈。由于這種環(huán)流是因下墊面溫度分布不均(或受熱不均)而產(chǎn)生的,所以稱為熱力環(huán)流。(掌握)大氣活動(dòng)中心:分析多年平均海平面氣壓圖可知,全球經(jīng)常有78個(gè)巨大的高、低壓區(qū),一般稱之為大氣活動(dòng)中心。北半球大氣活動(dòng)中心:冬季西伯利亞高壓阿留申低壓冰島低壓北美高壓;夏季印度低壓太平洋副熱帶高壓大西洋副熱帶高壓。(掌握)高空急流:急流是指一股強(qiáng)而窄的氣流帶,急流中心最大風(fēng)速在對(duì)流層的上部必須大于或等于30米/秒,它的風(fēng)速水平切變量級(jí)為每100公里5米/秒,垂直切變量級(jí)為每公里5-10米/
7、秒。滿足了以上條件的氣流帶才叫高空急流。全球有哪幾支高空急流:極鋒急流副熱帶西風(fēng)急流熱帶東風(fēng)急流。冬夏均有,只有夏季有,因?yàn)橄募倦S著北半球西風(fēng)帶北移,赤道東風(fēng)帶也北移,在熱帶對(duì)流層頂附近約100-150mb處,南亞高壓南側(cè)的東風(fēng)達(dá)到急流標(biāo)準(zhǔn),南亞高壓只有在夏季存在。(理解)一圈環(huán)流的科學(xué)假設(shè):地球沒有自轉(zhuǎn),并且地表均一。(理解)三圈環(huán)流的科學(xué)假設(shè):考慮地球自轉(zhuǎn),地球表面均一。熱帶環(huán)流(Hadley Cell)赤道地區(qū)空氣受熱上升,當(dāng)空氣由赤道上空流向北極時(shí),它受到地轉(zhuǎn)偏向力的作用,逐漸向右偏,隨著地理緯度的增高及風(fēng)速的加大,偏向力也逐漸加大, 在緯度30°35°時(shí),氣流接近
8、和緯圈平行,使從赤道上空流來的空氣在這里堆積下沉,這時(shí)地面氣壓升高,形成高壓,稱為副熱帶高壓帶。在這里地表面氣流分為兩支,一支流向赤道,一支流向極地。這樣就形成了對(duì)流層由赤道到30°35°之間的閉合環(huán)流。這個(gè)環(huán)流稱作熱帶環(huán)流,又稱信風(fēng)一反信風(fēng)環(huán)流,但最常見的名稱是哈得來環(huán)流(Hadley Cell),它是一個(gè)直接熱力環(huán)流。極地環(huán)流 (Polar Cell) 極地環(huán)流形成在極地到60°65°之間。極地空氣極端寒冷,堆積形成極地下層的極地高壓。下層空氣由極地高壓流向赤道方向,在地轉(zhuǎn)偏向力的作用下,北半球吹東北風(fēng),南半球吹東南風(fēng)。在極地高壓與副熱帶高壓之間60
9、°65°附近相對(duì)的形成一低壓,稱為副極地低壓帶。來自副熱帶高壓帶和極地高壓帶的南、北兩股氣流在副極地低壓帶處輻合上升,其中一股由高空返回極地,在地轉(zhuǎn)偏向力的作用下形成與低層相反的氣流,從而形成了極地與60°65°間的閉合環(huán)流,稱為極地環(huán)流。極地環(huán)流也是一個(gè)直接的熱力環(huán)流。中緯度環(huán)流(Ferrel Cell) 中緯度環(huán)流形成在30°60°之間。低層由極地流向低緯的空氣與副熱帶下沉流向極地的空氣在副極地地區(qū)相遇而輻合上升,在高空一部分流向副熱帶上空與熱帶來的高空氣流合并,一起下沉完成中緯度的間接環(huán)流。中緯度環(huán)流是由熱帶環(huán)流和極地環(huán)流強(qiáng)迫出
10、來的間接環(huán)流。(了解)東亞地區(qū)的地形特征和熱力特征地形特征東亞地區(qū)位于全球最大陸地的東岸,又瀕臨最大的大洋太平洋,西部有地形十分復(fù)雜的高原青藏高原。熱力特征海陸之間的熱力差異和高原的熱力、動(dòng)力作用,使得東亞地區(qū)成為一個(gè)全球著名的季風(fēng)區(qū),具有冷干的冬季與熱濕的夏季,天氣氣候差異比同緯度其他地區(qū)懸殊得多,相應(yīng)的環(huán)流特征和天氣過程也都具有明顯的季節(jié)變化。(了解)極地環(huán)流1月份極地環(huán)流特征在1月份,北半球500百帕平均圖上,極地渦旋斷裂為兩個(gè)閉合中心,一個(gè)在格陵蘭西側(cè)與加拿大之間,另外一個(gè)在亞洲的東北部,極地是一個(gè)槽區(qū)。地面圖上,基本是一個(gè)高壓帶。但冰島低壓很強(qiáng)大,向大西洋的極圈伸出一個(gè)槽,約占極地一
11、半面積。7月份極地環(huán)流特征7月份氣壓系統(tǒng)明顯減弱,500百帕極地渦旋中心在極地附近,700百帕低中心也在極點(diǎn)附近,低壓中心的軸線幾乎垂直,地面圖上除了在加拿大地區(qū)有一個(gè)閉合低壓中心以外,其它系統(tǒng)不明顯。極地地區(qū),地面圖上多年平均氣壓是高壓。(了解)我國冬季寒潮與極渦的聯(lián)系:冬季,北極對(duì)流層中部一半是極地渦旋或極渦的槽區(qū),但有時(shí)也會(huì)出現(xiàn)反氣旋。若極地持久地被暖性反氣旋或暖脊所控制,就會(huì)使極地冷性渦旋分裂并偏離極地向南移動(dòng),導(dǎo)致鋒區(qū)位置比平均情況偏南,寒潮活動(dòng)多而強(qiáng)烈。(了解)對(duì)流層各個(gè)層次的大氣環(huán)流狀況1月北半球中高緯西風(fēng)帶上有三個(gè)大槽,分別位于東亞沿岸、北美東岸以及東歐地區(qū)。除此之外,有三個(gè)大
12、脊分別與三個(gè)大槽相對(duì)應(yīng)。7月份西風(fēng)帶整體顯著北移,中高緯有四個(gè)大槽,分別位于北美東岸、西歐、亞洲中部及西太平洋。另外,由四個(gè)脊分別與四個(gè)大槽相對(duì)應(yīng)。(冬季三槽三脊和夏季四槽四脊是500hPa大氣環(huán)流的最主要的特征。)冬季副熱帶高壓強(qiáng)度弱,位置偏南(北緯20ºN以南)高壓不明顯;夏季副熱帶高壓強(qiáng),位置偏北,中心在20º30ºN之間,在低緯太平洋、大西洋和北非大陸有明顯的高壓中心,北非高壓最強(qiáng)。另外,在印度半島有(副熱帶)低壓存在。(了解)高空急流對(duì)降水的動(dòng)力作用急流軸的左側(cè)風(fēng)速具有氣旋性切變,右側(cè)風(fēng)速具有反氣旋性切變。渦度梯度在急流軸附近最大。急流中心若與槽線重合或
13、相交,槽前輻合,槽后輻散,這樣的高空槽,即使開始時(shí)并無地面氣旋、反氣旋與它配合,一旦它移到斜壓性比較強(qiáng)的地區(qū)后,就會(huì)迅速引起地面氣旋與反氣旋的發(fā)生和發(fā)展。(了解)東亞季風(fēng)的環(huán)流特點(diǎn)對(duì)流層底部,由海陸差異造成東亞的四個(gè)大氣活動(dòng)中心(蒙古冷高、阿留申低壓、印度熱低壓和太平洋副熱帶高壓)幾乎都是全球最強(qiáng)的氣壓系統(tǒng),季節(jié)變化也最明顯,風(fēng)系轉(zhuǎn)換也顯著。冬季盛行偏北風(fēng)、偏西風(fēng),夏季偏南風(fēng)、偏東風(fēng)。冬季天氣干冷,夏季濕熱,雨量大部分集中在夏季。對(duì)流層中部,由于海陸差異和高原的熱力、動(dòng)力的共同作用,東亞西風(fēng)帶平均環(huán)流的脊、槽,在冬、夏季也完全是相反位相。冬季,東亞上空500百帕等壓面圖上是一脊一槽(脊在高原北
14、部,槽在亞洲沿岸),高空基本氣流為西北風(fēng);夏季則變成一槽一脊,即冬季的槽,夏季變?yōu)榧?,冬季的脊,夏季變?yōu)椴郏呖栈練饬髟?0ºN以北為西風(fēng),30ºN以南為偏東風(fēng)。而在北美上空就沒有這樣的改變。高原季風(fēng)的復(fù)雜性:高原四周的風(fēng)系,由于高原上空與四周自由大氣之間的熱力差異,具有明顯季節(jié)變化,高原上近地面層里冬季為冷高壓,夏季為熱低壓,所以高原在冬季北側(cè)為西風(fēng),南側(cè)為東風(fēng),夏季變?yōu)橄喾吹娘L(fēng)向。夏季高原的加熱作用還在青藏高原及其鄰近地區(qū)產(chǎn)生上升氣流,這支上升氣流,到了高空即向四周輻散并下沉。高原南側(cè)的垂直環(huán)流很明顯,印度的西南季風(fēng)沿喜馬拉雅山爬坡上升,在高層輻散,主要部分向南流去下
15、沉,下沉氣流最南可達(dá)到南半球,隨南半球的東南信風(fēng)向北流動(dòng),越過赤道到了北半球,由于偏向力的作用而轉(zhuǎn)為西南氣流,再北上構(gòu)成一個(gè)閉合環(huán)流,這個(gè)垂直環(huán)流稱為季風(fēng)環(huán)流,破壞了這個(gè)季節(jié)里該區(qū)域中的Hadley環(huán)流。低空急流:600百帕以下出現(xiàn)的強(qiáng)而窄的氣流稱為低空急流,一般風(fēng)速大于12米/秒??蓪?duì)降水區(qū)帶來較強(qiáng)水汽輸送,并對(duì)天氣系統(tǒng)發(fā)展提供擾動(dòng)能量??刂拼髿猸h(huán)流的基本因子:內(nèi)部因子:大氣本身的可壓縮性、連續(xù)性、流動(dòng)性和大氣水平尺度與垂直分布等;外部因子:太陽輻射能及其高能粒子周期性和非周期性的振動(dòng)、地球表面的摩擦作用,海陸分布和大地形的影響等外界因素。極夜急流:冬季極夜強(qiáng)烈輻射冷卻,在平流層中也產(chǎn)生指向
16、極點(diǎn)的水平溫度梯度,而且梯度相當(dāng)大,相應(yīng)出現(xiàn)一支強(qiáng)西風(fēng)急流,中心風(fēng)速達(dá)40米/秒以上,最大可達(dá)100米/秒,通常稱為極夜急流。極渦:無論冬夏,北半球極區(qū)都是一個(gè)低壓區(qū),一般稱為極地渦旋,簡(jiǎn)稱極渦。第三章 氣團(tuán)和鋒掌握氣團(tuán)的概念、氣團(tuán)變性,了解氣團(tuán)的分類方法;掌握鋒的概念,理解鋒面、鋒區(qū)和鋒線的概念,掌握鋒面的一般分類方法,熟悉鋒面附近氣壓場(chǎng)、溫度場(chǎng)和風(fēng)場(chǎng)的特征,掌握錮囚鋒的概念,了解各類鋒面可能帶來的天氣現(xiàn)象;掌握鋒生的概念,理解鋒生公式的意義;了解氣團(tuán)、鋒、鋒面氣旋、急流之間的相互聯(lián)系,掌握我國主要鋒生地帶以及與之相對(duì)應(yīng)的鋒面氣旋。(掌握)氣團(tuán)的概念、氣團(tuán)變性1、氣團(tuán): 是指氣象要素(主要指
17、溫度和濕度)水平分布比較均勻的大范圍的空氣團(tuán)。2、氣團(tuán)的形成條件:(1)性質(zhì)比較均勻的下墊面;(2)有適當(dāng)穩(wěn)定的環(huán)流條件。3、具有形成氣團(tuán)溫、濕屬性比較均勻條件的地區(qū)稱為氣團(tuán)源地。4、氣團(tuán)變性:氣團(tuán)物理屬性發(fā)生變化稱為氣團(tuán)變性。(了解)氣團(tuán)的分類方法(1) 根據(jù)地理分類法:北極氣團(tuán),極地氣團(tuán),熱帶氣團(tuán),赤道氣團(tuán)。(2) 根據(jù)氣團(tuán)內(nèi)部的濕度高低:大陸性氣團(tuán)和海洋性氣團(tuán)。(3) 根據(jù)氣團(tuán)的溫度和氣團(tuán)所經(jīng)過的下墊面溫度對(duì)比分為:冷氣團(tuán)和暖氣團(tuán)。(掌握)鋒的概念兩個(gè)熱力性質(zhì)不同的氣團(tuán)之間的狹窄過渡帶稱為鋒。兩個(gè)密度性質(zhì)不同的氣團(tuán)之間的狹窄過渡帶稱為鋒。冷暖氣團(tuán)之間的狹窄的過渡帶,稱為鋒。(理解)鋒面、
18、鋒區(qū)和鋒線的概念冷暖氣團(tuán)的交界面,稱為鋒面。鋒面在空間呈向冷區(qū)傾斜狀態(tài),冷空氣在下,暖空氣在上。鋒面與地面的交線稱為鋒線。鋒面與空中某平面相交的區(qū)域稱為鋒區(qū)天氣圖上溫度梯度大的窄的區(qū)域。地面鋒線總在高空鋒區(qū)暖區(qū)一側(cè)。(掌握)鋒面的一般分類方法1、按移動(dòng)分類: 冷鋒、暖鋒、準(zhǔn)靜止鋒和錮囚鋒。a) 冷鋒:冷氣團(tuán)起主導(dǎo)作用,推動(dòng)鋒面向暖氣團(tuán)一側(cè)移動(dòng),稱為冷鋒。b) 暖鋒:暖氣團(tuán)起主導(dǎo)作用,推動(dòng)鋒面向冷氣團(tuán)一側(cè)移動(dòng),稱為暖鋒。c) 準(zhǔn)靜止鋒:冷暖氣團(tuán)勢(shì)力相當(dāng),鋒面很少移動(dòng)的鋒,稱為準(zhǔn)靜止鋒。(6小時(shí)無移動(dòng),24小時(shí)移動(dòng)在2個(gè)緯度之內(nèi))d)錮囚鋒:由冷鋒趕上暖鋒或者兩條冷鋒迎面相遇疊并而成的鋒面成為錮囚
19、鋒,可以分為:冷式錮囚鋒、暖式錮囚鋒、中性錮囚鋒。2、根據(jù)鋒在垂直方向上的伸展高度,可分為對(duì)流層鋒、地面鋒、高空鋒(不接地)。地面鋒主要指鋒面垂直方向的伸展位置主要位于大氣低層。高空鋒主要指位于對(duì)流層上層的鋒面。3、根據(jù)鋒面兩側(cè)不同性質(zhì)氣團(tuán)來源的地理位置不同,可將鋒分為冰洋鋒(極地鋒)、極鋒和赤道鋒。(熟悉)鋒面附近氣壓場(chǎng)、溫度場(chǎng)和風(fēng)場(chǎng)的特征1、鋒面附近溫度場(chǎng)的特征在同一等壓面或等高面上鋒區(qū)內(nèi)的等溫線特別密集,密集程度越強(qiáng),表示鋒面愈強(qiáng)。在鋒區(qū)內(nèi)出現(xiàn)了“下冷上暖”的逆溫或等溫現(xiàn)象,稱之為鋒面逆溫。2、鋒面附近氣壓場(chǎng)的特征在地面圖上,一般鋒面位于氣壓槽中,等壓線通過鋒面時(shí)呈氣旋式彎曲,折角指向高
20、壓,也即指向遠(yuǎn)離氣旋的方向。3、鋒線附近風(fēng)場(chǎng)特征鋒線附近的風(fēng)場(chǎng)具有氣旋性切變(包括風(fēng)速切變和風(fēng)向切變),風(fēng)場(chǎng)輻合。(掌握)錮囚鋒的概念由冷鋒趕上暖鋒或者兩條冷鋒迎面相遇疊并而成的鋒面成為錮囚鋒,可以分為:冷式錮囚鋒、暖式錮囚鋒、中性錮囚鋒。如果冷鋒后的冷空氣團(tuán)比暖鋒前的冷空氣團(tuán)冷,稱之為冷式錮囚鋒;如果冷鋒后的冷空氣團(tuán)比暖鋒前的冷空氣團(tuán)暖,稱之為暖式錮囚鋒;如果冷鋒后的冷空氣團(tuán)與暖鋒前的冷空氣團(tuán)的溫差較小,稱之為中性錮囚鋒。兩條鋒面在空間的交接點(diǎn),稱之為錮囚點(diǎn)。(了解)各類鋒面可能帶來的天氣現(xiàn)象1.冷鋒前壞天氣700百帕高空槽線位于地面鋒線附近或鋒前。2.冷鋒后壞天氣:700百帕高空槽線落在地
21、面鋒線的后面。3.暖鋒天氣: 降水發(fā)生在鋒前還是鋒后,主要看暖鋒低空的輻合強(qiáng)度和高空槽線的位置而決定。4.準(zhǔn)靜止鋒: 準(zhǔn)靜止鋒云系可分為兩類(1)無降水或僅有層積云和雨量極少的零星降水(2)有顯著降水的,鋒上暖空氣有較強(qiáng)上升運(yùn)動(dòng)。5、錮囚鋒:天氣最惡劣的地區(qū)及降水區(qū)多位于錮囚鋒附近。降水區(qū)的寬度,一般從地面鋒線至700百帕槽線。(掌握)鋒生的概念鋒生:鋒生一般是指密度或溫度不連續(xù)形成的一種過程,或者是指已有一條鋒面存在,其密度(或溫度)水平梯度增大的過程。鋒消是指與鋒生過程相反的過程。(理解)鋒生公式的意義(1) 平流在鋒生中的作用凡溫度平流有利于加大冷暖兩側(cè)溫度梯度,則鋒生;反之,鋒消。(2
22、) 垂直運(yùn)動(dòng)在鋒生中的作用當(dāng)大氣層結(jié)穩(wěn)定時(shí),若運(yùn)動(dòng)場(chǎng)中垂直速度自低溫一側(cè)向高溫一側(cè)減小時(shí),(則有鋒生作用(F3>0);若垂直速度自低溫一側(cè)向高溫一側(cè)增大時(shí),則有鋒消作用(F3<0)。當(dāng)大氣層結(jié)不穩(wěn)定時(shí),若運(yùn)動(dòng)場(chǎng)中上升運(yùn)動(dòng)自低溫一側(cè)向高溫一側(cè)加大時(shí),F(xiàn)3>0,則有鋒生作用;若運(yùn)動(dòng)場(chǎng)中上升運(yùn)動(dòng)自低溫一側(cè)向高溫一側(cè)減小時(shí),F(xiàn)3<0,則有鋒消作用。(3) 非絕熱加熱當(dāng)非絕熱加熱過程,加熱向暖空氣一邊增大(暖側(cè)加熱更大)時(shí),F(xiàn)1 0,則有鋒生;反之,F(xiàn)1 0,即鋒消。(了解)氣團(tuán)、鋒、鋒面氣旋、急流之間的相互聯(lián)系(45)在中緯度對(duì)流層頂下有極鋒急流(Jp)存在,緊靠此急流的左下方
23、存在一個(gè)極鋒,一直伸展到地面,極鋒是極地氣團(tuán)與中緯度氣團(tuán)的交界面。在第二熱帶對(duì)流層頂下有副熱帶急流(Js)存在,緊靠此急流的左下方是副熱帶鋒,一直伸展到地面,極鋒是中緯度氣團(tuán)與熱帶氣團(tuán)的交界面,它只存在于對(duì)流層上部。在對(duì)流層極地氣團(tuán)內(nèi)部,由于極地東風(fēng)帶與極地西風(fēng)帶之間的輻合作用,在極地氣團(tuán)的低層有北極鋒存在。鋒區(qū)和急流二者是同時(shí)存在的、不可分的。鋒是運(yùn)動(dòng)著的冷暖空氣集中的地區(qū)。(掌握)我國主要鋒生地帶與之相對(duì)應(yīng)的鋒面氣旋1、北半球有兩支行星鋒區(qū),稱極鋒鋒區(qū)(北支鋒區(qū))和副熱帶鋒區(qū)(南支鋒區(qū))。與之相對(duì)應(yīng)的是極鋒急流和副熱帶急流,即北支急流和南支急流。2、我國的鋒生區(qū)(1)南方鋒生帶:華南到長江
24、流域之間,與副熱帶鋒區(qū)(南支鋒區(qū))相對(duì)應(yīng), 20°-30° N;(2)北方鋒生帶:河西走廊到東北、內(nèi)蒙之間, 與極鋒鋒區(qū)(北支鋒區(qū))相對(duì)應(yīng), 40°- 50° N。它們隨季節(jié)變化而南北位移。自春到夏,鋒生帶逐漸北移,自夏到冬,則逐漸南移。北方鋒生帶以冷平流過程為主。華南地區(qū)鋒生(南支鋒區(qū))先是暖平流過程起作用,而后冷平流起作用。3、我國的鋒消區(qū):黃河到長江流域之間(30º40ºN一帶)地區(qū)是鋒消地區(qū)。所以,冷鋒南下的過程中,往往先是鋒消,到華南后再鋒生。4、我國鋒面氣旋的生成及其活動(dòng)區(qū)域主要集中在兩個(gè)地帶:(1)北方氣旋:在北緯45&
25、#186;55ºN之間,對(duì)應(yīng)北支急流(北支鋒區(qū))上的擾動(dòng),最大中心在黑龍江、吉林及內(nèi)蒙古的交界處。包括蒙古氣旋,東北低壓,黃河氣旋,黃海氣旋。(2)南方氣旋:在北緯25º35ºN之間,對(duì)應(yīng)南支急流上的擾動(dòng),分布在江淮流域、東海和日本南部海面上的廣大地區(qū),包括江淮氣旋和東海氣旋。第四章 西風(fēng)帶大型擾動(dòng)和大型天氣過程 理解天氣系統(tǒng)的尺度概念,以及天氣系統(tǒng)的尺度分類;掌握溫帶氣旋和溫帶反氣旋的概念,了解溫帶氣旋和溫帶反氣旋的分類方法,了解溫帶氣旋從生成到消亡所經(jīng)歷的四個(gè)過程和天氣;掌握阻塞高壓和切斷低壓概念,理解阻塞高壓和切斷低壓的建立過程,了解阻塞高壓和切斷低壓產(chǎn)生的
26、天氣;掌握副熱帶高壓的概念和成因,理解西太平洋副高對(duì)我國天氣的影響;了解熱低壓、準(zhǔn)兩年周期振蕩的概念。(理解)天氣系統(tǒng)的尺度概念,以及天氣系統(tǒng)的尺度分類1、尺度:一個(gè)系統(tǒng)在空間上大小,或者是時(shí)間上持續(xù)對(duì)的長短。包括空間尺度和時(shí)間尺度兩種尺度。(1)時(shí)間尺度(T)是指某一種天氣系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)從開始到結(jié)束的時(shí)間。(2)空間尺度是指這一天氣系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)所占有的空間范圍,包括水平尺度(L)和垂直尺度(H)。2、的空間尺度分類:微尺度(小于100米)局地尺度(100米3公里)中尺度(3100公里)大尺度(1003000公里)行星尺度(大于3000公里)(掌握)溫帶氣旋和溫帶反氣旋的概念1、氣旋:氣旋是占有三度
27、空間,在同一高度上中心氣壓低于四周的大尺度渦旋。在北半球,氣旋范圍內(nèi)氣流作逆時(shí)針旋轉(zhuǎn),南半球相反。2、反氣旋:反氣旋是占有三度空間,在同一高度上中心氣壓高于四周的大尺度渦旋。在北半球,反氣旋范圍內(nèi)氣流作順時(shí)針旋轉(zhuǎn),南半球相反。氣旋和反氣旋的尺度一般是10003000公里,屬天氣尺度的系統(tǒng)。(了解)氣旋和反氣旋的分類1.氣旋的分類(1)地理分類: 溫帶氣旋,熱帶氣旋。(2)熱力分類: 鋒面氣旋:氣旋中有鋒面,溫壓場(chǎng)分布不對(duì)稱,移動(dòng)性大,是帶來云和降水的主要天氣系統(tǒng)。 無鋒面氣旋:又可分為兩類:熱帶氣旋, 局地性氣旋。熱帶氣旋:發(fā)生在熱帶海洋上的強(qiáng)烈的氣旋性渦旋,當(dāng)其中風(fēng)力達(dá)到一定程度時(shí),稱為臺(tái)風(fēng)
28、或颶風(fēng);局地性氣旋:由于地形作用或下墊面加熱作用而產(chǎn)生的地形低壓或熱低壓。這類氣旋基本上不移動(dòng),一般不會(huì)帶來云雨天氣。2.反氣旋的分類(1)地理分類:極地反氣旋,溫帶反氣旋,副熱帶反氣旋。(2)熱力分類:冷性反氣旋,暖性反氣旋。(了解)溫帶氣旋的生命史及天氣過程1、溫帶氣旋的經(jīng)典模型J.Bjerknes(1919)提出的經(jīng)他和Solberg(1921,1926)修改后的氣旋基本模式:突出特點(diǎn)是溫帶氣旋形成于一條鋒面上,相鄰兩氣團(tuán)之間絕大部分溫度對(duì)比集中形成一條狹窄的過渡層,按天氣尺度來看,實(shí)際上相當(dāng)于一條溫度或密度的不連續(xù)線。2、溫帶氣旋的生命史及天氣過程(50)波動(dòng)階段:出現(xiàn)冷暖鋒面及鋒面降
29、水。成熟階段:冷暖鋒進(jìn)一步發(fā)展,鋒面降水繼續(xù)增加,雨區(qū)擴(kuò)大。錮囚階段:暖空氣完全從地面抬升到高空,降水強(qiáng)度及范圍均增大。消亡階段:氣旋逐漸與鋒面脫離,成為冷渦旋,受地面摩擦作用慢慢填塞消亡。(掌握)阻塞高壓和切斷低壓概念1、 在西風(fēng)帶長波槽脊的發(fā)展演變過程中,當(dāng)槽不斷向南加深時(shí),高空的冷槽與北方冷空氣的聯(lián)系會(huì)被暖空氣切斷,在槽的南端形成一個(gè)孤立的閉合性冷低壓中心,叫做切斷低壓。在脊不斷北伸時(shí),其南部與南方暖空氣的聯(lián)系會(huì)被冷空氣所切斷,在脊的北端出現(xiàn)閉合環(huán)流,形成孤立的暖高壓中心,叫做阻塞高壓。2、具備以下幾個(gè)條件的高空高壓稱為阻塞高壓:(1)中高緯度(一般在50ºN以北)高空有閉合暖
30、高壓中心存在,表明南來的強(qiáng)盛暖空氣被孤立于北方高空。(2) 暖高至少要維持三天以上,但它維持時(shí)期內(nèi),一般呈準(zhǔn)靜止?fàn)顟B(tài),有時(shí)可以向西倒退,偶而即使向東移動(dòng)時(shí),其速度也不超過78經(jīng)度/天。(3)在阻塞高壓區(qū)域內(nèi),西風(fēng)急流主流顯著減弱,同時(shí)急流自高壓西側(cè)分為南北兩支,繞過高壓后再會(huì)合起來,其分支點(diǎn)與會(huì)合點(diǎn)間的范圍一般大于4050個(gè)經(jīng)度。3、阻塞高壓是高空深厚的暖性高壓系統(tǒng)。在亞洲地區(qū),阻塞高壓經(jīng)常出現(xiàn)在烏拉爾山及鄂霍次克海地區(qū),一般維持8天左右,最短為35天。一年中,亞洲以5、6、7三個(gè)月出現(xiàn)最多,以3、11月為最少。(理解)阻塞高壓與切斷低壓的建立過程(53-54)1.阻塞高壓的建立過程:阻高建立
31、以前,環(huán)流要從緯向轉(zhuǎn)為經(jīng)向。通常,上游有槽發(fā)展,接著槽加深,下游脊也發(fā)展,然后阻高從脊中切斷出來。2.切斷低壓的形成過程:兩種情況:一種與阻塞高壓相伴出現(xiàn);另一種是西風(fēng)槽加深,即西風(fēng)槽切斷,不伴有阻塞高壓。(了解)阻塞高壓與切斷低壓的天氣1、在阻塞高壓直接控制下的天氣,一般是晴朗少云,在阻塞高壓東部常有冷平流和下沉運(yùn)動(dòng),天氣功以冷晴為主;而在阻塞高壓西部為暖平流和上升運(yùn)動(dòng),天氣較暖而多云雨。2、在切斷低壓東南側(cè)地面上可能有鋒面氣旋波動(dòng)發(fā)生,因此一般說,切斷低壓的云雨天氣區(qū)多出現(xiàn)在東南方。我國最常見的切斷低壓是東北冷渦。它一年四季都可能出現(xiàn),而以春末、夏初活動(dòng)最頻繁。它的天氣特點(diǎn)是造成低溫和不穩(wěn)
32、定性的雷陣雨天氣。(掌握)副熱帶高壓的概念和成因1、副熱帶高壓:低緯地區(qū),在南北半球的副熱帶地區(qū)有一個(gè)幾乎環(huán)繞地球一周的帶狀高壓區(qū),這就是副熱帶高壓帶。西太平洋副熱帶高壓(脊):由于海陸和地形差尺度異,副熱帶高壓帶的強(qiáng)度沿緯圈的分布并不是均勻的,在副熱帶海洋上存在著高壓中心。在北半球的太平洋存在著北太平洋副高。影響我國的副熱帶高壓,是北太平洋副高向西伸出的脊或高壓?jiǎn)误w,即所謂的西太平洋副熱帶高壓(脊)。2、副熱帶高壓的成因:西太平洋副熱帶高壓形成的經(jīng)典理論一般這樣認(rèn)為:赤道附近的大氣受熱上升到高空后流向高緯。受地轉(zhuǎn)偏向力的作用,向高緯流去的氣流產(chǎn)生向東的分量,緯度愈高向東的分量愈大,而向極地分
33、量愈小,因而在副熱帶地區(qū)對(duì)流層高層產(chǎn)生輻合下沉氣流,引起對(duì)流層中下層氣壓升高形成高壓。這支下沉氣流是Hadley環(huán)流的下沉支,除它之外,F(xiàn)errel環(huán)流的下沉支也作用于副熱帶地區(qū),在它們的共同作用下形成副熱帶高壓。(理解)西太平洋副高對(duì)我國天氣的影響副高內(nèi)部盛行下沉氣流,天氣晴好,所以當(dāng)副高長時(shí)間控制某一地區(qū)時(shí),往往會(huì)造成該地區(qū)干旱。西太副高季節(jié)性的活動(dòng)與我國東部各地雨季的起止時(shí)間有著密切關(guān)系。平均來說,當(dāng)副高脊線位于20ºN以南時(shí),雨帶位于華南,稱為華南雨季或華南前汛期雨季;當(dāng)副高脊線位于2025ºN時(shí),雨帶位于江淮流域,這時(shí)為江淮梅雨季節(jié);當(dāng)脊線位于25-30º
34、;N時(shí),雨帶推進(jìn)至黃淮流域,黃淮雨季開始;當(dāng)副高脊線越過30ºN,則華北雨季開始。(了解)熱低壓和準(zhǔn)兩年周期振動(dòng)熱低壓:地表面局部增暖致使其上空的大氣增暖,氣溫上升(密度減少),產(chǎn)生上升氣流,氣壓降低。準(zhǔn)兩年周期振動(dòng):赤道地區(qū)平流層下部的緯向風(fēng)大約以2627個(gè)月的周期,東風(fēng)(峰值風(fēng)速:30m/s)與西風(fēng)(峰值風(fēng)速:20m/s)交替出現(xiàn)。這種變動(dòng)出現(xiàn)在高度4050km的上空。然而變動(dòng)振幅最大的卻在高度約25km的地方。到對(duì)流層頂(赤道地區(qū)高度約17km)振幅就減弱。該振動(dòng)稱為準(zhǔn)兩年周期振動(dòng)。第五章 強(qiáng)天氣基礎(chǔ)概述 掌握海陸風(fēng)、山谷風(fēng)和熱島的概念,對(duì)流單體、雷雨、龍卷、中尺度對(duì)流和暴雨的
35、有關(guān)概念和分類,了解產(chǎn)生原因和特征;了解地方性風(fēng)、焚風(fēng)、布拉風(fēng)、地形波和都市氣候的概念,貝納對(duì)流和暴雪的概念、產(chǎn)生原因和特征,了解云、霧的形成過程,了解云的分類、暖雨降水、冷云降水特征。局地氣象:水平尺度在數(shù)千米至100千米、垂直尺度在數(shù)米至數(shù)千米、生命史為幾分鐘到幾小時(shí)乃至半天的地方性天氣現(xiàn)象。分類(1)局地風(fēng)或局地環(huán)流(2)局地不連續(xù)線(3)局地高壓、低壓(4)局地發(fā)生強(qiáng)對(duì)流現(xiàn)象(5)局地氣溫分布(熱島)(6)局地降水量分布(7)局地日照分布(8)局地溫度分布(了解)局地環(huán)流(地方性風(fēng)、局地風(fēng))(1)定義:代表局地氣象的風(fēng)系,也稱地方性風(fēng)或局地風(fēng)。(2)特征:季節(jié)性強(qiáng)、風(fēng)大、陣性強(qiáng),伴有降
36、水和沙塵,氣溫變化和濕度變化急劇,對(duì)植物、農(nóng)作物以及人類活動(dòng)有很大影響。(3)形成原因:特定氣壓分布;強(qiáng)氣壓梯度;鋒面過境;氣壓配置和地形;在較弱的一般風(fēng)情況下因局地加熱及冷空氣入侵帶來的不穩(wěn)定。(4)分類由于動(dòng)力原因產(chǎn)生的環(huán)流:地形波、山風(fēng)、焚風(fēng)及山背后形成的尾流。由于熱力原因產(chǎn)生的環(huán)流熱力:海陸風(fēng)、山谷風(fēng)。(掌握)海陸風(fēng):在海濱地區(qū),只要天氣晴朗,白天風(fēng)總是從海上吹向陸地;到夜里,風(fēng)則從陸地吹向海上。從海上吹向陸地的風(fēng),叫海風(fēng);從陸地吹向海上的風(fēng),稱為陸風(fēng)。氣象上常把兩者合稱為海陸風(fēng)。形成原理:通常認(rèn)為,海陸風(fēng)是因熱力原因而形成的局地環(huán)流的代表性風(fēng)系。在沿海地區(qū),由于陸地?zé)崛萘勘群C嫘?。?/p>
37、天,陸面氣溫高、氣壓低;水面相反,氣壓梯度方向由水面指向陸面。在低層風(fēng)從海面吹向陸地。高層風(fēng)向相反。陸面一側(cè)形成上升氣流,到達(dá)一定高度后,從上空流向海洋;水面一側(cè)形成下沉氣流,轉(zhuǎn)而流向陸地。這樣便在海陸交界地區(qū)形成了一個(gè)區(qū)域環(huán)流。(掌握)山谷風(fēng):白天風(fēng)從山谷吹向山坡,這種風(fēng)叫谷風(fēng);到夜晚,風(fēng)從山坡吹向山谷,這種風(fēng)稱山風(fēng)。山風(fēng)和谷風(fēng)總稱為山谷風(fēng)。(1)環(huán)流特征:季節(jié)性強(qiáng),風(fēng)大,陣性強(qiáng),伴有降水和沙塵,氣溫變化和濕度變化劇烈,對(duì)植物,農(nóng)作物以及人類活動(dòng)有 很大影響。(2)形成原因:特定的氣壓分布,很強(qiáng)的氣壓梯度,鋒面過境,特定的氣壓配置與地形,在較弱的一般風(fēng)情況下因局地加熱以及冷空氣入侵帶來的不穩(wěn)
38、定等。?山谷風(fēng)的形成原理跟海陸風(fēng)類似。形成山谷風(fēng)的原因是平原與高山間的溫差,同時(shí)陸地地面的日射和紅外輻射的時(shí)間差也是主要原因。(3)帶來的影響對(duì)山區(qū)樹木和農(nóng)作物的生長很有利。把清新的空氣輸送到城區(qū)和工廠區(qū),把煙塵和漂浮在空氣中的化學(xué)物質(zhì)帶走,有利于改善和保護(hù)環(huán)境。(了解)焚風(fēng):當(dāng)暖空氣越過高山,變成下沉氣流,在背風(fēng)面上局地容易吹起的一種干燥的熱風(fēng)。(了解)布拉風(fēng):當(dāng)冷空氣自高緯度南下,由峽谷吹向洼地,風(fēng)速增強(qiáng),造成強(qiáng)風(fēng)災(zāi)害。這種情況下,冷空氣所形成的大風(fēng)(局地風(fēng))稱作布拉風(fēng)。(了解)地形波:當(dāng)氣流越過山峰,因受地形影響而發(fā)生的駐波,稱地形波,也稱背風(fēng)波。(了解)熱島效應(yīng):近年來,在大都市的市中
39、心,認(rèn)為造成氣溫升高,同郊外溫度出現(xiàn)了顯著差別,這種都市高溫現(xiàn)象稱為熱島效應(yīng)。形成原因:城市燃燒熱量;大氣污染溫室效應(yīng);地表鋪設(shè)及建筑物增加,蒸發(fā)量減少;建筑物凹凸不平增多造成輻射變化。(了解)都市氣候:總的說來是都市所特有的氣候狀態(tài)。都市氣候包括熱島現(xiàn)象、大氣污染、市區(qū)干燥、都市霧的發(fā)生、小雨天數(shù)的增多、風(fēng)速減小、無風(fēng)天數(shù)增多、高層建筑風(fēng)多發(fā)等。(了解)貝納對(duì)流:局地的高溫大氣因浮力作用而產(chǎn)生的垂直向上的運(yùn)動(dòng)叫對(duì)流。簡(jiǎn)單的對(duì)流形式是貝納對(duì)流。(掌握)對(duì)流單體:單個(gè)的對(duì)流活動(dòng),稱為對(duì)流單體,通常有降水出現(xiàn),也稱為降水單體或雷雨單體。它與積雨云相對(duì)應(yīng),其生命史包括發(fā)生發(fā)展、成熟和減弱消亡三個(gè)階段
40、。(1)發(fā)生發(fā)展階段:發(fā)展期的多單體的上升氣流旺盛,降水粒子降不到地面。(2)成熟階段:隨著降水粒子增大和增多,當(dāng)上升氣流托不住它時(shí),降水粒子開始下落,當(dāng)拖曳空氣的力量勝過上升氣流時(shí),在對(duì)流單體的下層出現(xiàn)下沉氣流,積雨云上部的上升氣流減弱。雨滴降落到地面。(3)減弱消亡階段:云中上升氣流完全消失,整個(gè)對(duì)流單體為下沉氣流所控制。(掌握)雷雨:雷雨是積雨云引起的,伴隨有閃電和雷鳴的降水。它出現(xiàn)在不穩(wěn)定層結(jié)大氣向穩(wěn)定層結(jié)狀態(tài)調(diào)整時(shí)。(1)雷雨可分為兩類:氣團(tuán)性雷雨(多單體雷雨,單體群):一般發(fā)生在風(fēng)的垂直切變?nèi)醯沫h(huán)境中,生命史為30分鐘-1小時(shí)。特大雷雨:通常出現(xiàn)在風(fēng)的垂直切變較強(qiáng)的環(huán)境中,生命史約
41、為數(shù)小時(shí)。根據(jù)其強(qiáng)度不同,又分為多單體和超級(jí)單體兩種。(2)雷電產(chǎn)生原因:雷電的產(chǎn)生是由于發(fā)展旺盛的積雨云中正負(fù)電荷之間大的電位差引起火花放電所致的。(3)放電的分類:放電通常分為云中正負(fù)電荷間發(fā)生的空中放電、云與地面之間發(fā)生的云地放電(落雷)。(4)雷擊、閃電和雷鳴的特征雷雨的出現(xiàn)常常伴隨著閃電。閃電是由于空氣中一時(shí)有強(qiáng)電流通過而形成的高溫發(fā)光現(xiàn)象。電流在空氣中受阻而產(chǎn)生熱,而空氣的導(dǎo)電性又較差,因此,伴隨雷擊,空氣受熱而急劇膨脹,壓縮周圍空氣。被壓縮的空氣再次膨脹,因空氣震蕩而發(fā)出響聲,這就是雷鳴。所以,雷雨總是與“電閃雷鳴”相提并論的。(掌握)龍卷:是從伴隨颮線發(fā)生的巨大積雨云底向地面伸
42、展的細(xì)長的氣流渦旋。龍卷分為水龍卷、空中龍卷和陸龍卷三種。它是由大尺度或天氣尺度系統(tǒng)(如急流、溫帶氣旋、鋒面波)、中尺度系統(tǒng)(如暴雨風(fēng)暴)和小尺度系統(tǒng)(如龍卷)等三種不同尺度系統(tǒng)所構(gòu)成的復(fù)合系的動(dòng)力不穩(wěn)定性所引起的。同時(shí)它的發(fā)生發(fā)展還與一定的局地條件有關(guān)。(掌握)中尺度對(duì)流:處于大尺度運(yùn)動(dòng)(水平尺度1000km以上)和每個(gè)對(duì)流單體(水平尺度為110km)間的中間尺度即中尺度的運(yùn)動(dòng),其水平尺度為10km至數(shù)百公里。對(duì)流單體排列成現(xiàn)狀分布時(shí)稱為云帶,強(qiáng)烈時(shí)稱為颮線,發(fā)展旺盛的積雨云也會(huì)稱為颮線(掌握)暴雨:按照國家氣象中心中央氣象臺(tái)的定義:在我國,定義日降水量25至49毫米的降水為大雨,50至99
43、毫米的降水為暴雨,100至199毫米為大暴雨,200毫米以上為特大暴雨。形成原因:暴雨是由于臺(tái)風(fēng)或大尺度(溫帶)氣旋、鋒(梅雨鋒等)以及積云對(duì)流(積雨云)的綜合作用而發(fā)生的。因此,暴雨的出現(xiàn)是多種尺度系統(tǒng)相互作用的結(jié)果,當(dāng)然最直接的產(chǎn)生原因是成熟的積雨云。(掌握)暴雪:暴雪是指日降雪量(融化成水)10毫米。形成原因:暴雪產(chǎn)生機(jī)制與暴雨相同。(了解)暴雪產(chǎn)生的前提條件是氣團(tuán)變性,變性過程中存在的大尺度流場(chǎng)和大氣邊界層的,以及成熟的積云對(duì)流的存在并由此形成的中尺度對(duì)流系統(tǒng),是造成暴雪產(chǎn)生的關(guān)鍵。云:(1)云:云是由大氣中水汽凝結(jié)凝華而形成的微小水滴、過冷水滴、冰晶、雪晶,由它們單一或混合組成,形狀
44、各異飄浮在天空中可見的混合體。(2)云的作用:云是產(chǎn)生雨和雪(總稱降水)之源。(3)(了解)云的形成原因(形成過程):大氣中含有水汽,當(dāng)含有水汽的氣流上升時(shí),將出現(xiàn)絕熱膨脹而冷卻,使得上升氣流的相對(duì)濕度增加,上升氣流可能達(dá)到飽和和過飽和狀態(tài),并在凝結(jié)核周圍形成形成云粒。漂浮在空中的許多云粒子聚積形成水云。若云頂溫度低于0,形成水云的云粒子中有一些發(fā)生凍結(jié),形成冰晶。混有云粒子和冰晶的云稱作冰水混合云。自然界里存在著水云、冰晶云或冰水混合云等各種類型的云。(了解)云的分類云按高度分為高、中、低云(3族),按形狀分積、層、波云。云可分為3族、10屬、29類。暖云降水(1)暖云:暖云是指云體溫度都在
45、0以上、由液態(tài)云滴組成的云。(2)暖云中云滴增長的兩種基本途徑:凝結(jié)增長和重力碰并。凝結(jié)增長:凝結(jié)增長速度隨云滴半徑的增大而減小,只能在云滴增長的前期起作用,要形成降水必須通過第二種過程,即大小云滴之間的碰并(增長)過程。碰并過程:有 Brown運(yùn)動(dòng)碰并、電力碰并、湍流碰并和重力碰并等多種,但對(duì)云滴增長成為雨滴來說,最重要且研究得較多的是重力碰并。(3)云粒的生成條件:水汽的過飽和;凝結(jié)核的存在。(4)通常凝結(jié)核由氣溶膠粒子,如硫酸銨、海鹽等構(gòu)成。(了解)暖云降水的特征暖云是指云體溫度都在0以上、由液態(tài)云滴組成的云。暖云中,云滴的增長主要通過凝結(jié)和重力碰并過程。(了解)冷云降水的特征在溫度低于
46、0的冷云中,常常是過冷水滴、冰晶和水汽三者共存。這種云產(chǎn)生降水的關(guān)鍵是冰晶效應(yīng)。(了解)霧:在近地面產(chǎn)生的云,氣象上稱為霧、靄。一般能見度超過1km的稱為靄,能見度小于1km的稱為霧或煙霧。(了解)霧的形成過程:霧是因濕空氣受冷,氣溫降至露點(diǎn),或補(bǔ)充水汽使空氣達(dá)到飽和狀態(tài)而形成的,也可能是二者同時(shí)發(fā)生而形成的。霧的形成條件:近地面空氣層中,有凝結(jié)核、水汽充沛有使水汽凝結(jié)的冷卻過程活躍凝結(jié)核、氣溫0 以下,相對(duì)濕度<100%可成霧霧的分類:霧按成因可分為:輻射霧、平流霧、混合物、鋒面霧、上坡(上升)霧。輻射霧:空氣因輻射冷卻達(dá)到過飽和而形成的,主要發(fā)生在晴朗、微風(fēng)、近地面、水汽比較充沛的夜
47、間或造成。平流霧:當(dāng)溫暖潮濕的空氣流經(jīng)冷的海面或陸地時(shí),空氣的低層因接觸冷卻達(dá)到過飽和而凝結(jié)成的霧就是平流霧。鋒面霧:經(jīng)常發(fā)生在冷、暖空氣交界的鋒面附近。上坡霧:潮濕空氣沿著山坡上升,絕熱冷卻使空氣達(dá)到過飽和而產(chǎn)生的霧。第六章 中國暴雨降水天氣過程了解中國暴雨的類型及其各個(gè)類型的主要特征;掌握暴雨的形成條件;理解低空急流、低渦、切變系統(tǒng)的概念,了解其對(duì)暴雨所起的作用;了解對(duì)流性暴雨形成原因;了解產(chǎn)生持續(xù)性暴雨的要素及兩種典型環(huán)流形勢(shì)。(掌握)暴雨的形成條件1、一般降水的形成過程(1)水汽條件:即水汽從源地向降水地區(qū)的輸送。(2)垂直運(yùn)動(dòng)條件:水汽在降水地區(qū)輻合上升,形成云。(3)云帶的條件:云
48、滴增長變成雨滴而下降。通常只要分析水汽條件和垂直運(yùn)動(dòng)就夠了。2、暴雨形成和加強(qiáng)條件:暴雨形成的基本條件即水汽條件和垂直運(yùn)動(dòng)條件,以及暴雨加強(qiáng)發(fā)展的條件即高、低空急流及其相互作用對(duì)暴雨的影響。(1)水汽條件:包含水汽的含量、水汽來源以及水汽輸送等。水汽來源:太平洋、印度洋。水汽有兩種輸送方式,即水平輸送和垂直輸送。降水以前,水平輸送顯得重要,降水快要開始時(shí),垂直輸送起重要作用。降水除了有豐富的水汽條件以外,還要求有一定的垂直運(yùn)動(dòng)條件。(2)垂直運(yùn)動(dòng)條件垂直運(yùn)動(dòng)起著兩種很重要的作用:一是使空氣上升冷卻達(dá)到飽和,凝結(jié)成水滴降落下來;另一是將水平輸送來的水汽向上輸送。產(chǎn)生上升運(yùn)動(dòng)的因子很多,大體可分為
49、三類:大范圍或系統(tǒng)性的上升運(yùn)動(dòng);由于地形引起的上升運(yùn)動(dòng);與大氣層結(jié)不穩(wěn)定性相聯(lián)系的對(duì)流運(yùn)動(dòng),由潛熱釋放所造成的上升運(yùn)動(dòng)。產(chǎn)生上升運(yùn)動(dòng)的最重要原因包括鋒面抬升作用、低層輻合流場(chǎng)、高層輻散的作用以及地形和山地的影響。低層輻合流場(chǎng):a氣流輻合帶(風(fēng)速大小輻合帶、風(fēng)向輻合帶、切變線輻合帶【暖式、冷式、準(zhǔn)靜止式】);b等高線氣旋式彎曲區(qū);c負(fù)變高(壓)區(qū))。地形和山地的影響:爬坡抬升作用;地形輻合和阻塞作用;地形切變線的作用;地形對(duì)造雨過程的影響。(3)低空急流低空急流的特征和結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單表述為:急流軸上風(fēng)速最大,兩側(cè)逐漸減小。急流軸的左側(cè)為正渦度,輻合,上升運(yùn)動(dòng);急流軸的右側(cè)為負(fù)渦度,輻散,下沉運(yùn)動(dòng)。(4
50、)高空急流及其相互作用高空急流作用:抽風(fēng)作用、通風(fēng)作用。當(dāng)極鋒急流和副熱帶急流存在一定配置時(shí),在高空極鋒急流入口區(qū)的右側(cè)和副熱帶急流出口區(qū)左側(cè)的上升運(yùn)動(dòng)區(qū)發(fā)展,此處有利于暴雨的加強(qiáng)和發(fā)展。(理解)低空急流的概念,其對(duì)暴雨所起的作用1、低空急流:具有風(fēng)速大于12m/s的風(fēng)速軸,平均風(fēng)速為16-25m/s,最大風(fēng)速可達(dá)40m/s,位于900-800百帕之間甚至可達(dá)600百帕的氣流,稱為低空急流。盛夏我國低空急流:西南風(fēng)中的急流,東部的東南風(fēng)低空急流。2、低空急流的結(jié)構(gòu)和特征:簡(jiǎn)單表述為:急流軸上風(fēng)速最大,兩側(cè)逐漸減小。急流左側(cè)為正渦度,輻合,上升運(yùn)動(dòng);急流軸右側(cè)為負(fù)渦度,輻射,下沉運(yùn)動(dòng)。具體為:(
51、1)有明顯的水平和垂直風(fēng)的切變,是一支具有水平分布的高速氣流。(2)有很強(qiáng)的超地轉(zhuǎn)特性。低空急流的實(shí)際風(fēng)速超地轉(zhuǎn)風(fēng)20%以上,最大風(fēng)速區(qū)則往往超過一倍以上。(3)低空急流存在日變化。一般日落時(shí)開始增大,凌晨日出前達(dá)到最大,風(fēng)的垂直切變也最大。(4)急流軸與濕舌配合。在急流軸上和附近,濕度很大,最大水汽軸線與最大風(fēng)速軸線一致,形成一個(gè)與急流走向一致的濕舌。(5)渦度與散度的分布:急流左側(cè)為正渦度,輻合,上升運(yùn)動(dòng);急流軸右側(cè)為負(fù)渦度,輻射,下沉運(yùn)動(dòng)。3、低空急流與暴雨的關(guān)系(1)大雨或暴雨區(qū)常偏于急流軸的左前方。(2)低空急流有的是在暴雨發(fā)生前就出現(xiàn),有的則是在暴雨過程中形成并不斷增強(qiáng)。(3)暴雨
52、往往發(fā)生在低空急流超地轉(zhuǎn)特征十分強(qiáng)烈的時(shí)候。(4)低空急流軸上常有風(fēng)速突然加大的現(xiàn)象。另一種表述(1)低空急流給暴雨區(qū)輸送水汽(2)提供暴雨產(chǎn)生的熱力和動(dòng)力條件(3)觸發(fā)暴雨的生成(理解)低渦的概念,其對(duì)暴雨所起的作用1、西南渦(定義):西南渦低空700百帕和850百帕上西南地區(qū)閉合的氣旋性環(huán)流稱,是一種中間尺度(300-500公里)的低空天氣系統(tǒng)。2、作用:西南渦的發(fā)展和東移,常引起長江中下游、黃淮流域、華北大范圍暴雨。梅雨期間江淮切變線上的低渦有的是從西南移出的西南渦。3、西南渦的形成與熱力因子有關(guān),但主要是動(dòng)力因子形成的,地形對(duì)西南渦的形成起了很重要的作用。(理解)切變系統(tǒng)的概念,其對(duì)暴
53、雨所起的作用1、產(chǎn)生大范圍暴雨的天氣系統(tǒng)有鋒面、氣旋、高空槽、冷渦、切變線、西南渦等,還有臺(tái)風(fēng)及其他熱帶天氣系統(tǒng)。低渦:出現(xiàn)于大氣中低層的水平和垂直范圍都較小的低壓渦旋。2、切變線:一般把出現(xiàn)在低空風(fēng)場(chǎng)上具有氣旋性切變的不連續(xù)線稱為切變線。(1)我國切變線多為東西向,氣壓場(chǎng)在低空為近于東西向的橫槽。(2)分類:切變線的風(fēng)場(chǎng)型式分為三種類型A)冷鋒式切變線(或稱冷式切變)B)暖鋒式切變(或稱暖式切變):C)準(zhǔn)靜止鋒式切變線:3、江淮切變線是指出現(xiàn)在850百帕或700百帕等壓面上江淮流域(26-34oN,110-122oE地區(qū))近乎東西向的風(fēng)向呈氣旋式切變的地帶。在氣壓場(chǎng)上,就是一個(gè)弱橫槽,介于副
54、熱帶高壓和西風(fēng)帶小高壓之間。在梅雨期內(nèi),切變線大多數(shù)與梅雨鋒相聯(lián)系。4、切變系統(tǒng)與我國降水的關(guān)系?切變線在我國各地,各個(gè)季節(jié)都可出現(xiàn),會(huì)引起不同強(qiáng)度的降水過程。夏季,切變線是我國主要的降水天氣系統(tǒng)之一。春季,副高脊線位于20oN以南地區(qū),切變線一般活動(dòng)在華南地區(qū),稱為華南切變線。6月到7月初,副高脊線移到22o-25oN,切變線位于江淮流域,稱為江淮切變線。7月中旬到8月,副高脊線北移到30o-35oN,切變線常常出現(xiàn)在華北地區(qū),稱為華北切變線。此外,夏季在西北和青藏高原也有切變線活動(dòng),造成較強(qiáng)的降水,它所在高度一般在400百帕左右。(了解)對(duì)流性暴雨形成原因?P72(了解)產(chǎn)生持續(xù)性暴雨的要
55、素1、對(duì)我國暴雨有重要作用的大尺度環(huán)流系統(tǒng)(1)西風(fēng)帶:高壓:烏拉爾阻塞高壓,貝加湖阻塞高壓,雅庫茨克-鄂霍茨克海阻塞高壓,里海高壓脊,日本海高壓。低壓:烏拉爾大槽,貝加爾湖低槽,太平洋中部槽。(2)副熱帶:高壓:西太平洋副熱帶高壓,對(duì)流層上部青藏高壓。低壓:南支槽或孟加拉灣低槽。(3)熱帶:南亞和西太平洋赤道輻合帶,西太平洋臺(tái)風(fēng)(或熱低壓),孟加拉灣風(fēng)暴或低壓。2、從形勢(shì)條件看,暴雨的發(fā)生同中高緯度和低緯度的大形勢(shì)特點(diǎn)都有關(guān)系:(1) 對(duì)我國暴雨有影響的大尺度環(huán)流系統(tǒng),其中西風(fēng)帶環(huán)流以長波系統(tǒng)或阻塞系統(tǒng)為主。(2)副熱帶系統(tǒng),尤其是西太平洋副熱帶高壓的進(jìn)退、維持和強(qiáng)度變化同暴雨關(guān)系最為密切。
56、對(duì)流層上部青藏高壓的活動(dòng)對(duì)暴雨影響也很顯著。(3)熱帶環(huán)流系統(tǒng)是暴雨的主要水汽來源。3、熱帶環(huán)流對(duì)中緯度暴雨的作用:(1)熱帶系統(tǒng)(臺(tái)風(fēng)、東風(fēng)波等)冷空氣入侵增加斜壓性;(2)它們是直接或間接輸送水汽的系統(tǒng);(3)由于熱帶系統(tǒng)在低層帶來了大量潮濕空氣,當(dāng)其北上時(shí)帶來了大量位勢(shì)不穩(wěn)的空氣,并釋放大量潛熱,使降水進(jìn)一步增強(qiáng)。(了解)我國大暴雨的兩種典型環(huán)流形勢(shì)我國大暴雨的大形勢(shì)可分為兩大類:(1)一類是穩(wěn)定的經(jīng)向型。在這種流型中,西風(fēng)帶以經(jīng)向環(huán)流為主,長波移動(dòng)緩慢或停滯少動(dòng)。副熱帶高壓也比較穩(wěn)定,且位置偏北。在這種大形勢(shì)下,中低緯度系統(tǒng)容易發(fā)生相互作用。(2)第二類是穩(wěn)定的緯向型,這時(shí)35-45o
57、N地區(qū)西風(fēng)帶盛行緯向環(huán)流,短波槽活動(dòng)較多,副熱帶高壓也比較穩(wěn)定,常呈帶狀。(了解)中國暴雨的類型及其各個(gè)類型的主要特征1 、華南汛期暴雨(1)華南前汛期暴雨:46月,華南是我國首先出現(xiàn)大范圍降水并伴有暴雨的地區(qū),一般把華南地區(qū)4-6月份出現(xiàn)的暴雨。稱為華南前汛期暴雨。產(chǎn)生降水的天氣系統(tǒng)主要是高空槽、鋒面、切變線、低渦等溫帶系統(tǒng)。在華南前汛期中,冷空氣與鋒面對(duì)暴雨的形成有明顯的作用。(2)華南后汛期暴雨:79月份為后汛期暴雨、臺(tái)風(fēng)、東風(fēng)波和赤道輻合帶、中層氣旋、熱帶云團(tuán)等系統(tǒng),成了華南地區(qū)后汛期暴雨的主要天氣系統(tǒng)。2、長江中下游暴雨主要集中在梅雨季節(jié),一般情況下,梅雨暴雨的強(qiáng)度小,但出現(xiàn)機(jī)會(huì)多,歷時(shí)較長,降水總量可觀。產(chǎn)生降水的天氣系統(tǒng)主要是切變線和準(zhǔn)靜止鋒,當(dāng)伴有西南渦或氣旋出現(xiàn)時(shí)往往出現(xiàn)暴雨。3、華北暴雨華北暴雨的特點(diǎn):雨季短暴雨時(shí)間集中;暴雨的強(qiáng)度大、頻數(shù)少; 暴雨與地形
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