氣象基礎(chǔ)知識

氣象基礎(chǔ)知識一，人工影響天氣

1.概述

2.人工降水

3.人工消霧

4.人工防雹

5.人工消云

6.人工防霜凍三，大氣科學

1.概述

2.厄爾尼諾現(xiàn)象

3.什么是天氣預報

4.什么是氣象、天氣和氣候

5.天氣學,天氣圖,副熱帶高壓,天氣,天氣系統(tǒng),氣團,鋒面,

溫帶氣旋,溫帶反氣旋,切變線,大氣環(huán)流,大氣動力學人工影響天氣根據(jù)人們的意愿，通過人為干預，使某些局地天氣現(xiàn)象朝有助于人們預定目的的方向轉(zhuǎn)化，以克服或減輕惡劣天氣引起的災害，這種改造自然的科學技術(shù)措施稱人工影響天氣。由于天氣過程的能量十分巨大，一種10立方公里的云體，其含水量的凝結(jié)潛熱相當于10萬噸煤燃燒發(fā)出的熱量，而一種臺風的水汽每分鐘釋放的潛熱，便相稱于20個百萬噸級核彈爆炸所釋放的能量數(shù)。因此直接制造和消滅一種天氣過程是不也許的，比較現(xiàn)實的作法是在云、降水和其他過程中某些關(guān)鍵環(huán)節(jié)，施放某些催化劑，因勢利導，促使天氣過程按預定方向發(fā)展，以少許代價換取巨大經(jīng)濟效益。中國人從17世紀至今的土炮、火炮消雹，便是人工影響天氣的例子。目前正在各國試驗的人工影響天氣項目有：人工降水、人工消霧、人工防雹、人工減弱臺風、人工消云、人工防霜凍、人工克制雷電等。我國從50年代開始，至今已在大多數(shù)省（自治區(qū)）開展了人工影響天氣試驗。世界上第一次對自然云作人工催化試驗則是1946年美國V.J.謝費爾等進行的，從那時起至今，全世界已經(jīng)有80多國家與地區(qū)開展過人工影響天氣試驗。i)人工降水也稱人工增雨，是根據(jù)不一樣云層的物理特性，選擇合適時機，用飛機、火箭彈向云中播散干冰、碘化銀、鹽粉等催化劑，促使云層降水或增長降水量。人工增雨常分為曖云催化劑增雨與冷云催化劑增雨。欲要曖云（溫度高于0℃的云）降水，就得使云中半徑不小于0.04毫米的大云滴有足夠的數(shù)密度，讓它們迅速與小云滴碰并增長，成為半徑超過1.0毫米的雨滴形成降水，因此在那些大云滴數(shù)密度小而無法形成降雨的云中，用飛機、炮彈攜帶等措施，播撒鹽粉、尿素等吸濕性粒子，使形成許多大云滴，便可導致形成或增長降水。欲要冷云降水，就得使冷云上部的冰晶數(shù)密度超過1個/升，對那些冰晶數(shù)密度局限性的冷云，用飛機等播撒干冰、碘化銀等催化劑，便可產(chǎn)生大量冰晶，促成或增長降水。為了弄清晰人工催化劑的效果，弄清人工增雨量的多少，常常要進行檢查。由于云和降水過程十分復雜，使人工降水和降水檢查的措施措施還都很不完善，有待深入深入研究。ii)人工消霧大霧減少能見度、影響飛機起降、輕易引起嚴重交通事故，人類但愿能適時進行人工消霧。我們把用人工播撒催化劑、人工擾動空氣混合或在霧區(qū)加熱等措施，使霧消散，稱為人工消霧。人工消霧分為人工消曖霧（霧區(qū)溫度高于0℃）和人工過冷霧（霧區(qū)氣溫高于0℃，霧滴為過冷卻水滴等）。目前有三種消曖霧試驗措施：①加熱法：對小范圍區(qū)域霧區(qū)如機場跑道等，大量燃燒汽油等燃料、加熱空氣使霧滴蒸發(fā)而消失。②吸濕法：播撒鹽、尿素等吸濕質(zhì)粒作催化劑，產(chǎn)生大量凝結(jié)核，水汽在凝結(jié)核上凝結(jié)長成大水滴,霧滴會蒸發(fā)并在大水滴上凝結(jié)，使霧消失。③人工擾動混合法：用直升飛機在霧區(qū)頂部攪拌空氣，把霧頂以上干燥空氣驅(qū)下來與霧中空氣混合，霧便消失。人工消過冷霧的措施是用飛機或地面設(shè)備，將干冰、液化丙烷等催化劑播撒到霧中，產(chǎn)生大量冰晶，它們通過貝吉龍冰水轉(zhuǎn)化過程，奪取原霧滴的水分、霧滴便蒸發(fā)而冰晶不停長大降落地面，霧便消失。這種措施效果明顯，已能實際應用。iii)人工防雹用人工措施使雹云不能降冰雹，或減弱雹強度的措施，稱人工防雹或人工抑雹。中國人很早此前就使用土炮防雹，17世紀末清代的“廣陽雜記”對土炮防雹就有明確記載。20世紀50年代后來，包括我國在內(nèi)的許多國家開展了防雹試驗。通過氣象雷達或有經(jīng)驗的觀測者目視，識別出冰雹云(比一般雷雨云發(fā)展更旺盛、厚度更大、閃電更頻繁等)，然后采用如下兩類措施防雹：①播催化劑法，用火箭、高炮、飛機等把碘化銀播撒到雹云中，產(chǎn)生大量冰核進而形成大量人工雹胚胎，它們與云中本來的冰雹胚胎爭奪水分，使大家都不能長大成對人畜與作物產(chǎn)生危害的大雹塊，在落出云底后還也許逐漸融化成雨滴。②爆炸法，用高射炮、土炮或火箭等，向雹云的中、下部轟擊，往往亦可使雹云不降雹，或在下風向區(qū)降小雹，這樣便能克制雹災。這種措施在國內(nèi)被較普遍采用，其防雹的物理機制尚待深入研究。iv)人工消云用人工措施使局部區(qū)域云層消散的措施，稱人工消云。大型運動會或某些航空活動等，有時但愿晴朗無云，便可進行人工消云試驗。人工消云分為：人工消冷云和人工消曖云。人工消冷云的措施是：播撒碘化銀等人工冰核或播撒干冰等催化劑，產(chǎn)生大量冰晶，再通過貝吉龍冰水轉(zhuǎn)化過程，原云中的過冷卻水滴（云滴）蒸發(fā)失，水份轉(zhuǎn)移到冰晶上經(jīng)凝華凍結(jié)，冰晶長大成降水粒子，下降離開云體，使云消散。人工消曖云的措施是：向云中播散鹽粉、尿素等吸濕性粒子，這些吸濕性凝核吸取水汽凝結(jié)長大，然后與本來云滴碰并長大，降出云外，使云消散。此外，還試驗過消除積云的措施：在積云頂部搖撒鹽粒、水滴、沙子等質(zhì)粒，有時也觀測到云消散，其原理尚待研究。一般說來所有人工消云措施均不夠完善，尚沒有到達實際應用階段。v)人工防霜凍用人工措施提高近地面氣層和土壤表面溫度，使作物和苗木等免受凍害的措施，稱人工防霜凍。常有五類措施：①煙霧法，用柴草或廢柴油等燃燒產(chǎn)生煙霧，以克制地表面長波輻射降冷，還使水汽在煙粒上凝結(jié)而釋放潛熱，從而到達增溫防霜凍。②擾動合法，晴夜的近地層常為逆溫層，用吹風機吹風攪動，把上面曖空氣攪動向下混合，到達提高下層溫度以防霜凍。③灌水法與灑水法：寒潮來臨前，給作物灌水，可防霜凍?？稍谧魑锉砻娉掷m(xù)灑水，使作物表面一層水膜在結(jié)冰時釋放潛熱，以到達保護作物不受霜凍之害。④加熱法，在果園或?qū)氋F作物園，擺許多加熱爐直接加熱空氣以防霜凍。此法成本較高。⑤覆蓋法，用農(nóng)用薄膜覆蓋小區(qū)域作物，制止長波輻射降冷，可防霜凍。vi)播云（霧）催化劑人工影響天氣過程中，為變化云（霧）微構(gòu)造與演變過程，向云（霧）中播撒的物質(zhì)，稱播云（霧）催化劑。選用催化劑必須考慮有效、經(jīng)濟、不污染環(huán)境、輕易播撒、安全無毒害等。當今所用催化劑有三類：①吸濕性巨核，包括鹽（NaCl）、氯化鈣、尿素和液水等，它們常用于對曖云的催化劑。②致冷劑，包括干冰（固體CO2）、液態(tài)丙烷、液氮、液態(tài)空氣等，它們常用于對冷云作催化。投入冷云后，將使它們周圍空氣急速降冷，產(chǎn)生大量冰晶胚胎，并深入生成冰晶。以干冰為例，試驗室成果是：每1克干冰可產(chǎn)生1萬億個冰晶。③人工冰核，包括碘化銀(AgI)等無機冰核及介乙醛等有機冰核，其中以碘化銀最常用。它們常用于冷云增雨和防雹試驗中，把它們播入云層，使云增長大量冰核，進而生成大量冰晶，導致增雨或消雹的效果。大氣科學在地球表層有大氣圈、水圈、巖石圈、冰雪圈、生物圈五大部分，構(gòu)成了一種綜合的系統(tǒng)。研究發(fā)生在大氣圈中多種現(xiàn)象的演變規(guī)律，并運用這些規(guī)律服務(wù)于人類的科學稱為大氣科學。由于大氣圈中發(fā)生的多種現(xiàn)象不僅種類繁多，并且在時間和空間尺度上不受限制，還因地表的水圈、巖石圈、冰雪圈、生物圈的影響，其復雜性和不確定性是自然界最為突出的，因此，大氣科學的研究必然具有觀測點高度分散（全球范圍），觀測措施高度協(xié)調(diào)統(tǒng)一（以利比較），觀測資料高度集中（迅速互換集中），國際間高度合作（任何一種地區(qū)、一種國家都無法孤軍作戰(zhàn)，反過來世界氣象工作也少不了任何一個地區(qū)或一種國家的真誠合作）的特點。大氣科學在它的發(fā)展進程中已逐漸形成了若干分支，比較成熟的有大氣探測學、大氣物理學、天氣動力學、氣候?qū)W、農(nóng)業(yè)氣象學等。包圍在地球外部的一層氣體總稱為大氣或大氣圈。大氣圈以地球的水陸表面為其下界，稱為大氣層的下墊面。地球大氣在重力場的作用下，保持在地球的外表面上，其密度隨高度升高呈指數(shù)遞減，越向上越稀薄。大氣上界約在1000─公里高度。大氣的總質(zhì)量為5.14E8公斤，約為地球質(zhì)量的百萬分之一。大氣質(zhì)量的二分之一位于500hPa如下，平均約為5.5公里，大氣質(zhì)量的99％位于30公里如下，因此大氣圈只是地球的一層簿殼，而天氣變化僅發(fā)生在大氣底層十幾公里范圍內(nèi)。大氣分層：按大氣溫度的垂直構(gòu)造，可把大氣圈分為對流層、平流層、中層和熱層。對流層：地面以上大氣的最低層稱為對流層，對流層頂?shù)臍鈮杭s為200hPa，對流層頂?shù)母叨认募靖哂诙?，在赤道附近約17─18公里，中緯度平均約10─12公里，高緯度為8─9公里。對流層對整個大氣圈而言只是很膚淺的一層，但它集中了大氣質(zhì)量的80％以上，幾乎所有水汽、云和降水，重要天氣現(xiàn)象和過程如寒潮、臺風、雷雨、閃電等都發(fā)生在這一層。對流層的重要特性是：i)溫度隨高度升高而減少。由于大氣不能吸取太陽短波輻射，但地面能吸取太陽輻射而升溫并放出長波輻射，大氣重要通過吸取地面的長波輻射和通過對流、湍流等方式從地面吸取熱量才能升溫，因而越靠近地面的大氣得到的熱量越多，導致對流層的氣溫隨高度升高而減少。ii)有強烈的垂直混合。低層空氣由于從地面得到熱量使之受熱上升，高層冷空氣下沉，從而導致對流層內(nèi)存在強烈的垂直混合作用。熱帶地面溫度高，垂直混合能到很高高度，對流層頂高度高；極地地面溫度低，垂直混合作用弱，對流層頂高度低。iii)氣象要素水平分布不均勻。由于各地緯度和地表性質(zhì)的差異，地面上空空氣在水平方向上具有不一樣物理屬性，壓、溫、濕等要素水平分布不均勻，從而產(chǎn)生多種天氣過程和天氣變化。平流層：對流層頂向上到50公里左右為平流層。平流層頂?shù)臍鈮杭s1hPa。平流層下部溫度隨高度變化很小，平流層上部由于存在臭氧層(22─35公里處)，臭氧吸取太陽紫外輻射使大氣溫度增長，這種下部冷上部熱的逆溫構(gòu)造使平流層大氣穩(wěn)定，對流很弱，空氣大多作水平運動，大氣污染物如核爆炸殘留碎片，火山噴發(fā)的火山灰等，能在平流層內(nèi)滯留很長時間。平流層中水汽和塵埃很少，也沒有對流層中的云和天氣現(xiàn)象。中層：平流層頂?shù)?5公里左右稱為中層。中層頂氣壓約0.01hPa。中層大氣中溫度隨高度遞減，水汽很少，有相稱強的垂直混合，60公里以上大氣分子開始電離，電離層的底就在中層內(nèi)。(4)熱層：中層頂以上的大氣稱為熱層。這一層溫度又隨高度升高而增長。這是由于熱層的分子氧和原子氧能吸取0.17微米的太陽紫外輻射和太陽微粒輻射。但由于熱層很難有對流運動，大氣的熱量重要靠熱傳導，并且由于分子稀少，熱傳導率很小，導致巨大溫度梯度和晝夜溫差，白天太陽活動期溫度高達°k，夜間太陽寧靜期僅500°k。熱層空氣處在高度的電離狀態(tài)。熱層上部由于空氣稀薄，大氣粒子很少互相碰撞，高速運動的空氣質(zhì)點也許克服地球引力，向星際空間逃逸，又稱逸散層。大氣邊界層：在對流層下部靠近地面的1.2─1.5公里范圍內(nèi)的薄層大氣稱為大氣邊界層或行星邊界層。由于貼近地面，空氣運動受到地面摩擦作用影響，又稱摩擦層。大氣邊界層內(nèi)根據(jù)空氣受下墊面影響不一樣又可分為：(1)緊貼地表面不不小于1厘米的氣層，為粘性副層。此層以分子作用為主。(2)50─100米如下氣層(包括粘性副層)稱為近地面層。這一層大氣受下墊面不均勻影響，有明顯的湍流特性。(3)近地面層以上至1─1.5公里為上部摩擦層。這一層除了下墊面的湍流粘性力外，尚有氣壓梯度力和科里奧利力的作用，三力量級相稱。自由大氣層：大氣邊界層以上，地面摩擦影響減小到可以忽視不計，只受氣壓梯度力和科里奧利力的影響，稱為自由大氣層。氣象要素：表達大氣宏觀物理狀態(tài)的物理量稱為氣象要素，它是大氣科學研究的基礎(chǔ)。在氣象站測定的氣象要素多達數(shù)十種，其中重要的有：氣溫：表達大氣冷暖程度的物理量，常用攝氏溫標t或華氏溫標F或絕對溫標T表達。它們之間的換算關(guān)系為：T=273.15+tt=5/9(F-32)F=9/5t+32氣壓：表達從觀測高度到大氣上界，在單位面積上垂直空氣柱的總重量，常用單位百帕，即每平方厘米面積上受到一千達因力的壓強值。濕度：表達空氣中水汽含量多寡的物理量，有絕對濕度、相對濕度、露點、比濕等。風：表達空氣水平運動的物理量，包括風向、風速，是個二維矢量。有關(guān)各氣象要素的涵義，測定措施等詳見氣象觀測部分。什么是天氣預報？天氣預報有哪幾種？天氣預報就是對未來時期內(nèi)天氣變化的預先估計和預告?！疤煊胁粶y風云”，這句話充足闡明了天氣預報的難度。伴隨科學技術(shù)的發(fā)展，天氣預報的精確率在不停提高，人們根據(jù)天氣預報，可以適時安排生產(chǎn)和生活，使氣象為國民經(jīng)濟建設(shè)服務(wù)，減少氣象災害的損失。天氣預報是根據(jù)大氣科學的基本理論和技術(shù)對某一地區(qū)未來的天氣作出分析和預測，這是大氣科學為國民經(jīng)濟建設(shè)和人民生活服務(wù)的重要手段，精確及時的天氣預報對于經(jīng)濟建設(shè)、國防建設(shè)的趨利避害。保障人民生命財產(chǎn)安全等方面有極大的社會和經(jīng)濟效益，天氣預報的時限分：1—2天為短期天氣預報，3—15天為中期天氣預報，月、季為長期天氣預報，1—6小時之內(nèi)則為短臨預報（臨近預報）。天氣預報的重要措施，目前有天氣學措施（以天氣圖為主，配合氣象衛(wèi)星云圖、雷達等資料）數(shù)值天氣預報以計算機為工具，通過解流體力學，熱力學，動力氣象學構(gòu)成的預報方程，來制作天氣預報；記錄預報，以概率論數(shù)理記錄為手段作天氣預報。以上多種有時互相配合、綜合應用，并廣泛采用計算機作為工具。什么是氣象、天氣和氣候地球上覆蓋著很厚的空氣層，叫做大氣。在大氣中我們看到陰、晴、冷、暖、干、濕、雨、雪、霧、風、雷等多種物理、化學狀態(tài)和現(xiàn)象，氣象就是它們的通稱。天氣和氣候是互相聯(lián)絡(luò)的。天氣是指一種地區(qū)較短時間的大氣狀況。我們從廣播和電視中收聽收看到的２４、４８小時天氣預報說的是天氣；而氣候則是一種地區(qū)數(shù)年的平均天氣狀況及其變化特征。世界氣象組織規(guī)定，３０年記錄為得出氣候特性的最短年限。我國古代以五日為候，三候為氣，一年有二十四節(jié)氣七十二候，各有氣象、物候特性，合稱為氣候。天氣學是研究大氣中的天氣現(xiàn)象和天氣過程的物理本質(zhì)及其演變規(guī)律以及運用這些規(guī)律制作天氣預報的科學。是大氣科學中的一種重要分支?，F(xiàn)代天氣學以數(shù)學、物理學、流體力學為基礎(chǔ)，以天氣圖為重要研究工具，通過對氣象觀測資料、氣象衛(wèi)星和雷達資料的分析，廣泛采用計算機作計算工具。對多種尺度天氣系統(tǒng)的物理構(gòu)造及其發(fā)生、發(fā)展、移動、演變過程的物理機制的分析研究，從而建立多種天氣學概念模式或理論模式，據(jù)此進行天氣預報。天氣圖是指填有各地同一時間氣象要素的特制地圖。在天氣圖底圖上，填有各都市、測站的位置以及重要的河流、湖泊、山脈等地理標志。氣象科技人員，根據(jù)天氣分析原理和措施進行分析，從而揭示重要的天氣系統(tǒng)，天氣現(xiàn)象的分布特性和互相的關(guān)系。是目前氣象部門分析和預報天氣的一種重要工具。天氣圖分地面天氣圖及高空天氣圖重要層次如850百帕、700百帕、500百帕、300百帕、200百帕等天氣圖，同一時刻上、下層次配合，可理解天氣系統(tǒng)的三度空間構(gòu)造，根據(jù)需要可選用不一樣范圍的天氣圖，在我國一般用歐亞范圍的天氣圖，有時也用北半球范圍，或低緯度（30°N─30°S）圖或某一省，地區(qū)范圍的小圖作輔助分析用。副熱帶高壓是指存在于副熱帶地區(qū)一般指南、北緯20—40°之間廣大地區(qū)．的深厚的暖性高氣壓系統(tǒng)，它是全球大氣環(huán)流的一種重要組員。副熱帶高壓的水平范圍可達數(shù)千公里，幾乎占了全球面積的1/5—1/4。它們在對流層中，低部約500hpa．體現(xiàn)明顯。在北半球主要有三個中心。即太平洋副熱帶高壓，大西洋副熱帶高壓，北非副熱帶高壓。對我國有重要影響的是太平洋副熱帶高壓的西側(cè)，習慣上稱西太平洋副高。西太平洋副高隨季節(jié)變化而有季節(jié)性移動。在春季高壓脊線還在北緯15°以南。到5月北移到15°N左右。6月上旬到7月上旬則北移到20—25°N左右。7月上、中旬—8月初脊線抵達30°N左右。9月上旬后脊線又南撤25°N左右。10月上旬后來即南撤至20°N以南，轉(zhuǎn)入冬季副高即所有退到海上，對我國影響就明顯減少。由于副高的季節(jié)性變動，其西北側(cè)首先可從洋面上輸送大量水汽，另首先與北方冷空氣交匯，可形成大范圍降雨天氣并有大暴雨出現(xiàn)。因此，西太平洋副高活動又與我國汛期有親密關(guān)系，如4—5月份的華南的前汛期，6—7月份的江淮地區(qū)的梅雨。以及7—8月份的華北、東北的雨季，都與副高季節(jié)性活動有親密關(guān)系。但當受到西太平洋副高控制時，由于高壓內(nèi)有下沉氣流，天氣晴好。往往形成干旱。如長江流域梅雨過后出現(xiàn)的伏旱就是受西太平洋副高控制導致的。因此，副熱帶高壓的活動對我國及全球天氣氣候有十分重要的影響。天氣是指某一地區(qū)、在某一時段內(nèi)由多種氣象要素所綜合體現(xiàn)的大氣狀態(tài)，大氣中發(fā)生的陰、晴、風、雨、雷、電、霧、霜、雪等等都是天氣現(xiàn)象，它們的產(chǎn)生都與天氣系統(tǒng)的活動有親密的關(guān)系，天氣與人類的生活、社會、經(jīng)濟活動有十分親密的關(guān)系。天氣系統(tǒng)是指具有一定的溫度、氣壓或風等氣象要素空間構(gòu)造特性的大氣運動系統(tǒng)。如有的以空間氣壓分布為特性構(gòu)成高壓、低壓、高壓脊、低壓槽等。有的則以風的分布特征來分，如氣旋，反氣旋，切變線等。有的又以溫度分布特性來確定，如鋒。尚有則的以某些天氣特性來分，如雷暴，熱帶云團等。一般構(gòu)成天氣系統(tǒng)的氣壓，風，溫度及氣象要素之間均有一定的配置關(guān)系。大氣中多種天氣系統(tǒng)的空間范圍是不一樣的，水平尺度可從幾公里到1—2千公里。其生命史也不一樣，從幾小時到幾天均有。氣團是指在水平方向上大氣的物理屬性重要指溫度、濕度和穩(wěn)定度．對比較均勻的大塊空氣塊。其水平尺度到達幾百至幾千公里，垂直尺度約幾公里到十幾公里。氣團的形成必須具有范圍大，性質(zhì)均勻的下墊面，還須有合適的環(huán)流條件。氣團的分類，若按形成的地理位置分，則有極地氣團（又可分為極地大陸氣團和極地海洋氣團）。熱帶氣團（又可分為熱帶海洋氣團和熱帶大陸氣團）。此外，尚有中緯度氣團它們重要來自極地或熱帶的變性氣團。若按熱力分類，則可分為冷氣團和暖氣團?；顒佑谖覈闹匾獨鈭F，隨季節(jié)而有變化。冬季以極地大陸氣團為主，我國南方部分地區(qū)則會受熱帶海洋氣團影響夏季重要受熱帶海洋和熱帶大陸氣團影響，在我國北方則仍會受極地大陸氣團影響。春、秋季則重要有變性極地大陸氣團和熱帶海洋氣團。鋒面也稱為鋒面。是指分隔冷、暖兩種不一樣性質(zhì)氣團之間的狹窄的過渡帶。這個過渡帶自地面向高空冷氣團一側(cè)傾斜。過渡帶在近地面的寬度只有幾十公里，到高層可到達200─400公里。鋒的長度一般可有幾百公里到幾千公里，垂直方向可伸展十多公里。在這一過渡帶里溫度變化尤其大。按照熱力學分類措施，若冷氣團積極推進暖氣團，則稱為冷鋒。反之稱為暖鋒。若冷暖氣團相稱，則稱為準靜止鋒。若冷鋒追上暖鋒，則會形成錮囚鋒。由于鋒是冷暖氣團交界地區(qū)，空氣活動十分活躍，可以形成一系列的云、雨、大風、降水等天氣。在我國一年四季均有鋒的活動，其中冷鋒活動最為常常，且能在全國廣大地區(qū)出現(xiàn)。在春夏之交，往往會有準靜止鋒活動。鋒的活動常經(jīng)歷著生成，加強，消滅的過程。一般歷史3-5天左右。溫帶氣旋是指生成和活動于中高緯溫帶地區(qū)的低氣壓系統(tǒng)。從氣壓場看，是中心氣壓低于四面，并有閉合等壓線的低壓系統(tǒng)。從風場看，在北半球低壓區(qū)內(nèi)，風繞低壓中心作逆時針旋轉(zhuǎn)。氣象上將這種風逆時針旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)稱為氣旋。溫帶氣旋往往由冷、暖氣團構(gòu)成并伴隨有冷、暖鋒活動。這種溫帶氣旋也稱為鋒面氣旋。溫帶氣旋的平均直徑約1000公里左右，有的可達2—3千公里，并大體呈園形。其生命史可有初生波動階段，發(fā)展成熟階段，錮囚消滅階段。在我國活動的溫帶氣旋重要有：北方氣旋，包括蒙古氣旋，東北低壓，黃河氣旋。南方氣旋包括：江淮氣旋，東海氣旋等。溫帶氣旋的活動往往帶來風雨天氣。如東北低壓，蒙古氣旋，往往在當?shù)貙е麓箫L雪天氣，而南方氣旋在初夏，可導致暴雨，大風等劇烈的天氣現(xiàn)象。溫帶反氣旋是指生成和活動于中高緯、溫帶地區(qū)的高氣壓系統(tǒng)。從氣壓場看是中心氣壓高于四周，并有閉合等壓線的高壓系統(tǒng)。從風場看，在北半球高壓區(qū)內(nèi)，風繞高壓中心作順時針旋轉(zhuǎn)。因此也稱為反氣旋。溫帶反氣旋一般生成在高緯地區(qū)并由冷氣團構(gòu)成，在合適的大氣環(huán)流引導下，向南或東南移動。影響中、低緯地區(qū)，成為一次冷空氣活動。有時可到達寒潮強度。因此，也稱冷性反氣旋。溫帶反氣旋的水平范圍一般達幾千公里，有時可占據(jù)我國大部地區(qū)。其生命史大體分為：初生階段，發(fā)展階段和消滅階段。溫帶反氣旋從高緯向東南移動時，其前部由于與暖氣團相交，常常形成冷鋒。因此，常有云系或風、雨天氣。但當冷鋒過境，受溫帶反氣旋控制時，尤其在反氣旋中心附近，則重要是晴好天氣。冬季常會形成霜凍。切變線是指一條近于東西向的風向不持續(xù)線，線的兩側(cè)風存在明顯的氣旋性切變。根據(jù)風場的切變型式大體分為：冷鋒式切變，即偏北風和西南風的切變；暖鋒式切變，即東南風和西南風的切變，準靜止鋒式切變即偏東風和偏西風的切變。切變線一般重要出目前中、低空即3000米和1500左右的空中．。在我國東部地區(qū)常會出現(xiàn)和維持準靜止鋒式的切變線。如初夏在江淮流域到長江以南的江淮切變線。夏季即會在華北地區(qū)出現(xiàn)切變線。由于切變線是一種風的不持續(xù)線，往往會使空氣輻合上升。因此，常能形成云雨天氣。是導致夏六個月我國降水的一種重要天氣系統(tǒng)。大氣環(huán)流是指大范圍大氣運動狀態(tài)。就水平尺度而言，有某一大地區(qū)如歐亞地區(qū)．，某半球或全球范圍的大氣運動狀態(tài)。就時間尺度而言，有某時刻的，也可以有一天或幾天，一月或一季，六個月或整年的平均大氣運動狀態(tài)。從垂直尺度而言，可以有對流層，平流層或整個大氣圈的大氣運動狀態(tài)。理解大氣環(huán)流的特性及其轉(zhuǎn)換規(guī)律，對于提高和改善天氣預報精確率和研究氣候變化有重要意義。從全球平均的緯向環(huán)流看，在對流層里，最基本的特性是：大氣大體上沿緯圈方向繞地球運行，在低緯地區(qū)常盛行東風，稱為東風帶，又稱為信風帶北半球為東北信風，南半球為東南信風．。中緯度地區(qū)則盛行西風，稱為西風帶。其所跨的緯度比東風帶寬。西風強度隨緯度增長。最大風出目前30°—40°上空的200百帕附近，稱為行星西風急流。在極地附近，低層存在較膚淺的弱東風，稱為極地東風帶。從全球徑向環(huán)流看，在南北方向及垂直方向上的平均運動構(gòu)成三個經(jīng)圈環(huán)流：1．低緯度的正環(huán)流，即哈得來環(huán)流。在近赤道地區(qū)空氣受熱上升，在高層向北運行逐漸轉(zhuǎn)為偏西風，在30°N左右有一股氣流下沉，在低層又分為兩支，一支向南回到近赤道，另一支北移。2．中緯度形成一種逆環(huán)流或稱間接環(huán)流，費雷爾環(huán)流．。3．極區(qū)正環(huán)流，即極地下沉而在60°N附近為上升，從而形成一種正環(huán)流，但較弱，在中緯地區(qū)與低緯區(qū)之間，則常有極鋒活動。大氣環(huán)流的重要成因有如下幾方面：一是太陽輻射，這是地球上大氣運動能量的來源，由于地球的自轉(zhuǎn)和公轉(zhuǎn)，地球表面接受太陽輻射能量是不均勻的。熱帶地區(qū)多，而極區(qū)少，從而形成大氣的熱力環(huán)流。二是地球自轉(zhuǎn)，在地球表面運動的大氣都會受地轉(zhuǎn)偏向力作用而發(fā)生偏轉(zhuǎn)。三是地球表面海陸分布不均勻。四是大氣內(nèi)部南北之間熱量、動量的互相互換。以上種種原因構(gòu)成了地球大氣環(huán)流的平均狀態(tài)和復雜多變的形態(tài)。大氣動力學是將包圍地球的大氣作為運動著的流體，應用流體力學的原理和措施來研究大氣的運動。它從分析地球大氣受力狀況入手，研究這些力與大氣運動的關(guān)系，從而探索大氣運動的基本規(guī)律和機制。根據(jù)牛頓第二運動定律，分析大氣中受力狀況，可知空氣質(zhì)點重要受氣壓梯度力（G），地轉(zhuǎn)偏向力（A），重力（g）和摩擦力（F）的作用。氣壓梯度力G是由于大氣壓力不均勻而作用在空氣質(zhì)點上的壓力，其方向由高壓指向低壓，垂直于等壓面，也可以分解成水平氣壓梯度力和垂直氣壓梯度力，地轉(zhuǎn)偏向力A是由于地球自轉(zhuǎn)而產(chǎn)生的柯里奧利力，在北半球，它使運動著空氣質(zhì)點運動方向發(fā)生右偏，在南半球則產(chǎn)生左偏，g為重力，指向地球中心，F(xiàn)為摩擦力和大氣粘性力。在地球大氣中，大氣運動系統(tǒng)的水