1、2020/7/11，1，第六章天氣系統(tǒng)和大氣環(huán)流，2020/7/11，2，7節(jié)，8學(xué)時(shí)，第一節(jié)高緯度地區(qū)的天氣系統(tǒng)第二節(jié)溫帶氣旋和反氣旋第三節(jié)，小尺度天氣系統(tǒng)第四節(jié)熱帶天氣系統(tǒng)第五節(jié)季風(fēng)和梅雨，2020/7/11，3，天氣指某地區(qū)、 大氣中發(fā)生的陰、晴、風(fēng)、雨、雷、電、霧、霜、雪等都是天氣現(xiàn)象，它們的發(fā)生都與天氣系統(tǒng)的活動(dòng)有著密切的關(guān)系，天氣與人類的生活、社會(huì)、經(jīng)濟(jì)活動(dòng)有著密切的關(guān)系。 所謂2020/7/11,4、4、4，天氣系統(tǒng)是指具有一定溫度、氣壓、風(fēng)等氣象要素空間結(jié)構(gòu)特征的大氣運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)。 有以空間氣壓分布為特征的高壓、低壓、高壓脊、低壓溝等。 也有以風(fēng)的分布特征來(lái)區(qū)分的。 旋風(fēng)分離器、旋

2、風(fēng)分離器、變線等。 有些是由溫度分布的特征決定的。 以雷暴和熱帶云團(tuán)等幾個(gè)天氣特征分開。2020/7/11,5、5、5、天氣系統(tǒng)，通常構(gòu)成天氣系統(tǒng)的氣壓、風(fēng)、溫度和氣象要素之間有一定的配置關(guān)系。 大氣中各種天氣系統(tǒng)的空間范圍不同，水平尺度從數(shù)公里到12千公里。 生命的歷史也不同，從幾個(gè)小時(shí)到幾天。 2020/7/11，6，6，地球上所有地方的天氣變化與大氣中移動(dòng)的天氣系統(tǒng)有關(guān)，氣象臺(tái)宣布寒流通過(guò)，這是向人們宣布強(qiáng)冷空氣從西北方向移動(dòng)。 氣象臺(tái)發(fā)布臺(tái)風(fēng)警報(bào)的是，從熱帶西太平洋來(lái)的猛烈暴風(fēng)雨在氣象學(xué)被稱為天氣系統(tǒng)。 使用氣象衛(wèi)星拍攝從上空漂浮在地球上空的云團(tuán)時(shí)，夾雜著大小天氣系統(tǒng)，最大的天氣系統(tǒng)只

3、有數(shù)千公里，最小的天氣系統(tǒng)只有數(shù)公里。 因?yàn)樘鞖庀到y(tǒng)是演化為世界大氣環(huán)流的聲干擾系統(tǒng)，所以其與世界大氣環(huán)流密切相關(guān)。 在本章中，敘述了中、高緯地轄區(qū)和熱帶地轄區(qū)的天氣系統(tǒng)和世界大氣環(huán)流的特征和結(jié)構(gòu)。2020/7/11、7，各種常見(jiàn)尺度的天氣系統(tǒng)，2020/7/11、8，第一節(jié)中高緯度地轄區(qū)的天氣系統(tǒng)，2020/7/11，9，中高緯度地轄區(qū)的大氣與作為斜壓大氣的大氣中壓低面不重疊，溫度水平分布且具有明顯的不均勻性。 典型的天氣系統(tǒng)是指，地面鋒的溫帶旋風(fēng)分離器和旋風(fēng)分離器隔斷高壓、隔斷低壓急流等，2020/7/11，10、氣團(tuán)是指，在水平方向上，大氣物理屬性主要是溫度、大氣濕度和穩(wěn)定度相對(duì)均勻的大

4、塊搖滾樂(lè)。 其水平尺度可達(dá)數(shù)百至數(shù)千公里，垂直尺度可達(dá)數(shù)公里至十幾公里。 氣團(tuán)的形成必須具有范圍廣、性質(zhì)均勻的下墊面，還必須具有適當(dāng)?shù)沫h(huán)流條件。2020/7/11、11、根據(jù)氣團(tuán)的分類、形成的地理位置極地大陸氣團(tuán)極地海洋氣團(tuán)熱帶海洋氣團(tuán)熱帶大陸氣團(tuán)中緯度氣團(tuán)主要來(lái)自極地和熱帶變性氣團(tuán)。 用熱分類冷氣團(tuán)暖氣團(tuán)，2020/7/11、12，我國(guó)活動(dòng)的主要?dú)鈭F(tuán)隨季節(jié)變化，冬季極地大陸氣團(tuán)主要在南方的部分地區(qū)受到熱帶海洋氣團(tuán)的影響，夏季受熱帶海洋和熱帶大陸氣團(tuán)的影響，北方受極地大陸氣團(tuán)的影響。 春天、秋天主要有變性極地大陸氣團(tuán)和熱帶海洋氣團(tuán)。影響中國(guó)的氣團(tuán)活動(dòng)形象、2020/7/11、13、一、地面鋒(

5、一)地面鋒的定義、中緯度的對(duì)流層范圍達(dá)數(shù)千公里、存在熱性質(zhì)不同的氣團(tuán)，即冷氣團(tuán)和暖氣團(tuán)。 冷暖團(tuán)之間經(jīng)常存在界面，這個(gè)界面是地面鋒。 冷氣團(tuán)特羅爾時(shí)，天氣很冷，經(jīng)常晴朗冬天的寒流過(guò)后，我國(guó)北方的天氣寒冷干燥的暖氣團(tuán)正在空調(diào)特羅爾時(shí)，溫暖濕潤(rùn)就像夏天中國(guó)長(zhǎng)江流域的梅雨季節(jié)，空氣又熱又濕。地面鋒的概念是1919年微微網(wǎng)創(chuàng)立的，這個(gè)概念至今仍廣泛應(yīng)用于氣象學(xué)和天氣預(yù)報(bào)。2020/7/11、14、2020/7/11、15、2020/7/11、16，用折斷線表示溫度，用實(shí)線表示溫度，用粗實(shí)線表示地面鋒區(qū)的頂部、底部和對(duì)流層的頂部，如圖所示，地面鋒是溫度的不連續(xù)面，地面鋒為2020/7/11、17 它在近

6、床層中寬達(dá)數(shù)十公里，在上層達(dá)到200-400公里。 冷氣團(tuán)空氣密度大，位于下方，暖氣團(tuán)空氣密度小，位于上方。 一般來(lái)說(shuō)，地面鋒增強(qiáng)的過(guò)程稱為地面鋒生成，相反，地面鋒上溫度梯度變小的過(guò)程稱為地面鋒消去(frontolysis )地面鋒和地面相交的線稱為地面鋒。 一般將地面鋒和地面鋒統(tǒng)稱為地面鋒。2020/7/11、18、2020/7/11、19、地面鋒梯度、2020/7/11、20、(2)地面鋒的分類、地面鋒根據(jù)其移動(dòng)的方向，冷地面鋒靜止而約束地面鋒，2020/7/11、21、(1)冷地面鋒、冷氣團(tuán)向暖氣團(tuán)的方向移動(dòng)2020/7/11、22、(2)暖地面鋒、暖團(tuán)向冷氣團(tuán)移動(dòng)的地面鋒稱為暖地面鋒。

7、2020/7/11、23、(3)準(zhǔn)靜止地面鋒、冷氣團(tuán)勢(shì)力相當(dāng)，使地面鋒前后搖動(dòng)，該地面鋒的移動(dòng)速度小，可以看作大致靜止。 2020/7/11，24，(4)約束地面鋒是指冷地面鋒趕上熱地面鋒，把地面空氣擠出到空中，地面被完全冷空氣占據(jù)，冷卻地面鋒后面的冷空氣接觸熱地面鋒前面的冷空氣的地面鋒。 前面的冷氣團(tuán)溫暖，后面的冷氣團(tuán)冷的話，后面的冷氣團(tuán)在前的冷氣團(tuán)的底部加入楔，形成冷氣式的囚徒地面鋒后的冷氣不像前面的冷氣那么冷的話，后面的暖氣團(tuán)在前的冷氣團(tuán)上滑動(dòng)，形成溫暖的封閉地面鋒。2020/7/11、25、(3)地面鋒的結(jié)構(gòu)，由于地面鋒是低溫、暖氣團(tuán)的界面，因此，其結(jié)構(gòu)在高空，地面鋒是等溫線的密集帶，

8、地面鋒內(nèi)的水平溫度梯度大，在地面鋒內(nèi)的等溫線上、下限有明顯的彎曲角的特征的前向區(qū)域，垂直溫度梯度小。 這與前向區(qū)域外的溫度分布的結(jié)構(gòu)相反，在前向區(qū)域外溫度的垂直梯度大，水平梯度小。 用折斷線表示溫度，用實(shí)線表示溫度粗的實(shí)線表示地面鋒區(qū)的上、下界和對(duì)流層的頂，2020/7/11，26，(3)地面鋒的結(jié)構(gòu)、地面鋒面可以看作物質(zhì)面，如第3章所述，在絕熱條件中，瓦斯氣體塊的位移溫度是在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中被保存的， 利用變位溫度可以很好地分析地面鋒面的構(gòu)造等位溫度線的分布，地面鋒面外側(cè)的等位溫度線一般由北向南遞減，地面鋒區(qū)內(nèi)側(cè)溫度表現(xiàn)垂直梯度比的地面鋒區(qū)內(nèi)的等位溫度線密集，而與地面鋒區(qū)平行。 折斷線表示溫度，實(shí)

9、線表示溫度粗的實(shí)線表示地面鋒區(qū)的上、下界和對(duì)流層的頂，2020/7/11，27，(3)地面鋒面的結(jié)構(gòu)，由于水平溫度梯度大，地面鋒區(qū)的風(fēng)速隨高度迅速增大，最大風(fēng)速中心位于地面鋒面的上空。 2020/7/11，28，中國(guó)位于歐亞大陸東部，冬天、春天西伯利亞冷氣團(tuán)的前鋒能充分觀測(cè)到寒帶的極端活動(dòng)。 因?yàn)榈孛驿h可以提升暖氣，地面鋒越境時(shí)伴隨著大風(fēng)和雨的天氣出現(xiàn)。2020/7/11、29、2020/7/11、30、第二節(jié)溫帶旋風(fēng)和反旋風(fēng)、2020/7/11、31、溫帶旋風(fēng)和反旋風(fēng)是伴隨溫帶中低壓的大氣環(huán)流系統(tǒng)。 溫帶氣旋和反氣旋的概念至今仍廣泛應(yīng)用于日常天氣預(yù)報(bào)。2020/7/11、32、一、溫帶旋風(fēng)模

10、型和生命史、溫帶旋風(fēng)是在中高緯溫帶地區(qū)生成和活動(dòng)的低氣壓系統(tǒng)。 從氣壓場(chǎng)來(lái)看，中心氣壓比周圍低，是關(guān)閉等壓線的低壓系統(tǒng)。 從風(fēng)場(chǎng)來(lái)看，在北半球低壓區(qū)，風(fēng)以低壓中心為中心逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)。 氣象上，這種風(fēng)逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)的系統(tǒng)稱為旋風(fēng)分離器。 溫帶氣旋常常由冷、暖團(tuán)構(gòu)成，伴隨冷、暖地面鋒活動(dòng)。 這種溫帶旋風(fēng)分離器也被稱為地面鋒旋風(fēng)分離器。就2020/7/11、33、2020/7/11、34、(1)旋風(fēng)分離器模型的發(fā)展史，向十九世紀(jì)提出了弗洛伊德(Fitz-Roy )關(guān)于溫帶旋風(fēng)分離器的初步模型。 溫帶氣旋由兩個(gè)氣團(tuán)組成，這兩個(gè)氣團(tuán)中的溫度、水蒸氣和運(yùn)動(dòng)各自不同的溫帶濕氣團(tuán)來(lái)自亞熱帶，冷氣團(tuán)指出極地溫帶氣旋形

11、成于這兩個(gè)氣團(tuán)的邊界面，其運(yùn)動(dòng)方式取決于兩氣團(tuán)氣流之間的運(yùn)動(dòng)。 2020/7/11，35，(1)關(guān)于旋風(fēng)模型的發(fā)展史(續(xù)1 )，但在19世紀(jì)末，亥姆霍茲(Helmhotz )和一些學(xué)者提出旋風(fēng)是不連續(xù)面的。 他們主要基于當(dāng)時(shí)在歐洲的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，設(shè)想旋風(fēng)分離器的氣壓形式可能是旋渦，而沒(méi)有考慮旋風(fēng)分離器系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)。 關(guān)于2020/7/11，36，(1)氣旋模式的發(fā)展史(續(xù)2 )，第一次世界大戰(zhàn)末期，比利牛斯于1918年在斯堪的納維亞半島比較密集的觀測(cè)站總結(jié)觀測(cè)結(jié)果，提出氣旋模式。 之后，比利牛斯和索爾伯格(j.bjerknesandsalalberg )在1921年提出了旋風(fēng)模型(圖)。 關(guān)于202

12、0/7/11、37、2020/7/11、38、(1)旋風(fēng)機(jī)模型的發(fā)展史(續(xù)3 )，這兩個(gè)模型稍有不同，但是有共同點(diǎn)，在北半球旋風(fēng)機(jī)的氣流逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)。 在皮葉克尼斯提議的旋風(fēng)模型中，冷空氣形成楔形并被插入冷空氣下，云雨分布可以很好地說(shuō)明低溫地面鋒上的冷空氣絕熱上升蒸發(fā)制冷。 旋風(fēng)分離器的動(dòng)能是來(lái)自低溫瓦斯氣體團(tuán)的能量差。 微網(wǎng)提出的氣旋概念符合實(shí)際觀測(cè)，迄今已廣泛應(yīng)用于天氣預(yù)報(bào)。2020/7/11、39、(1)關(guān)于旋風(fēng)模型的發(fā)展史(續(xù)4 )，微微網(wǎng)認(rèn)為旋風(fēng)分離器的聲干擾來(lái)源于波狀聲干擾，為Rossby在20世紀(jì)30年代提倡Rossby波奠定了基礎(chǔ)，而且旋風(fēng)分離器能源是冷氣團(tuán)的2020/7/11，

13、40，(二)旋風(fēng)分離器的生命史，旋風(fēng)分離器在正常情況下必須經(jīng)歷一系列典型的階段：在初始聲干擾階段的發(fā)展階段，監(jiān)禁階段，2020/7/11，41，1 .初始聲干擾階段，如圖所示，初始場(chǎng)景擾動(dòng)是平坦的準(zhǔn)靜止地面鋒嗎在2020/7/11，42，2 .發(fā)展階段，一次場(chǎng)的聲干擾幅度越來(lái)越大。 此時(shí)，冷地面鋒和暖地面鋒的發(fā)展表明，冷地面鋒西邊也有強(qiáng)西北風(fēng)和冷空氣，冷地面鋒前方有西南風(fēng)和冷空氣。 并且在暖氣的前方有暖氣地面鋒，暖氣地面鋒的后方有西南風(fēng)，其前方有東南風(fēng)。 2020/7/11，43，3 .在監(jiān)禁階段，冷空氣沿著溫暖的地面鋒上升到高層，進(jìn)入云同步，冷空氣楔狀進(jìn)入了冷空氣。 如此一來(lái)，供暖區(qū)逐漸減少

14、，然后冷地面鋒逐漸追上供暖地面鋒，當(dāng)冷地面鋒和供暖地面鋒重疊時(shí)，旋風(fēng)被監(jiān)禁。 2020/7/11，44，3 .在監(jiān)禁階段(續(xù))，旋風(fēng)禁閉階段，溫暖的地面鋒弱，完全消失，與此相伴，云雨區(qū)也消失，意味著旋風(fēng)禁閉階段經(jīng)歷了，之后旋風(fēng)逐漸消失。 在2020/7/11、45、地面鋒的氣旋系統(tǒng)生成、發(fā)展到消散的過(guò)程(稱為生命周期life-cycle )中，冷地面鋒在氣旋中心附近已超過(guò)暖地面鋒，稱為囚禁(occlusion )時(shí)，冷地面鋒完全追加暖地面鋒圖上的列是北虛線的垂直截面，可以看到旋風(fēng)中心(低氣壓中心)的降水系統(tǒng)。 下一列是與南邊的折斷線線垂直的斷面，冷地面鋒和暖地面鋒的降水系統(tǒng)也顯示在一盞茶上。

15、2020/7/11、46、2020/7/11、47、溫帶氣旋的平均直徑約1000公里，有的達(dá)到23公里，幾乎呈圓形。 我國(guó)活動(dòng)的溫帶氣旋主要包括北方氣旋、蒙古氣旋、東北低壓、黃河氣旋、江淮氣旋、東海氣旋等，2020/7/11、48、二，溫帶氣旋及其分類，指中高緯、溫帶地區(qū)高氣壓系統(tǒng)的生成和活動(dòng)從氣壓場(chǎng)來(lái)看，中心氣壓比周圍高，有關(guān)閉等壓線的高壓系統(tǒng)。 從風(fēng)場(chǎng)來(lái)看，在北半球高壓區(qū)，風(fēng)以高壓中心為中心順時(shí)針旋轉(zhuǎn)。 因此，也被稱為旋風(fēng)分離器。2020/7/11、49、二、溫帶氣旋及其分類(續(xù))，氣旋經(jīng)常伴隨氣旋產(chǎn)生。 但是，旋風(fēng)分離器的形成、進(jìn)化和旋風(fēng)分離器具有許多不同的特征：旋風(fēng)分離器在其形成、成長(zhǎng)

16、和衰退的形式上具有相當(dāng)一致的一致性，而旋風(fēng)分離器無(wú)論形成、進(jìn)化如何，看起來(lái)都是不規(guī)則、變化緩慢、被動(dòng)的系統(tǒng)。 西風(fēng)帶反旋風(fēng)分離器也處于發(fā)展階段，有時(shí)可以達(dá)到較強(qiáng)的強(qiáng)度，但其進(jìn)化總是伴隨著西風(fēng)帶旋風(fēng)分離器的發(fā)展。2020/7/11、50、二、溫帶氣旋及其分類(續(xù))，從氣旋結(jié)構(gòu)來(lái)看，亞熱帶高壓極地大陸高壓寒波高壓、2020/7/11、51、亞熱帶高壓存在于亞熱帶地區(qū)的一般指南、北緯2040之間的廣闊地區(qū)副熱帶高壓水平范圍達(dá)數(shù)千公里，約占世界面積的1/51/4。 在對(duì)流層，低部約500hpa顯著出現(xiàn)。 2020/7/11，52，北半球主要有三個(gè)中心：太平洋副熱帶高壓大西洋副熱帶高壓北非副熱帶高壓對(duì)中

17、國(guó)有重要影響的是太平洋副熱帶高壓的西側(cè)，習(xí)慣被稱為西太平洋副高中。 2020/7/11，53，西太平洋副高隨季節(jié)的變化有季節(jié)性的移動(dòng)。 春季，高壓脊線位于北緯15南。 5月份向北移動(dòng)15N左右。 從6月上旬到7月上旬，北向2025N左右移動(dòng)。 7月上旬，中旬的8月頭兒山脊線達(dá)到了30N左右。 9月上旬山脊向南后退了25N左右。 10月上旬以后，南撤2 0N南，轉(zhuǎn)入冬季副高，都降到海上，對(duì)我國(guó)的影響明顯減少。 2020/7/11，54，由于副高的季節(jié)性變動(dòng)，西北側(cè)可以從洋面輸送大量的水蒸氣，而與北方的冷空氣匯合，形成大范圍的降雨天氣，出現(xiàn)強(qiáng)風(fēng)暴。 因此，西太平洋副高活動(dòng)與我國(guó)汛期關(guān)系密切，如45月華南前汛期、67月江淮地轄區(qū)梅雨。 并且78月的華北、東北的雨季和次高季節(jié)性活動(dòng)有密切的關(guān)系。 2020/7/11，55，(1)副熱帶高壓的副高天氣，副熱帶高壓的上空是沉入氣流，而且，如果布搖滾樂(lè)是絕熱沉入運(yùn)動(dòng)，由于布?jí)K變暖，被副熱帶高壓控制的地區(qū)的天氣很悶熱，如中國(guó)長(zhǎng)江流域的盛夏是副熱帶高壓控制的以我國(guó)三大火爐而聞名的重慶、武漢、南京位于長(zhǎng)江流域，盛夏受次熱帶高壓支配出現(xiàn)悶熱天氣，出現(xiàn)“火爐”樣的天氣。 2020/7/