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文档简介

1、一、环流指数与指数循环一、环流指数与指数循环 1.西风岸大气环流两种基本状态 纬向环流平直西风环流 经向环流波状流型具有较大南北向气流 或出现大型暖高压,冷低压 .西风指数36363635551111113555363636IHHHHH 高指数:值大西风强,纬向环流为主 低指数:值小西风弱,经向环流为主 、指数环流 (指数循环) 大气环流演变呈“指数循环”状态经向环流和纬向环流不断交替转换,循环出现:高指数低指数高指数二、西风带长波二、西风带长波 1、西风带波动分为三类: 超长波波长10000km,北半球23个波, 由地形和海陆分布的强迫振动引起 长 波波长300010000km,50120经

2、距, 北半球37个波,由行星锋区长波扰 动所引起 短 波几百3000km,由锋区中的短波扰 动所引起。一般情况下,长波和短波不容易分辨。如图所示,迭加后的长波槽就变得极不明显,而长波脊则因为同位相迭加显得很强。 2、长波的辨认方法: 1) 时间平均图 (P175 图4.31 b) 2) 空间平均图 (P177 图4.31c)3) 平均高度廓线图 (P178 图4.31d)4) 分析长波的结构和特征深厚系统:700对流层顶长波:50120经距,移速慢:10经距/天 ,静止或西退热力结构:冷性槽,暖性脊3、长波的移动 1) 长波波速公式 条件:正压,水平无辐散运动 用小扰动法将方程线性化: 假设:

3、 则:带入式 其中得到 上式为一个二阶线性偏微分方程 波动方程设其解: 即将长波视为在基本的西风气旋上迭加的经向正(余)弦波将带入式有 所以有 上式即为长波波速公式Rossby波速公式(槽线方程)2)讨论式: a.波速C与西风风速有关,越大,移动越快,反之, 移动越慢。当槽脊向东时,槽脊移动的速度总是小于西风风速。 b.波速C与波长L有关,长波移动的慢,短波移动的快。 c.波速C与纬度有关( ),高纬度波动移动的快,低纬移速慢。 d.静止波的波长:若C = 0,则有 后退波(西退) 静止波 前进波(东移)纬度越高,西风越大,则 越大 (P180 表4.2) e.静止波临界的纬向风速:C=0,

4、前进波当 静止波 后退波纬度越高,波长越短, 越小 ( P180 表4.1)cuu_3)长波波速公式的物理意义 正压,水平,无辐散大气,槽脊的移动是由绝对涡度平流决定 相对涡度平流: 槽东进 地转涡度平流: 槽西退a.槽(脊)前正(负)的相对涡度平流,局地涡度增大(减小) 槽(脊)东进b.槽前(后)偏南风(北风),负(正)地转涡度平流,局地涡度减小(增大) 槽西退 4、长波调整 长波波数的变化及长波的更替称为长波调整。长波稳定,大型环流很少变动,天气过程按一定型式发展长波调整,天气过程发生剧烈变化 1) 南北两支西风带短波同位相迭加成为长波 2) 上游槽(脊)的转向对相临脊(槽)的影响 (P1

5、82 图4.33) 3) 群速度和上下游效应 (P182 图4.34)群波振幅最大值的移速称为波群速.设:两个振幅相同,波长和移速不同的正弦波则综合波 讨论式: a)综合波的振幅是随x,t而变化的余弦波: 余弦波振幅为,波长为 波速(群速度) 得到 212121122121222c o s 222LLLLL CL CAxtLLLLL Lb) 正压无辐散长波的波群速,将长波波速 带入式有: 长波的波群速由上式可见:1.综合波的范围线以群速向下游方向传播2.长波的波群速大于 和,即大于西风风速和长波波速3.由于波动能量和波的振幅的平方成正比,所以这种波动最大振幅的传播,也就是波动能量的传播 能量频

6、散_cu上(下)游效应:上(下)游长波系统发生变化,以比 系统本身的移速和平均西风风速都快 的速度,即波群速影响下(上)游长 波系统也发生变化,称为上(下)游 效应上下游效应:大范围上下游长波系统变化的相互联系4) 预报长波调整的定性经验 a.上游长波槽脊加强(减弱、移动)天后,下游 长波槽脊也会加强(减弱、移动)冬三夏四长波槽一般来说相对稳定,长波调整才移动 b.在欧亚地区为两个长波槽脊,如果超过两个槽(或少于两个槽)出现长波调整 三、阻塞高压三、阻塞高压 1、概述:1)定义:西风带长波脊不断北伸,在脊的北部形成闭 合暖高压中心,称为阻塞高压。条件:a)中高纬高空有闭合的暖高中心 以北 b)

7、暖高中心呈准静止状态维持3天以上 c)西风急流在阻高西侧分为两支,绕过阻高后 汇合,其分支点和汇合点的范围大于4050 个经度。No50 2)结构 (P192 图4.42) a.阻高为深厚的暖性系统:700hpa对流层顶 b.高压中心轴线,自下而上向西北方向倾斜 c.阻高对应冷而高的对流层顶 d.近地面为冷高压3)阻高的活动 a.北半球常出现在大西洋,欧洲和北美 b.亚 洲常出现在乌拉尔山,鄂霍次克海 c.亚 洲、三个月最多 2、阻高的建立过程 第一型:西风带不稳定波动发展过程 (P186图4.36) 冷暖平流强,发展短波槽 第二型:迭加过程 西风带发展短波槽 (P187图4.37) 阻高适应

8、共同点:a 上游有发展西风槽,槽后有冷平流,槽前有强的暖平流和负热成风涡度平流,使高脊发展强大。 b 高压脊两侧由于冷平流作用,槽南伸加强,形成(切断)低压 c P188图4.38 500hpa高压脊以西为暖平流 200hpa高压脊以西为冷平流 有利于高压脊发展 0PvPg5、阻高的重建和后退稳定阶段 阻高的重建:新的阻高相继在旧的阻高的原地建立,称阻高重建(P189图4.39) 阻高在不发展槽前的冷平流和正涡度平流共同作用下而崩溃,又在紧跟而来的发展槽前的暖平流作用下重建阻高的西退: a)不连续西退:一个阻高趋于消失,而在消失的阻高西侧一段距离的地方又生成一个新的阻高,看起来像是阻高也在西退

9、。将这种阻塞高压位置大幅后退,称为不连续西退。 b)连续西退 :阻高西侧为正变高,东侧为负变高,那么阻高将连续西退。6、阻高的崩溃过程 (P190图4.40) .上游连续有不发展的槽东移,槽前冷平流和正涡度平流,不断冲击,削弱阻高崩溃 .阻高前后的槽均转为移动性,经向环流转纬向环流 . 500hpa阻高以西转为冷平流 200hpa阻高以西转为暖平流 不利于高压脊发展四、切断低压四、切断低压1.定义:西风带长波槽不断向南加深,在槽的南边形成的闭合冷性低压中心。2.结构:P192图4.42 高空深厚冷低压:700hpa对流层顶 暖而低的对流层顶 地面浅薄的冷高压 冷堆外围为锋区3. 切断低压的形成 a.与阻高

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