第一节天气学基础.doc

第一节天气学基础（根据学员的需要，选择学习）气象学的范围很广随科技发展，逐渐分出了许多分支学科，天气学与气候学以及小气候学是最主要的分支，那么，在以后这几章中主要介绍这几个分支学科涉及的内容。天气：是指一个地方某一瞬间大气状况和大气现象的综合。天气学：研究天气及其演变规律并预测预报未来天气变化的学科称为天气学。好天气给人带来欢乐和温暖，坏天气则给人造成灾难和痛苦。天气的变化对国民经济的各个部门都有一定的影响，尤其是灾害性天气，如：台风、寒潮、暴雨、冰雹等，对农业生产和人民生活都有严重危害，因此预报自然灾害对农业生产有重大意义。一、气团（一）气团的定义：气象要素水平分布比较均匀的大范围的空气团。1、气象要素：主要指温度、湿度和稳定度。2、水平分布比较均匀：是指相对而言，一般每百公里气温差1左右就算比较均匀了。3、大范围：水平范围常在数千公里以上，垂直伸展高度约从几公里到十几公里。（这是由于太阳辐射在不同纬度存在差异，不同地区地表状况不尽相同，使气象要素在水平分布上总会有所不平造成的。）（二）气团源地气团性质与其接触下垫面有关，空气温、湿度均取决于此。气团源地：气团形成的地方。气团形成是大范围空气取得比较均匀的热力属性的过程，通常要有两个必不可少的条件。（三）气团形成的条件下垫面条件范围广阔地表性质比较均匀的下垫面；环流条件有相对稳定的环流形势，以使大范围空气能长时间停留。所以在沙漠、海洋、辽阔平原或冰雪覆盖地区较易形成气团。比如：西伯利亚和蒙古地区冬季有条件成为干冷气团源地。我国东南洋面则是湿热气团的发源地。（四）气团的分类为识别不同性质气团，需归纳共同特征对气团加以分类。着眼点不同，分类方法也不同，通常采用地理分类和热力分类两种方法。1、地理分类根据气团源地和下垫面性质来划分的。气团的地理分类法北极/冰洋气团形成于常年冰雪覆盖的极地地区天气：干燥，寒冷，晴朗（气温低水汽少，气层稳定）中纬度/极地气团形成于中高纬地区的大陆或海洋上的气团按下垫面性质又可分为大陆、海洋气团。天气：大陆，多云；海洋；降水、阴天。热带气团形成于副热带地区的大陆或海洋上的气团天气：大陆，晴朗少云；海洋，晴热。赤道气团形成于赤道附近海洋上的气团天气：多雷暴，阵性降水。2、热力分类根据气团移动时与所经下垫面间温度对比来划分的。根据气团在移动过程中与其所经地区的地面间的温度对比，将气团分为暖气团和冷气团。 （1）暖气团（warm air mass) 指较其流经地区为暖，可使到达地区气温升高的气团。暖气团使它所经地变暖，气团本身逐渐变冷，气层趋于稳定。 （2）冷气团(cold air mass)指较其流经地区为冷，可使到达地区气温降低的气团。冷气团所经之处，气温将下降。冷气团使它所经之处变冷，而气团本身变暖，气团下层增温，稳定度减小，容易发生对流。如冷气团来自海洋，含水汽多，会形成积云、积雨云，并有阵性降水。一般来说，由高纬度流向低纬度地区的气团是冷气团；反之是暖气团。冬季由海洋移到大陆的气团是暖气团；反之是冷气团。夏季则由海洋移到大陆的是冷气团；反之则是暖气团。气团的热力分类法冷气团气团温度低于下垫面的温度。水汽充沛时，阵雨天气，形成积云、积雪水汽缺少时，晴朗少云天气。暖气团气团温度高于下垫面的温度。水汽多时，形成层云、层积云或毛毛雨。水汽少时，有小雪、小雨加雪。当两个气团相遇时，温度高的气团叫暖气团，温度低的叫冷气团。所以，冷暖气团是相互比较而存在，不是固定不变的。如先前南下的冷气团，在接受了下垫面的热量和水汽后而增暖，后面南下的冷气团与前面气团相遇时，则前面的气团已为暖气团。北半球，自北向南移动的多属冷气团，自南向北移动的气团多为暖气团。冷气团向比气团温度高的地域移动，所以气团本身温度不断升高，而下垫面温度降低，由于气团增温发生在近地层，使低层气温直减率增大，气团自下向上逐渐变冷（dt/dz0），大气趋于不稳定，有利于对流乱流发展，若水汽充沛，在午后有积云积雨云形成，并伴有阵雨天气，冬季水汽少，则晴朗少云天气。（五）气团的变性气团离开源地后，由于下垫面热力性质发生了改变，又受到大范围垂直运动的影响，从而使气团原有的物理性质随之发生变化的现象称为气团的变性。冷气团移到暖地变性快。反过来，那些失去原有特性或内部物理属性的水平分布已不够均匀的气团称为变性的气团。我国大部分地区处于中纬度地区，冷暖空气交替频繁，缺乏气团生成的环流条件，同时我国地形复杂，也没有广阔均匀的下垫面作为气团源地，因此我国境内多为变性气团。（六）影响我国的主要气团及其天气影响我国的气团主要是变性中纬度大陆气团，变性热带海洋气团，赤道气团。1、变性中纬度大陆气团起源于西迫利亚，蒙古一带，严寒干燥而稳定的极地大陆气团。冬半年活动频繁，在它控制下，天气：寒冷、干燥、晴朗、日温差大。2、变性热带海洋气团起源于副热带太平洋，南海海面，温度高湿度大，夏季活跃是降水主要水分来源。3、赤道海洋气团起源于赤道附近洋面上，比热带海洋气团更为潮湿，盛夏时，影响华南，天气闷热潮湿，常有热雷雨。冬季，受变性极地大陆气团影响，由于源地在西伯利亚，蒙古固称西伯利亚气团。受其控制天气寒冷，当在华南与变性热带海洋气团相遇时常造成阴雨天气。 夏季，受变性热带海洋气团在长城以北，西北地区与西伯利亚气团相遇构成南北方区域性降水原因。西部地区受热带大陆气团影响，严重干旱酷暑。 春季，变性极地大陆与变性热带海洋气团势力相当，是锋面与气旋活动季节。 秋季，主要受变性极地大陆气团影响，天气秋高气爽。二、锋（front）（一）锋的概念两个不同性质的气团相遇时，在它们之间形成一个狭窄的过渡带，它的宽度在近地层约数十公里，空中达200400公里，过渡带宽度与气团范围相比，显得很窄，可近似看为一个面，称为锋面。锋是温度和密度差异很大的两个气团之间的界面又称为锋面。锋面与地面的交线称为锋线。锋线长短有数百千米到数千千米不等。锋是锋面与锋线的统称。锋的空间状态是倾斜的，密度较大的冷气团楔入暖气团的下方，锋随高度向冷空气一侧倾斜。在地面天气图上分析的锋，是锋与地面相交的区域，在图上仅表现为一条线锋线。高空等压面天气图上，锋区有一定宽度，表现为等温线相对密集区域。（二）锋的分类为天气分析和预报工作的方便，须对锋进行分类。由着眼点不同，其分类也不同。使用最多的是根据锋的移动情况（锋两侧冷暖气团移动的方向）分类。可分为冷锋、暖锋。准静止锋和锢囚锋。1、暖锋（1）暖锋的定义锋随着冷暖气团移动，当暖气团主动向冷气团方向移动，即暖气团推动冷气团逐渐代替冷气团位置，这样的锋叫暖锋。（2）暖锋天气暖锋过境时，暖空气沿锋面上升，气压下降，先后相继出现卷云、卷层云、高层云、雨层云。雨区在锋线前，常为连续性降水，宽为300400公里，长达1000公里以上。暖锋多与冷锋连在一起，在东北，长江流域一带常见。2、冷锋（1）冷锋的定义冷气团主动向暖气团方向移动的锋。一年四季都有，以冬半年常见。（2）冷锋的分类及其天气根据冷锋移动速度和天气特征，可将冷锋分为两种类型：缓行冷锋和急行冷锋。缓行冷锋及其天气：暖空气缓慢沿锋面滑升，形成云系与降水分布同暖锋相似，但排列次序相反。锋线附近为雨层云高层云卷层云卷云，降水在锋线后，宽为200公里，多为连续性降水。锋过境时，风速增强，风向转变，常出现稳定性降水。锋过境后，气压升高，温度下降，风力减弱。北方夏季，南方冬季常见。急行冷锋及其天气：移速较快，锋前暖空气被迫急剧上升，形成浓积云，积雨云，产生剧烈天气变化。冬半年，较稳，在锋后常形成大风和风沙天气，多见于北方春季。夏半年，潮湿不稳定，锋前产生雷雨或阵性降水3、准静止锋由冷锋演变而成（冷锋南下，冷气团势力减弱而形成）。当冷暖气团相遇时，势均力敌，由于地形阻滞，很少移动或来回原地摆动的锋叫静止锋或准静止锋。主要出现在我国华南，西南，天山北侧。如：冷锋受地形阻挡形成的天山云贵准静止锋 冷锋南下时冷气团减弱暖气团增强而形成的华南准静止锋 冷暖气团势力相当时形成的江淮地区的准静止锋在天气图上的判断方法：6小时内连续两张天气图上锋面位置无明显变化的锋。天气：连绵细雨不断，风力很小。4、锢囚锋指由于冷锋赶上暖锋或两条冷锋迎面相遇把中间暖空气上抬，在近地面层较冷气团和更冷气团之间形成的锋。若暖锋前冷气团比冷锋后冷气团更冷称为暖性锢囚锋。若冷锋后冷气团比暖锋前冷气团更冷称为冷性锢囚锋。暖气团、较冷气团和更冷气团相遇时先构成两个锋面，然后其中一个锋面追上另一个锋面，即形成锢囚锋。将冷锋后部冷气团与暖锋前面冷气团的交界面称为锢囚锋。锢囚锋的天气：两侧均有降水区。东北、华北春季最多。三、气旋在天气图上，低压和气旋同属一个系统，但对低压则对气压场而言，气旋对流场而言，带有锋面的低压叫锋面气旋。（一）气旋的定义气旋是指大气中的水平气流呈逆时针方向旋转的大型涡旋。（二）气旋的范围由地面天气图上最外围闭合等压线确定，气旋直径一般为1000km左右（小的200km，大的3000km）。（三）气旋的强度气旋中心气压愈低，气旋中水平气压梯度愈大，风速愈大，所以常用气旋中心气压值表示其强度。气旋中心气压值一般在970-1010hpa之间。（四）气旋的天气气旋中心有气流辐合上升，上升气流绝热冷却，易造成水汽凝结，因此多为阴雨天。（五）气旋的分类根据气旋形成和活动地区，可分为温带气旋，副热带气旋，热带气旋。温带气旋又根据热力结构不同，可分为：锋面气旋（常为恶劣天气）和无锋面气旋（地方性热低压，我国西部形成的范围较小，强度弱）。我国锋面气旋多发生在青藏高原以东地区，北部有东北低压、蒙古气旋和黄河气旋，南部有江淮气旋和东海气旋。四、反气旋在天气图上，高压和反气旋同属于一个系统，但高压是对气压场而言的，反气旋是对流场而言的。（一）反气旋的定义反气旋是指大气中的水平气流呈顺时针方向旋转的大型涡旋。又称高压。 （二）反气旋的范围比气旋大得多，直径常超过2000km，小的也达数百公里。（三）反气旋的强度反气旋中心气压越高，强度越强。反气旋中心气压值一般在1020-1030hpa之间。（四）反气旋的天气近地层高压中心空气向四周辐散，引起气流下沉，以晴朗少云，风力静稳为主。（五）反气旋的分类按活动和形成地区分为极地反气旋、温带反气旋、副热带反气旋；按热力结构分为冷性反气旋、暖性反气旋。（六）影响我国的反气旋冷高压：一年四季均可出现，冬半年常见，强冷高压侵入我国时出现寒潮天气。（南下时带来大量冷空气造成降温，大风和降水，势力强大时形成寒潮。） 副高（暖性反气旋）：晴朗少云，风力微弱炎热。出现在副热带地区的副高（太平洋和大西洋）。影响我国的副高主要有西太平洋副热带高压脊以及冬季出现的南海高压，青藏高压及盛夏出现的华北高压。五、西风槽和切变线（一）西风槽 中纬度地区对流层中上层沿纬圈呈带状分布的西风气流。西风气流常常产生波动 西风波动，波动中的波谷对应着低压槽称为西风槽。槽前：盛行暖湿西南气流，空气作上升