第一章天氣分析的內(nèi)容和方法

學(xué)習(xí)要點(diǎn)

本章介紹了常用的天氣分析預(yù)報(bào)的資料、圖表、分析方法、預(yù)報(bào)方法和預(yù)報(bào)思路。

天氣分析是根據(jù)天氣學(xué)和動(dòng)力氣象學(xué)的原理，對(duì)天氣圖和各種探測(cè)資料進(jìn)行分析。通過天氣分析，可了解天氣系統(tǒng)分布狀況、空間結(jié)構(gòu)及其演變的過程，明確天氣系統(tǒng)和天氣變化的關(guān)系，進(jìn)而判斷未來天氣變化趨勢(shì)，為天氣預(yù)報(bào)提供依據(jù)。天氣分析的內(nèi)容隨電子計(jì)算機(jī)和大氣探測(cè)技術(shù)的發(fā)展而不斷豐富。本章從天氣圖分析、物理量診斷、衛(wèi)星、雷達(dá)等探測(cè)資料分析以及中尺度分析、數(shù)值預(yù)報(bào)產(chǎn)品、集合預(yù)報(bào)等方面對(duì)天氣分析的主要內(nèi)容和方法作一簡(jiǎn)要介紹。

1.1天氣圖分析

天氣圖是填有各地同一時(shí)間氣象觀測(cè)記錄的特種地圖，它描述了某一瞬間某一區(qū)域的天氣狀況。天氣圖能顯示各種天氣系統(tǒng)和天氣現(xiàn)象的分布及其相互關(guān)系，是分析判斷天氣變化、制作天氣預(yù)報(bào)的基本工具。一般分為地面天氣圖、高空天氣圖和輔助天氣圖三類。過去天氣圖的填繪主要由手工完成，現(xiàn)在天氣圖的繪制都是由計(jì)算機(jī)完成。目前業(yè)務(wù)上使用的MICAPS平臺(tái)能顯示常用的各種天氣圖。

1.1.1地面天氣圖

地面天氣圖反映了某區(qū)域某時(shí)刻的地面天氣系統(tǒng)和天氣狀況。一張地面圖上用數(shù)值或符號(hào)填寫各個(gè)氣象觀測(cè)站在同一時(shí)刻的氣象要素觀測(cè)記錄。它填有觀測(cè)時(shí)刻地面各種氣象要素和天氣現(xiàn)象，如氣溫、露點(diǎn)溫度、風(fēng)向、風(fēng)速、海平面氣壓、能見度和雨、雪、霧等；還填有能反映空中大氣現(xiàn)象的一些記錄，如總云量、低云量、低云高以及高云、中云和低云的云狀等；既有當(dāng)時(shí)的記錄，又有一些能反映短期內(nèi)天氣演變實(shí)況的記錄，如3h變壓、過去6h內(nèi)的天氣，過去6h降水量等。地面天氣圖是填寫氣象觀測(cè)項(xiàng)目最多的一種天氣圖，是天氣分析和預(yù)報(bào)中很重要的工具。

詳情進(jìn)入

圖1.1MICAPS中地面填圖格式

地面圖主要分析海平面氣壓場(chǎng)（即海平面氣壓等值線），分為低壓、高壓、低壓槽、高壓脊、鞍形氣壓場(chǎng)五種基本形式，任一張海平面氣壓圖都是由這五種基本形式構(gòu)成的。

圖1.2aMICAPS中顯示的2009年8月17日08:00500hPa天氣圖

鋒面

鋒面是冷暖氣團(tuán)的過渡帶，是水平溫度梯度大的區(qū)域，斜壓性強(qiáng)，有利于垂直環(huán)流的發(fā)展和能量轉(zhuǎn)換，鋒面附近常有劇烈的天氣發(fā)生。鋒面是天氣預(yù)報(bào)中重點(diǎn)關(guān)注的天氣系統(tǒng)之一。因此，鋒面的識(shí)別和分析是地面天氣圖分析中的重點(diǎn)。根據(jù)鋒面在移動(dòng)過程中冷、暖氣團(tuán)所占的主、次地位，可將鋒面分為：冷鋒、暖鋒、準(zhǔn)靜止鋒和錮囚鋒。

⑴冷鋒:鋒面移動(dòng)過程中，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)，這種鋒面稱為冷鋒。冷鋒過境后，冷氣團(tuán)占據(jù)了原來暖氣團(tuán)所在的位置，導(dǎo)致氣溫下降。需要注意的是，氣團(tuán)在移動(dòng)過程中，由于變性程度不同，或有小股冷空氣補(bǔ)充南下，在主鋒后常有副冷鋒形成，一般主鋒兩側(cè)的溫度差值較大，副冷鋒兩側(cè)溫差較小。圖1.2a中有兩條冷鋒，一條是從低壓中心向南向西伸的氣旋中的冷鋒，稱為主鋒；另一條是其后部補(bǔ)充南下冷空氣而形成的副冷鋒。

圖1.2aMICAPS中顯示的2009年8月17日08:00500hPa天氣圖

冷鋒注釋內(nèi)容

鋒面附近的云和降水隨季節(jié)、時(shí)間、地點(diǎn)的不同而變化。一般冷鋒造成的天氣與高空槽的位置有關(guān)。冷鋒位于高空槽前為第Ⅰ型冷鋒，降水區(qū)主要出現(xiàn)在冷鋒后，多為穩(wěn)定性降水，有時(shí)冷鋒前暖區(qū)存在不穩(wěn)定，在地面冷鋒附近常出現(xiàn)雷陣雨天氣（圖1.3a）。冷鋒與高空槽接近垂直或位于高空槽后時(shí)為第Ⅱ型冷鋒，夏半年在冷鋒前鋒線附近，暖濕空氣被強(qiáng)迫抬升，常產(chǎn)生雷陣雨天氣，云雨區(qū)較窄（圖1.3b）；而冬半年，由于暖空氣比較干燥，冷鋒前降水不明顯，冷鋒過后，云很快消散，風(fēng)速迅速增大，常出現(xiàn)大風(fēng)、揚(yáng)沙、沙塵暴天氣。由于高空強(qiáng)冷平流的加壓作用，使冷鋒后常出現(xiàn)大片正變壓區(qū)，有明顯的3h正變壓中心（圖1.3a、圖1.3b）。

暖鋒注釋內(nèi)容

⑵暖鋒:鋒面移動(dòng)過程中，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)，這種鋒面稱為暖鋒。一般在暖鋒過境時(shí)，氣溫會(huì)升高。暖鋒降水具有連續(xù)性特征，多發(fā)生在距暖鋒較近的雨層云中。地面鋒線附近，常出現(xiàn)霧，即鋒面霧。夏季若暖空氣不穩(wěn)定，暖鋒上也可出現(xiàn)雷陣雨。由于高空暖平流的減壓作用，使暖鋒前常出現(xiàn)大片負(fù)變壓區(qū)，有明顯的3h負(fù)變壓中心（圖1.3a）。

準(zhǔn)靜止鋒注釋內(nèi)容

⑶準(zhǔn)靜止鋒:當(dāng)冷、暖氣團(tuán)的勢(shì)力相當(dāng)時(shí)，鋒面的移動(dòng)十分緩慢或相對(duì)靜止，這種鋒面稱為準(zhǔn)靜止鋒。實(shí)際工作中，經(jīng)常將6h間隔內(nèi)，鋒面位置變化小于一個(gè)緯距的鋒面定為準(zhǔn)靜止鋒。它常由冷鋒演變而成。在我國常出現(xiàn)在華南的南嶺、云貴高原及天山地區(qū)。由于準(zhǔn)靜止鋒的坡度較小，其降水區(qū)常出現(xiàn)在距鋒線后一定距離處（圖1.3c）。準(zhǔn)靜止鋒上3h變壓不明顯。

圖1.3鋒附近3h變壓和雨區(qū)示意圖

錮囚鋒注釋內(nèi)容

⑷錮囚鋒：暖氣團(tuán)、較冷氣團(tuán)和更冷氣團(tuán)三種性質(zhì)不同的氣團(tuán)，構(gòu)成兩個(gè)鋒面，由冷鋒趕上暖鋒或者兩條冷鋒迎面相遇形成錮囚，冷鋒后部冷氣團(tuán)與暖鋒前面冷氣團(tuán)的交界面稱為錮囚鋒。若冷鋒后的冷空氣團(tuán)比暖鋒前的冷空氣團(tuán)冷，稱為冷式錮囚鋒，反之稱為暖式錮囚鋒；若兩氣團(tuán)的溫差較小，則稱之為中性錮囚鋒。兩條鋒面在空間的交接點(diǎn)，為錮囚點(diǎn)。由于在錮囚鋒上的云層形成最厚，上升運(yùn)動(dòng)也最強(qiáng)，錮囚鋒的天氣區(qū)主要出現(xiàn)在這里。除此之外，暖式錮囚鋒在暖鋒前還有一片連續(xù)雨雪區(qū)，冷式錮囚鋒在冷鋒前也有一片較窄的雨雪區(qū)（圖1.3d）。錮囚鋒負(fù)變壓區(qū)和負(fù)變壓中心在鋒前，正變壓區(qū)和正變壓中心在鋒后。零變壓線在鋒后為冷式錮囚鋒（圖1.3d），反之，為暖式錮囚鋒。

鋒面動(dòng)畫演示

業(yè)務(wù)上常用的判斷鋒面位置的方法主要有：

⑴溫度分析：鋒面兩側(cè)有明顯的溫差，冷鋒后有負(fù)變溫，而暖鋒后有正變溫。

⑵露點(diǎn)分析：暖空氣露點(diǎn)溫度較高，冷空氣露點(diǎn)溫度較低。在沒有降水發(fā)生的條件下，露點(diǎn)溫度能較好的表達(dá)氣團(tuán)的屬性，對(duì)確定鋒面的位置很有用

⑶氣壓與變壓分析：鋒面位于等壓線氣旋性曲率最大的地方，但有氣旋性曲率處不一定有鋒面。

鋒面亦可和等壓線平行，但鋒面兩側(cè)等壓線的疏密對(duì)比顯著。如寒潮冷鋒附近經(jīng)常有密集的等壓線。冷鋒后常有較強(qiáng)的正3h變壓，暖鋒前常有較強(qiáng)的負(fù)3h變壓。

⑷風(fēng)場(chǎng)分析：鋒面附近有明顯的氣旋式風(fēng)向切變。

⑸云和天氣現(xiàn)象分析：一般鋒面附近有較明顯的云和降水。

⑹結(jié)合云圖等其他資料分析判斷。

鋒面氣旋

氣旋是指占有三度空間的、在同一高度上中心氣壓低于四周的大尺度渦旋，按氣旋的結(jié)構(gòu)可分為鋒面氣旋和無鋒面氣旋。這里僅對(duì)鋒面氣旋的分析以及影響做簡(jiǎn)要說明。在我國，典型的鋒面氣旋主要有江淮氣旋、蒙古氣旋、黃河氣旋。

鋒面氣旋形成周期動(dòng)畫演示

江淮氣旋

江淮氣旋注釋內(nèi)容

⑴江淮氣旋：是指發(fā)生在長(zhǎng)江下游、淮河流域及湘贛地區(qū)的鋒面氣旋。以春夏兩季出現(xiàn)較多，特別是在6月份活動(dòng)最旺盛，常伴有暴雨和大風(fēng)天氣。江淮氣旋東移入海，常造成海上大風(fēng)。

蒙古氣旋云圖

蒙古氣旋注釋內(nèi)容

⑵蒙古氣旋：蒙古氣旋發(fā)生或發(fā)展在貝加爾湖東南方的蒙古中部和東部高原一帶，約在（100～115oE，40～50oN）范圍內(nèi)。一年四季均有出現(xiàn)，以春秋兩季最常見，尤以春季最多。蒙古氣旋造成的天氣以大風(fēng)為主，在發(fā)展較強(qiáng)的氣旋中心偏北部位常有降水出現(xiàn)，但降水量不大，且?guī)в芯值匦浴Ｔ趫D1.2a上的氣旋為蒙古氣旋。

黃河氣旋

黃河氣旋的注釋內(nèi)容

⑶黃河氣旋：是指在黃河流域產(chǎn)生的氣旋，常常影響黃河下游、遼東半島、山東半島等地，是這些地區(qū)暴雨的主要影響系統(tǒng)之一。暴雨中心一般出現(xiàn)在氣旋中心前方、暖鋒前部，冷鋒附近可出現(xiàn)局部暴雨。黃河氣旋東移入海，常造成海上大風(fēng)。

倒槽

倒槽

倒槽的注釋內(nèi)容

倒槽主要指在地面圖上等壓線開口向南的低槽，它是由于來自南方的暖濕空氣密度較小而造成的氣壓低值區(qū)。因?yàn)橐话愕筒鄣葔壕€開口向北，倒槽正好相反，等壓線開口向南，因此得名。倒槽和低槽不僅是開口方向上的不同，其性質(zhì)、發(fā)生機(jī)理、天氣分布等也不同。在倒槽頂部曲率大的區(qū)域輻合最強(qiáng)，冷暖空氣交綏時(shí)常會(huì)出現(xiàn)較大降水。

冷高壓

冷高壓

冷高壓的注釋內(nèi)容

冷高壓位于冷鋒后部，在其前部伴有強(qiáng)大的冷空氣，常帶來大風(fēng)、沙塵、降溫等天氣。由于冷空氣的路徑不同，其強(qiáng)度和所帶來的天氣也有所不同。所以預(yù)報(bào)中要注意分析冷高壓中心強(qiáng)度及其移動(dòng)方向。

干線

干線

干線的注釋內(nèi)容

干線，又稱為露點(diǎn)鋒，是水平方向上的濕度不連續(xù)線，其垂直伸展僅達(dá)地面1～3km。穿過干線，地面強(qiáng)水平露點(diǎn)梯度可達(dá)5℃/km以上。干線附近是強(qiáng)對(duì)流天氣最容易發(fā)生的地區(qū)。有研究表明，幾乎所有的弱降水超級(jí)單體都出現(xiàn)在干線附近，而與弱降水超級(jí)單體風(fēng)暴相伴隨的主要天氣現(xiàn)象包括雷雨大風(fēng)、大冰雹，有時(shí)也會(huì)產(chǎn)生龍卷（俞小鼎等，2006）。故在制作強(qiáng)對(duì)流天氣的潛勢(shì)預(yù)報(bào)時(shí)除要注意分析溫度和風(fēng)的不連續(xù)外，還要注意分析邊界層露點(diǎn)的不連續(xù)線。

輻合線

輻合線

輻合線的注釋內(nèi)容

是指地面附近風(fēng)場(chǎng)的輻合線，有風(fēng)向或風(fēng)速的輻合，是觸發(fā)強(qiáng)對(duì)流天氣的重要機(jī)制。邊界層輻合線包括鋒面、雷暴出流邊界（陣鋒風(fēng)）、海陸鋒輻合線等，地面輻合線的分析是強(qiáng)對(duì)流天氣潛勢(shì)預(yù)報(bào)中重點(diǎn)分析的項(xiàng)目，在后面中尺度分析一節(jié)中有例子詳細(xì)分析。

隱藏

1.1.2高空天氣圖

高空天氣圖也稱高空等壓面圖，常用于分析高空天氣系統(tǒng)。日常分析的高空?qǐng)D有925、850、700、500、300、200和100hPa等壓面圖，其高度分別約為1500、3000、5500、9000、12000和16000m。高空?qǐng)D上填有各探空站或測(cè)風(fēng)站在該等壓面上的位勢(shì)高度（單位為位勢(shì)什米（dgpm））以及溫度、溫度露點(diǎn)差、風(fēng)向風(fēng)速等。

詳情進(jìn)入

圖1.4MICAPS中高空填圖

與地面填圖顯示一樣，也可根據(jù)不同需要，自行設(shè)置所顯示的要素和所顯示的區(qū)域范圍。圖1.2b設(shè)置的高空?qǐng)D中只顯示了風(fēng)向、風(fēng)速。

圖1.2（b）MICAPS中顯示的是2009年8月17日08:00500hPa天氣圖

分析等壓面形勢(shì)圖可以了解空間氣壓場(chǎng)的情況，等高線的高（低）值區(qū)對(duì)應(yīng)空間高、低壓區(qū)，故等壓面圖上的等高線可反映高空低壓槽、高壓脊、切斷低壓和阻塞高壓、高空低渦、副熱帶高壓等天氣系統(tǒng)的位置和影響范圍；等溫線表示該等壓面上冷暖空氣分布，可分析出冷、暖中心和冷槽、暖脊，它們同等高線配合，表征天氣系統(tǒng)的動(dòng)力和熱力性質(zhì)；從溫度露點(diǎn)差可以判斷該等壓面上相對(duì)濕度的情況，可分析出干、濕中心和濕舌、干舌，一般認(rèn)為T-Td≤4℃的區(qū)域?yàn)闈駞^(qū)，而T-Td≤2℃的區(qū)域?yàn)樗柡蛥^(qū)，它們通常和云、雨區(qū)相配合。利用風(fēng)向風(fēng)速可以判斷風(fēng)的切變以及風(fēng)的輻合、輻散情況。綜合分析等高線、等溫線以及風(fēng)場(chǎng)，可分析判斷冷、暖平流及強(qiáng)度。等高線與等溫線相交，氣流由冷區(qū)吹向暖區(qū)，這時(shí)有冷平流，反之有暖平流。平流的強(qiáng)度可從以下三方面判斷：①等高線的疏密程度，一般等高線越密，風(fēng)速越大，平流強(qiáng)度也越大；②等溫線的疏密程度，等溫線越密，說明溫度梯度越大，平流強(qiáng)度也越大；③等高線和等溫線交角的大小，一般交角越接近90°，平流強(qiáng)度越強(qiáng)；若等高線和等溫線平行，則沒有明顯的溫度平流。

地面天氣圖分析一樣，分析高空天氣圖時(shí)，識(shí)別、判斷出高空影響系統(tǒng)，并正確預(yù)測(cè)其未來的發(fā)展和變化，對(duì)準(zhǔn)確預(yù)報(bào)天氣意義重大。圖1.2b為MICAPS平臺(tái)顯示的2009年8月17日08:00500hPa圖，從圖中可以清晰的看到槽線、切變線、副熱帶高壓、阻塞高壓、切斷低壓、高空低渦等天氣系統(tǒng)。

橫豎槽

⑵切變線：是指風(fēng)場(chǎng)的不連續(xù)線，一般其兩側(cè)的風(fēng)向有明顯的氣旋式切變。切變線附近氣壓或高度變化不明顯。偏北風(fēng)與西南風(fēng)之間的切變?yōu)槔涫角凶?，常呈東北—西南向；偏東風(fēng)與偏南風(fēng)或西南風(fēng)的切變?yōu)榕角凶?，它常呈東—西向或西北—東南走向。此外在兩高壓之間的切變稱為兩高切變，圖1.2b中在大陸高壓與副熱帶高壓之間就有一兩高切變。切變線附近有很強(qiáng)的輻合，常有降水天氣產(chǎn)生，一般降水出現(xiàn)在700hPa切變線以南、850hPa切變線以北的區(qū)域。

切變雨區(qū)

切變種類

⑶副熱帶高壓

副熱帶高壓（帶狀）

副高活動(dòng)有著明顯的季節(jié)變化，一般來說，從冬到夏位置北移，強(qiáng)度增大；從夏到冬，位置南撤，強(qiáng)度減弱。一年中北進(jìn)與南撤并不是勻速行進(jìn)的，而是穩(wěn)定少變、緩慢移動(dòng)與跳躍三種形式。平均而言，冬季副高脊線在15oN附近，3、4月份開始緩慢北移，5—6月間（一般在6月中旬）出現(xiàn)第一次北跳，脊線北跳到20oN以北，并穩(wěn)定在20～25oN之間一個(gè)月左右。7月中旬，脊線再次北跳，越過25oN，在7月底或8月初，副高達(dá)到一年中最北位置，9月以后，副高向南撤退。

副高周圍的天氣動(dòng)畫演示

⑷阻塞高壓：在西風(fēng)帶長(zhǎng)波槽脊的發(fā)展演變過程中，當(dāng)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（以下簡(jiǎn)稱阻高）。此時(shí)西風(fēng)帶長(zhǎng)波槽脊的經(jīng)向度增加。

在亞洲，阻高主要出現(xiàn)在烏拉爾山、鄂霍茨克海以及貝加爾湖地區(qū)，分別稱它們?yōu)闉趵瓲柹阶韪摺⒍趸舸目撕Ｗ韪咭约柏惣訝柡韪摺?/p>

圖1.2（b）MICAPS中顯示的是2009年8月

17日08:00500hPa天氣圖

阻塞高壓的注釋內(nèi)容

圖1.2b中的阻高為烏拉爾山阻高。亞洲地區(qū)以每年5、6、7三個(gè)月出現(xiàn)阻高的機(jī)會(huì)最多，其中心大多在55～60oN范圍內(nèi)，維持時(shí)間平均約8天左右，最短為3～5d。這些阻塞高壓對(duì)我國的暴雨有重要影響，烏拉爾山阻高脊前常有冷空氣南下，使其東側(cè)低槽加深，分裂小槽東移，影響我國降水；同時(shí)由于中緯度為平直西風(fēng)氣流，有利于穩(wěn)定緯向型暴雨的形成；鄂霍茨克海阻高對(duì)我國梅雨影響很大，它常與烏拉爾山阻高和貝加爾湖大槽同時(shí)建立，西風(fēng)急流分別從其北方和南方繞過，不斷有小槽引導(dǎo)冷空氣南下到達(dá)江淮流域與暖濕空氣交綏形成大范圍暴雨區(qū)；貝加爾湖阻高與青藏高壓相連，形成一個(gè)南北向高壓帶時(shí)，使環(huán)流經(jīng)向度加大，此高壓帶與海上副高之間的狹長(zhǎng)低壓帶，造成北方強(qiáng)經(jīng)向型暴雨。此外，冬季阻高的建立和崩潰，常造成我國大范圍的寒潮天氣。

⑸切斷低壓：是指對(duì)流層中上層出現(xiàn)的一堆孤立的冷空氣（氣壓場(chǎng)上表現(xiàn)為低壓），與北方冷空氣之間被暖空氣所切斷，南北方的冷空氣只在低層連接起來。

在高空?qǐng)D上切斷低壓有兩種形式：一種是無顯著的阻塞高壓存在（圖1.2b中東部海上的低壓）；另一種是與阻塞高壓同時(shí)出現(xiàn)并與之密切關(guān)聯(lián)的切斷低壓（圖1.2b中阻高前部的低壓）。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)定性的雷陣雨天氣。東北冷渦的西部，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)。

⑹高空低渦：主要介紹與我國天氣密切相關(guān)的東蒙冷渦、西南渦、西北渦。

東蒙冷渦：是指發(fā)生或經(jīng)過蒙古人民共和國中東部的冷性低渦，常形成于亞洲高空阻塞形勢(shì)下。從春末到秋初都會(huì)出現(xiàn)，而尤以初夏為多且影響嚴(yán)重，主要影響我國的西北、華北以及東北地區(qū)。東蒙冷渦帶來的天氣主要出現(xiàn)在冷渦的東南方，常造成午后到傍晚的雷雨大風(fēng)、冰雹等強(qiáng)對(duì)流天氣，具有日變化明顯、時(shí)間短、強(qiáng)度大、局部性明顯且可能持續(xù)數(shù)日等特點(diǎn)，個(gè)別地點(diǎn)降水可達(dá)暴雨。

東蒙冷渦

點(diǎn)擊查看西南渦動(dòng)畫演示

西北渦：西北渦是指700hPa上，在柴達(dá)木盆地到青海湖一帶（99～105oE，34～38oN）發(fā)展東移的低渦。這種低渦原是暖性的地形低渦，當(dāng)有冷空氣入侵，斜壓性加強(qiáng)，低渦開始東移，當(dāng)?shù)蜏u進(jìn)入甘陜地區(qū)后，受西南氣流輸送來的水汽影響及水汽凝結(jié)反饋?zhàn)饔?，促使低渦進(jìn)一步發(fā)展加強(qiáng)，并沿其前部暖切變線東移，呈“人”字形切變線，暴雨主要產(chǎn)生在低渦前部和暖切變線上。

⑺高空急流：高空急流是指出現(xiàn)在對(duì)流層頂附近或平流層中一股強(qiáng)而窄的氣流，其軸呈準(zhǔn)水平狀，急流中心最大風(fēng)速大于30m/s(圖1.5a)。與我國天氣有密切關(guān)系的高空急流有：極鋒急流、副熱帶急流和熱帶東風(fēng)急流。

由于風(fēng)速的變化，在高空急流入口區(qū)和出口區(qū)有次級(jí)環(huán)流產(chǎn)生，在高空急流入口區(qū)其北側(cè)有輻合下沉氣流，而南側(cè)有輻散上升氣流；而在出口區(qū)與之相反，北側(cè)有輻散上升氣流，而南側(cè)有輻合下沉氣流。故當(dāng)高空急流與地面鋒面同時(shí)存在時(shí)，高空急流出口區(qū)北側(cè)（或入口區(qū)南側(cè)）的冷鋒段，地面冷鋒前的上升運(yùn)動(dòng)與高空急流次級(jí)環(huán)流的上升氣流疊加，有利于災(zāi)害性對(duì)流天氣的發(fā)展，同時(shí)由于強(qiáng)烈的減壓作用而促使爆發(fā)性氣旋的發(fā)展。而處于高空急流出口區(qū)南側(cè)（或入口區(qū)北側(cè)）的冷鋒段，鋒前低層的上升運(yùn)動(dòng)受到高空急流次級(jí)環(huán)流下沉支的壓制，起減弱對(duì)流天氣的作用。

⑻低空急流：是指出現(xiàn)在600hPa以下的一支風(fēng)速＞12m/s的強(qiáng)風(fēng)帶(圖1.5b)。850hPa以下的低空急流有明顯的日變化，一般在日落時(shí)開始增大，到凌晨日出前最大。其最大風(fēng)速軸與最大水汽軸一致，因此低空急流可向北方輸送大量的水汽。大雨或暴雨區(qū)常出現(xiàn)在急流軸的左前方。急流軸上常有風(fēng)速突然加大的現(xiàn)象，成為風(fēng)速脈動(dòng)，在風(fēng)速脈動(dòng)區(qū)的下游常有較大降水發(fā)生。

圖1.52010年8月5日08:00高低空急流分布圖(a)200hPa風(fēng)場(chǎng)，陰影為風(fēng)速≥30m/s的風(fēng)速區(qū)，箭頭為高空急流軸

圖1.52010年8月5日08:00高低空急流分布圖(b)850hPa風(fēng)場(chǎng)，虛線為風(fēng)速≥12m/s的等風(fēng)速區(qū)，箭頭為低空急流軸

靜力學(xué)關(guān)系和熱成風(fēng)關(guān)系決定了高、低空天氣圖之間的配置，所以預(yù)報(bào)天氣不能僅憑一張?zhí)鞖鈭D、僅分析一種天氣系統(tǒng)，而需要高低空、地面綜合分析、考慮，且由于地形的作用，上述天氣系統(tǒng)所帶來的天氣也會(huì)發(fā)生變化，這就需要預(yù)報(bào)員在實(shí)際工作中不斷總結(jié)、積累經(jīng)驗(yàn)，才能更好地使用天氣預(yù)報(bào)圖。

隱藏

1.1.3T-ln-p圖

T-ln-p圖是一種用來判斷測(cè)站大氣層結(jié)穩(wěn)定度、預(yù)報(bào)強(qiáng)對(duì)流天氣的重要工具，是常用的一種輔助天氣圖。它是根據(jù)干空氣絕熱方程和濕空氣絕熱方程制作的圖表，也稱絕熱圖或熱力學(xué)圖。

詳情進(jìn)入

T-ln-p圖動(dòng)畫演示

T-ln-p圖上點(diǎn)繪的曲線主要有溫度層結(jié)曲線、露點(diǎn)層結(jié)曲線和狀態(tài)曲線。溫度層結(jié)曲線是由探空資料點(diǎn)繪出來的，表示測(cè)站上空氣溫垂直分布的情況，也稱為環(huán)境曲線，它在各層的斜率即代表各層的實(shí)際溫度遞減率γ；露點(diǎn)層結(jié)曲線也是由探空資料得到的，表示測(cè)站上空水汽垂直分布情況；狀態(tài)曲線是指氣塊上升過程中其溫度的變化曲線，由于氣塊在水汽未飽和時(shí)按干絕熱遞減率降溫，在飽和后按濕絕熱遞減率降溫，因此狀態(tài)曲線是由飽和點(diǎn)以下的干絕熱線和飽和點(diǎn)以上的濕絕熱線組成。

穩(wěn)定度及判據(jù)

薄氣層的穩(wěn)定判斷動(dòng)畫演示

在實(shí)際大氣中，γ＞γd的絕對(duì)不穩(wěn)定情況很少，只有在晴朗的白天近地面氣層才可出現(xiàn)；γ＜γm的絕對(duì)穩(wěn)定層結(jié)通常出現(xiàn)在晴朗的夜間；大多數(shù)情況為條件不穩(wěn)定層結(jié)。

整層大氣穩(wěn)定度判斷動(dòng)畫演示

對(duì)流性不穩(wěn)定動(dòng)畫演示

對(duì)流性不穩(wěn)定和條件性不穩(wěn)定都是潛在不穩(wěn)定，即當(dāng)氣層是穩(wěn)定的，需要有一定的外加抬升力作為“觸發(fā)機(jī)制”，潛在的不穩(wěn)定性才能轉(zhuǎn)化成真實(shí)的不穩(wěn)定。條件性不穩(wěn)定的實(shí)現(xiàn)只要局地的熱對(duì)流或動(dòng)力因子對(duì)個(gè)別氣塊進(jìn)行抬升即可，往往造成局地性的雷雨天氣。而對(duì)流性不穩(wěn)定的實(shí)現(xiàn)要有大范圍的整層抬升運(yùn)動(dòng)作為觸發(fā)機(jī)制，要有天氣系統(tǒng)的配合或大地形的作用，造成的對(duì)流性天氣也比較劇烈，范圍也較大。

常用特征高度和指數(shù)的意義及應(yīng)用

MICAPS3平臺(tái)中的右側(cè)顯示有一列物理量分析表，輸出了各種特征高度以及熱力、動(dòng)力、溫濕條件以及能量指數(shù)，這里對(duì)常用的一些特征高度和指數(shù)的物理意義以及應(yīng)用簡(jiǎn)要說明。

⑴抬升凝結(jié)高度LCL：指氣塊絕熱上升達(dá)到飽和時(shí)的高度。在圖上是通過地面溫壓點(diǎn)B的干絕熱線與通過地面露點(diǎn)A的等飽和比濕線的交點(diǎn)C所在的高度為L(zhǎng)CL（圖1.6）。超過這個(gè)高度就有水汽凝結(jié)現(xiàn)象，故LCL的高低反映了云底的高低。

⑵自由對(duì)流高度LFC:指在條件性不穩(wěn)定氣層中，氣塊受外力抬升，由穩(wěn)定狀態(tài)轉(zhuǎn)入不穩(wěn)定狀態(tài)的高度。圖上狀態(tài)曲線與層結(jié)曲線的由下向上的第一交點(diǎn)D所在高度為L(zhǎng)FC（圖1.6）。在此點(diǎn)之上氣塊的溫度大于環(huán)境溫度，故即使不加外力，氣塊也能繼續(xù)加速上升，使對(duì)流能自由地得到發(fā)展，LFC的高低決定了對(duì)流所需抬升力的強(qiáng)弱。

⑶對(duì)流凝結(jié)高度CCL:指假設(shè)地面水汽不變，而由于地面加熱作用，使層結(jié)達(dá)到干絕熱遞減率，在這種情況下氣塊干絕熱上升達(dá)到飽和時(shí)的高度。在圖上通過地面露點(diǎn)A的等飽和比濕線與層結(jié)曲線交點(diǎn)F的高度即為CCL（圖1.6）。它是空氣熱對(duì)流開始凝結(jié)的高度，可用來估計(jì)氣團(tuán)內(nèi)部局地?zé)釋?duì)流產(chǎn)生的對(duì)流云云底高度。

⑷對(duì)流溫度Tg：指氣塊自對(duì)流凝結(jié)高度干絕熱下降到地面時(shí)所具有的溫度。在圖上，由F點(diǎn)沿干絕熱線下降到達(dá)地面時(shí)所對(duì)應(yīng)的溫度為對(duì)流溫度Tg（圖1.6），Tg-T的大小決定著局地?zé)釋?duì)流發(fā)生的難易，若地面加熱使氣溫能超過Tg，則就有發(fā)生熱對(duì)流的可能，否則將不會(huì)產(chǎn)生熱對(duì)流。

⑸對(duì)流上限：為對(duì)流所能達(dá)到的最大高度，也是經(jīng)驗(yàn)云頂、平衡高度ELC。在圖上，狀態(tài)曲線與層結(jié)曲線由下向上的第二交點(diǎn)E所在高度（圖1.6）。

⑹0℃層高度：指環(huán)境溫度為0℃所對(duì)應(yīng)的高度，是形成冰雹條件的一個(gè)特征參數(shù)。一般在600hPa上下，約4km高，有利于冰雹的產(chǎn)生。

⑺沙氏指數(shù)SI：SI=T500-TS，其中T500為500hPa上的實(shí)際溫度，TS是850hPa等壓面上的濕空氣團(tuán)沿干絕熱線上升到達(dá)凝結(jié)高度后，再沿濕絕熱線上升至500hPa時(shí)所具有的氣團(tuán)溫度。理論上SI負(fù)值愈大，愈有利于不穩(wěn)定。單位：℃。據(jù)國外研究，SI與對(duì)流天氣有以下關(guān)系（《大氣科學(xué)詞典》編委會(huì)1994）：

SI＞3℃發(fā)生雷暴的可能性很小或沒有；

0℃＜SI＜3℃有發(fā)生陣雨的可能性；

-3℃＜SI＜0℃有發(fā)生雷暴的可能性；

-6℃＜SI＜-3℃有發(fā)生強(qiáng)雷暴的可能性；

SI＜-6℃有發(fā)生嚴(yán)重對(duì)流天氣(如龍卷風(fēng))的危險(xiǎn)。

⑻K指數(shù):K=(T850-T500)+Td850-(T-Td)700，K指數(shù)是一個(gè)經(jīng)驗(yàn)指標(biāo)，它同時(shí)反映了大氣層結(jié)穩(wěn)定度和中低層的水汽條件。一般K值越大，潛能越大，大氣越不穩(wěn)定。單位：℃。

⑼對(duì)流有效位能CAPE:即氣塊在給定環(huán)境中絕熱上升時(shí)的正浮力所產(chǎn)生能量的垂直積分，是風(fēng)暴潛在強(qiáng)度的一個(gè)重要指標(biāo)。在圖上，CAPE正比于氣塊上升曲線和環(huán)境溫度曲線從自由對(duì)流高度（LFC）至平衡高度（ELC）所圍成的正面積區(qū)域。單位：J?kg-1。

⑽對(duì)流抑制有效位能CIN：CIN正比于圖上自由對(duì)流高度下的負(fù)面積，表示要發(fā)生對(duì)流需克服的能量。CIN太大，抑制對(duì)流程度，對(duì)流不易發(fā)生；太小，不穩(wěn)定能量不易在低層積聚，易發(fā)生不太強(qiáng)的對(duì)流。

逆溫層的性質(zhì)及作用

在預(yù)報(bào)中除了要注意分析不穩(wěn)定層結(jié)外，還要注意分析低層的穩(wěn)定層結(jié)，尤其要關(guān)注逆溫層、等溫層的分析。所謂逆溫是指溫度隨高度增加，按其產(chǎn)生的原因可分為輻射逆溫、擾動(dòng)逆溫、下沉逆溫和鋒面逆溫（圖1.8）。

圖1.8(a)輻射逆溫

輻射逆溫的注釋內(nèi)容

⑴輻射逆溫：是由于地表面強(qiáng)烈輻射冷卻而造成的。一般厚度不大，自地面起向上達(dá)幾十米至幾百米。逆溫層下限與下墊面接觸，濕度大，而逆溫層頂，由于穩(wěn)定層阻礙水汽向上輸送，濕度較小。

圖1.8(b)擾動(dòng)逆溫

擾動(dòng)逆溫的注釋內(nèi)容

⑵擾動(dòng)逆溫：是摩擦層內(nèi)由于擾動(dòng)混合作用產(chǎn)生的逆溫。其特征為逆溫層以下至地面之間層結(jié)曲線與干絕熱線平行，水汽分布均勻；水汽從逆溫層上界開始急劇減少；逆溫層高度大約1km以下，與摩擦層頂吻合。

圖1.8(c)下沉逆溫

下沉逆溫的注釋內(nèi)容

⑶下沉逆溫：在整層空氣下沉?xí)r，由于氣層壓縮而形成的。其特征是在空中一定高度上，氣溫與露點(diǎn)之差較大，且差值隨高度升高而增大。

圖1.8(d)鋒面逆溫

鋒面逆溫的注釋內(nèi)容

⑷鋒面逆溫：由于暖空氣凌駕于冷空氣之上而造成的。其特點(diǎn)是濕度與溫度同時(shí)隨高度升高而增加。

逆溫起抑制對(duì)流發(fā)展的作用，同時(shí)也使水汽和能量在低層聚集。夏季一旦逆溫的層結(jié)被破壞，低層的能量釋放，有利于強(qiáng)對(duì)流的發(fā)生。而低層逆溫也是預(yù)報(bào)大霧所要重點(diǎn)考慮的因素。

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1.2物理量診斷分析

物理量診斷分析是用各種實(shí)測(cè)資料和數(shù)值預(yù)報(bào)產(chǎn)品，結(jié)合適當(dāng)?shù)臒崃W(xué)、動(dòng)力學(xué)診斷方程對(duì)所關(guān)心的物理量或方程中的各項(xiàng)進(jìn)行計(jì)算，從而對(duì)天氣演變過程中物理過程的變化和作用進(jìn)行定量估計(jì)和解釋。它是揭示和加深大氣運(yùn)動(dòng)內(nèi)在規(guī)律認(rèn)識(shí)的一種有效的手段。有關(guān)物理量的來源、物理意義和計(jì)算，《天氣分析預(yù)報(bào)物理量計(jì)算基礎(chǔ)》(劉鍵文等2005)和《現(xiàn)代天氣預(yù)報(bào)技術(shù)和方法》（章國材等2007)等有關(guān)書籍進(jìn)行了詳細(xì)的介紹，這里僅對(duì)9210系統(tǒng)下發(fā)的產(chǎn)品、預(yù)報(bào)業(yè)務(wù)中常用物理量的意義以及分析應(yīng)用進(jìn)行簡(jiǎn)要說明。

1.2.1水汽條件

主要有：比濕、相對(duì)濕度、水汽通量、水汽通量散度。

⑴比濕

，單位：g?kg-1，量級(jí)為100～101

比濕是指某容積中水汽質(zhì)量與同一容積中空氣的總質(zhì)量的比值，是表征空氣濕度的主要物理量之一。由于比濕具有保守性，即空氣團(tuán)發(fā)生膨脹或壓縮時(shí)，若無水分凝結(jié)或蒸發(fā)，則其中的水汽質(zhì)量和空氣總質(zhì)量不變，也就是其比濕保持不變。故在討論濕空氣的上升或下降過程時(shí)，常用比濕表示空氣濕度。

⑵相對(duì)濕度

，量級(jí)為100～102

相對(duì)濕度是空氣中實(shí)際水氣壓與當(dāng)時(shí)氣溫下的飽和水汽壓的比值，用百分比表示。飽和水汽壓隨溫度而改變，故相對(duì)濕度的大小決定于水汽壓和溫度的增減，由于通常水汽壓變化較氣溫變化慢，故溫度往往起主導(dǎo)作用。當(dāng)水汽壓一定時(shí)，溫度降低則相對(duì)濕度增大，反之，相對(duì)濕度減小。霧、霜多在夜間與清晨產(chǎn)生，就是由于溫度下降，相對(duì)濕度增大的結(jié)果。

⑶水汽通量

，單位：g?(cm?hPa?s)-1；量級(jí)為10-2

又稱水汽輸送，一般指水平水汽通量，是單位時(shí)間內(nèi)流經(jīng)與氣流方向垂直的單位截面的水汽克數(shù)。表征水汽來源、水汽量的大小。

⑷水汽通量散度

，單位：g?(cm2?hPa?s)-1；量級(jí)為10-7

是指大氣運(yùn)動(dòng)所引起的水汽集中程度。若A＞0，為水汽通量輻散區(qū)，這個(gè)區(qū)域內(nèi)水汽是減少的；若A＜0，為水汽通量輻合區(qū)，水汽將增加。較大降水預(yù)報(bào)時(shí)不僅要關(guān)注是否有很好的水汽輸送，更要關(guān)注是否有水汽輻合。特別是低層的水汽通量輻合，對(duì)降水強(qiáng)度的貢獻(xiàn)十分明顯。

圖1.9(a)2009年8月21日08:00

700hPa水汽通量(實(shí)線)和比濕(虛線)

水汽通量注釋內(nèi)容

圖1.9為2009年8月21日08:00700hPa水汽通量和925hPa水汽通量散度，圖中從孟加拉灣一直向東北方向有一明顯的水汽通量大值區(qū)，有源源不斷的水汽向華北地區(qū)輸送，而925hPa的水汽通量散度顯示在河北中南部有明顯的水汽輻合，當(dāng)日河北中南部出現(xiàn)區(qū)域性暴雨。

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1.2.2動(dòng)力條件

主要有：渦度、散度、垂直速度。

⑴渦度

渦度是一個(gè)矢量，表征流體旋轉(zhuǎn)特性，一般只計(jì)算渦度的垂直分量。

垂直相對(duì)渦度值為，單位：s-1；量級(jí)為10-6～10-5

在日常分析預(yù)報(bào)中所說的渦度是指垂直相對(duì)渦度，常用它來表征系統(tǒng)的強(qiáng)度。由天氣學(xué)原理知，脊區(qū)對(duì)應(yīng)有負(fù)渦度中心，槽區(qū)對(duì)應(yīng)有正渦度中心；高層負(fù)渦度與低層正渦度相配置，常常反映有較顯著的垂直上升運(yùn)動(dòng)。

⑵散度

，單位：s-1；量級(jí)為10-7～10-6

是表征流體水平輻散程度的一個(gè)物理量，輻散為正、輻合為負(fù)。低層輻合、高層輻散的配置表明存在顯著的上升運(yùn)動(dòng)。散度場(chǎng)正、負(fù)中心及其分布形勢(shì)與強(qiáng)對(duì)流天氣的分布有密切關(guān)系。降水區(qū)的移向與輻合區(qū)很一致，而且中尺度輻合區(qū)常先于降水1～2h出現(xiàn)，因此掌握中尺度散度場(chǎng)的變化，是預(yù)報(bào)未來短時(shí)中尺度降水和暴雨出現(xiàn)的重要依據(jù)。

⑶垂直速度

表征大氣的垂直運(yùn)動(dòng)。

在(x，y，p，t)坐標(biāo)系里為，單位：hPa?s-1，量級(jí)為10-4～10-2

在(x，y，z，t)坐標(biāo)系里為，單位：m?s-1，量級(jí)為10-2～100

垂直運(yùn)動(dòng)不僅會(huì)引起水汽、熱量、動(dòng)量、渦度等垂直輸送，而且由于與大氣的絕熱變化和水平輻合輻散運(yùn)動(dòng)相聯(lián)，可以引起濕度、溫度、渦度的變化，對(duì)天氣系統(tǒng)的發(fā)生、發(fā)展有很大作用，故垂直速度是天氣分析和預(yù)報(bào)中最常用的物理量之一。

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1.2.3熱力條件

主要有：假相當(dāng)位溫、總溫度。

⑴假相當(dāng)位溫

，單位：K；量級(jí)為102

表達(dá)式中r為混合比，可見是溫度、氣壓、水汽含量的函數(shù)，表示溫、壓、濕綜合的物理量，是預(yù)報(bào)業(yè)務(wù)中常用的重要物理量。在同一氣壓條件下，越大空氣越暖濕，反之，空氣越干冷。850hPa的的分布與大小是預(yù)報(bào)員常關(guān)注的重點(diǎn)。暴雨時(shí)850hPa的值一般在330K以上。反映大氣中層結(jié)潛在不穩(wěn)定，暴雨落區(qū)一般在0～15K之間。

⑵總溫度（TT）

直接決定大氣狀態(tài)的主要能量有：顯熱能(cpT)、潛熱能(Lq)、位能(gZ)、動(dòng)能(v2/2)?？偰芰浚‥t）是指上述四種能量之和，引入總溫度與其相對(duì)應(yīng)，以表征大氣中的總能量。

，單位：K；量級(jí)為102

在業(yè)務(wù)中常用下式計(jì)算總溫度：，單位：℃；量級(jí)為101

其值越大，表示大氣中的總能量越大。

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1.2.4穩(wěn)定度

主要有：SI、K、CAPE（在1.1.3節(jié)中已介紹）。

Ky指數(shù)，又稱山崎指數(shù)，Ky＝（TA-SI）/(1+(T-Td)850)，量級(jí)為100～101

其中TA為850hPa到500hPa間的平均溫度平流，SI為沙氏指數(shù)。

該指數(shù)是根據(jù)日本氣象工作者認(rèn)為的對(duì)流發(fā)生的三個(gè)條件（大氣穩(wěn)定度、低層水汽和上升運(yùn)動(dòng)）歸納而成。常用來判斷是否有可能發(fā)生大雨的物理參數(shù),據(jù)統(tǒng)計(jì)Ky≥1要注意大雨的發(fā)生；Ky≥2大雨發(fā)生的可能性大；Ky≥3大雨發(fā)生的可能性較高；Ky≥5可能發(fā)生大到暴雨。

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1.2.5混合指數(shù)

理查遜數(shù)Ri

，量級(jí)為100～102

在物理上表示大氣靜力穩(wěn)定度和動(dòng)力穩(wěn)定度的綜合參數(shù)；在能量上，它可看作氣塊浮升要消耗的能量和通過湍流從大尺度風(fēng)場(chǎng)能夠得到的能量之比。

在降水分析和預(yù)報(bào)中，以（為與靜力能量相當(dāng)?shù)目倻囟龋┐妫儞Q后:

，其中

其中為氣柱上、下層的總溫度差，為上、下層的風(fēng)速矢量差，為上、下層的平均氣壓。當(dāng)上、下層取500hPa和850hPa等壓面時(shí)，C≈1.488,Ri數(shù)和對(duì)流活動(dòng)之間的判據(jù)為：當(dāng)Ri＜-2時(shí)，有積雨云產(chǎn)生；當(dāng)Ri＜-1時(shí)，有雷暴產(chǎn)生；當(dāng)-1≤Ri≤0.25時(shí)，有系統(tǒng)性對(duì)流產(chǎn)生。

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1.2.6平流

主要有：溫度平流、總溫度平流、渦度平流、水汽平流，業(yè)務(wù)上最常用的是溫度平流和渦度平流。

⑴溫度平流

，單位K?s-1；量級(jí)為10-5

溫度的冷暖平流是表明大氣斜壓性的一種度量，大尺度天氣系統(tǒng)的發(fā)生發(fā)展均與之有關(guān)。此外預(yù)報(bào)還常關(guān)注850hPa和500hPa溫度平流的差值，若差值＞0，則表明低層有暖平流，高層為冷平流，有利于不穩(wěn)定層結(jié)加強(qiáng)，反之，則表明低層有冷平流，高層為暖平流，不利于不穩(wěn)定層結(jié)的加強(qiáng)。

⑵渦度平流

，單位：s－2；量級(jí)為10-10

表征由水平風(fēng)引起的渦度輸送，其中相對(duì)渦度平流的作用是使槽脊移動(dòng)。高空槽前的正渦度平流可引起輻散，槽后的負(fù)渦度平流可引起輻合。

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1.2.7診斷物理量綜合應(yīng)用

預(yù)報(bào)中發(fā)現(xiàn)，各種物理量在不同地區(qū)、不同季節(jié)、不同天氣系統(tǒng)、不同層次有很大差異。以暴雨為例，表1.1為東北地區(qū)不同天氣系統(tǒng)和不同性質(zhì)暴雨時(shí)各物理量的差異（鄭秀雅等1992）。各地預(yù)報(bào)員應(yīng)針對(duì)本地災(zāi)害性天氣具體分析總結(jié)各物理量的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)和指標(biāo)，以提高預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率。

1.3衛(wèi)星云圖

在日常的天氣預(yù)報(bào)業(yè)務(wù)工作中，我們每天都要用到衛(wèi)星云圖。加強(qiáng)衛(wèi)星資料的應(yīng)用能力，對(duì)提高災(zāi)害性天氣預(yù)報(bào)預(yù)警準(zhǔn)確率、防災(zāi)減災(zāi)具有重大意義。2005年6月1日我國的第一顆業(yè)務(wù)服務(wù)靜止氣象衛(wèi)星（FY-2C）正式投入業(yè)務(wù)運(yùn)行，2006年12月8日FY-2D業(yè)務(wù)衛(wèi)星又成功發(fā)射，F(xiàn)Y-2D與FY-2C共同實(shí)現(xiàn)在軌備份，形成雙星組網(wǎng)觀測(cè)能力，形成對(duì)我國范圍內(nèi)最高15min一次的連續(xù)觀測(cè)。同時(shí)風(fēng)云二號(hào)衛(wèi)星數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)生成的圖像產(chǎn)品、定量產(chǎn)品，通過氣象部門9210通信系統(tǒng)陸續(xù)分發(fā)，省地市氣象臺(tái)的預(yù)報(bào)員都可實(shí)時(shí)得到并應(yīng)用。2009年11月FY-2E代替FY-2C業(yè)務(wù)應(yīng)用。

1.3.1紅外云圖特征

衛(wèi)星在10.5～12.5μm通道得到的云圖稱作紅外云圖或長(zhǎng)波紅外云圖，這種云圖所反映的是地面和云面的紅外輻射或亮度溫度分布。在這種云圖上，色調(diào)越暗表示紅外輻射越大，溫度越高；色調(diào)越淺表示紅外輻射越小，溫度越低。紅外云圖上的色調(diào)決定于物體的溫度。根據(jù)這種云圖上的色調(diào)差可以估計(jì)地面、云面溫度的相對(duì)分布和云的相對(duì)高度。由于紅外云圖可以全天進(jìn)行觀測(cè)，在預(yù)報(bào)業(yè)務(wù)中使用頻率最高。

紅外云圖特征動(dòng)畫演示

1.3.2可見光云圖特征

可見光云圖是衛(wèi)星儀器在可見光譜段測(cè)量地面、云面對(duì)太陽輻射的反射輻射，經(jīng)過轉(zhuǎn)換得到的。其色調(diào)決定于反射太陽輻射的大小，若反射太陽輻射大，色調(diào)就白，反之就暗。這種黑白色調(diào)與太陽天頂角和物體反照率有關(guān)。

詳情進(jìn)入

在一定的太陽天頂角下，物體的反照率越大，其色調(diào)越白；而反照率越小，色調(diào)就越暗。從可見光云圖上的色調(diào)可以估計(jì)反照率的大小，從而來區(qū)分各種物體。由于云與地表間的反照率差異很大，所以在可見光云圖上很容易將云和地表區(qū)別開。而同一目標(biāo)物其色調(diào)還與太陽高度角有關(guān)，即與衛(wèi)星觀測(cè)的季節(jié)和每天衛(wèi)星觀測(cè)的時(shí)刻有關(guān)。只有在白天才有可見光云圖，且在早晨或傍晚由于觀測(cè)太陽高度角低，光照條件差，圖片很灰暗。

可見光云圖特征動(dòng)畫演示

由于可見光云圖在夜間不能使用，因而預(yù)報(bào)業(yè)務(wù)中較紅外云圖使用頻次相對(duì)較少。但可見光云圖自有紅外云圖所不及的長(zhǎng)處。

⑴可見光云圖的空間分辨率大，F(xiàn)Y-2C（FY-2E）可見光云圖的空間分辨率在星下點(diǎn)為1.25km，而紅外云圖的空間分辨率在星下點(diǎn)為5km，也就是說，利用可見光云圖能更好地捕捉到小尺度對(duì)流云團(tuán)，對(duì)局地對(duì)流天氣的預(yù)報(bào)意義非凡；

可見光云圖（分辨率）動(dòng)畫演示

⑵霧在可見光云圖上表現(xiàn)為紋理均勻、邊界整齊光滑或與地形等高線吻合，與中高云有明顯的區(qū)別，因此在白天利用可見光云圖，結(jié)合紅外云圖，比較容易識(shí)別大霧，而紅外云圖上則很容易將霧和地表混淆；

可見光云圖（霧）動(dòng)畫演示

⑶沙塵暴具有極高的反射率，在可見光云圖上比較容易與低云區(qū)分，但在紅外云圖上其頂部亮溫與低云接近，不好區(qū)分；

可見光云圖（沙塵）動(dòng)畫演示

⑷只有可見光云圖上才能看到暗影(在可見光圖像中，太陽斜射到云上，形成的陰影)，利用暗影可以清晰地識(shí)別強(qiáng)對(duì)流云團(tuán)的上沖云頂，而上沖云頂是對(duì)流發(fā)展最為旺盛的區(qū)域，與雷暴、冰雹、暴雨等相關(guān)，對(duì)強(qiáng)對(duì)流天氣的落區(qū)預(yù)報(bào)有很強(qiáng)的指示意義。

可見光云圖（暗影）動(dòng)畫演示

隱藏

1.3.3水汽圖特征

以6.7μm為中心的吸收帶是水汽強(qiáng)吸收帶，由衛(wèi)星測(cè)量這一吸收帶的輻射，就能推測(cè)云中水汽的含量，由這一吸收帶得出的圖像稱水汽圖。6.7μm波段的輻射探測(cè)不能提供大氣整層水汽含量信息，而只能獲得大氣層中上層水汽分布情況，其中，中緯度地區(qū)的最大貢獻(xiàn)層在412hPa附近。

詳情進(jìn)入

水汽圖動(dòng)畫演示

同紅外圖像一樣，水汽圖像也是將發(fā)射的輻射轉(zhuǎn)換成溫度來顯示。由于溫度隨高度遞減，對(duì)流層上部高濕區(qū)顯得冷（亮），而低濕區(qū)顯得暖（暗）。在水汽圖上，色調(diào)愈白表示對(duì)流層中上層水汽含量愈多，反之愈少。

水汽云圖只能描述對(duì)流層中上層的水汽分布情況，而能引起降水的水汽來源主要來自低層，故業(yè)務(wù)中水汽圖像容易被忽略。但是，由于中上層天氣系統(tǒng)在水汽圖上非常清晰，水汽可以作為大氣運(yùn)動(dòng)的示蹤物，預(yù)報(bào)員通過觀察水汽云圖，能夠跟蹤中上層天氣系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)和變化，從而彌補(bǔ)因常規(guī)氣象觀測(cè)資料時(shí)空尺度不足而造成的不便。

歸納總結(jié)法國氣象局預(yù)報(bào)研究所和保加利亞科學(xué)院的研究成果（方翔等譯2008），結(jié)合衛(wèi)星氣象學(xué)的知識(shí)以及業(yè)務(wù)應(yīng)用的體會(huì)，應(yīng)用水汽圖像可以得到下列信息：

⑴低于850hPa高度的低云和地表，其發(fā)射的輻射被大氣水汽全部吸收，不能到達(dá)衛(wèi)星，所以水汽圖上的地表或低云不清楚；

⑵在水汽圖上的天氣系統(tǒng)比紅外云圖更完整連續(xù)，大氣環(huán)流特征更清楚，特別是無云地區(qū)，紅外云圖上不能反映水汽分布，但在水汽圖上都有表現(xiàn)；

⑶圖像中亮、暗區(qū)域分別與對(duì)流層中上部的濕、干空氣相聯(lián)系，圖像中正在變亮的地區(qū)表征上升運(yùn)動(dòng)，正在變暗的區(qū)域表征下沉運(yùn)動(dòng)；

⑷動(dòng)畫顯示水汽圖像，可以了解對(duì)流層中上層流場(chǎng)的平均狀態(tài)，由于水汽圖像良好的連續(xù)性和時(shí)間尺度，可以提早判斷高層氣流是否為發(fā)散型氣流，而發(fā)散型氣流的抽吸作用有利于上升運(yùn)動(dòng)；

⑸動(dòng)畫中顯示出的亮、暗特征之間邊界的演變，及亮、暗特征之間相互作用的趨勢(shì)，指示著重要?jiǎng)恿^程的發(fā)展。

隱藏

1.3.4云圖的綜合分析

三種云圖的特征各有不同、各有所長(zhǎng)，在預(yù)報(bào)業(yè)務(wù)中不能僅憑某一種云圖上的白亮云團(tuán)就判斷"云很強(qiáng)，有降水"，而要綜合分析、判斷。一般業(yè)務(wù)中常用的幾條經(jīng)驗(yàn)：

詳情進(jìn)入

⑴在三種云圖上均為白亮云團(tuán)，為積雨云（Cb云），常伴有雷雨、大風(fēng)等對(duì)流性天氣。

圖1.102009年8月27日15:00FY2C衛(wèi)星云圖(c)水汽圖像

⑵云團(tuán)在紅外和水汽圖上白亮，而在可見光圖上為灰白，則為中高云，一般不會(huì)有強(qiáng)天氣。

圖1.102009年8月27日15:00FY2C衛(wèi)星云圖(b)可見光云圖

⑶紅外圖上為灰暗色，可見光上白亮，水汽圖上則不明顯，表明為低云，易有降水產(chǎn)生。

圖1.102009年8月27日15:00FY2C衛(wèi)星云圖(a)紅外云圖

圖1.112010年11月11日08:00FY2E紅外云圖

與08:00500hPa高空形勢(shì)圖疊加顯示

紅外云圖注釋內(nèi)容

綜合分析同一時(shí)刻的三種云圖，可以分析出云系的層次，進(jìn)而分析所對(duì)應(yīng)的天氣。由圖1.10可見，A-B-C-D為明顯的逗點(diǎn)云系，其中B處紅外上為灰暗色，而可見光仍為白色，而水汽圖上不明顯，表明B處為低云；A處紅外和水汽上白亮，可見光上變灰暗，表明此為減弱的對(duì)流云；C-D為弱鋒面云系，其中有多個(gè)對(duì)流云團(tuán)發(fā)展，造成27日傍晚河北省中部部分縣市的雷雨、大風(fēng)強(qiáng)對(duì)流天氣。在紅外和水汽圖像上E處也為一逗點(diǎn)云系，但可見光圖上沒有明顯的逗點(diǎn)狀，表明此處在高層有低渦系統(tǒng)而低層渦旋不明顯。此外G-F處也為多層云系，其中有對(duì)流云團(tuán)、中高云系以及低云等。

在業(yè)務(wù)中可運(yùn)用MICAPS平臺(tái)強(qiáng)大的疊加顯示功能，將云圖與實(shí)況疊加顯示分析系統(tǒng)的云圖特征以及變化趨勢(shì)（圖1.11），圖中可見東北氣旋冷鋒云系，結(jié)合高空形勢(shì)場(chǎng)分析，溫度槽落后高度槽，東北氣旋還將發(fā)展。也可以將云圖與數(shù)值預(yù)報(bào)產(chǎn)品疊加顯示，特別是將水汽圖像與數(shù)值預(yù)報(bào)的物理量場(chǎng)疊加，有助于加深對(duì)云圖所表現(xiàn)的大氣動(dòng)力過程的理解。暴雨一章還將對(duì)此進(jìn)一步分析說明。

隱藏

1.3.5衛(wèi)星反演資料的應(yīng)用

除了圖像產(chǎn)品，各省地市氣象臺(tái)均可得到通過9210通信系統(tǒng)下發(fā)的風(fēng)云二號(hào)衛(wèi)星反演產(chǎn)品，這里僅對(duì)最常用的兩種產(chǎn)品簡(jiǎn)要說明，其它產(chǎn)品的生成原理及應(yīng)用可從相關(guān)的手冊(cè)（許健民等2008）查看，這里不再贅述。

詳情進(jìn)入

⑴大氣運(yùn)動(dòng)矢量（云跡風(fēng)、云導(dǎo)風(fēng)）產(chǎn)品

根據(jù)連續(xù)三幅云圖中同一圖像塊（簡(jiǎn)稱示蹤云）的移動(dòng)，估算出大氣的運(yùn)動(dòng)。應(yīng)當(dāng)注意的是，根據(jù)云運(yùn)動(dòng)向量來估計(jì)風(fēng)，與常規(guī)地面觀測(cè)風(fēng)有些不同，衛(wèi)星云跡風(fēng)表示長(zhǎng)間大范圍運(yùn)動(dòng)，不反映影響常規(guī)觀測(cè)值的小尺度運(yùn)動(dòng)。

故用云跡風(fēng)資料能揭示云的移動(dòng)規(guī)律、大氣的運(yùn)動(dòng)以及天氣系統(tǒng)的發(fā)展演變，特別有利于對(duì)流層上部環(huán)流形勢(shì)的判別。

圖1.122010年11月10日08:00云導(dǎo)風(fēng)資料

云導(dǎo)風(fēng)的注釋內(nèi)容

圖1.12為業(yè)務(wù)平臺(tái)中的一張?jiān)茖?dǎo)風(fēng)資料，在實(shí)際工作中，可利用云跡風(fēng)資料，判斷對(duì)流層上部是否有急流，急流是否呈疏散型分布，疏散型急流與對(duì)流層下部的低空急流是否有耦合等等，從而對(duì)暴雨、強(qiáng)對(duì)流天氣的發(fā)生、發(fā)展給出正確判斷。有關(guān)應(yīng)用在暴雨一章中詳細(xì)說明。

⑵衛(wèi)星黑體亮度溫度（TBB）產(chǎn)品

TBB是由衛(wèi)星通過掃描輻射儀觀測(cè)下墊面物體獲取經(jīng)量化處理后的輻射值，它反映了不同下墊面的亮度溫度狀況。在無云或少云區(qū)，TBB是地表黑體輻射亮溫，其值較高；在云區(qū)中，TBB則是云頂黑體輻射亮溫，其值較低，并且一般TBB值越小，表明云頂越高，對(duì)流越旺盛。

新雙星運(yùn)行動(dòng)畫演示

圖1.132010年11月10日22:15FY2D衛(wèi)星相當(dāng)

黑體亮溫（K）與2010年11月10-11日

08:0024h雨量(mm)疊加圖

1.4雷達(dá)圖像

天氣雷達(dá)以其高時(shí)空分辨率、及時(shí)準(zhǔn)確的遙感探測(cè)能力成為災(zāi)害性天氣、特別是中小尺度災(zāi)害性天氣監(jiān)測(cè)和預(yù)報(bào)預(yù)警等方面極為有效的工具。目前多普勒雷達(dá)可生成大量產(chǎn)品，主要可分為基本產(chǎn)品和導(dǎo)出產(chǎn)品?；井a(chǎn)品是指由基數(shù)據(jù)直接形成的不同分辨率和數(shù)據(jù)顯示級(jí)別的反射率因子(R)、平均徑向速度(V)和譜寬(SW)。業(yè)務(wù)中最常使用的是反射率因子和徑向速度產(chǎn)品，降水天氣系統(tǒng)的識(shí)別和預(yù)警技術(shù)也主要建立在反射率因子和徑向速度結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上。導(dǎo)出產(chǎn)品是指經(jīng)過氣象算法處理后得到的產(chǎn)品，在預(yù)報(bào)中主要起提示和參考作用。此節(jié)對(duì)業(yè)務(wù)應(yīng)用的多普勒雷達(dá)產(chǎn)品進(jìn)行簡(jiǎn)要介紹。

1.4.1雷達(dá)強(qiáng)度回波分析

降水回波

雷達(dá)探測(cè)大氣是通過接收被氣象目標(biāo)物散射回來的電磁波列即回波信號(hào)來表現(xiàn)的。電磁波在大氣中傳播，若遇到大的物體等也會(huì)產(chǎn)生反射現(xiàn)象，造成回波。常見的非氣象回波有地物回波、海浪回波、晴空回波，還有旁瓣回波、二次回波、超折射回波等虛假回波，在業(yè)務(wù)中可結(jié)合其他資料與氣象回波進(jìn)行區(qū)分。降水回波是業(yè)務(wù)中主要分析的回波，可分為對(duì)流性降水回波、層狀云降水回波和混合性降水回波。

對(duì)流性降水回波的主要特點(diǎn)是回波強(qiáng)度大，一般＞40dBZ，塊狀結(jié)構(gòu)明顯，層次清晰。垂直發(fā)展旺盛，水平尺度與垂直尺度相當(dāng)?；夭敻咭话悖?0km，甚至高達(dá)18km.這種回波個(gè)體分明，發(fā)展迅速，生命史一般為幾十分鐘至1～3h。根據(jù)生命史和結(jié)構(gòu)可分為單體（生命史＜45min的孤立個(gè)體）、超級(jí)單體（生命史＞45min的孤立個(gè)體）、多單體。多單體和超級(jí)單體常常形成雷雨大風(fēng)、冰雹、局地暴雨、冰雹等災(zāi)害性天氣，是雷達(dá)觀測(cè)和分析的重點(diǎn)。

層狀云降水回波是一般由高層云或雨層云形成的回波。其主要特點(diǎn)是回波面積大，一般呈片狀，回波相對(duì)比較均勻，最大回波強(qiáng)度一般＜40dBZ，回波頂高一般＜8km，其對(duì)應(yīng)的天氣是連續(xù)性的降雨或降雪。零度層亮帶是層狀云降水回波的一個(gè)重要特征，其成因是由于云上層的冰粒子在通過零度層時(shí)發(fā)生相變，散射突然增大，形成了相對(duì)強(qiáng)的回波帶。其在PPI上表現(xiàn)為一個(gè)環(huán)狀（圖1.14a），通常在比較高的仰角上較明顯。

圖1.14SA多普勒雷達(dá)強(qiáng)度回波組圖(a)零度層亮帶

回波形態(tài)分析

利用回波的形態(tài)可把回波分為：

⑴帶狀回波：屬于對(duì)流性降水回波，一般與颮線和鋒面相聯(lián)系。其傳播方向與回波帶垂直。

⑵塊狀回波：多為對(duì)流單體回波。

⑶螺旋狀回波：一般與臺(tái)風(fēng)、低渦有關(guān)。

⑷片狀回波：多與層狀云降水回波相聯(lián)。

國內(nèi)外氣象工作者，利用回波形狀研究強(qiáng)風(fēng)暴取得了有識(shí)別和預(yù)警意義的研究成果：

⑴鉤狀回波：在對(duì)流性強(qiáng)降水回波的一側(cè)，出現(xiàn)一個(gè)彎曲的鉤。它是一個(gè)超級(jí)單體風(fēng)暴，常產(chǎn)生冰雹、龍卷、下?lián)舯┝鞯葟?qiáng)天氣。

圖1.14SA多普勒雷達(dá)強(qiáng)度回波組圖(b)鉤狀回波和三體散射回波

⑵弓狀回波：是呈線狀排列的對(duì)流單體族，前后邊緣呈弧形，像一張弓，常稱為颮線，其中心回波強(qiáng)度＞50dBZ，常產(chǎn)生大冰雹和下?lián)舯┝鳌?/p>

⑶V型缺口回波：多普勒雷達(dá)強(qiáng)度回波上，超級(jí)單體中由于強(qiáng)烈的入流或出流造成V型無回波區(qū)或弱回波。前側(cè)V型缺口回波表明強(qiáng)的入流氣流進(jìn)入上升氣流；后側(cè)V型缺口回波表明強(qiáng)的下沉氣流，并可產(chǎn)生破壞性大風(fēng)。

圖1.14SA多普勒雷達(dá)強(qiáng)度回波組圖(c)V形缺口

⑷三體散射回波：S波段雷達(dá)強(qiáng)度圖上徑向方向一個(gè)長(zhǎng)釘狀回波，是一個(gè)當(dāng)雷達(dá)波束遇到非常大的濕冰雹時(shí)發(fā)生的雷達(dá)微波散射假象。該虛假回波位于從強(qiáng)反射風(fēng)暴核沿著雷達(dá)徑向向外一定距離，通常具有較低的反射率因子值（一般小于20dBZ），是識(shí)別大冰雹的重要判據(jù)之一。

圖1.14SA多普勒雷達(dá)強(qiáng)度回波組圖(b)鉤狀回波和三體散射回波

回波結(jié)構(gòu)分析

根據(jù)回波的強(qiáng)中心上下層位置的配置，強(qiáng)回波的面積、體積、強(qiáng)回波伸展的高度，可大致推測(cè)弱回波區(qū)、回波的對(duì)流程度以及相應(yīng)的天氣現(xiàn)象。大量的觀測(cè)和研究表明，回波頂相對(duì)于低層反射率因子的位置可以很好地指示對(duì)流風(fēng)暴的強(qiáng)弱（俞小鼎等2005）。當(dāng)一個(gè)風(fēng)暴加強(qiáng)到超級(jí)單體階段，其上升氣流變成基本豎直，回波頂移過低層反射率因子的高梯度區(qū)而位于一個(gè)持續(xù)有界弱回波區(qū)BWER（傳統(tǒng)上稱為穹窿）之上（圖1.14d）。BWER是被中層懸垂回波所包圍的弱回波區(qū)，是一個(gè)強(qiáng)上升氣流區(qū)，大冰雹落在與BWER相鄰的反射率因子高梯度區(qū)。

圖1.14SA多普勒雷達(dá)強(qiáng)度回波組圖(d)穹窿結(jié)構(gòu)

回波動(dòng)態(tài)分析

回波動(dòng)態(tài)分析動(dòng)畫演示

依據(jù)動(dòng)畫顯示，分析回波的移向移速、回波的發(fā)展消散、回波合并分裂等，大致推測(cè)相應(yīng)的天氣變化。

隱藏

1.4.2多普勒速度圖分析

多普勒雷達(dá)除了可提供反射率因子的強(qiáng)度外，還可利用物理學(xué)上的多普勒效應(yīng)來測(cè)定降水粒子相對(duì)雷達(dá)的運(yùn)動(dòng)速度，并通過這種速度信息推斷風(fēng)速的分布、大小，進(jìn)而確定大氣風(fēng)場(chǎng)、氣流垂直速度的分布以及湍流情況等。

邊界層急流的分析

多普勒雷達(dá)測(cè)的是粒子相對(duì)雷達(dá)的運(yùn)動(dòng)速度，即徑向速度Vr。規(guī)定遠(yuǎn)離雷達(dá)方向?yàn)檎?，Vr＞0；朝向雷達(dá)方向?yàn)樨?fù)，Vr＜0。Vr不是真實(shí)的全風(fēng)速，而是真實(shí)的風(fēng)矢量在所測(cè)點(diǎn)的徑向上的分量。故一般業(yè)務(wù)上認(rèn)為Vr達(dá)到12m/s，則可以判斷該仰角所探測(cè)的層次有急流存在。多普勒雷達(dá)的測(cè)速范圍是有一定限制的，不能無限擴(kuò)大，當(dāng)真實(shí)的Vr超出了最大測(cè)速Vrmax時(shí)，就產(chǎn)生了速度模糊現(xiàn)象。由風(fēng)的連續(xù)性原理，速度模糊現(xiàn)象在速度圖上表現(xiàn)為正（負(fù)）的最大突變成負(fù)（正）的最大，中間沒有零速度的過渡。正確識(shí)別速度模糊現(xiàn)象，可以更好地判斷風(fēng)速的大小，進(jìn)而快速判斷低層特別是邊界層是否有急流。而低層急流對(duì)暴雨的預(yù)報(bào)具有重要意義。雷達(dá)顯示速度Vrd與實(shí)際的徑向速度Vra的關(guān)系為：

Vra＝Vrd（－Vrmax≤Vra≤Vrmax）

Vra＝Vrd＋2Vrmax（Vra＞Vrmax）

Vra＝Vrd－2Vrmax（Vra＜－Vrmax）

大范圍降水速度回波特征

大范圍降水速度回波的特征主要表現(xiàn)為回波尺度大、回波時(shí)空變化較小。要快速判斷降水是持續(xù)發(fā)展還是減弱結(jié)束，首先要認(rèn)識(shí)并牢記大尺度輻合、輻散場(chǎng)以及冷暖平流的速度圖特征。在等距離圓內(nèi)，朝向雷達(dá)的負(fù)速度區(qū)面積大于遠(yuǎn)離雷達(dá)的正速度區(qū)面積為風(fēng)向輻合；而遠(yuǎn)離雷達(dá)的正速度區(qū)面積大于朝向雷達(dá)的負(fù)速度區(qū)面積為風(fēng)向輻散。風(fēng)隨高度順轉(zhuǎn)（零等速線呈“S”型）有暖平流，而風(fēng)隨高度逆轉(zhuǎn)（零等速線呈反“S”型）有冷平流

圖1.15多普勒速度圖大尺度風(fēng)場(chǎng)

(a)暖平流+風(fēng)向輻合

暖平流＋輻合型注釋內(nèi)容

（圖1.15a），圖中零等速度線為“S”型，風(fēng)隨高度順轉(zhuǎn)，有暖平流；且零等速度線有一段明顯彎向正速度，觀測(cè)范圍的150km等距離圈內(nèi)負(fù)速度面積大于正速度面積，有風(fēng)向輻合。這種形勢(shì)場(chǎng)表示有水汽輸送、低層輻合有利于抬升，有利于降水持續(xù)，常出現(xiàn)在降水開始前或降水過程初期。

圖1.15多普勒速度圖大尺度風(fēng)場(chǎng)

(b)暖平流+風(fēng)向輻散

暖平流+輻散型注釋內(nèi)容

(圖1.15b)，圖中20km距離圈以內(nèi)零等速度線為“S”型，且零速度線彎向負(fù)速度區(qū)的順轉(zhuǎn)程度大于彎向正速度區(qū)的順轉(zhuǎn)程度，使得負(fù)速度區(qū)面積小于正速度區(qū)面積。這種形勢(shì)場(chǎng)有水汽輸送，但低層輻散，不利于抬升和降水持續(xù)，降水將減弱或趨于結(jié)束。2009年8月21—22日石家莊出現(xiàn)了連續(xù)降水天氣。圖1.15中的b、c、d三圖是這次過程的三個(gè)時(shí)次的速度圖，圖1.15b時(shí)刻低層有暖平流，但沒有輻合，隨后降水逐漸減弱。

圖1.15多普勒速度圖大尺度風(fēng)場(chǎng)

(c)冷平流+風(fēng)向輻合

冷平流+輻合型注釋內(nèi)容

(圖1.15c)，圖中約30km范圍內(nèi)零等速度線為反“S”型，且零速度線彎向正速度區(qū)的逆轉(zhuǎn)程度大于彎向負(fù)速度區(qū)的逆轉(zhuǎn)程度，負(fù)速度區(qū)面積大于正速度區(qū)面積。這種形勢(shì)雖然有輻合抬升，但沒有水汽輸送，不利于強(qiáng)降水持續(xù)。圖1.15c時(shí)刻正是強(qiáng)降水時(shí)刻，隨后降水逐漸減弱。

圖1.15多普勒速度圖大尺度風(fēng)場(chǎng)

(d)冷平流+風(fēng)向輻散

冷平流+輻散型注釋內(nèi)容

(圖1.15d)，圖中約30km范圍內(nèi)零等速度線為反“S”型，且負(fù)速度區(qū)面積小于正速度區(qū)面積。這種形勢(shì)不利于降水的產(chǎn)生，一般很難捕捉到這種配置的速度圖像。圖1.15d時(shí)刻是短歷時(shí)強(qiáng)降水后期，降水明顯處于減弱階段。

中尺度系統(tǒng)的分析

造成冰雹、龍卷風(fēng)、局地暴雨、下?lián)舯┝鞯葟?qiáng)對(duì)流風(fēng)暴在速度圖上的主要表現(xiàn)為有中尺度氣旋、中小尺度輻合輻散以及逆風(fēng)區(qū)等。造成冰雹、龍卷風(fēng)、局地暴雨、下?lián)舯┝鞯葟?qiáng)對(duì)流風(fēng)暴在速度圖上的主要表現(xiàn)為有中尺度氣旋、中小尺度輻合輻散以及逆風(fēng)區(qū)等。

中尺度氣旋的特征：正（負(fù)）速度中心離開雷達(dá)的距離相等，呈方位對(duì)稱，中間有一條零速度線，負(fù)中心和負(fù)速度區(qū)在雷達(dá)探測(cè)方向的左側(cè)，正中心和正速度區(qū)在雷達(dá)探測(cè)方向的右側(cè)

圖1.16多普勒速度圖上中尺度系統(tǒng)特征(a)中氣旋

中小尺度輻散（下?lián)舯┝鳎┑奶卣鳎赫ㄘ?fù)）速度中心在同一條徑線上，呈距離對(duì)稱。負(fù)速度中心和負(fù)速度區(qū)在雷達(dá)的近距離一側(cè)，正速度中心和正速度區(qū)在遠(yuǎn)距離一側(cè)。

圖1.16多普勒速度圖上中尺度系統(tǒng)特征(b)中小尺度輻散

逆風(fēng)區(qū)的特征：在大片的正（負(fù)）速度區(qū)中，嵌套著小塊的相反速度的回波區(qū)，就稱為逆風(fēng)區(qū)。分析逆風(fēng)區(qū)時(shí)要注意其強(qiáng)度（速度差值的大?。⒊叨龋骘L(fēng)區(qū)的面積）、厚度（多仰角分析）、高度（存在的高度）。

圖1.16多普勒速度圖上中尺度系統(tǒng)特征(c)逆風(fēng)區(qū)

隱藏

1.4.3其他產(chǎn)品的應(yīng)用

⑴垂直累積液態(tài)含水量（VIL）

是利用反射率因子強(qiáng)度資料和含水量之間的關(guān)系反演出云層含水量，是判別強(qiáng)降水及其降水潛力、短歷時(shí)強(qiáng)降水、冰雹等災(zāi)害性天氣的有效工具之一，也是業(yè)務(wù)中應(yīng)用較多的產(chǎn)品之一。

⑵回波頂高（ET）

是≥18dBZ（可調(diào)）反射率因子被探測(cè)到時(shí)，顯示以最高仰角為基礎(chǔ)的回波頂高度。該產(chǎn)品在識(shí)別風(fēng)暴強(qiáng)度時(shí)較有意義。業(yè)務(wù)中發(fā)現(xiàn)一般冰雹的ET較局地暴雨高。

⑶垂直風(fēng)廓線（VWP）

多普勒天氣雷達(dá)系統(tǒng)獲取的徑向速度分布數(shù)據(jù)，在一定的假設(shè)條件下，通過反演可獲取某高度平面上的平均風(fēng)向風(fēng)速（VAD）。在VAD產(chǎn)品基礎(chǔ)上，應(yīng)用體積掃描資料可得到半徑為30km的水平區(qū)域中平均風(fēng)向風(fēng)速隨高度變化的垂直廓線。此產(chǎn)品在分析環(huán)境風(fēng)隨高度和時(shí)間的變化以及識(shí)別平均風(fēng)的高度切變及其隨時(shí)間變化時(shí)有較高的使用價(jià)值。但要注意強(qiáng)對(duì)流的非線性風(fēng)場(chǎng)不能應(yīng)用VWP資料分析，VWP也不能提供輻合輻散的信息。

⑷中氣旋（M）

識(shí)別原理是在等距離圓上尋找速度的一致增加段，然后再進(jìn)行歸并、分類。應(yīng)用時(shí)要注意速度模糊會(huì)造成