天氣預(yù)報(bào)理論摘要

天氣學(xué)大氣運(yùn)動(dòng)的根本特征：風(fēng)場(chǎng)和氣壓場(chǎng)的關(guān)系一、地轉(zhuǎn)風(fēng)：二、梯度風(fēng)：四、地轉(zhuǎn)風(fēng)隨高度的變化——熱成風(fēng)：五、地轉(zhuǎn)偏差：第十章東亞季風(fēng)環(huán)流：10．1東亞季風(fēng)環(huán)流系統(tǒng)10．3東亞季風(fēng)與低頻振蕩我國(guó)各季環(huán)流概況和主要天氣過程：第一局部：冬季寒潮等〔反氣旋〕秋季：高空副高，地面冷高，秋高氣爽。副高增強(qiáng)并穩(wěn)定控制，秋老虎天氣。華西秋雨。冬季：東亞大槽140°E附近，青藏高原北部脊90°E附近，我國(guó)上空根本氣流是西北風(fēng)。地面蒙古冷高壓〔中心貝加爾湖附近〕，我國(guó)北部盛行西北偏北氣流。長(zhǎng)江以南為東北偏北氣流，冬季風(fēng)十分穩(wěn)定。只有在高空有較大的低槽東移而地面氣旋開展時(shí)蒙古冷高壓才短時(shí)間內(nèi)受到破壞，但是這種高空槽和地面氣旋往往又誘導(dǎo)一次新的強(qiáng)冷高壓入侵東亞地區(qū)，造成一次強(qiáng)冷空氣或寒潮天氣過程。另外，誘導(dǎo)強(qiáng)冷空氣向南爆發(fā)的高空槽在東移動(dòng)過程中加強(qiáng)為大槽取代衰老的東亞大槽，于是東亞大槽經(jīng)歷了一次新陳代謝。當(dāng)這種過程結(jié)束后冬季風(fēng)又會(huì)相對(duì)穩(wěn)定一段時(shí)間，整個(gè)冬季根本上就是這樣一次次冷空氣活動(dòng)不斷重復(fù)的過程。同時(shí)，南支槽輸送暖濕氣流，形成華南昆明準(zhǔn)靜止鋒。以過程降溫與溫度負(fù)距平相結(jié)合來劃定冷空氣活動(dòng)強(qiáng)度。過程降溫≥10°C，溫度負(fù)距平絕對(duì)值≥5°C，寒潮；過程降溫8-9°C，溫度負(fù)距平絕對(duì)值4°C，強(qiáng)冷空氣；過程降溫5-7°C，溫度負(fù)距平絕對(duì)值≤3°C，一般冷空氣；第四章大氣環(huán)流：4．5西風(fēng)帶大型擾動(dòng)二、西風(fēng)帶長(zhǎng)波長(zhǎng)波槽前對(duì)應(yīng)著大范圍的輻合上升運(yùn)動(dòng)和云雨天氣區(qū)，槽后脊前對(duì)應(yīng)著大范圍輻散下沉運(yùn)動(dòng)和晴朗天氣區(qū)。4．3極地環(huán)流概況四、極地環(huán)流的異常寒潮三、阻塞高壓與切斷低壓阻塞高壓的建立、崩潰、后退常常伴隨著一次大范圍的環(huán)流形勢(shì)的強(qiáng)烈轉(zhuǎn)變〔即寒潮〕。它的長(zhǎng)久維持會(huì)使大范圍地區(qū)的天氣反?！踩缑酚辍场Ｋ?、切斷低壓東北冷渦西部常有冷空氣不斷補(bǔ)充南下，在地面圖上常表現(xiàn)為一條條副冷鋒向南移動(dòng)，有利于冷渦的西、西南、南至東南部發(fā)生雷陣雨天氣，而且類似的天氣可以連續(xù)幾天地重復(fù)出現(xiàn)。4．6急流與暴雨、颮線、龍卷、雷暴等劇烈天氣有密切關(guān)系，600百帕以下出現(xiàn)的強(qiáng)而窄的氣流稱為低空急流。第六章寒潮天氣過程：二、冷空氣的源地和路徑寒潮關(guān)鍵區(qū)：西伯利亞中部〔烏拉爾山高壓脊前偏北氣流引導(dǎo)強(qiáng)冷空氣向南爆發(fā)?！忱淇諝鈴年P(guān)鍵區(qū)入侵我國(guó)有四條路徑：西北路〔中路〕：冷空氣從關(guān)鍵區(qū)經(jīng)蒙古、河套，直達(dá)江南。長(zhǎng)江以北以偏北大風(fēng)和降溫為主，到江南以后，因南支鋒區(qū)波動(dòng)活潑可能開展伴有雨雪天氣。東路：冷空氣從關(guān)鍵區(qū)經(jīng)蒙古到我國(guó)華北北部，主力繼續(xù)東移的同時(shí)，低空的冷空氣折向西南，經(jīng)渤海侵入華北，黃河下游，南下兩湖盆地。渤海、黃海、黃河下游及長(zhǎng)江下游出現(xiàn)東北大風(fēng)，華北、華東出現(xiàn)回流天氣，氣溫較低，并有連陰雨雪天氣。西路：冷空氣從關(guān)鍵區(qū)經(jīng)新疆、青海、西藏高原東南側(cè)南下，西北風(fēng)，降溫幅度不大，不過當(dāng)南支鋒區(qū)波動(dòng)與北支鋒區(qū)波動(dòng)同位相疊加時(shí)，亦可造成明顯的降溫。東路加西路：東路從河套下游南下，西路從青海東南下，兩股冷空氣在長(zhǎng)江、黃河之間集合，集合時(shí)造成大范圍的雨雪天氣，接著兩股冷空氣合并南下，出現(xiàn)大風(fēng)和明顯降溫。6．2寒潮天氣系統(tǒng)寒潮天氣系統(tǒng)：極渦，極地高壓，寒潮地面高壓，寒潮冷鋒。極渦亞洲一側(cè)的極渦中心南壓到西伯利亞北部，冷空氣從西伯利亞源源南下，造成我國(guó)大范圍持續(xù)低溫。三、寒潮地面高壓寒潮地面高壓，多數(shù)屬于熱力不對(duì)稱系統(tǒng)，高壓前部有強(qiáng)冷平流；后部為暖平流。四、寒潮冷鋒6．3寒潮天氣過程一、寒潮中期天氣過程寒潮中期天氣過程分三類：倒Ω流型，極渦偏心型；大型槽脊東移型。三、寒潮的短中期天氣過程寒潮的短中期天氣過程分為三大類：小槽開展型，低槽東移型，橫槽型。小槽開展型預(yù)報(bào)著眼點(diǎn)：小槽本身的溫壓場(chǎng)結(jié)構(gòu)；小槽后的高壓脊是否開展；南支槽位置；上下游效應(yīng)，東亞大槽減弱東移。低槽東移型預(yù)報(bào)著眼點(diǎn)：槽后高壓脊移至黑海、里海是否開展加強(qiáng)；東移過程中是否有新鮮冷空氣合入。橫槽型：東亞倒Ω流型建立時(shí)，極渦向西伸出一個(gè)東-西向的橫槽，槽前后是偏北風(fēng)與偏西風(fēng)的切變。冷空氣向南爆發(fā)分三種情況：橫槽轉(zhuǎn)豎，橫槽旋轉(zhuǎn)南下，低層變形場(chǎng)作用。1、橫槽轉(zhuǎn)豎：橫槽轉(zhuǎn)豎型預(yù)報(bào)著眼點(diǎn)：長(zhǎng)波調(diào)整；阻塞高壓崩潰或不連續(xù)后退；橫槽本身的溫壓場(chǎng)結(jié)構(gòu)——橫槽后部暖平流正變高預(yù)示著橫槽將轉(zhuǎn)豎；橫槽前后的風(fēng)場(chǎng)的改變——橫槽后東北風(fēng)轉(zhuǎn)為北風(fēng)或西北風(fēng)。小槽開展型、低槽東移型、橫槽轉(zhuǎn)豎三種類型寒潮天氣過程都與北半球長(zhǎng)波調(diào)整，東亞大槽破壞重建相聯(lián)系?！皺M槽旋轉(zhuǎn)南下〞與“低層變形場(chǎng)作用〞那么是在歐亞大陸環(huán)流形勢(shì)維持穩(wěn)定少變的前提下產(chǎn)生的。2、橫槽旋轉(zhuǎn)南下：極渦西側(cè)的長(zhǎng)波脊穩(wěn)定維持，橫槽只是繞極渦中心旋轉(zhuǎn)，使得冷空氣只影響我國(guó)北方，當(dāng)有南支槽或高原槽接應(yīng)時(shí)才能造成全國(guó)性寒潮天氣。3、低層變形場(chǎng)作用。各類寒潮天氣過程的共同點(diǎn)：①冷空氣積聚是寒潮爆發(fā)的必要條件；②冷空氣在高空?qǐng)D上表現(xiàn)為一個(gè)冷中心〔或冷舌〕，地面圖上有冷高壓活動(dòng)，冷高壓前沿有一條寒潮冷鋒，冷鋒過后偏北大風(fēng)、溫度劇降。12月至2月的隆冬季節(jié)500hPa冷中心在-40℃以下，700hPa冷中心在-36℃以下，蒙古高壓中心強(qiáng)度在1060hpa以上，10-11月和3-5月700hPa冷中心在-28℃至-32℃。6．4寒潮天氣過程的成因分析烏拉爾山地區(qū)高壓脊開展是寒潮中短期過程的關(guān)鍵系統(tǒng)。6．5寒潮的預(yù)報(bào)根據(jù)我國(guó)預(yù)報(bào)員經(jīng)驗(yàn)，南支西風(fēng)假設(shè)于青藏高原至孟加拉灣為一個(gè)高壓脊，東南沿海為一南支低槽〔地面冷高壓的后部，暖平流加強(qiáng)，冷高壓前部，冷平流南下〕，那么有利于寒潮向南爆發(fā)并造成大風(fēng)和降溫天氣。相反，假設(shè)南支西風(fēng)波動(dòng)位相與北支正好相反，孟加拉灣為低槽，東南沿海為高壓脊，黃河以南為西南氣流控制，那么這種形勢(shì)就不利于冷空氣南下。假設(shè)西南氣流強(qiáng)盛那么造成大范圍連續(xù)陰雨、雪天氣。北方的寒潮與500hPa高度上長(zhǎng)波脊前的偏北急流密切相關(guān)，南方的寒潮與低層偏北風(fēng)強(qiáng)風(fēng)帶的建立與南下，導(dǎo)致冷鋒迅速增強(qiáng)(鋒生)的關(guān)系更為密切。南方寒潮冷鋒通常都有一個(gè)“先弱后強(qiáng)〞的開展過程，因此追溯其冷空氣的源地并無多大意義，主要應(yīng)著眼于冷鋒南下過程中鋒生條件，低層(850hPa)偏北強(qiáng)風(fēng)帶的建立與南下，是冷鋒鋒生的主要條件。南方寒潮共同點(diǎn)都是在低層(850或700hPa)要建立一個(gè)偏北風(fēng)的強(qiáng)風(fēng)帶，寒潮前的回暖也是相當(dāng)重要的作用。低層(850hPa或700hPa)構(gòu)成“西高東低〞形勢(shì)。強(qiáng)北風(fēng)帶就出現(xiàn)于850hPa等壓面圖上正、負(fù)變高區(qū)之間。三．寒潮的強(qiáng)度和路徑預(yù)報(bào)1、強(qiáng)度的含義：a.高空?qǐng)D上冷中心的數(shù)值；高空鋒區(qū)強(qiáng)度；冷平流強(qiáng)度；-40、-44、-48℃b.地面圖上冷高壓的強(qiáng)度；1040、1050、1060hpac.地面圖上冷鋒強(qiáng)度〔溫度水平梯度大小〕；冷鋒后降溫程度；冷鋒后變壓中心強(qiáng)度。鋒面附近其他氣象要素和天氣現(xiàn)象也可以間接說明寒潮強(qiáng)度，如鋒后偏北風(fēng)愈強(qiáng)，一般那么意味寒潮愈強(qiáng)。四．寒潮天氣3.寒潮大風(fēng)預(yù)報(bào)：1．大風(fēng)預(yù)報(bào)的物理根底：(1)風(fēng)與氣壓場(chǎng)的關(guān)系：寒潮冷鋒前假設(shè)有氣旋或低壓產(chǎn)生時(shí)，它們與鋒后的寒潮冷高形成北(西)向南(東)低的地面氣壓形勢(shì)，偏北大風(fēng)出現(xiàn)的幾率比單一冷鋒時(shí)高很多。最大風(fēng)力也大得多，強(qiáng)風(fēng)多出現(xiàn)在這種形勢(shì)下，是危害最嚴(yán)重的一種偏北大風(fēng)形勢(shì)。(2)摩擦作用對(duì)風(fēng)的影響：根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，在同樣氣壓梯度下，江面和湖面上一般也比陸地大1-2級(jí)，海面上風(fēng)力可比陸地上大2-4級(jí)。(3)溫度層結(jié)對(duì)風(fēng)的影響：假設(shè)空氣層結(jié)不穩(wěn)定時(shí)，鉛立交換強(qiáng)，空氣的動(dòng)量下傳較強(qiáng)，因而使地面風(fēng)速明顯加大。例如，白天地面加熱，空氣層結(jié)變得不穩(wěn)定，致使午后風(fēng)速增大；夜間地面冷卻，空氣變得穩(wěn)定，風(fēng)亦減小。4.寒潮降溫預(yù)報(bào)：5.霜與霜凍的預(yù)報(bào)：如預(yù)報(bào)天空無云或少云，靜風(fēng)或微風(fēng)而且最低氣溫要降至5℃以下時(shí)，就可能出現(xiàn)霜凍。7.雨凇的預(yù)報(bào)：中空的暖濕空氣在低層冷空氣墊上滑行，是出現(xiàn)雨凇天氣非常有利的條件。雨凇時(shí)大氣垂直結(jié)構(gòu)可分為冰晶層、暖層、冷層等幾層。積雪：低層冷空氣；高空南支槽活動(dòng)，高空西南暖濕氣流活潑。造成浙江積雪的天氣過程可歸納為以下四種類型，第一種類型：強(qiáng)冷空氣南下形成的冷鋒上過程性降雪，此類積雪一般均較弱。第二種類型：高空強(qiáng)鋒區(qū)緩慢南下，地面冷高壓位于40°N以北不再南移或分裂，近地層盛行NE氣流，國(guó)內(nèi)有大范圍雨雪區(qū)。第三種類型：強(qiáng)冷空氣南下后遇印緬槽東移。此類積雪情況較為嚴(yán)重，強(qiáng)冷空氣影響浙江后，氣溫下降，移動(dòng)性的印緬槽前sw氣流盛行，引起較大范圍積雪。第四種類型：強(qiáng)冷空氣南下引起降溫，雨止后氣溫上升緩慢，當(dāng)華西又有負(fù)變高和降水區(qū)移出時(shí)引起降雪。要有較強(qiáng)的冷空氣南下。幾次較嚴(yán)重的積雪日平均氣溫都達(dá)-1至-2℃或更低；t850小于-3℃。南方要有暖濕氣流配合。諸如sw氣流滑升，低槽、切變線等低值系統(tǒng)的作用等，多數(shù)較嚴(yán)重的積雪發(fā)生前，長(zhǎng)江中下游地區(qū)700hPa氣溫開始上升，而且出現(xiàn)逆溫現(xiàn)象。sw急流。我國(guó)各季環(huán)流概況和主要天氣過程：第二局部：春季江淮氣旋、西南渦、江淮梅雨〔氣旋〕春季：西風(fēng)帶槽脊強(qiáng)度減弱，我國(guó)上空根本氣流變成偏西風(fēng)，多小槽、小脊活動(dòng)，氣旋、反氣旋活動(dòng)頻繁，春天天氣多變。江淮氣旋、東海氣旋。四、我國(guó)境內(nèi)的氣團(tuán)活動(dòng)與氣團(tuán)天氣秋季，變性的極地大陸氣團(tuán)〔西伯利亞氣團(tuán)〕占主要地位，熱帶海洋氣團(tuán)退居?xùn)|南海上，我國(guó)東部地區(qū)在單一的氣團(tuán)控制下，出現(xiàn)秋高氣爽天氣。冬半年通常受極地大陸氣團(tuán)影響，它的源地在西伯利亞和蒙古，我們稱它為西伯利亞氣團(tuán)。極地大陸氣團(tuán)與熱帶海洋氣團(tuán)相遇時(shí)，在交界處構(gòu)成陰雨天氣，冬季華南常見到這種天氣。熱帶海洋氣團(tuán)，可影響到華南、華東和云南等地，其他地區(qū)除高空外，它一般影響不到地面。高空西南暖濕氣流北極氣團(tuán)可南下侵襲我國(guó)，造成氣溫劇降的強(qiáng)寒潮天氣。春季，極地大陸氣團(tuán)與熱帶海洋氣團(tuán)勢(shì)力相當(dāng)，互有進(jìn)退，因此是鋒系及氣旋活動(dòng)最盛的時(shí)期。夏半年，極地大陸氣團(tuán)在我國(guó)長(zhǎng)城以北和西北地區(qū)活動(dòng)頻繁，它與南方熱帶海洋氣團(tuán)相遇，是構(gòu)成我國(guó)盛夏南北方區(qū)域性降水的主要原因。熱帶大陸氣團(tuán)常影響我國(guó)西部地區(qū)，被它控制持久的地區(qū)，就會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重干旱和酷暑。來自印度洋的赤道氣團(tuán)〔又稱季風(fēng)氣團(tuán)〕，可造成長(zhǎng)江流域以南地區(qū)大量降水。三、鋒的分類：暖鋒多在我國(guó)東北地區(qū)和長(zhǎng)江中下游活動(dòng)，大多與冷鋒聯(lián)結(jié)在一起。2．3鋒面附近氣象要素場(chǎng)的特征五、鋒面天氣：鋒前壞天氣：第二型冷鋒，快行冷鋒，700hp槽線位于地面鋒線附近或鋒前，其坡度大，冷鋒下段的暖空氣作強(qiáng)烈的對(duì)流運(yùn)動(dòng)；冷鋒上段，位于高空槽后，在較強(qiáng)冷平流下，暖空氣沿鋒面下滑，出現(xiàn)下沉氣流。高空槽和冷鋒過后，偏北風(fēng)加大，云層變薄，天氣即轉(zhuǎn)好。在夏半年，暖空氣層結(jié)不穩(wěn)定時(shí)，由于鋒面猛烈抬升，鋒前可形成積雨云并伴有雷陣雨天氣。鋒后壞天氣：第一型冷鋒，緩行冷鋒，700hp槽線位于地面鋒線后面，如果暖空氣比擬濕而穩(wěn)定，那么鋒前的天氣由晴轉(zhuǎn)為多云〔中高云〕天氣，冷鋒過后，風(fēng)雨交加，700mb高空槽過后大雨即停，轉(zhuǎn)為中云天氣，待500mb高空槽過后才會(huì)轉(zhuǎn)為晴或高云天氣。如果暖空氣層結(jié)不穩(wěn)定，那么在雨層云中可能開展成積雨云和雷陣雨天氣。暖鋒降水發(fā)生在鋒前還是鋒后，主要視暖鋒低空的輻合強(qiáng)度和高空槽線的位置而決定。假設(shè)暖鋒低層輻合明顯，且700hPa槽線或氣旋式曲率大的地方大致在地面暖鋒上空，那么暖鋒前降水較大；假設(shè)700hPa槽線或氣旋式曲率大的地方在暖鋒后很遠(yuǎn)，而暖鋒上空的700hPa等高線又具有反氣旋曲率，那么降水將在暖區(qū)開展；假設(shè)暖空氣層結(jié)不穩(wěn)定，暖鋒上也可開展積雨云和雷陣雨天氣。準(zhǔn)靜止鋒云系可分為兩類：一類是無降水或僅有層積云和雨量極小的零星降水，它們多半處在高壓控制下；另—類是有顯著的降水，鋒上暖空氣有較強(qiáng)的上升運(yùn)動(dòng)，雨區(qū)北界位置往往與700hPa切變線位置一致。錮囚鋒的云系也是由兩條鋒面的云系合并而成，所以天氣最惡劣的地區(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700hPa槽線。鋒面分析地面的鋒線位于高空等壓面圖上等溫線相對(duì)密集區(qū)的偏暖空氣—側(cè)。分析地面天氣圖上各氣象要素場(chǎng)以確定鋒面的位置：溫度、露點(diǎn)、氣壓和風(fēng)、變壓〔3h變壓、24h變壓和變溫〕、云和降水。應(yīng)用衛(wèi)星云圖分析鋒面：在500hPa槽線以東的冷鋒是活潑冷鋒，活潑的冷鋒與強(qiáng)的斜壓區(qū)相聯(lián)系。在強(qiáng)的斜壓區(qū)內(nèi)一般有明顯的溫度平流(冷平流)和強(qiáng)的風(fēng)速垂直切變。在500hPa槽線后面的冷鋒段為不活潑冷鋒。逗點(diǎn)云系出現(xiàn)在對(duì)流層中上部最大正渦度平流區(qū)域。第三章氣旋與反氣旋五、氣旋與反氣旋天氣特征鋒面氣旋天氣特征：鋒面氣旋的中部和前部在對(duì)流層中下層主要以輻合上升氣流占優(yōu)勢(shì)。暖鋒前，雨層云，連續(xù)性降水和較壞的能見度。冷鋒后，冷鋒天氣。波動(dòng)階段多數(shù)是第二型冷〔快行冷鋒〕鋒，開展階段第一型冷鋒還是第二型冷鋒視高空槽和鋒線分布情況而定。在氣旋的暖區(qū)，如果水汽充分，層云、層積云，毛毛雨和霧等天氣現(xiàn)象。如氣團(tuán)處于熱力不穩(wěn)定時(shí)，那么在氣旋的各個(gè)部位，都可能有對(duì)流性天氣發(fā)生。反氣旋天氣特征：反氣旋的中下層有顯著的輻散下沉運(yùn)動(dòng)，一般說來，常是晴朗天氣。反氣旋的中心附近，下沉氣流強(qiáng)，天氣晴朗，夜間或清晨有時(shí)會(huì)出現(xiàn)輻射霧。當(dāng)水汽較多時(shí)，在逆溫層下往往出現(xiàn)層云、層積云，毛毛雨和霧等天氣現(xiàn)象。反氣旋的外圍往往有鋒面存在，反氣旋的東部或東南部，因接近冷鋒，常有較大的風(fēng)力和較厚的云層，甚至有降水；反氣旋的西部和西南部，往往處在高空槽前，上空就有暖濕空氣滑升，而有暖鋒前天氣。3．5東亞氣旋與反氣旋一、東亞氣旋的源地、路徑和移速鋒面氣旋的移動(dòng)方向均沿對(duì)流層(500hPa或700hPa)氣流的方向移動(dòng)，東亞氣旋的移動(dòng)速度平均為每小時(shí)三四十公里。二、東亞反氣旋活動(dòng)地區(qū)、移動(dòng)路徑和移速?gòu)拿晒盼鞑康轿覈?guó)河套地區(qū)呈西北一東南向的狹長(zhǎng)地帶內(nèi)反氣旋出現(xiàn)頻數(shù)最高。進(jìn)入我國(guó)的溫帶反氣旋，大都是從亞洲北部、西北部或西部移來的，只有少數(shù)是在蒙古西部形成的。三、蒙古氣旋和江淮氣旋江淮氣旋以春季和初夏較多，其形成過程大致可分為兩類：靜止鋒上波動(dòng)，倒槽鋒生氣旋。靜止鋒上波動(dòng)：與典型氣旋的生成過程類似。當(dāng)江淮流域有近似東西向的準(zhǔn)靜止鋒存在時(shí)，如其上空有短波槽東移，槽前正渦度平流減壓作用形成氣旋式環(huán)流，偏南氣流使鋒面向北移動(dòng)，偏北氣流使鋒面向南移動(dòng)，于是靜止鋒變成冷暖鋒。假設(shè)波動(dòng)中心繼續(xù)降壓，那么形成江淮氣旋。倒槽鋒生氣旋：地面變性高壓東移入海后，由于高空南支鋒區(qū)上西南氣流將暖空氣向北輸送，地面減壓形成倒槽并東伸。這時(shí)在北支鋒區(qū)上有一小槽東移，在地面上配合有一條冷鋒和鋒后冷高壓。由于高空暖平流不斷增強(qiáng)，地面倒槽進(jìn)一步開展并在槽中有暖鋒鋒生，并形成了暖鋒。此時(shí)，西北小槽繼續(xù)東移，南北兩支鋒區(qū)在江淮流域逐漸接近。冷鋒及其后部高壓也向東南移動(dòng)，向倒槽靠近。最后，高空南北鋒區(qū)疊加，小槽開展，地面上冷鋒進(jìn)入倒槽與暖鋒接合，在高空槽前的正渦度平流下方，形成江淮氣旋。如果在此過程中，北支鋒區(qū)小槽及地面冷空氣較弱不能南下時(shí)，單純?cè)谀现Р鄣膭?dòng)力、熱力作用下也可形成江淮氣旋，但很弱。江淮氣旋是造成江淮地區(qū)暴雨的重要天氣系統(tǒng)。迅速開展的江淮氣旋并伴有較強(qiáng)的大風(fēng)，暖鋒前有偏東大風(fēng)，暖區(qū)有偏南大風(fēng)，冷鋒后有偏北大風(fēng)。第五章天氣形勢(shì)及天氣要素的預(yù)報(bào)5．2氣象要素和天氣現(xiàn)象的天氣學(xué)預(yù)報(bào)方法二、大風(fēng)的預(yù)報(bào)我國(guó)的大風(fēng)以春季最多。我國(guó)常見的大風(fēng)有冷鋒后偏北大風(fēng)，高壓后部偏南大風(fēng)，低壓大風(fēng)，以及臺(tái)風(fēng)大風(fēng)和雷雨冰雹大風(fēng)等。冷鋒后偏北大風(fēng)，高壓后部偏南大風(fēng)，低壓大風(fēng)，以春季最多。冷鋒后偏北大風(fēng)：冷鋒后偏北大風(fēng)出現(xiàn)在冷鋒后高壓前沿氣壓梯度最大的地方。此外還要考慮高空動(dòng)量下傳。(1)利用高空?qǐng)D分析冷平流的分布和強(qiáng)度：如果高空?qǐng)D上冷平流不明顯，且所及的高度又低，那么說明冷空氣既弱而又淺薄。這時(shí)在移動(dòng)過程中的冷高壓將不斷地變性和減弱。這種形勢(shì)不利于地面出現(xiàn)大風(fēng)，而且已出現(xiàn)的大風(fēng)亦將趨于消失?！?〕利用地面團(tuán)分析三小時(shí)變壓的分布和強(qiáng)度：根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，從冷鋒后3h變壓的強(qiáng)度看，在02，08，20時(shí)地面圖上，正變壓中心值大于或等于4hPa，或在14時(shí)地面圖上大于或等于3hPa時(shí)，那么在鋒過后常出現(xiàn)大風(fēng)。2．高壓后部偏南大風(fēng)：高壓后部偏南大風(fēng):“東高西低〞的形勢(shì)。如果西部有低壓東移，特別是低壓開展東移時(shí)，也可以出現(xiàn)較大而持久的偏南大風(fēng)。3．低壓大風(fēng)：江淮氣旋和東海氣旋大風(fēng)多在氣旋入海后出現(xiàn)。氣旋的東部為較強(qiáng)東南風(fēng)和南風(fēng)，西部為偏北和西北大風(fēng)。低壓中心附近等壓線密，有大風(fēng)；高壓邊緣等壓線密，有大風(fēng)。5．3數(shù)值預(yù)報(bào)產(chǎn)品的釋用二、PP法和MOS法第七章大型降水天氣過程7．1降水的形成與診斷一、降水形成過程一般降水的形成過程，水汽條件，垂直運(yùn)動(dòng)條件，云滴增長(zhǎng)條件。冰晶效應(yīng)在有冰晶和過冷卻水滴共存的云中，由于冰面的飽和水汽壓比過冷卻水面的飽和水汽壓小，當(dāng)空氣中的實(shí)有水汽壓介于兩者之間，即大于冰面飽和水汽壓而又小于水面飽和水汽壓時(shí)，過冷卻水滴會(huì)因蒸發(fā)而減小，水分子不斷由水滴向冰晶上轉(zhuǎn)移，冰晶那么因凝華而增大〔如附圖〕?！氨?yīng)〞，當(dāng)云層開展很厚，云頂溫度低于-10℃，云的上部具有冰晶結(jié)構(gòu)時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)烈的降水。暴雨形成條件，充分的水汽供給，強(qiáng)烈的上升運(yùn)動(dòng)，較長(zhǎng)的持續(xù)時(shí)間。暴雨：西南渦、臺(tái)風(fēng)。在計(jì)算時(shí)，先設(shè)地面飽和比濕為14g／kg。如果50mm降水量在一天之內(nèi)均勻下降，那么降水時(shí)的最大上升運(yùn)動(dòng)約為10．8cm／s；假設(shè)50mm降水量在5h降完，那么降水時(shí)的最大上升速度約為54cm／s；假設(shè)50mm降水量在1h內(nèi)降完，那么降水時(shí)的最大上升速度為260cm／s。上面三種上升速度，反映了三種不同尺度系統(tǒng)的降水。第一種屬于大尺度系統(tǒng)；第二種屬于中尺度系統(tǒng)；第三種屬于小尺度系統(tǒng)。實(shí)際上一般暴雨，尤其是特大暴雨都不是在一天之內(nèi)均勻下降的，而是集中在一小時(shí)到幾小時(shí)內(nèi)降落的，所以降水時(shí)的垂直運(yùn)動(dòng)是很大的，是由中小天氣系統(tǒng)所造成的。如此大的垂直運(yùn)動(dòng)，只有在不穩(wěn)定能量釋放時(shí)，才能形成。所以在考慮暴雨時(shí)，必須分析不穩(wěn)定能量的儲(chǔ)存和釋放的問題。三、水汽條件的診斷分析1、水汽含量〔1〕各層比濕：700百帕比濕≥8克／千克，相當(dāng)于850百帕比濕≥14克／千克?！?〕各層飽和程度：飽和區(qū)，相對(duì)濕度，f≥90%，T-Td≤2℃；〔3〕濕層厚度，濕層即飽和層，濕層越厚，降水越強(qiáng)。2、水汽通量散度：在降水區(qū)中，水汽通量輻合主要由風(fēng)的輻合所造成，特別是在低層空氣里水平輻合最為重要。四、垂直運(yùn)動(dòng)條件的診斷分析㈠用連續(xù)方程診斷垂直運(yùn)動(dòng)1、低層散度的診斷，①用850、700百帕上的風(fēng)向風(fēng)速來診斷輻合上升運(yùn)動(dòng)的強(qiáng)度及降水。2、高層散度的診斷,高層散度主要決定于相對(duì)渦度平流。槽前，有正相對(duì)渦度平流，高層輻散，有上升運(yùn)動(dòng)。槽后，有負(fù)相對(duì)渦度平流，高層輻合，中層有下沉運(yùn)動(dòng)。㈡用ω方程診斷垂直運(yùn)動(dòng)〔用某一層上的溫壓場(chǎng)〕五、地形和摩擦對(duì)降水的影響㈠地形的動(dòng)力作用：a．強(qiáng)迫抬升；b.地形輻合；㈡地形的云物理作用；㈢摩擦作用；7．2大范圍降水的環(huán)流特征一、中國(guó)降水的氣候概況江淮梅雨在6月中旬開始，華北、東北雨季在7月中旬開始；一般大雨帶位于500百帕副熱帶高壓脊線北側(cè)8-10緯度，100hpa青藏高壓的北側(cè)，副熱帶西風(fēng)急流的南側(cè)。中國(guó)的暴雨主要由臺(tái)風(fēng)、鋒面和從青藏高原東移過來的氣旋性渦旋(西南渦、西北渦)引起的。除臺(tái)風(fēng)暴雨外，大多數(shù)暴雨都與中高緯冷空氣向南的侵入有關(guān)。三、江淮梅雨典型梅雨環(huán)流特征：1.高層：梅雨期開始時(shí)，高層南亞高壓從高原向東移動(dòng)，位于長(zhǎng)江流域上空(高壓脊位于30°N以南)。2.中層：①副熱帶地區(qū)：副高呈帶狀分布，其脊線從日本南部至我國(guó)華南，略呈東北—西南走向，在120°E處的脊線位置穩(wěn)定在22°N左右。孟加拉灣低槽使長(zhǎng)江中下游地區(qū)盛行西南風(fēng)，與北方來的偏西氣流之間構(gòu)成一范圍寬廣的氣流集合區(qū)，有利于鋒生并帶來充分的水汽。②中緯度地區(qū)：巴爾喀什湖及東亞東岸(河套到朝鮮之間)建立了兩個(gè)穩(wěn)定的淺槽，③高緯度地區(qū)：為阻高活動(dòng)的地區(qū)。阻高可分為以下三類：?jiǎn)巫栊?、雙阻型、三阻型。雙阻型〔標(biāo)準(zhǔn)型〕：西阻高位于烏拉爾山附近，東阻高在雅庫(kù)茨克附近。在這兩個(gè)阻高之間是—寬廣的低壓槽，35-40°N是一支較平直的西風(fēng)，在貝加爾湖西面的大低槽內(nèi)，不斷有冷空氣南下。三阻型在這些阻高南部亞洲范圍35-45°N間是一個(gè)平直強(qiáng)西風(fēng)帶，且有鋒區(qū)配合，其上不斷有短波槽生成東移，但不開展。3.低層：a、地面圖上江淮流域有靜止鋒停滯，在850百帕或700百帕上那么為江淮切變線，切變線之南有與之近乎平行的低空西南風(fēng)急流，雨帶主要位于低空急流和700hPa切變線之間。如在500百帕平直西風(fēng)帶上有較弱的低槽東移，那么在低空常有西南渦與之配合沿切變線東移，在地面上引起靜止鋒波動(dòng)產(chǎn)生江淮氣旋。這種氣旋是不開展的，一次次氣旋活動(dòng)，即產(chǎn)生一次次暴雨過程。西南渦、副高和華北小高壓之間的暖切。b、當(dāng)中緯度西風(fēng)帶上有較強(qiáng)的低槽東移時(shí)，靜止鋒波動(dòng)能開展為完好的鋒面氣旋，并向東北方向移動(dòng)。氣旋后部有較強(qiáng)的冷空氣推動(dòng)靜止鋒南下，使它轉(zhuǎn)變?yōu)槔滗h。氣旋和冷鋒降水之后，江淮地區(qū)天氣暫時(shí)轉(zhuǎn)晴。如果整個(gè)大形勢(shì)沒有變化，那么下一個(gè)低槽冷鋒活動(dòng)又重新構(gòu)成梅雨形勢(shì)。綜合上述三層環(huán)流形勢(shì)，在低層是東北風(fēng)或西北風(fēng)與西南風(fēng)形成的輻合上升區(qū)。中層是無輻散層。高層是輻散層。江淮梅雨鋒結(jié)構(gòu)：鋒面兩側(cè)水平溫度梯度小，濕度梯度較大.副高西側(cè)的暖濕氣流與北方冷空氣交綏于江淮地區(qū)。五、長(zhǎng)江中下游春季連陰雨長(zhǎng)江中下游春季連陰雨環(huán)流型：〔類似梅雨雙阻型〕①歐亞阻高型；②北方大低渦型；烏拉爾山阻塞高壓，西伯利亞寬槽，孟加拉灣低槽前西南氣流輸送暖濕空氣。以上兩種形勢(shì)的共同特點(diǎn)是南支向長(zhǎng)江中下游輸送的暖濕空氣與北支輸送的冷空氣在長(zhǎng)江中下游得以交匯，形成切變線和準(zhǔn)靜止鋒，有一次小槽的東移活動(dòng)，就有一次降水過程，當(dāng)這種形勢(shì)穩(wěn)定時(shí)，就會(huì)不斷地有小槽活動(dòng)，從而造成連陰雨。烏拉爾山長(zhǎng)波脊前常有冷空氣南下，使其東側(cè)低橫加深，分裂小槽東移。副高西北側(cè)的西南氣流向暴雨區(qū)輸送水汽。其上不斷有小槽東移，引導(dǎo)冷空氣南下與南方暖濕空氣交綏于江淮地區(qū)。7．3降水的天氣尺度系統(tǒng)降水天氣系統(tǒng)指具備降水條件、伴隨降水過程的天氣系統(tǒng)。{它分為：①天氣尺度系統(tǒng)，降水以中小雨為主；②中小尺度系統(tǒng)，以較強(qiáng)降水為主。}降水的天氣尺度系統(tǒng)包括：高空槽、鋒面、氣旋、低空切變線、低空低渦、低空急流、高空冷渦等。一、低空切變線一般把出現(xiàn)在低空〔850和700百帕面上〕風(fēng)場(chǎng)上具有氣旋式切變的不連續(xù)線稱為切變線。切變線是副高西北側(cè)西南氣流和西南渦或西風(fēng)帶小高壓南側(cè)的偏東氣流之間的輻合線。春季，副高脊線位于20°N以南，華南切變線，6月-7月初副高脊線位于22°-25°N，江淮切變線；7月中旬-8月副高脊線位于30°-35°N，華北切變線；切邊線與副高西北側(cè)西南氣流有關(guān)。江淮切變線常與地面靜止鋒或緩行冷鋒相配合，有時(shí)只有切變線而無鋒面。江淮切變線的降水多位于地面鋒線與700百帕切變線之間，700百帕切變線以南的偏南分量越大，降水量愈大。江淮切變線上產(chǎn)生的暴雨與西南渦有關(guān)。江淮切變線的形成：700百帕槽線在移動(dòng)過程中受副高阻擋，槽線順轉(zhuǎn)為東西走向的切變線。江淮切變線的移動(dòng)〔1〕高空槽加深，地面氣旋開展，槽后切變線南移?！?〕副高加強(qiáng)北上，切變線北抬；副高減弱東撤，切變線南壓。〔3〕西南渦東移，切變線南北擺動(dòng)?！参髂蠝u與切變線疊加，形成一段段的暴雨區(qū)〕切變線的消失(1)高空槽加深，副高減弱東撤，切變線南移逆轉(zhuǎn)為西風(fēng)槽而消失。(2)切變線北方小高壓合并至副高，切變線消失。二、低空低渦西南渦：形成于四川西部地區(qū)，700〔或850〕百帕上的具有氣旋性環(huán)流的閉合小低壓，直徑一般在300-400公里左右?！?-4經(jīng)度〕西南渦的移向與相應(yīng)的500hpa上氣流方向根本一致，但略偏南些；移速那么為500hpa上風(fēng)速的50%-70%；位于切變線上的西南渦，常沿切變線東移。西南渦的開展〔1〕冷空氣從低渦的西部或西北部侵入，低渦東移開展；〔2〕500百帕上高原槽開展東移，有利于西南渦的東移和開展。當(dāng)500百帕上西北槽較強(qiáng)，南伸至較低的緯度時(shí)，如西南渦處在槽前，或槽線的延長(zhǎng)線上，構(gòu)成“北槽南渦〞形勢(shì)時(shí)，那么有利于低渦的東移和開展；西南渦的天氣：雨區(qū)主要分布在低渦的中心區(qū)和低渦移向的右前方〔暖切變〕。低渦的左前方降水較小，而低渦后部那么根本無雨。西南渦東移開展，往往引起地面鋒面氣旋的發(fā)生開展，大風(fēng)、低云、惡劣能見度等也隨之出現(xiàn)。西南渦日變化，一般夜間或清晨天氣更壞些。三、高空冷渦東北冷渦以5－6月為最多。東北冷渦的西部常有冷空氣補(bǔ)充南下，地面圖上表現(xiàn)為一條條副冷鋒南移。四、低空急流與暴雨相聯(lián)系的低空急流。大雨帶位于低空急流左側(cè)，暴雨中心位于低空急流中心附近。絕大局部暴雨發(fā)生在低空急流的左側(cè)200公里范圍內(nèi)，其中多數(shù)又降落在低空急流的中心的左前方。大多數(shù)暴雨在西南渦的右前方、低空急流中心的左前方生成。低空急流風(fēng)速最大值前部為上升運(yùn)動(dòng)，后部為下沉運(yùn)動(dòng)。急流軸左前方是正切邊渦度區(qū)，左側(cè)有上升運(yùn)動(dòng)、右側(cè)為下沉運(yùn)動(dòng)。暴雨多出現(xiàn)在急流軸的左前方或者最大風(fēng)速中心的前方。中尺度急流常常表現(xiàn)為大尺度急流帶中的強(qiáng)風(fēng)速中心。沿低空急流存在中尺度大風(fēng)速中心〔大風(fēng)核〕，大風(fēng)核前方上升，前方下沉，暴雨出現(xiàn)在大風(fēng)核前方的強(qiáng)上升支氣流中。低空西南風(fēng)急流，西南渦、暴雨、高空急流和經(jīng)向垂直環(huán)流等系統(tǒng)是一個(gè)相互聯(lián)系相互作用的統(tǒng)一整體。低空急流與暴雨之間有正反應(yīng)作用。低空急流的下方邊界層內(nèi)常伴有偏南風(fēng)最大風(fēng)速軸，當(dāng)其風(fēng)速到達(dá)12m／s以上時(shí)稱為邊界層急流，暴雨就發(fā)生在這兩支急流交點(diǎn)的北側(cè)，其概率幾乎到達(dá)100％。五、天氣尺度系統(tǒng)對(duì)暴雨的作用天氣尺度系統(tǒng)的上升運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度還不能產(chǎn)生暴雨，暴雨主要是在中小尺度系統(tǒng)中下降的。天氣尺度系統(tǒng)對(duì)暴雨的作用主要表現(xiàn)在以下幾方面：制約和影響形成暴雨的中尺度系統(tǒng)的活動(dòng)；供給暴雨區(qū)的水汽；天氣尺度的上升運(yùn)動(dòng)是促成不穩(wěn)定能量釋放的觸發(fā)條件。產(chǎn)生暴雨的中小尺度系統(tǒng)生成后,一般沿對(duì)流層中層〔700或500hpa〕氣流移動(dòng)，故天氣尺度系統(tǒng)制約了中小尺度系統(tǒng)的移動(dòng)方向.水汽的水平輸送集中在邊界層中。7．4暴雨中尺度系統(tǒng)一、中尺度雨團(tuán)暴雨主要是在中小尺度系統(tǒng)中下降的。暴雨中尺度系統(tǒng)：中尺度雨團(tuán)，中尺度雨帶，中尺度雨團(tuán)是由10公里左右的降水單體所組成的，并伴有10e-4每秒的低空輻合。中尺度雨團(tuán)相配合的中尺度系統(tǒng)有中尺度低壓、中尺度輻合中心、中尺度輻合線和中尺度切變線等三、中尺度系統(tǒng)的不穩(wěn)定開展及觸發(fā)條件中尺度雨團(tuán)或中尺度雨帶總是在一定的天氣尺度背景下生成的。這些背景包含兩方面的條件:一是使中尺度系統(tǒng)得以不穩(wěn)定開展的環(huán)境條件；另一是不穩(wěn)定開展的觸發(fā)條件?！捕潮┯曛谐叨认到y(tǒng)的觸發(fā)條件：1.鋒面抬升：冷鋒進(jìn)入不穩(wěn)定區(qū)促使強(qiáng)雷暴生成。鋒前颮線穿過不穩(wěn)定區(qū)向東移動(dòng)，不斷開展，最后當(dāng)其移到穩(wěn)定區(qū)域時(shí)，便趨于消亡。2.露點(diǎn)鋒或干鋒抬升：這類干鋒上原先沒有什么強(qiáng)天氣。但當(dāng)500hPa有小槽移近時(shí)，干鋒便會(huì)變活潑，出現(xiàn)強(qiáng)對(duì)流天氣。Ω系統(tǒng)的觸發(fā)：強(qiáng)對(duì)流和暴雨常發(fā)生在高能比軸附近，即Ω型的中間軸上。因?yàn)檫@里是高溫高濕的地區(qū)，兩側(cè)有干冷空氣向這里夾擠使暖濕空氣抬升。4.地形抬升作用：加熱的不均勻性：在早晨有霧或?qū)釉聘采w的地區(qū)內(nèi)，午后不會(huì)有對(duì)流生成。相反，在云區(qū)周圍的邊界地區(qū)，如在早晨是晴空的地區(qū)，那么午后卻會(huì)出現(xiàn)積雨云和雷暴。6.重力波的抬升作用：由冷鋒產(chǎn)生并迅速移至其前方的重力波，能激發(fā)颮線的形成。重力波引起的上升速度比天氣尺度的上升速度大一個(gè)量級(jí)。7.雷暴前方偽冷鋒的抬升作用：在雷暴消亡階段，常常見到有一條條對(duì)流云線即偽冷鋒，從雷暴區(qū)向外移出去。這種小積云線移到位勢(shì)不穩(wěn)定區(qū)時(shí)，可以觸發(fā)位勢(shì)不穩(wěn)定能量的釋放。尤其在這類小積云線與冷鋒或颮線相交的地方，對(duì)流活動(dòng)更強(qiáng)。8.海陸風(fēng)輻合抬升。7．5不同高度急流對(duì)暴雨生成的作用超低空急流〔即900hPa以下的極大風(fēng)速軸〕。超低空南風(fēng)急流起到了決定性的作用，因?yàn)榇罅康乃枯椇鲜潜┯戤a(chǎn)生的根本條件。暴雨區(qū)位于超低空南風(fēng)急流的北端，低空西風(fēng)急流的北側(cè)，和高空西風(fēng)急流的南側(cè)，在暴雨區(qū)有顯著的南北風(fēng)輻合。超低空南風(fēng)急流、低空西風(fēng)急流和高空西風(fēng)急流，這3種急流在這次暴雨過程中皆具有重要作用，相對(duì)來說，超低空南風(fēng)急流起到了決定性的作用，因?yàn)榇罅康乃枯椇鲜潜┯戤a(chǎn)生的根本條件。如果沒有強(qiáng)大的水汽通量輻合，即使其他條件皆具備也只能產(chǎn)生較小的降水。我國(guó)各季環(huán)流概況和主要天氣過程：第三局部：對(duì)流性天氣和臺(tái)風(fēng)夏季：80-90°E出現(xiàn)槽取代原來的平均脊。雨帶發(fā)生在副高西北部的西南氣流與冷空氣交匯的地方。冷空氣南下，在高空?qǐng)D上表現(xiàn)為冷性低槽或冷渦，而在地面圖上那么表現(xiàn)為冷性閉合小高壓或高壓脊。6-7月雨帶停留在長(zhǎng)江中下游，這就是梅雨，7月中旬梅雨結(jié)束，雨帶北移到華北，長(zhǎng)江流域相對(duì)于旱。此外，隨著副高脊線北抬，東風(fēng)帶系統(tǒng)可影響到35°N。{暴雨天氣對(duì)流不穩(wěn)定條件的要求不高。暴雨系統(tǒng)移動(dòng)緩慢。強(qiáng)對(duì)流的潛在不穩(wěn)定能量層次比暴雨厚，但自由對(duì)流高度要高一些。}第八章對(duì)流性天氣過程8．1雷暴的結(jié)構(gòu)及雷暴天氣的成因一、一般雷暴的結(jié)構(gòu)：雷暴單體水平尺度約十幾km。二、一般雷暴天氣的成因：㈠雷電：一般來說，云中放電強(qiáng)度及頻繁程度與雷暴云的高度、強(qiáng)度有關(guān)。隨著云頂增高，閃電、雷鳴便愈益頻繁。三、“穩(wěn)定狀態(tài)〞的強(qiáng)雷暴的結(jié)構(gòu)：強(qiáng)雷暴與一般雷暴的主要區(qū)別：強(qiáng)的不穩(wěn)定能量和強(qiáng)的垂直切變。強(qiáng)對(duì)流風(fēng)暴一般是在強(qiáng)的垂直風(fēng)切變的環(huán)境中生長(zhǎng)起來并能維持。強(qiáng)雷暴與一般雷暴的主要區(qū)別表現(xiàn)在系統(tǒng)中的垂直氣流的強(qiáng)度(強(qiáng)雷暴一般比一般雷暴強(qiáng)得多)，以及垂直氣流的有組織程度和不對(duì)稱性。超級(jí)單體風(fēng)暴是具有單一的特大的垂直環(huán)流的巨大的強(qiáng)風(fēng)暴云。水平尺度：20-40km。結(jié)構(gòu)特征：1、風(fēng)暴云頂高；3、無(或弱)回波區(qū)〔穹窿〕：強(qiáng)上升氣流，疑結(jié)的新鮮云滴還來不及增長(zhǎng)就被帶走，所以在風(fēng)暴云的右前方形成一個(gè)只有小云滴而沒有(或很少有)大水滴的地區(qū)，有時(shí)也可能是無云的空穴。在雷達(dá)的RHI上便呈現(xiàn)為一個(gè)無(或弱)回波區(qū)。穹窿上風(fēng)方有強(qiáng)降水，回波墻。穹窿上部(即最大上升氣流高度以上的地方)的下風(fēng)方，有大量的降水物累積于此(即大水滴或冰雹累積區(qū))，“前伸懸垂體回波〞。颮線長(zhǎng)約幾十至幾百公里。四、強(qiáng)雷暴天氣的成因冰雹云5個(gè)特點(diǎn)：①斜升氣流較強(qiáng)，最大上升速度一般在15米／秒以上。這樣大的上升速度能承托住直徑l5-20mm的雹粒。一般來說，可能降落的最大雹塊直徑與最大上升速度大小成正比。②最大上升速度及水分累積區(qū)的高度一般在溫度零度層以上，因此水分累積區(qū)中的水滴都是過冷水滴。這個(gè)過冷水滴累積區(qū)是產(chǎn)生冰雹的主要源地，稱為“雹源〞或“冰雹生長(zhǎng)區(qū)〞。③水份累積區(qū)的含水量較為豐富，一般都不小于15-20克/米3，累積厚度不小于1.5-2.0公里左右。⑤云內(nèi)0℃層的高度適當(dāng)，不太高也不太低。一般認(rèn)為以600百帕(或4公里)上下為宜。8．2中小尺度天氣系統(tǒng)一、中小尺度天氣系統(tǒng)的概念與雷暴有關(guān)的中小系統(tǒng)在雷達(dá)回波上表現(xiàn)為中小尺度的回波團(tuán)，在衛(wèi)星云圖上表現(xiàn)為中小尺度的云團(tuán)、在氣象要素場(chǎng)(天氣圖)上那么表現(xiàn)為中小尺度的高壓(脊)、低壓(槽)等氣壓系統(tǒng)。中β系統(tǒng)20～200km二、颮中系統(tǒng)和颮現(xiàn)象相聯(lián)系的一類中系統(tǒng)叫颮中系統(tǒng)，它包括雷暴高壓、颮線、颮線前低壓和尾流低壓等中系統(tǒng)。颮線上單體移向根本上與850-500百帕平均風(fēng)一致，有時(shí)略偏右。三、中尺度低壓系統(tǒng)中尺度低壓系統(tǒng)：①中低壓；②中氣旋；四、中小尺度擾動(dòng)的特征大尺度系統(tǒng)中垂直速度僅為每秒幾厘米。而在雷暴云中，10米每秒的上升速度是常見的。8．3對(duì)流性天氣預(yù)報(bào)的物理根底一、大氣不穩(wěn)定性與對(duì)流性天氣形成的條件(一)靜力不穩(wěn)定T-1np圖上這種氣塊溫度升降的曲線叫做“狀態(tài)曲線〞，而大氣實(shí)際溫度分布曲線叫做“層結(jié)曲線〞。在抬升凝結(jié)高度以上，狀態(tài)曲線與層結(jié)曲線的第一個(gè)交點(diǎn)叫自由對(duì)流高度，它表示從這一點(diǎn)開始，氣塊可以不依靠外力，而只用浮力便能自由上升。狀態(tài)曲線與層結(jié)曲線的第二個(gè)交點(diǎn)叫做對(duì)流上限。對(duì)流性天氣形成的條件：①水汽條件；②不穩(wěn)定層結(jié)；③抬升條件。(二)對(duì)流性不穩(wěn)定對(duì)流性不穩(wěn)定〔位勢(shì)不穩(wěn)定〕：假相當(dāng)位溫隨高度減小。(三)不穩(wěn)定能量(四)對(duì)流性天氣形成的條件形成對(duì)流性天氣的根本條件有三個(gè)，即水汽條件；不穩(wěn)定層結(jié)條件；抬升力條件。只有產(chǎn)生了某種觸發(fā)(抬升)作用，使氣塊強(qiáng)迫抬升到達(dá)自由對(duì)流高度以上時(shí)，這個(gè)氣塊才能靠著氣層浮力的支持自動(dòng)地加速上升，從而形成強(qiáng)大的上升氣流。這時(shí)氣層的不穩(wěn)定能量已釋放出來，轉(zhuǎn)化成上升氣塊的動(dòng)能。二、穩(wěn)定度的局地變化：假相當(dāng)位溫平流通常是引起對(duì)流不穩(wěn)性局地變化三項(xiàng)中的最重要的一項(xiàng)。①高層冷平流，低層暖平流；低層暖平流比高層暖平流強(qiáng)；日射作用使低層空氣增熱，氣層趨于不穩(wěn)定。②低層濕平流〔暖濕平流〕，高層干平流〔干冷平流〕，導(dǎo)致不穩(wěn)定增加。幾種常見的有利于對(duì)流性天氣產(chǎn)生的形勢(shì)：〔1〕在高層冷中心或冷溫度槽與低層暖中心或暖溫度脊疊置的區(qū)域，會(huì)形成大片雷暴區(qū)?！?〕當(dāng)冷鋒越山時(shí)，假設(shè)山后低層為暖空氣控制，那么由于山后低層暖空氣之上有冷平流疊置，使不穩(wěn)定度大為增強(qiáng)?！?〕在高層高空槽已東移，冷空氣已入侵，而中層以下仍有淺薄的熱低壓接近，或有西南氣流，或有顯著的暖平流時(shí)，容易使不穩(wěn)定性加強(qiáng)?！?〕當(dāng)?shù)蛯佑袧裆喽渖蠈痈采w著一干氣層時(shí)，或在高層干平流與低層濕平流相疊加的區(qū)域，會(huì)使對(duì)流性不穩(wěn)定增強(qiáng)。三、對(duì)流天氣的觸發(fā)機(jī)制：㈠天氣系統(tǒng)造成的系統(tǒng)性上升運(yùn)動(dòng)：鋒面的抬升、槽線、切變線、低壓、低渦等。除了上述系統(tǒng)件輻合運(yùn)動(dòng)以外，低空流場(chǎng)中風(fēng)向或風(fēng)速的輻合線、負(fù)變高或負(fù)變壓小心區(qū)都可產(chǎn)生拾升作用。在對(duì)流層中，大尺度上升運(yùn)動(dòng)雖只有1-10cm／s的量級(jí)，但持續(xù)作用時(shí)間長(zhǎng)了就會(huì)產(chǎn)生可觀的抬升作用。例如，5cm／s的上力氣流持續(xù)作用6-12h，就可以使空氣抬升1-2km，這樣強(qiáng)的拾升可把一般的低層逆溫消除掉。在水汽及穩(wěn)定度條件滿足的情況下，有時(shí)只要有低層的輻合就能觸發(fā)不穩(wěn)定能量釋放，造成對(duì)流件天氣。因此，在夏季作對(duì)流性天氣預(yù)報(bào)時(shí)，要特別注意分析低層的輻合流場(chǎng)。㈡地形抬升作用：迎風(fēng)坡和背風(fēng)波。山地迎風(fēng)坡的搶升作用也很大。因此，山地是雷暴的重要源地。㈢局地?zé)崃μ饔?。四、?qiáng)雷爆發(fā)生開展的有利條件1、逆溫層：貯藏不穩(wěn)定能量。2、前傾槽：高空干冷平流，低層暖濕平流。3、低層輻合，高層輻散。4、高、低空急流：高空急流下方強(qiáng)的垂直切變。低空急流輸送暖濕空氣促使大氣不穩(wěn)定。5、中小系統(tǒng)：8．4對(duì)流性天氣的預(yù)報(bào)方法1、鋒面雷暴的預(yù)報(bào)后傾槽，鋒面而雷暴一般發(fā)生在鋒面前后(槽前)。前傾槽，雷爆發(fā)生在槽后、鋒前的區(qū)域內(nèi)。冷鋒雷暴一般生成于冷鋒過境前后2-3h之內(nèi)。靜止鋒或暖鋒上的雷暴多數(shù)是分散的，而且在后半夜出現(xiàn)的時(shí)機(jī)較多。這是因?yàn)楹蟀胍乖祈斴椛浣禍剌^大，使云層變得不穩(wěn)定，從而加強(qiáng)了對(duì)流的開展的緣故。2、高空槽、切變線雷暴的預(yù)報(bào)3、低渦雷暴的預(yù)報(bào)夏季在東北和華北地區(qū)常常出現(xiàn)冷渦雷暴。冷渦雷暴主要出現(xiàn)在冷渦的南部及東南部位，而以出現(xiàn)在東南部位的最為常見。這是因?yàn)槔錅u的東南部與太平洋高壓靠近有很強(qiáng)的氣流輻合的緣故。在冷渦的東北和西北部位也可產(chǎn)生雷暴，但較少。冷渦雷暴一般是與地面冷鋒或高空小橫槽相伴出現(xiàn)和活動(dòng)的。冷渦后部的小橫槽(旋轉(zhuǎn)槽)對(duì)冷渦雷暴的產(chǎn)生和持續(xù)出現(xiàn)起著重要作用。在冷渦控制區(qū)域，在低層850hPa有較明顯的暖濕平流，高層有冷平流的區(qū)域，往往有強(qiáng)雷暴或冰雹出現(xiàn)。東移的西南渦往往在其東部和東南部和濕舌相交處發(fā)生雷暴。4、副熱帶高壓西北部雷暴的預(yù)報(bào)在對(duì)流層低層，副熱帶高壓西北部空氣比擬暖濕，常常儲(chǔ)存大量的不穩(wěn)定能量。在有外來系統(tǒng)侵入或沒有外來系統(tǒng)侵入的情況下，都有發(fā)生雷暴的可能。當(dāng)副高東撤，也可引起不穩(wěn)定能量釋放而造成雷暴。當(dāng)副高西北部有鋒面、低壓、高空槽、切變線、低渦等系統(tǒng)影響時(shí)，副高西北部會(huì)出現(xiàn)較廣的雷暴區(qū)。在副熱帶高壓西北部還經(jīng)常出現(xiàn)低空急流，低空急流對(duì)雷暴、冰雹等對(duì)流性天氣的發(fā)生也有很大影響。溫度層結(jié)曲線與露點(diǎn)曲線呈上干、下濕的“喇叭狀〞配置時(shí)，就有利于形成雷暴大風(fēng)。雷暴大風(fēng)是由于雷暴云中下沉的冷空氣強(qiáng)烈輻散而造成的。雹區(qū)大致有三個(gè)地帶：2-3月以西南、華南和江南為主，4-6月中旬以長(zhǎng)江流域和淮河流域?yàn)橹鳎?月下旬至9月以西北、華北、東北地區(qū)為主。依據(jù)500hPa氣壓場(chǎng)形勢(shì)，配合對(duì)流層低層的特點(diǎn)，將冰雹天氣形勢(shì)劃分為四個(gè)類型：高空冷槽型、高空冷渦型、高空西北氣流型和南支槽型。1、高空冷槽型：前傾槽和后傾槽。主要降雹機(jī)制是鋒面移動(dòng)促使前方暖濕空氣抬升而成。此類降雹按降雹區(qū)和高空槽的相互位置，又可分為槽后和槽前降雹兩個(gè)副類。2、高空冷渦型：據(jù)統(tǒng)計(jì)，雹區(qū)多出現(xiàn)在冷渦的東南象限、距冷渦中心7個(gè)緯距的范圍內(nèi)。這種冷渦可分成東北冷渦、蒙古冷渦、西北冷渦。主要影響地區(qū)在100°E以東，35°N以北。3、高空西北氣流型：在槽后西北氣流里不斷有小股冷空氣滑下來，可促使低層暖濕空氣的不穩(wěn)定能量釋放并形成冰雹。因?yàn)殚L(zhǎng)波槽穩(wěn)定，所以同—地區(qū)可連續(xù)幾天降雹。此型在4-9月都可出現(xiàn)。降雹地區(qū)主要在100°E以東，32°N以北。4、南支槽型：當(dāng)對(duì)流層中、低層暖區(qū)內(nèi)出現(xiàn)輻合中心、輻合帶、切變線等系統(tǒng)時(shí)，暖濕氣流受到抬升，容易造成劇烈的對(duì)流性天氣。降雹天氣主要有三種型式：氣團(tuán)性降雹、鋒面降雹、低空切變降雹。長(zhǎng)江中、下游一帶靜止鋒上，大多數(shù)在高空槽前輻散場(chǎng)誘導(dǎo)作用下容易生成氣旋波，在波前暖區(qū)內(nèi)降雹。除了上述典型的冰雹天氣形勢(shì)外，一般來說，但凡強(qiáng)冷鋒入侵區(qū)；正渦度較大區(qū)；對(duì)流層低層的槽、切變、低壓中心等輻合系統(tǒng)與高空槽前輻散場(chǎng)疊置區(qū)，高空急流與低空急流“集合〞和交叉區(qū)；垂直風(fēng)速切變較大區(qū)等，都是有利于造成冰雹的形勢(shì)。適宜降雹的零度層高度一般在四千米左右，-20℃層高度在400hPa等壓面高度附近或以下有利于降雹。最大及地雹塊半徑與最大上升速度的平方成正比。云砧走向與300hPn風(fēng)向一致。三、對(duì)流性天氣的甚短期預(yù)報(bào)和臨近預(yù)報(bào)進(jìn)行甚短期預(yù)報(bào)和臨近預(yù)報(bào)，在目前主要依靠強(qiáng)化觀測(cè)手段，并對(duì)大量的觀測(cè)資料用電子計(jì)算機(jī)進(jìn)行快速處理，作出實(shí)時(shí)分析、處理和預(yù)報(bào)。第九章低緯度和高原環(huán)流系統(tǒng)9．3太平洋副熱帶高壓副高結(jié)構(gòu)：夏季副高脊線在對(duì)流層中部以下向北傾斜。1、濕度：主要濕舌從大陸高壓脊的西南緣及西緣伸向高壓的北部。2、散度:在高壓區(qū)內(nèi)，低層以輻散占優(yōu)勢(shì)，但主要位于高壓南部，而北部尤其西北側(cè)多為輻合區(qū)。高層，高壓北部為輻散，南部為輻合，并擴(kuò)展到中心局部。3、垂直速度：在對(duì)流層中上層，高壓脊軸南側(cè)存在著廣闊的下沉運(yùn)動(dòng)，北側(cè)及脊軸附近有上升運(yùn)動(dòng)。另外，在對(duì)流層下層脊軸附近為下沉運(yùn)動(dòng)。二、西太平洋副熱帶高壓的變動(dòng)與我國(guó)天氣的關(guān)系：副高西端的脊伸達(dá)我國(guó)沿海，夏季可伸入大陸，冬季在南海上空形成獨(dú)立的南海高壓。在脊線附近，為下沉氣流，多晴朗少云天氣，又因氣壓梯度較小，風(fēng)力微弱，天氣炎熱。高壓脊的北側(cè)與西風(fēng)帶副熱帶鋒區(qū)相鄰，多氣旋和鋒面活動(dòng)，上升運(yùn)動(dòng)強(qiáng)，多陰雨天氣。脊的南側(cè)為東風(fēng)氣流，當(dāng)其中無氣旋性環(huán)流時(shí)，一般天氣晴好，但當(dāng)有東風(fēng)波、臺(tái)風(fēng)等熱帶天氣系統(tǒng)活動(dòng)時(shí)，那么常出現(xiàn)云、雨、雷暴，有時(shí)有大風(fēng)、暴雨等惡劣天氣。當(dāng)脊西伸時(shí)，因其西部地區(qū)原來往往為低壓或槽所控制，故天氣較壞，水汽較多。脊剛到達(dá)時(shí)，下沉氣流尚不十分強(qiáng)烈而天氣卻會(huì)轉(zhuǎn)晴，所以有時(shí)有熱雷暴產(chǎn)生，且這種雷暴多出現(xiàn)在脊西部有小范圍氣旋式風(fēng)切變的地方。隨著脊的進(jìn)一步西伸，下沉氣流逐漸加強(qiáng)，受其控制的地區(qū)那么出現(xiàn)晴朗少云天氣。當(dāng)脊東撤時(shí)，其西部常伴有低槽東移，有上升運(yùn)動(dòng)開展。如果大氣潮濕且不穩(wěn)定，就會(huì)造成大范圍雷陣雨天氣。副高和臺(tái)風(fēng)的關(guān)系：太平洋上的臺(tái)風(fēng)多產(chǎn)生于副高南緣，并沿副高的外圍移動(dòng)。臺(tái)風(fēng)在受其外圍氣流“操縱〞的同時(shí)會(huì)給副高一定的影響，特別當(dāng)臺(tái)風(fēng)強(qiáng)大時(shí)，影響更為顯著。當(dāng)副高呈東西帶狀，且強(qiáng)度比擬強(qiáng)時(shí)，位于其南側(cè)的臺(tái)風(fēng)將西行，且路徑較穩(wěn)定。當(dāng)臺(tái)風(fēng)移到副高西南側(cè)時(shí)，高壓脊便開始東退；在臺(tái)風(fēng)北行時(shí)，高壓脊繼續(xù)東退。而當(dāng)臺(tái)風(fēng)越過脊線后，那么位于臺(tái)風(fēng)南側(cè)的高壓脊又開始西伸。當(dāng)副高脊較弱時(shí)，臺(tái)風(fēng)可穿過其脊，使脊斷裂。9．4南亞高壓二、南亞高壓的活動(dòng)特征：南亞高壓三個(gè)根本的天氣型過程：西部型過程：中心位于90°N以西，長(zhǎng)江流域多雨；東部型過程：中心位于90°N以東，長(zhǎng)江流域少雨；帶狀型過程：東亞夏季風(fēng)環(huán)流系統(tǒng)的準(zhǔn)雙周振蕩；副高和南亞高壓反向擺動(dòng)的準(zhǔn)雙周震蕩。當(dāng)高原經(jīng)度范圍由長(zhǎng)波脊變?yōu)殚L(zhǎng)波槽時(shí)，南亞高壓由西部型轉(zhuǎn)為東部型；當(dāng)高原經(jīng)度范圍由長(zhǎng)波槽變?yōu)殚L(zhǎng)波脊時(shí)，南亞高壓由東部型轉(zhuǎn)為西部型。三、南亞高壓對(duì)我國(guó)和亞洲天氣的影響當(dāng)南亞高壓為西部型過程時(shí)，我國(guó)東部處于長(zhǎng)波槽區(qū)，長(zhǎng)江中下游多雨。9．5赤道輻合帶赤道輻合帶可分為兩種類型。一種是無風(fēng)帶，處于東風(fēng)帶和西風(fēng)帶之間的過渡帶；另一種是信風(fēng)帶，它是東北信風(fēng)與東南信風(fēng)氣流集合地帶。在中南半島經(jīng)度上，赤道輻合帶活動(dòng)于25°N和10°S之間。ITCZ中高層以輻散為主，低層以輻合為主。最北位置可達(dá)22-25°N，影響華南、云貴一帶的天氣。9．6熱帶波動(dòng)和熱帶渦旋一、東風(fēng)波東風(fēng)波：副高南側(cè)對(duì)流層中下層?xùn)|風(fēng)氣流里，常存在一個(gè)槽或氣旋性曲率最大處，呈波狀形自東向西移動(dòng)。經(jīng)典的東風(fēng)波：東風(fēng)風(fēng)速隨高度減弱，東風(fēng)波槽兩側(cè)的輻合輻散分布在對(duì)流層低層較為明顯，槽后東南風(fēng)，對(duì)流層低層槽后輻合，天氣產(chǎn)生于槽后。二、赤道反氣旋在赤道輻合帶云帶的赤道一側(cè)，常有大范圍的少云或無云區(qū)，這往往是低層赤道反氣旋、高壓脊、氣流轉(zhuǎn)換的緩沖帶所在。赤道附近這一風(fēng)向轉(zhuǎn)變或氣流的轉(zhuǎn)換帶，叫做赤道緩沖帶。赤道緩沖帶實(shí)際上是個(gè)高壓脊，在適當(dāng)條件下，它可開展加強(qiáng)，能出現(xiàn)閉合反氣旋中心，形成赤道反氣旋(即赤道高壓)。赤道反氣旋還可北上與北半球副熱帶高壓合并，造成副熱帶高壓加強(qiáng)。另外，當(dāng)赤道反氣旋西移時(shí)，其西部和北部的云團(tuán)也一齊向西移動(dòng)，有些云團(tuán)在西移中不斷開展，有時(shí)可形成西太平洋臺(tái)風(fēng)。9．7云團(tuán)在熱帶地區(qū)衛(wèi)星云圖上經(jīng)常出現(xiàn)的直徑達(dá)4個(gè)緯距以上的白色密蔽云區(qū)，稱為云團(tuán)。伴有大風(fēng)暴雨。云團(tuán)可分為三種類型：尺度較小的“爆玉米花狀〞云團(tuán)、尺度在4×4緯距以上的一般的熱帶云團(tuán)、“季風(fēng)云團(tuán)〞〔發(fā)生于熱帶印度洋和東南亞〕。對(duì)流云系垂直結(jié)構(gòu)分為：流入層、垂直運(yùn)動(dòng)層和流出層。9．8臺(tái)風(fēng)一、概述臺(tái)風(fēng)的范圍與強(qiáng)度：直徑一般為600-1000多千米。臺(tái)風(fēng)的強(qiáng)度是以臺(tái)風(fēng)中心地面最大風(fēng)速和臺(tái)風(fēng)中心海平面最低氣壓為依據(jù)的。臺(tái)風(fēng)的生命史，平均為一周左右。二、臺(tái)風(fēng)的結(jié)構(gòu)臺(tái)風(fēng)流場(chǎng)特性：1．臺(tái)風(fēng)內(nèi)低空風(fēng)場(chǎng)的水平結(jié)構(gòu)可分為三個(gè)不同的局部：臺(tái)風(fēng)大風(fēng)區(qū)：亦稱臺(tái)風(fēng)外圈，直徑一般約為400-600公里，有的可達(dá)8-10個(gè)緯距，外圍風(fēng)力可達(dá)15米/秒，向內(nèi)風(fēng)速急增。臺(tái)風(fēng)渦旋區(qū)：亦稱臺(tái)風(fēng)中圈，是圍繞臺(tái)風(fēng)分布著的一條最大風(fēng)速帶，寬度平均為10-20公里。是臺(tái)風(fēng)破壞力最猛烈、最集中的區(qū)域。一般在臺(tái)風(fēng)前進(jìn)方向的右前方風(fēng)力最為強(qiáng)大。臺(tái)風(fēng)眼區(qū)：亦稱臺(tái)風(fēng)內(nèi)圈。在此圈內(nèi)，風(fēng)速迅速減小或靜風(fēng)。其直徑一般為10-60公里。２．在垂直方向上可分為三層。流入層，指從地面大約到3公里以下的對(duì)流層下層，特別是在1公里以下的行星邊界層內(nèi)，有顯著向中心輻合的氣流。中層，指從3公里到7-8公里的層,這里氣流主要是切向的，而徑向分量很小。流出層，指從中層以上到臺(tái)風(fēng)頂部的對(duì)流層高層，這層內(nèi)氣流主要是向外輻散。三、臺(tái)風(fēng)的移動(dòng)及其預(yù)報(bào)三條根本路徑：西移路徑、西北移路徑、轉(zhuǎn)向路徑。臺(tái)風(fēng)的移動(dòng)速度平均為20-30km／h。向西北方向的內(nèi)力。據(jù)統(tǒng)計(jì)，臺(tái)風(fēng)在東風(fēng)帶移動(dòng)時(shí)，常偏向高壓一側(cè)，其移速約等于500hpa地轉(zhuǎn)風(fēng)速的8