天氣學(xué)全套課件

大型降水天氣過程概述

1含義

大型降水主要是指范圍廣大的降水，降水區(qū)可達(dá)天氣尺度大小，包括連續(xù)性和陣性的大范圍雨雪及夏季暴雨。24小時雨量（mm)<0.10.1~1010~2525~5050~100100~200>200等級微量小雨中雨大雨暴雨大暴雨特大暴雨2降水的分級3降水的影響利弊

4我國各地降水氣候概況（1）各地雨量

年雨量分布極不均勻，從東南沿海向西北內(nèi)陸減少。（2）雨季：即連陰雨期，夏季水汽充沛，降水量多，故夏季的連陰雨期一般稱為雨季。我國絕大多數(shù)雨量集中在夏季，有明顯的雨季、干季之分。全球年降水量分布云貴高原5月下旬-10月下旬青藏高原北部6月中旬-10月下旬華南沿海雨季4月中-10月中旬長江流域6月上旬-9月初華北、東北雨季7月中旬-8月底

特點：

雨季一般出現(xiàn)在夏半年，降水分布不均勻，東南部雨季出現(xiàn)早，結(jié)束晚，雨季中有相對干期。5東亞環(huán)流的季節(jié)變化與我國雨帶活動雨帶：一次降水過程中，降水量相對集中的地帶；侯（旬）內(nèi)平均降水量相對集中的地區(qū)。（1）雨帶活動：西太平洋副熱帶高壓脊線（北側(cè)8-10緯度）100hPa青藏高壓（北側(cè)）副熱帶西風(fēng)急流（南側(cè)）東亞季風(fēng)季節(jié)變化5月中旬-8月下旬雨帶從南往北移5月中旬-6月上旬華南前汛期15oN6月中旬-7月上旬江淮梅雨20-25oN7月中旬—8月下旬華北東北雨季30oN

華南進(jìn)入后汛期8月下旬—10月上旬雨帶從北往南移9月中—10月上旬淮河秋雨期，雨量小20oN兩次北跳三次停滯（2）中國暴雨的分布特征

不僅發(fā)生在沿海，而且出現(xiàn)在內(nèi)陸;

華南沿海和東南沿海的降水量極值多數(shù)由臺風(fēng)引起;

長江中下游和淮河流域暴雨主要由6－7月梅雨鋒上西南渦所引起;

黃河中下游和海河流域的暴雨主要是四川移出的西南渦和青海移出的西北渦造成；暴雨極值與地形有關(guān)，多發(fā)于暖季。§3.1降水的形成與診斷

降水形成過程

水汽方程和降水率

水汽條件的診斷分析

垂直運動條件的診斷分析

地形和摩擦對降水的影響

一、降水形成過程一般降水的形成過程

水汽條件

垂直運動條件

云滴增長條件

微觀過程宏觀過程冰晶效應(yīng)碰撞合并水分循環(huán)過程

云滴增長取決于云層厚度，云層厚度取決于水汽條件和垂直運動條件，因此降水分析就是對水汽條件和垂直運動條件進(jìn)行分析。2暴雨形成條件

充分的水汽供應(yīng)

強(qiáng)烈的上升運動

較長的持續(xù)時間

因此要研究環(huán)流形勢

連續(xù)暴雨的必要前提：副高脊，長波槽，切變線、靜止鋒、大型冷渦等長期穩(wěn)定

天氣尺度系統(tǒng)：短波槽、低渦、氣旋等二、水汽方程和降水率1水汽方程:表示水汽輸送和變化的基本方程比濕

q體積

δxδyδz所含水汽質(zhì)量

ρqδxδyδz單位時間內(nèi)該體積所含水汽的變化量為

在不考慮液態(tài)水和固態(tài)水向體積內(nèi)輸送的情況下，水分質(zhì)量守恒可知水汽變化量決定于四個因子：水平、垂直方向凈流入，蒸發(fā)凝結(jié)和湍流擴(kuò)散。（1）水平方向上水汽的凈流入量

y方向：

同理，x方向：

因此：水平方向水汽凈流入量為

其中,

為水汽通量散度。（2）垂直方向上水汽的凈流入量為

（3）凝結(jié)量

單位時間內(nèi)，單位質(zhì)量空氣凝結(jié)率為C，

則在單位時間內(nèi)，體積中的凝結(jié)

量為此值凝結(jié)時為正，蒸發(fā)時為負(fù)。

（4）湍流擴(kuò)散

湍流擴(kuò)散率：單位時間，單位質(zhì)量空氣塊由湍流擴(kuò)散引起的水汽輸送量d，則單位時間內(nèi)體積內(nèi)湍流擴(kuò)散所引起的水汽輸送量為水汽方程

以連續(xù)方程代入則得水汽方程的另一形式:

如果沒有凝結(jié)或蒸發(fā)，且湍流擴(kuò)散也很小，可以忽略不計，則

這表示空氣質(zhì)塊的比濕保持不變討論:

a.蒸發(fā)c<0

增加

b.凝結(jié)c>0

減少2降水率

設(shè)I是單位時間內(nèi)降落在地面單位面積上的總降水量，稱為降水強(qiáng)度或降水率

3凝結(jié)函數(shù)F為凝結(jié)函數(shù)

F>0當(dāng)有上升運動時有凝結(jié)對凝結(jié)函數(shù)的討論（1）F>0（2）F是由溫度，飽和比濕和氣壓等常規(guī)資料組成，可以觀測得到不足：（1）忽略了亂流的影響，使計算量偏大（2）云不會全部凝結(jié)，使計算量偏大（3）垂直速度的計算有誤差三、水汽條件的診斷分析

1水汽含量

（1）各層比濕或露點

（2）各層飽和程度：在等壓面上分析等（

T-Td）線，用以表示空氣的飽和程度等壓面圖上：

T-Td≤2℃飽和區(qū)

T-Td≤4-5℃濕區(qū)垂直剖面圖：相對濕度

f≥90%飽和區(qū)

（3）濕層厚度

濕層即飽和層，濕層越厚，降水越強(qiáng)。

2可降水量

（1）定義：將一地區(qū)上空整層大氣的水汽全部凝結(jié)并降至地面的降水量稱為該地區(qū)的可降水量。（2）表達(dá)式：

3水汽通量

（1）定義：單位時間通過與水平風(fēng)速

相垂直的單位面積的水汽量.

（2）表達(dá)式:

底邊為單位長度，高為單位百帕的水汽通量為水汽通量水汽通量散度水汽通量水汽通量散度4水汽通量散度

（1）含義：水平水汽通量散度指單位時間、單位體積內(nèi)水汽的水平凈流入或凈流出量（2）表達(dá)式:

輻散

輻合（3）降水率：整層大氣的水汽水平通量散度即為降水率。I=-D比濕平流風(fēng)的散度

5水汽的局地變化由上式可看出，某地區(qū)水汽的局地變化取決于以下四項：比濕平流、比濕垂直輸送、凝結(jié)、蒸發(fā)和湍流擴(kuò)散

（1）比濕平流：濕平流引起局地比濕增加，干平流引起局地比濕減少。（2）比濕垂直輸送：一般低層濕度大于高層，因此某層上升運動將使局地比濕增加，下沉運動將使局地比濕減少。（3）凝結(jié)、蒸發(fā)：凝結(jié)時使局地比濕減少，蒸發(fā)時使局地比濕增加。（4）

湍流擴(kuò)散：湍流擴(kuò)散在垂直方向主要使水面和下墊面蒸發(fā)的水汽向上輸送到高層大氣中去，一般在大型降水中不考慮。四項比較：降水產(chǎn)生之前：降水產(chǎn)生之后：

四、垂直運動條件的診斷分析主要通過分析水平風(fēng)場和溫壓場來判斷垂直運動

1用連續(xù)方程診斷垂直運動

公式推導(dǎo)：

“P”系中的連續(xù)方程為：（1）從下往上積分：討論：

（2）從大氣層頂（p=0）向下積分

討論：

（3）補償原理（整層積分）高層輻散低層輻合，P層有上升運動高層輻合低層輻散，P層有下沉運動低層散度的診斷①用850、700百帕上的風(fēng)向風(fēng)速來診斷輻合上升運動的強(qiáng)度及降水

輻合型之一輻合型之二陰影區(qū)為降水區(qū)陰影區(qū)為降水區(qū)輻合型之三陰影區(qū)為降水區(qū)②用低層變壓場來判斷垂直運動變壓風(fēng)：

兩邊取散度得：

在正變壓中心有輻散下沉運動，負(fù)變壓中心有輻合上升運動，中心數(shù)值愈大，愈顯著。高層散度的診斷簡化的渦度方程

a.高層多半是帶狀波動流型

b.與降水相聯(lián)系的高空槽脊主要是短波

討論：

a.槽前脊后，有正相對渦度平流，高層輻散，有上升運動

b.槽后脊前，有負(fù)相對渦度平流，高層輻合，中層有下沉運動用ω方程診斷垂直運動（用某一層上的溫壓場）絕對渦度平流隨高度變化溫度平流的拉普拉斯非決熱加熱的拉普拉斯（1）熱成風(fēng)對相對渦度的平流有上升運動有下沉運動渦度平流和冷暖平流對垂直運動的貢獻(xiàn)渦度平流和冷暖平流對垂直運動的貢獻(xiàn)相反（2）非絕熱加熱的作用

加熱有上升運動冷卻有下沉運動

在非絕熱加熱作用中，以凝結(jié)潛熱釋放為主。滿足潛熱釋放的條件為:①摩擦層中有水汽通量的凈輻合；②有其他原因造成的上升運動；③空氣近于飽和，例如規(guī)定T-Td≤4℃.降水對上升運動的反饋作用在數(shù)值預(yù)報中，稱

為加熱函數(shù)。對流參數(shù)化：常用某些大尺度的參數(shù)表示加熱函數(shù)，把中小尺度的凝結(jié)潛熱加熱用大尺度的量表示，稱為加熱函數(shù)參數(shù)化或?qū)α鲄?shù)化。五、地形和摩擦對降水的影響

㈠地形的動力作用

1．強(qiáng)迫抬升

2.地形輻合

㈡地形的云物理作用

1.對流層中部層狀云和低云的相互作用

2.對流層中部層狀云和積雨云的相互作用

3.積雨云和低空層狀云的相互作用

4.對流層中部不穩(wěn)定和低云的相互作用

㈢摩擦作用

討論：

低壓氣旋

上升

高壓反氣旋

下沉§3.2大范圍降水的環(huán)流特征

我國的雨季一般開始于夏季風(fēng)爆發(fā)，止于夏季風(fēng)撤退，雨帶的南北位移是和東亞環(huán)流的季節(jié)變化有關(guān)，受副高脊線、青藏高壓脊線、副熱帶西風(fēng)急流和東亞季風(fēng)季節(jié)變化影響。

華南前汛期降水

江淮梅雨

華北與東北雨季降水

長江中下游春季連陰雨

行星尺度天氣系統(tǒng)對暴雨的作用一、華南前汛期降水

華南是指武夷山-南嶺以南的廣西、廣東、福建和海南等省區(qū)區(qū)域，雨期長，雨量大，可分為兩個雨季：華南前汛期：西風(fēng)帶環(huán)流系統(tǒng)與熱帶季風(fēng)系統(tǒng)相互作用形成的降水華南后汛期（臺風(fēng)汛期）：由臺風(fēng)，ITCZ等熱帶系統(tǒng)造成的降水1一般特征

（1）4-6月為華南前汛期，降水主要發(fā)生在副高北側(cè)的西風(fēng)帶中，5月中旬雨量迅速增大進(jìn)入盛期

（2）5月中旬以前，大雨帶位于華南北部，主要是鋒面降水

（3）5月中旬以后，受季風(fēng)影響，大雨帶移至華南沿海，降水量增大，主要為暖區(qū)降水2華南前汛期降水特點

（1）降水有兩個大值帶：武夷山到南嶺南麓,沿海（2）多暴雨，以6月最多（3）暖區(qū)降水，降水量比鋒面降水大3－

5倍，局地性強(qiáng)，降水范圍小

（4）夜雨現(xiàn)象明顯兩脊一槽型特征：烏拉爾山以東的西伯利亞西部和亞洲東岸的中高緯度地區(qū)為高壓脊，貝加爾湖地區(qū)為低槽兩脊一槽型兩槽一脊型特征：中亞地區(qū)為脊，烏拉爾山以東的西伯利亞西部和亞洲東岸為低槽。兩脊一槽型多波型華南前汛期暴雨500hPa環(huán)流型

多波型中高緯環(huán)流呈多波狀，振幅較小，在歐亞大陸范圍內(nèi)，高緯地區(qū)至少有2個以上的低壓中心；與低壓中心相對應(yīng)的移動性低槽活動較為頻繁；同時，南支波動也較為頻繁。共同點

是西風(fēng)帶環(huán)流系統(tǒng)與熱帶季風(fēng)系統(tǒng)相互作用形成的降水副熱帶高空西風(fēng)急流北跳穩(wěn)定在30°N以北副熱帶高壓脊穩(wěn)定在18°N附近或以南地區(qū)，華南上空為平直西風(fēng)帶，底層常存在南北兩條低空急流中高緯均有低槽活動，北方冷空氣與活躍的東亞季風(fēng)氣流交匯于華南200百帕中南半島上南亞高壓控制

3鋒前暖區(qū)暴雨觸發(fā)機(jī)制:

鋒前暖區(qū)暴雨是華南前汛期暴雨的一個重要特色。

①邊界層內(nèi)侵入的淺薄冷空氣②地形作用：強(qiáng)迫抬升和地形輻合③海陸分布的作用：海陸摩擦不同造成的輻合；海陸風(fēng)（白天海風(fēng)夜里陸風(fēng)）海風(fēng)輻合1979年5月14日時崖縣至宜昌空間剖面（實線為θse(k),虛線為鋒區(qū)上下界，陰影區(qū)為主要雨區(qū)）1977年6月21日雷州半島海風(fēng)輻合線雙實線為輻合線，單實線為等溫線，虛線為1小時變壓零線（已除去日變化）二、江淮梅雨1概念及特點

含義：每年初夏，在湖北宜昌以東28°-34°N之間的江淮流域到日本南部這以狹長區(qū)域常會出現(xiàn)連陰雨天氣，雨量很大。由于這一時期正是江南梅子的黃熟季節(jié)，故稱為“梅雨”。又因此時空氣濕度大，溫度高，百物極易受潮霉?fàn)€，因而又有“霉雨”之稱。

2梅雨的氣候特征

（1）天氣特征：長江中下游多陰雨天氣，雨量充沛，相對濕度很大，日照時間短，降水一般為連續(xù)性，但常間有陣雨或雷雨，有時可達(dá)暴雨程度。

（2）

出入梅時間：

①典型梅雨

入梅：6月中旬6日-15日

梅雨期長約20至24天左右

出梅：7月上旬6日-10日

②早梅雨早梅雨是出現(xiàn)于5月份的梅雨,平均開始日期為5月5日，梅雨天數(shù)平均為14天,它的主要天氣特征與典型梅雨相同,不同的是梅雨期較早出梅后主要與帶不是北躍而是南退,以后雨帶如果再次北躍,就會出現(xiàn)典型梅雨。（3）梅雨的年際變化：

表現(xiàn)在梅雨的起訖時間、長度差異和梅雨雨量、地區(qū)分布差異這兩個方面。

①豐梅類（占30%）

②枯梅類（占20%）

③雨帶類（占50%）3

環(huán)流特征

副高西伸北跳，控制華南地區(qū)，整個東亞環(huán)流完成了從春到夏的調(diào)整，雨帶同時北跳，華南汛期結(jié)束，江淮梅雨開始，印度季風(fēng)爆發(fā)，副熱帶西風(fēng)急流從印度北部跳到高原北部，100hPa反氣旋軸線北跳到34°N。梅雨的開始與這個地區(qū)穩(wěn)定而持續(xù)的西南季風(fēng)的建立一致。（1）高層：江淮上空維持一個強(qiáng)大的暖性反氣旋（南亞高壓）1973年6月21－25日08時200hPa候平均圖（虛線為200hPa與500hPa的高度差）（2）中層（500hPa)：

①副熱帶地區(qū)：西太平洋副高呈帶狀分布,其脊線從日本南部一直伸向我國華南，略呈東北-西南走向，120°E

處的脊線位置穩(wěn)定在22°N左右。

②中緯度地區(qū)：巴爾喀什湖及東亞東岸（河套到朝鮮之間）建立了兩個穩(wěn)定淺槽。

③高緯度地區(qū)：為阻高活動區(qū)

阻高類型可分為三類：（50°-70°N）單阻型、雙阻型、三阻型單阻型：阻高位于貝加爾湖北方。雙阻型（標(biāo)準(zhǔn)型）：西阻高位于烏拉爾山附近，東阻高在雅庫茨克附近。三阻型：東阻高位于亞洲東部勒拿河、雅庫次克一帶；西阻高位于歐洲東部；中阻高位于貝加爾湖西北方。

(3)低層：在850百帕或700百帕上為江淮切變線，切變線之南有與之近乎平行的低空西南風(fēng)急流，有時切變線上有西南渦東移。1973年6月22日08時850hPa流線分析（粗實線為切變線或輻合線，雙線箭頭為低空急流軸，虛線為等風(fēng)速線）梅雨期各層環(huán)流概略圖地面：①地面圖上江淮流域有靜止鋒停滯，若

500百帕平直西風(fēng)帶上有較弱的低槽東移，則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產(chǎn)生江淮氣旋。②中緯西風(fēng)帶上有較強(qiáng)的低槽東移時，靜止鋒波動能發(fā)展為完好的鋒面氣旋4江淮梅雨鋒結(jié)構(gòu)特點梅雨鋒：梅雨期間的靜止鋒，稱為梅雨鋒。它是夏季季風(fēng)氣流和極地氣團(tuán)或變性極地大陸氣團(tuán)之間的輻合線，具有熱帶輻合帶性質(zhì)。特點：鋒面兩側(cè)水平溫度梯度小，濕度梯度較大。原因：①鋒面北側(cè)大陸增暖較鋒前快：變性冷高壓控制，氣流下沉干絕熱增溫，抵消了冷平流的降溫作用;②鋒前低層增溫大于高層：輻射使地面增溫，通過感熱加熱使大氣增溫。1991年5月19日-7月13日降水量圖（單位：毫米）左上圖為同期長江中下游5個代表站各站降水量與該站同期常年降水量（斜線區(qū)）的比較月平均高度場1991年6月北半球500hPa位勢高度與矩平1991年6月北半球500hPa位勢高度與矩平距平場8500hPa溫度（實線）和比濕（虛線）沿110°E的時間緯度剖面圖（a）（b）三、華北和東北雨季降水

7月中旬至8月下旬，江淮梅雨期結(jié)束，雨帶移至華北和東北地區(qū)形成本地區(qū)雨季。對應(yīng)副熱帶高壓的再次北跳（副高脊位于28°-30°N），并到達(dá)最北位置，熱帶輻合帶也到達(dá)20°N。

1、氣候概況

（1）降水強(qiáng)度大，持續(xù)時間短;

（2）降水的局地性強(qiáng)，年際變化大;

（3）降水時段集中;

（4）暴雨與地形關(guān)系密切。

2、環(huán)流特征

（1）東高西低或兩高對峙（a）（2）貝加爾湖形成阻高，三高并存

（b）（3）北方形成高壓壩，北上臺風(fēng)深入內(nèi)陸受阻停滯或切斷冷渦穩(wěn)定少動

（c）3、產(chǎn)生特大暴雨的關(guān)鍵系統(tǒng)—日本海高壓

（1）作用：

①阻擋低槽的東移，并和槽后青海高壓脊對峙形成南北向切變線，使西南渦在此停滯；

②日本海高壓南側(cè)的東或東南氣流可向華北地區(qū)輸送水汽.

（2）日本海高壓的形成

①大陸高壓東移經(jīng)過河套、華北地區(qū)到達(dá)海上，穩(wěn)定后形成日本海高壓.

②副高北移或西伸進(jìn)入日本海，形成日本海高壓.

③以上兩者的結(jié)合

（3）性質(zhì)：

具有副熱帶高壓的性質(zhì)，為深厚的暖性高壓系統(tǒng)四、長江中下游春季連陰雨1、特點：3－4月我國長江中下游各省出現(xiàn)的持續(xù)5－7天或10天以上的陰雨天氣，有時一次接著一次，致使陰雨天氣持續(xù)一個月以上。低溫陰雨。

2、環(huán)流型：

①歐亞阻高型

②北方大低渦型均為南支急流與北支急流上槽脊位相不同造成（a）歐亞阻高型500hPa形勢（b）北方大低渦型500hPa形勢五、行星尺度天氣系統(tǒng)對暴雨的作用

暴雨是各種天氣尺度系統(tǒng)相互作用的結(jié)果，尤其是特大暴雨或持續(xù)性暴雨都是在幾種尺度的天氣系統(tǒng)（行星尺度、天氣尺度、中小尺度）明顯有相互作用的情況下，大系統(tǒng)制約和孕育小系統(tǒng)的發(fā)生和發(fā)展，小系統(tǒng)產(chǎn)生以后成長壯大，反過來對大系統(tǒng)起作用，使整個暴雨系統(tǒng)能繼續(xù)維持和加強(qiáng)。

大范圍行星尺度系統(tǒng)制約了天氣尺度系統(tǒng)和中間尺度系統(tǒng)的活動，天氣尺度系統(tǒng)又制約了直接造成暴雨的中尺度系統(tǒng)的發(fā)生和發(fā)展移動，而中尺度系統(tǒng)又決定著小尺度的活動。另一方面，中小尺度系統(tǒng)的反饋作用又可使天氣尺度系統(tǒng)得到維持和加強(qiáng)。這反過來又影響中尺度天氣系統(tǒng)活動的強(qiáng)度。1、行星尺度天氣系統(tǒng)含義：

水平尺度3000公里-8000公里的天氣系統(tǒng)，包括副高、阻塞高壓、長波槽脊、熱帶輻合帶（ITCZ）、高空急流、洋中槽等。

分為：穩(wěn)定緯向型穩(wěn)定經(jīng)向型

行星尺度天氣系統(tǒng)只能控制影響暴雨的天氣尺度系統(tǒng)，其本身并不能決定會否有暴雨出現(xiàn)。在同一種行星波形勢下，有時會產(chǎn)生暴雨，有時不會，這必須結(jié)合天氣尺度系統(tǒng)和中尺度系統(tǒng)分析，因為行星尺度系統(tǒng)只起著提供有利于暴雨發(fā)生的環(huán)流背景。2、對暴雨的作用①影響和制約天氣尺度系統(tǒng)影響天氣尺度系統(tǒng)的移動速度影響天氣尺度系統(tǒng)的強(qiáng)度變化使影響暴雨的天氣尺度系統(tǒng)能重復(fù)出現(xiàn)，造成持續(xù)性暴雨造成不同尺度天氣系統(tǒng)的相互作用②決定暴雨區(qū)的水汽來源或水汽通道，將南海、孟加拉灣和太平洋的水汽不斷向暴雨區(qū)輸送③大致決定了雨帶發(fā)生的地點、強(qiáng)度和持續(xù)時間：大范圍雨區(qū)一般出現(xiàn)在長波槽前3、幾種行星尺度系統(tǒng)的具體作用

1.西風(fēng)帶長波槽

①巴爾喀什湖大槽

②貝加爾湖大槽

③太平洋中部大槽

④青藏高原西部低槽

2.阻塞高壓阻塞高壓

①烏山阻高

②雅庫次克-鄂霍茨克海阻高

③貝加爾湖阻高

3.副熱帶高壓

4.熱帶環(huán)流

西風(fēng)帶環(huán)流：以長波系統(tǒng)或阻塞系統(tǒng)為主，移動緩慢，變化比較小使中高緯度的環(huán)流形式在一定時期內(nèi)保持相對穩(wěn)定使引起暴雨的天氣尺度系統(tǒng)在同一地區(qū)多次出現(xiàn)，或者造成天氣尺度系統(tǒng)出現(xiàn)停滯

當(dāng)長波系統(tǒng)出現(xiàn)強(qiáng)烈發(fā)展，大尺度形勢經(jīng)向度大。使得北方冷空氣可以到達(dá)較低的緯度，暖空氣到達(dá)很北的緯度，同時較低緯度的氣旋性系統(tǒng)可向北方移動副熱帶系統(tǒng)：同我國暴雨關(guān)系密切。

副高的位置決定了水汽通道，水汽常沿副高西側(cè)的南風(fēng)或副高西南側(cè)的東南風(fēng)輸送，當(dāng)副高西北側(cè)或南側(cè)低空有偏南風(fēng)出現(xiàn)時，水汽輸送更強(qiáng)

對流層上部青藏高壓的活動對暴雨影響也很顯著，當(dāng)它東移時，會與副高打通，阻擋臺風(fēng)或西南渦北上，造成臺風(fēng)或西南渦的停滯或少動熱帶環(huán)流系統(tǒng)：是暴雨的主要水汽來源。尤其盛夏華北暴雨場出現(xiàn)在熱帶輻合帶和臺風(fēng)北上的時期。ITCZ北上時，副熱帶高壓也北上。孟加拉灣風(fēng)暴或低壓能將大量水汽輸送到我國西南地區(qū)?！?.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)降水為主天氣尺度系統(tǒng)包括：鋒面、氣旋、高空槽、低空切變線、高空冷渦、低空低渦、低空急流、臺風(fēng)及東風(fēng)波等，尺度一般在1000-3000公里

切變線

低空低渦

高空冷渦

低空急流

高空槽（短波槽）

鋒面氣旋

天氣尺度系統(tǒng)對暴雨的作用一、切變線1含義：一般把出現(xiàn)在低空（850和700百帕面上）風(fēng)場上具有氣旋式切變的不連續(xù)線稱為切變線。

2.季節(jié)變化：時間副高脊線位置切變線活動地區(qū)名稱5-6月20°N以南華南華南切變線6月-7月初22°-25°N江淮流域江淮切變線7月中旬-8月30°-35°N華北華北切變線3.江淮切變線

類型：①冷鋒式切變線

②暖鋒式切變線

③靜止鋒式切變線低渦與切變線（虛線為產(chǎn)生低渦前的切變線）

4.江淮切變線的降水（1）大多數(shù)江淮切變線過程都能帶來暴雨.

（2）降水區(qū)多位于地面鋒線的北部、700百帕切變線以南地區(qū)。

（3）風(fēng)速偏南分量越大，而鋒面坡度愈陡，則上升運動愈強(qiáng)，降水量愈大。

（4）冬半年多連續(xù)性降水，雨區(qū)較寬而雨量較??；夏半年常出現(xiàn)雷陣雨，降水區(qū)窄而降水量大。5.江淮切變線的形成

700百帕槽線在移動過程中，南端受副高阻擋，槽線停滯或移動緩慢，而北端則繼續(xù)東移，使槽線順轉(zhuǎn)而成為東西走向的切變線。

6.江淮切變線的移動（1）高空槽加深，地面氣旋發(fā)展，槽后切

變線南移。

（2）冷鋒式切變線南移，暖鋒式切變線北

移，有西南渦沿切變線東移，切變線

經(jīng)歷南北擺動。

（3）西太副高脊加強(qiáng)北上，整個切變線北

抬；反之，南移。

7.江淮切變線的轉(zhuǎn)換

（1）含義：舊的切變線消失，新的切

變線建立過程，即切變線的新陳

代謝過程。

（2）過程:

（a）（b）（c）8.切變線的消失

(1)切變線南移逆轉(zhuǎn)為西風(fēng)帶低槽而消失

(2)切變線北方小高壓合并于副熱帶高壓

而消失

（c）切變線逆轉(zhuǎn)為低槽二、低空低渦：指存在于地面2-3公里上空的閉合小低壓，包括西南渦、西北渦、高原渦等

1.西南渦

含義：一般指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。

1958年3月21日700hPa圖2.西南渦的形成

(1)地形的作用

①背風(fēng)坡的減壓作用

②繞流與側(cè)向摩擦作用

(2)500百帕上有高原槽東移，槽前正

渦度平流造成低層減壓

(3)700百帕上有輻合氣流的環(huán)流形勢

3.西南渦的移動

(1)西南渦移出的年平均頻數(shù)占其總數(shù)的41%

(2)移動路徑:

①向東南移動京貴州、湖南、江西、福

建出海，有時會影響到廣西、廣東；

②沿長江東移入海；

③向東北方向移動，經(jīng)陜西、華北地區(qū)

出海，有時甚至可進(jìn)入東北地區(qū)。

(3)與太平洋高壓的關(guān)系:

①東亞沿海大槽顯著發(fā)展，太平洋高壓位置偏南，低渦多向東南方向移動；

②東部無大槽，太平洋高壓較強(qiáng)，低渦多向東北方向移動；

③太平洋高壓強(qiáng)度較弱或正常，低渦都向正東方向移動。

(4)西南渦的移向與相應(yīng)的500百帕面上氣流方向基本一致，但略偏南些；移速則為500百帕面上風(fēng)速的50%-70%；(5)位于切變線上的西南渦，常沿切變線東移。

4.西南渦的發(fā)展（1）冷空氣從低渦的西部或西北部侵入，低渦東移發(fā)展；

冷空氣從東或東北部侵入低渦，則使西南渦的氣旋式環(huán)流減弱，使低渦填塞。（2）500百帕上青藏高原低槽發(fā)展東移，有利于西南渦的東移和發(fā)展。

5.西南渦的天氣

(1)低渦在原地時,可產(chǎn)生陰雨天氣；低渦移出時，95.5%有降水，雨區(qū)主要分布在低渦的中心區(qū)和低渦移向的右前方。

(2)低渦天氣有日變化，一般夜間或清晨比白天壞些。

(3)西南渦發(fā)展東移時，雨區(qū)也擴(kuò)大東移，降水強(qiáng)度增加，同時引起地面鋒面氣旋的發(fā)生發(fā)展，大風(fēng)、低云、惡劣能見度等也隨

之出現(xiàn)。西南渦中的變壓分布三、高空冷渦

1含義：高空冷渦是大尺度的環(huán)流系統(tǒng)，從低空到高空都有表現(xiàn)，是比較深厚的系統(tǒng)，如東北冷渦、華北冷渦等。

2東北冷渦

含義：指我國東北附近地區(qū)具有一定強(qiáng)度（閉合等高線多于兩根）、能維持3－4天、且有深厚冷空氣（厚度至少達(dá)300－400百帕）高空的氣旋性渦旋，出現(xiàn)時間以5－6月為最多，8月和3、4月為最少。

3.東北冷渦的發(fā)生發(fā)展過程

①高空西風(fēng)槽加深，槽的南部斷離母體而形成冷渦（與切斷低壓形成相同）

②兩個或更多的低壓北上與東北低壓合并，于是高空槽充分加深形成冷渦4.東北冷渦的天氣——具有不穩(wěn)定的特點

冬季：持續(xù)性低溫天氣，出現(xiàn)冰晶結(jié)構(gòu)低云，可以有很大的陣雪

夏季：對流性不穩(wěn)定，常造成雷陣雨天氣東北冷渦形成過程四、低空急流1.定義：是與夏季強(qiáng)降水相聯(lián)系的、位于600-900百帕之間的水平動量相對集中的氣流帶。日常工作中常把850或700百帕等壓面上，風(fēng)速≥12米/秒的西南風(fēng)極大風(fēng)速帶稱為低空急流。2.特征：

水平方向：急流兩側(cè)有較強(qiáng)的風(fēng)速水平切變垂直方向：

a.具有風(fēng)速極大值，急流上下均有明顯的風(fēng)速垂直切變，主要存在于夏季，與暴雨相聯(lián)系；b.急流上下風(fēng)速均隨高度減少，只是在急流之上隨高度減弱較慢或風(fēng)速上下幾乎相等，主要存在于冬半年與強(qiáng)降水（雪）相聯(lián)系，出現(xiàn)次數(shù)較少。超地轉(zhuǎn)特性3.環(huán)流背景與結(jié)構(gòu)

（1）低空急流的位置

①低層：850或700百帕

位于副高西側(cè)或北側(cè)，它的左側(cè)經(jīng)常有低空切變線和低渦活動。

②高層：200百帕

位于高空西風(fēng)急流入口區(qū)的右側(cè)或南亞高壓東部脊線附近。（2）雨區(qū)位置：低空急流左側(cè)低空切變線右側(cè)（3）低空急流的走向

①5、6月份:低空急流呈東西向或東北東-

西南西向，吹WSW風(fēng)。7、8月份:低空急流呈南北向或東北-西南向，吹S風(fēng)或SW

風(fēng)。

②南方低空急流多呈緯向型，北方的低空急流多呈經(jīng)向型。4.LLJ的形成和維持機(jī)制

（1）經(jīng)向垂直反環(huán)流與LLJ的形成和維持高空急流入口區(qū)的右側(cè)，高空輻散，低層氣壓降低，偏北氣流沿南亞高壓東側(cè)吹至JE的北側(cè)輻合下沉。由于高空輻散，低層減壓，副高北側(cè)氣壓梯度加大，輻合上升并有西南渦生成，同時氣壓梯度力做功使氣流加速，西南風(fēng)增同時經(jīng)向垂直反環(huán)流形成。

(2)經(jīng)向垂直正環(huán)流與LLJ的形成

若高層有南支槽，槽前有

高空輻散，輻散氣流向北流動，氣壓力做功使西南風(fēng)加強(qiáng)，從而加強(qiáng)高空西風(fēng)急流，并在高空西風(fēng)急流的北側(cè)（即急流入口區(qū)的左側(cè)）下沉，向南流，匯入暴雨區(qū)的上升氣流，構(gòu)成一個經(jīng)向垂直正環(huán)流。

5.低空急流與暴雨

（1）低空急流的出現(xiàn)有利于暴雨的形成

①輸送水汽，水平水汽通量輻合

②輸送暖濕氣流，導(dǎo)致大氣產(chǎn)生不穩(wěn)定層結(jié)

③產(chǎn)生上升運動

（2）暴雨產(chǎn)生于低空急流的左前方（200公里）（3）低空急流與暴雨相互作用——經(jīng)向垂直環(huán)流與暴雨的相互作用

6.低空急流的活動

華南前汛期的低空急流可分為三類：

(1)南移類

(2)北移類

(3)復(fù)合類

高空槽（短波槽）

1后傾槽2前傾槽鋒面氣旋暖鋒

鋒的摩擦輻合上升

鋒面強(qiáng)迫抬升

高空槽前系統(tǒng)性上升

負(fù)變壓的輻合上升

降水區(qū)在鋒前槽前冷鋒

鋒的摩擦輻合上升

鋒面抬升

高空槽前系統(tǒng)性上升

正變壓的輻散下沉降水區(qū)在鋒后3槽后冷鋒鋒的摩擦輻合上升鋒的強(qiáng)迫抬升高空槽后系統(tǒng)性下沉正變壓的輻散下沉降水區(qū)在鋒前（不穩(wěn)定）

4暖區(qū)摩擦輻合作用小，高空槽前系統(tǒng)性上升，降水小或無降水。氣旋波頂

摩擦輻合上升最強(qiáng)

高空槽前系統(tǒng)性上升，有較大降水七天氣尺度系統(tǒng)對暴雨的作用

1制約形成暴雨的中尺度系統(tǒng)的活動

（1）可提供中尺度天氣系統(tǒng)生成的條件或環(huán)境場（2）天氣尺度的上升運動是中尺度系統(tǒng)發(fā)生的觸發(fā)條件（促成不穩(wěn)定能量釋放的觸發(fā)條件）（3）對中尺度系統(tǒng)起組織和增強(qiáng)作用（4）決定中小尺度移動的方向（中小尺度系統(tǒng)生成后,一般沿對流層中層（

700或500百帕）氣流移動）2造成暴雨區(qū)的水汽集中低空大范圍的水平輻合場，可造成水汽輻合，使暴雨區(qū)水汽有集中的趨勢，為暴雨的發(fā)生提供充足的水汽條件大尺度輻合場中的上升運動使?jié)駥釉龊瘛?在天氣尺度系統(tǒng)中上下不同性質(zhì)的平流造成位勢不穩(wěn)定層結(jié)4天氣尺度系統(tǒng)中風(fēng)速垂直切變有利于中小尺度系統(tǒng)的發(fā)生和維持5對暴雨作用的天氣尺度系統(tǒng)的活動特點

（1）當(dāng)天氣尺度系統(tǒng)強(qiáng)烈發(fā)展或停滯擺動時，易造成較強(qiáng)而持續(xù)的暴雨（2）各種天氣尺度系統(tǒng)的迭加會使降水量加大（3）在穩(wěn)定的環(huán)流形勢下，天氣尺度系統(tǒng)沿同一路徑移動，若干個系統(tǒng)重復(fù)作用，形成持續(xù)性特大暴雨§3.4暴雨中尺度系統(tǒng)

中尺度天氣系統(tǒng)：是直接產(chǎn)生暴雨的天氣系統(tǒng)，水平尺度10-300km，生命史幾小時，地面輻合量級降水強(qiáng)度可達(dá)10mm/小時。是直接產(chǎn)生暴雨的天氣系統(tǒng)，垂直運動強(qiáng)，輻合量級大，有明顯的位勢不穩(wěn)定層結(jié)，可造成強(qiáng)烈的暴雨，對積云對流活動有明顯的組織增強(qiáng)作用。

中尺度雨團(tuán)

中尺度雨帶

中尺度系統(tǒng)的不穩(wěn)定發(fā)展及觸發(fā)條件

暴雨中尺度系統(tǒng)的觸發(fā)條件一中尺度雨團(tuán)

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

的低空輻合，這就是說，中尺度雨團(tuán)是由中尺度擾動將小尺度的積云對流組織而成。在雷達(dá)平面位置顯示器上表現(xiàn)為由明亮的回波單體組成的中尺度回波團(tuán)。在距離高度顯示器上則表現(xiàn)為柱狀回波。

據(jù)分析，與中尺度雨團(tuán)相配合的中尺度系統(tǒng)有中尺度低壓（或負(fù)變壓中心）、氣旋性輻合中心、輻合線和切變線等。1.中尺度低壓

中尺度雨團(tuán)常與中尺度低壓相配合（并伴有負(fù)變壓中心）。

2.中尺度輻合中心

流線從各個方向氣旋式地朝一點輻合形成輻合中心。

3.中尺度切變線

在切變線上有明顯的氣旋式風(fēng)向轉(zhuǎn)變。

4.中尺度輻合線

在輻合線前方風(fēng)速小，后方風(fēng)速大，在輻合線上，有較強(qiáng)的風(fēng)速輻合。二.中尺度雨帶

在大尺度天氣背景下產(chǎn)生的中尺度雨團(tuán)有時排列成帶狀，稱為中尺度雨帶。

三.中尺度系統(tǒng)的不穩(wěn)定發(fā)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)定發(fā)展的環(huán)境條件；另一是不穩(wěn)定發(fā)展的觸發(fā)條件對稱不穩(wěn)定

當(dāng)大氣處于弱的層結(jié)穩(wěn)定狀態(tài)時，雖然在垂直方向上不能有上升氣流的強(qiáng)烈發(fā)展，但在一定條件下可以發(fā)展成斜升氣流。這種機(jī)制稱為對稱不穩(wěn)定。它可以用來解釋與鋒面相平行的中尺度雨帶的形成和發(fā)展。

對稱穩(wěn)定度是大氣中垂直方向上的靜力穩(wěn)定度和水平方向上的慣性穩(wěn)定度相結(jié)合而產(chǎn)生的一種大氣在斜升方向運動的穩(wěn)定度判據(jù)。四、暴雨中尺度系統(tǒng)的觸發(fā)條件

當(dāng)天氣尺度系統(tǒng)所形成的不穩(wěn)定環(huán)境條件已具備時，只要存在使大氣抬升的觸發(fā)條件，中尺度雨團(tuán)、雨帶及與其相伴的中尺度系統(tǒng)即可生成。這些觸發(fā)條件有：

1.鋒面抬升

2.露點鋒或干鋒抬升

3.能量鋒與Ω系統(tǒng)的觸發(fā)

4.地形抬升作用

5.近地層加熱的不均勻性

6.重力波的抬升作用

7.雷暴前方偽冷鋒的抬升作用

8.海陸風(fēng)輻合抬升

中間尺度天氣系統(tǒng)：300－1000公里，在天氣尺度背景下發(fā)生發(fā)展，二者可相互轉(zhuǎn)換，是產(chǎn)生暴雨的天氣系統(tǒng)。小尺度天氣系統(tǒng)，積雨云是暴雨中的降水單體，是構(gòu)成中尺度暴雨系統(tǒng)的基本成分，也決定降水效率。§3.5不同高度急流對暴雨生成的作用

參考高空西風(fēng)急流的定義，使用緯向風(fēng)分量和經(jīng)向風(fēng)分量來定義低空急流和超低空急流（即900hPa以下的極大風(fēng)速軸），下面以1998年7月22日08時至14時發(fā)生在長江中游的一次大暴雨為例，來說明高空西風(fēng)急流、低空西風(fēng)急流和超低空西風(fēng)急流對暴雨生成的作用。

超低空南風(fēng)急流對暴雨的作用

低空西風(fēng)急流對暴雨的作用

高空西風(fēng)急流對暴雨的作用一.超低空南風(fēng)急流對暴雨的作用

1.是暴雨區(qū)所需水汽的提供者

2.是暴雨區(qū)超低空對流不穩(wěn)定層結(jié)的建立者和維持者

3.是暴雨區(qū)超低空天氣尺度上升氣流的建立者和對流不穩(wěn)定能量釋放的觸發(fā)者二.低空西風(fēng)急流對暴雨的作用

1.是暴雨區(qū)低空對流不穩(wěn)定層結(jié)的建立者和維持者2.是暴雨區(qū)低空天氣尺度上升氣流的建立者和對流不穩(wěn)定能量釋放的觸發(fā)者三.高空西風(fēng)急流對暴雨的作用

高空西風(fēng)急流的作用主要表現(xiàn)在其強(qiáng)的風(fēng)速切變和水平切變。

綜上所述，3種急流在這次暴雨過程中皆具有重要作用，相對來說，超低空南風(fēng)急流起到了決定性的作用，因為大量的水汽通量輻合是暴雨產(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。1、我國主要雨帶的季節(jié)性變動有什么規(guī)律？2、降水形成的物理條件是什么？暴雨形成的決定因素有哪些？3、試說明水汽方程的物理意義？4、何謂可降水量？何謂可降水率？5、什么是水汽通量？什么是水汽通量散度？如何計算水汽通量和水汽通量散度？6、比濕局地變化與什么因素有關(guān)？7、定性判斷垂直運動的方法有哪些？其理論依據(jù)是什么？8、試證明某區(qū)域存在高層輻散、低層輻合即有利于該區(qū)域大氣垂直上升運動的出現(xiàn)和維持？

9、梅雨的定義是什么？10、簡述梅雨期降水天氣過程的主要環(huán)流形勢？11、何謂低空切變線？12、西南渦形成的條件和天氣特點是什么？13、簡述東北冷渦的定義和天氣特點？14、什么是低空急流？低空急流形成和維持與什么因素有關(guān)？其結(jié)構(gòu)有什么特點？15、簡述天氣尺度系統(tǒng)對暴雨的作用？行星尺度天氣系統(tǒng)對暴雨的作用16、掌握各類天氣尺度系統(tǒng)降水的落區(qū)17、熱成風(fēng)對相對渦度的平流、渦度平流、熱成風(fēng)渦度平流、冷暖平流如何在天氣圖上分析，各自的作用

低緯度和高原環(huán)流系統(tǒng)概述

一．低緯度地區(qū)的劃分

低緯度地區(qū)：一般指30°N-30°S以內(nèi)地區(qū)，其中包括熱帶、副熱帶熱帶地區(qū)：南北半球副熱帶高壓之間所包括的地區(qū)，即赤道兩側(cè)盛行東風(fēng)的地帶，隨季節(jié)南北變動。副熱帶地區(qū)：盛行東風(fēng)帶與中緯度盛行西風(fēng)帶之間的過度區(qū)，即副熱帶高壓活動的區(qū)域。二、意義：

1低緯度地區(qū)約占全球的一半，其中四分之三左右是海洋。該區(qū)的輻射收入大于支出，其盈余的熱量，可通過大氣和海洋輸送到中、高緯度地區(qū)，因此，熱帶地區(qū)是全球大氣運動的能量和水汽的輸送的主要源地。熱帶大氣還從地表得到角動量，所以熱帶地區(qū)又是大氣角動量的源區(qū)之一。

3

低緯地區(qū)許多天氣系統(tǒng)直接影響中高緯地區(qū)：熱帶地區(qū)的大氣環(huán)流除哈得來環(huán)流和信風(fēng)環(huán)流外，還有許多大型的環(huán)流系統(tǒng)，如熱帶輻合帶、副熱帶高壓和季風(fēng)環(huán)流等。它們的強(qiáng)弱和變化不但影響著熱量和角動量的輸送，而且影響著天氣系統(tǒng)的產(chǎn)生和活動，這對中、高緯度地區(qū)和熱帶地區(qū)都有直接的影響。三、青藏高原對大氣環(huán)流的影響§5.1

低緯度大氣運動的

基本特征

中、低緯大氣運動的重要差別低緯度地區(qū)風(fēng)場和氣壓場的關(guān)系一、中、低緯大氣運動的重要差別㈠低緯度：f很小，不能滿足地轉(zhuǎn)風(fēng)關(guān)系，天氣尺度系統(tǒng)具有非地轉(zhuǎn)特征，行星尺度運動具有準(zhǔn)地轉(zhuǎn)特征。

科里奧利參數(shù)很小，氣壓場的水平梯度比在中、高緯度地區(qū)要小，流場的水平差異卻十分明顯。一個天氣系統(tǒng)的發(fā)生，往往先出現(xiàn)流場的渦旋，輻合和輻散，以及風(fēng)的水平切變和鉛直切變，氣壓場則只有當(dāng)產(chǎn)生強(qiáng)烈的對流運動后，特征才逐漸明顯。同中，高緯地區(qū)相比，熱帶流場的變化顯得更為重要。㈡凝結(jié)潛熱效應(yīng)對垂直運動和散度場具有顯著影響。

熱帶大氣中凝結(jié)潛熱的釋放對大尺度運動系統(tǒng)的水平散度和垂直速度有顯著的影響二、低緯度地區(qū)風(fēng)場和氣壓場的關(guān)系

1、天氣分析：流線分析、衛(wèi)星云圖分析，風(fēng)的鉛直和水平切變分析、速度位勢場分析和層結(jié)穩(wěn)定度分析等

熱帶天氣預(yù)報方法，廣泛應(yīng)用統(tǒng)計預(yù)報方法和數(shù)值預(yù)報方法。前者如臺風(fēng)路徑的相似預(yù)報，后者如正壓模式數(shù)值預(yù)報2實際風(fēng)與地轉(zhuǎn)風(fēng)比較

實際風(fēng)與地轉(zhuǎn)風(fēng)隨緯度的變化3熱帶地區(qū)風(fēng)與動力位能的關(guān)系Φ為動力位能η為絕對渦度4次天氣尺度的旋轉(zhuǎn)風(fēng)特征

無論渦度大于零還是小于零，即無論流線是氣旋性轉(zhuǎn)變還是反氣旋性轉(zhuǎn)變，都對應(yīng)動力位勢場低值區(qū)?！?.2

低緯度環(huán)流的基本特征

平均氣壓場和流場

平均溫度場和濕度場

鉛直環(huán)流的緯向不對稱特性

一、平均氣壓場和流場

㈠平均氣壓場：

1月7月7月北半球亞洲大陸冷高壓大西洋、太平洋副高赤道低壓槽亞洲熱低壓大西洋太平洋副高變強(qiáng)明顯低壓槽南半球大陸熱低壓大西洋、印度洋、太平洋副高澳洲冷高壓大西洋、印度洋、太平洋副高一月氣壓場七月氣壓場

㈡流場

1低層（梯度風(fēng)高度）（1）存在季風(fēng)（monsoon）：

冬季亞洲東北季風(fēng)

夏季亞洲西南季風(fēng)

信風(fēng)（tradewind）又稱貿(mào)易風(fēng)。（2）熱帶輻合帶（ITCZ）IntertropicalConvergenicZone南北兩支信風(fēng)交匯地帶，隨季節(jié)南北移動梯度風(fēng)高度gradientwindlevel：Sameasgeostrophicwindlevel—ThelowestlevelatwhichthewindbecomesgeostrophicinthetheoryoftheEkmanspiral,proportionalto(ν/sinφ)?,whereνisthekineticeddyviscosityandφthelatitude.Inpracticeitisobservedthatthegeostrophicwindlevelisoftenbetween1and2km,anditisassumedthatthismarkstheupperlimitoffrictionalinfluenceoftheearth'ssurface.ThegeostrophicwindlevelmaybeconsideredtobethetopoftheEkmanlayerandplanetaryboundarylayer,thatis,thebaseofthefreeatmosphere.

一月七月梯度風(fēng)高度上的合成風(fēng)流線2對流層高層的風(fēng)壓場冬季：地中海、日本沿海和美國東南部上空三個副熱帶急流中心，日本沿海上空的急流最強(qiáng)。南太平洋中部、南大西洋中部以及印度洋上空呈現(xiàn)為洋中槽，或稱為熱帶對流層上部槽（TUTT：tropicalupper-tropospherictrough）。200hPa平均流場（冬季）地中海急流中心日本急流中心美國東南急流中心洋中槽洋中槽夏季：南壓高壓、墨西哥高壓、西非高壓、太平洋和大西洋中部的洋中槽，以及亞洲和赤道非洲上空的熱帶東風(fēng)急流200hPa平均流場（夏季）洋中槽洋中槽墨西哥高壓西非高壓南壓高壓二、平均溫度場和濕度場㈠溫度場特點：溫度水平分布均勻，年較差小海平面氣溫平均年較差12月－2月300hPa溫度分布圖W表示暖，C表示冷暖區(qū)冷舌冷舌暖區(qū)暖區(qū)6月－8月300hPa溫度分布圖W表示暖，C表示冷㈡濕度場特點：

潮濕，相對濕度百分之七十以上。逆溫層以上干，以下濕。

冬季：有三個比濕大值區(qū)

夏季：兩個比濕大值區(qū)850hPa比濕分布圖M表示暖，D表示冷

一月七月北緯（度）南緯（度）西太平洋冬季經(jīng)圈環(huán)流三、鉛直環(huán)流的緯向不對稱特性

1經(jīng)圈鉛直環(huán)流的緯向不對稱性北緯（度）南緯（度）東太平洋冬季經(jīng)圈環(huán)流北緯（度）南緯（度）西太平洋夏季經(jīng)圈環(huán)流東太平洋夏季經(jīng)圈55－140°E,冬季經(jīng)圈環(huán)流75－110°E,冬季經(jīng)圈環(huán)流緯圈鉛直環(huán)流的緯向差異§5.3

太平洋副熱帶高壓副熱帶高壓：出現(xiàn)于對流層中下層，位于大洋上的暖性高壓按慣例稱為副熱帶高壓高原高壓（大陸高壓）：出現(xiàn)在對流層上層，位于高原大陸上的暖高壓稱為高原高壓。

太平洋副熱帶高壓的概況與結(jié)構(gòu)

西太平洋副熱帶高壓的變動與我

國天氣的關(guān)系一．太平洋副熱帶高壓的概況與結(jié)構(gòu)㈠太平洋副熱帶高壓的概況1.定義：形成和活動于副熱帶地區(qū)的暖性高壓，是控制副熱帶地區(qū)的大型天氣系統(tǒng)，是大氣環(huán)流的重要成員之一。2.概況

常年存在，穩(wěn)定少動的深厚暖性系統(tǒng)，夏季強(qiáng)大范圍廣，冬季比較弱，范圍小3.表現(xiàn)：中層最明顯（500hpa）①太平洋副高：對我國影響最大

②大西洋副高

③北非副高北半球7月500hPa平均等高線4．表達(dá)：

（1）500hpa：588位勢什米包圍的區(qū)域。

700hpa：316位勢什米包圍的區(qū)域。

850hpa：148位勢什米包圍的區(qū)域。

（2）脊線的位置：東西風(fēng)分界線，靠近

120°E

（3）衛(wèi)星云圖：黑色無云或黑色少云區(qū)。

㈡太平洋副熱帶高壓的結(jié)構(gòu)

1．溫度場及濕度場

溫度：暖區(qū)，暖中心與高壓中心不完全重合。低層有逆溫存在。濕度：脊中比較干燥，南北兩側(cè)有濕區(qū)，逆溫層底部濕度大，上部濕度比較小。

2.副高脊線

西西南-東東北走向

500百帕以下各層都較一致，緯度位置隨高度有很大變化：冬季，從地面向上，副熱帶高壓脊軸線隨高度向南傾斜，到300百帕以后，轉(zhuǎn)為向北傾斜；夏季，對流層中部以下多向北傾斜，向上則垂直，較高層后又向南傾斜。3.風(fēng)場

太平洋副熱帶高壓脊線附近氣壓梯度較小，水平風(fēng)速也較??；而其南北兩側(cè)的氣壓梯度較大，水平風(fēng)速也較大。南北兩側(cè)有急流。1958年8月21日沿115°E剖面東西向風(fēng)速分量4．渦度場與散度場

在各高度上，相對渦度的分布，在副熱帶高壓區(qū)內(nèi)基本上都是負(fù)值，而且渦度場相對于高壓表現(xiàn)得很勻稱。負(fù)渦度區(qū)的范圍和強(qiáng)度均隨高度而增大。1959年8月21日08時沿117.5°E剖面上相對渦度

高壓內(nèi)部的散度場分布要比渦度場復(fù)雜?？傊诟邏簠^(qū)內(nèi)，低層以輻散占優(yōu)勢，但主要位于高壓南部，而北部尤其而北側(cè)多為輻合區(qū)。高層內(nèi)，北部為輻散，南部為輻合，并擴(kuò)展到中心部分，輻合輻散強(qiáng)度均很大。1959年8月21日08時沿117.5°E剖面上的散度

5.垂直速度副高南部，輻散下沉，潮濕。中心附近下沉逆溫存在。在對流層中上層，高壓脊軸南側(cè)存在著廣大的下沉運動，北側(cè)及脊軸附近有上升運動，再北側(cè)又有下沉運動，因之在高壓脊軸附近有一反（經(jīng)圈）環(huán)流，而其兩側(cè)各有一正（經(jīng)圈）環(huán)流。1959年8月21日08時沿117.5°E南北剖面圖（點劃線為高壓脊軸線）二.西太平洋副熱帶高壓的變動與我國天氣的關(guān)系㈠西太平洋副熱帶高壓的變動

1.副高的表示

（1）副高脊線：副高內(nèi)東西風(fēng)分界線，在副高脊線上，東西風(fēng)速為零，我國常用120°E上副高脊線所在緯度變化來表示副高的南北移動。（2）副高西伸脊點：500hPa月平均圖上，

588線最西端所在的經(jīng)度表示副高西伸脊點的位置。（3）面積指數(shù)：取500hPa月平均圖上10°N

以北，110-180°E范圍內(nèi)588線所包含的范圍，用來表示副高的強(qiáng)度。2．副高脊線季節(jié)性變動對我國天氣的影響（多年平均）副高脊線（110-130°E）天氣4-5月,15°N附近華南進(jìn)入雨季6月中旬,第一次北抬20°N左右江淮出現(xiàn)梅雨，華南雨季結(jié)束，相對干旱7月上中旬，第二次北跳25°N左右梅雨結(jié)束，雨帶移到黃淮流域，熱帶天氣系統(tǒng)活躍8月初,北移到30-35°N華北東北雨季，長江流域伏旱9月上旬，迅速南撤25°N雨帶回到淮河流域，華西出現(xiàn)秋雨9月底10月初，南撤到20°N以南

秋雨結(jié)束3.中-短期變動：

①東-西進(jìn)退：西伸北進(jìn)，東撤南退

②形態(tài)變化㈡西太平洋副熱帶高壓變動與周圍天氣系統(tǒng)的關(guān)系

1．與西風(fēng)帶短波槽脊的關(guān)系當(dāng)東移的是發(fā)展強(qiáng)大的槽、脊時，它們就會造成西太平洋副高的短期變化。當(dāng)深槽移近它時，它就東撤、南退；當(dāng)強(qiáng)脊移近它時，它便西伸、北進(jìn)。與槽脊的強(qiáng)度有關(guān)2．與大陸高壓的關(guān)系

①和青藏高原的關(guān)系

夏季，500百帕圖上，在西藏高原地區(qū)有分裂的暖高壓中心出現(xiàn)（簡稱青藏高壓）

當(dāng)其東移入海并入西太平洋副高時，引起后者明顯的西進(jìn)。

②和華北暖高壓的關(guān)系當(dāng)華北暖高壓并入西太平洋副高時，可使西太平洋副熱帶高壓脊的形狀發(fā)生較大的變化，脊線可從原來的東西向轉(zhuǎn)為南北向，甚至可在較北地區(qū)出現(xiàn)閉合高壓中心。

③和大陸冷高壓的關(guān)系

初夏或秋季，從我國大陸東移入海，剛一入海的階段有冷平流，可使西太平洋副高脊減弱東撤；而當(dāng)冷高漸漸變性增暖并入西太平洋副高后，西太平洋高壓脊往往加強(qiáng)西伸。3．和臺風(fēng)的關(guān)系

一般臺風(fēng)沿高壓外圍移動，受其外圍氣流“操縱”。當(dāng)西太平洋副高呈東西狀，副熱帶高壓脊較弱時，臺風(fēng)可穿過其脊，時期斷裂。4.和赤道反氣旋的關(guān)系

夏季，當(dāng)赤道反氣旋隨著赤道輻合帶向北推進(jìn)，進(jìn)入到我國華南地區(qū)時，可與西伸的副熱帶高壓打通合并使副高加強(qiáng)。副熱帶高壓和轉(zhuǎn)向臺風(fēng)的關(guān)系臺風(fēng)移動使太平洋高壓脊斷裂

5.與副熱帶長波流型調(diào)整的關(guān)系

盛夏，在北半球副熱帶范圍內(nèi)流型表現(xiàn)為6-7個波，其平均波長約為50-60個經(jīng)度。預(yù)報我國東部地區(qū)副熱帶高壓建立與否，特別要注意80°E的長波槽是否將建立，當(dāng)該區(qū)有槽產(chǎn)生時，則我國東部地區(qū)將有一次副熱帶高壓的建立過程。1958年7月16－25日300hPa平均圖§5.4南亞高壓定義：南亞高壓是夏季出現(xiàn)在青藏高原及鄰近地區(qū)上空的對流層上部的大型高壓系統(tǒng)，又稱青藏高壓或亞洲季風(fēng)高壓南亞高壓的結(jié)構(gòu)特征南亞高壓的活動特征

南亞高壓對我國和亞洲天氣的影響

南亞高壓的結(jié)構(gòu)特征㈠形成：高原熱力作用㈡結(jié)構(gòu)特點：

1.具有行星尺度的反氣旋環(huán)流

2.是對流層上部的暖高壓3.具有獨特的垂直環(huán)流4.具有潮濕不穩(wěn)定特征，對流活動非常活躍二.南亞高壓的活動特征

1、季節(jié)性變化

2、短中期變化：東西振蕩。南亞高壓在夏季期間變動可分為三個基本的天氣型過程：東部型過程：中心位于90°N以東，長江流域少雨西部型過程：中心位于90°N以西，長江流域多雨帶狀型過程：過度型三.南亞高壓對我國和亞洲天氣的影響

㈠南亞高壓脊線的位置和變動與我國主要雨帶位置和季節(jié)性變化有密切關(guān)系。㈡南亞高壓主要中心的位置和東西振蕩與我國主要雨帶中的中期變化也有密切的關(guān)系。

㈢南亞高壓進(jìn)入高原到退出高原之間的時期，剛好是高原的雨季。

㈣南亞高壓與日本夏季的天氣也有密切關(guān)系。

㈤南亞高壓和印度季風(fēng)槽的活動也有密切關(guān)系。§5.5赤道輻合帶

概況

ITCZ的季節(jié)變化

ITCZ的短期變化

ITCZ結(jié)構(gòu)與天氣

ITCZ短期變化的預(yù)報著眼點一．概況1定義：赤道輻合帶又稱熱帶輻合帶、赤道鋒，赤道槽，是南北半球兩個副熱帶高壓之間氣壓最低、氣流匯合的地帶，也是熱帶地區(qū)主要的、持久的大型天氣系統(tǒng)，有時甚至可以環(huán)繞地球一圈。2分類：

（1）信風(fēng)帶：南半球東南信風(fēng)和北半球東北信風(fēng)匯合的地帶，輻合帶中吹東風(fēng)（2）無風(fēng)帶：南半球東南信風(fēng)越赤道后轉(zhuǎn)向為西風(fēng)，和北半球東北信風(fēng)匯合的地帶，風(fēng)很小，幾乎靜風(fēng)。也叫靜風(fēng)輻合帶，靜風(fēng)赤道槽南北半球赤道輻合帶模式二．ITCZ的季節(jié)變化

主要是季風(fēng)輻合帶的變化，信風(fēng)輻合帶位置變化不大

冬季：偏南

夏季：偏北三．ITCZ的短期變化：

㈠不活躍型

云系：分布散亂的信風(fēng)云系。ITCZ由SE和NE匯合而成，ITCZ呈東西走向，不利于臺風(fēng)的發(fā)生發(fā)展。

㈡活躍型

南半球冷空氣強(qiáng)，ITCZ偏北。四．ITCZ結(jié)構(gòu)與天氣

㈠結(jié)構(gòu)：

1.絕大多數(shù)隨高度向南傾斜，也有幾乎近于垂直的。

2.與濕中心相結(jié)合,位于ITCZ的南側(cè)。

3.溫差很小，一般小于3℃。

4.ITCZ中高層以輻散為主，低層以輻合為主。㈡天氣：

降水天氣分布不連續(xù)。五．ITCZ短期變化的預(yù)報著眼點

㈠副高的變動

㈡冷空氣(冬季)

㈢臺風(fēng)的影響§5.6熱帶波動和熱帶渦旋

東風(fēng)波

赤道反氣旋

洋中槽內(nèi)的高空低渦一、東風(fēng)波1含義：副高南側(cè)對流層中下層，常存在一個槽或氣旋性曲率最大處，呈波狀形自東向西移動。出現(xiàn)在東風(fēng)帶中，故稱為東風(fēng)波。Approximatelocation,amplitudeandwavelengthofeasterlywavesThedevelopmentofeasterlywavesoffthewestcoastofAfricaRelationshipbetweentroughs,ridgesandatmosphericpressureineasterlywaves

2結(jié)構(gòu)與天氣：

第一種：經(jīng)典的東風(fēng)波

（1）波槽呈南北走向。槽前是東北風(fēng)；槽后是東南風(fēng)。

（2）東風(fēng)風(fēng)速隨高度減小，波槽隨高度略向東傾斜。

Regionsofconvergenceanddivergenceinaneasterlywave

LocationsofascentandsubsidenceinaneasterlywaveinrelationtothetroughaxisLocationofconvergenceanddivergenceinaneasterlywaveinrelationtothetroughaxisStreamlinesatdifferentheightsthroughaneasterlywave.Streamlinesand

windbarbsoftotalflowfieldforcompositeAfricanwaveat(A)surface,(B)850mb,

(C)700mb,and(D)200mb.（3）對流層低層槽后輻合，槽前輻散。高層相反。

（4）天氣產(chǎn)生于槽后。

（5）伸展高度6-7km。

（6）波長1000-1500km。

第二種：華南地區(qū)，SW季風(fēng)之上的東風(fēng)波（5km以上）

（1）出現(xiàn)在SW季風(fēng)之上，5-12km，強(qiáng)度隨高度增強(qiáng)。

（2）東風(fēng)波風(fēng)速隨高度增強(qiáng)。

（3）低層槽前輻合，槽后輻散。高層相反。

（4）壞天氣出現(xiàn)在槽前及槽區(qū)附近。

InvertedVcloudpatterncausedbyconvectionalonganeasterlywave

3東風(fēng)波的形成與移動

（1）東風(fēng)波的成因：西風(fēng)槽伸入低緯地區(qū)而形成的典型情況（2）東風(fēng)波在海上形成后，自西向東移動，移向與波槽垂直，移速一般比較穩(wěn)定，約為20-25公里/小時。

（3）東風(fēng)波有時可發(fā)展成熱帶低壓，有的則可發(fā)展成為臺風(fēng)。

（4）東風(fēng)波移至大陸后，都會減弱消失。影響東南沿海。

（5）南海低層如有熱帶低壓存在，東風(fēng)波移到熱帶低壓上空時，可促使熱帶低壓發(fā)展成為臺風(fēng)。

二.赤道反氣旋

1

赤道緩沖帶：風(fēng)向轉(zhuǎn)變或氣流的轉(zhuǎn)換帶，南半球的東南信風(fēng)越過赤道后，受地轉(zhuǎn)偏向力的作用，發(fā)生反氣旋性彎曲，轉(zhuǎn)變?yōu)閟w風(fēng)。2赤道反氣旋

赤道緩沖帶在適當(dāng)條件下，可以加強(qiáng)發(fā)展，形成反氣旋中心，此反氣旋中心稱之為赤道反氣旋。3赤道反氣旋形成過程4天氣

赤道反氣旋中心附近，靜風(fēng)，云淡，

SW季風(fēng)中斷，對臺風(fēng)有影響。三.洋中槽內(nèi)的高空低渦太平洋中部和大西洋中部的上空，對流層高層存在以條東北-西南向的低槽，其西側(cè)有時僅有明顯的風(fēng)切變，有時則會發(fā)生和發(fā)展一連串的冷渦自