天气图分析讲稿

1、关于天气图分析第一张，PPT共三十三页，创作于2022年6月 五、温度对数压力图点绘与分析 温度一对数压力（TlnP）图是我国气象台站普遍使用的一种热力学图表。它能反映探空站及其附近上空各种气象要素的垂直分布情况。因此在天气分析和预报中有着非常广泛的应用。 1、温度对数压力图的构造和点绘 温度对数压力图的纵、横坐标，分别表示气压的对数（LnP）及温度（T）。温度以摄氏度为单位，每隔10度标出度数（另列小字表示绝对温度）。气压以hPa为单位，在图的右部从1050hpa起，自下向上递减到200hPa，每隔100hPa标上百帕数。在图的左边，从250hPa起自下向上递减至50hPa，每隔50hPa标

2、百帕数，每小格表示2.5hPa，纵坐标上气压最低值为50hPa。因为当气压愈低时，lhPa气压差的垂直距离便愈大，由于图面大小的限制，纵坐标的气压最低值不能设计得太低。而且因为气压 P趋于零时lnP便趋于无穷大，所以图上不可能有P=0的坐标。 第二张，PPT共三十三页，创作于2022年6月 图上有五种基本线条，除与纵、横坐标平行的等温线和等压线外，还有三种倾斜的曲线。它们是： 干绝热线即等位温线，黄色斜实线，表示未饱和空气在绝热升运动中状态的变化。每隔10度标出位温（）的数值（气压低于200hPa，位温值标注在括号中）。 湿绝热线即等se线，图上的绿色虚线，表示饱和空气由绝热升降运动中状态的变

3、化。在这种曲线上，每隔10度标有假相当位温（ se）的数值。 等饱和比湿线，绿色实线，是饱和空气比湿的等值线。每条线上都标有比湿值。当气压值低于200hPa时，等饱和比湿值标在括号中。日常分析时，在温度一对数压力图的纵坐标上常常填写位势高度、风向、风速等记录。并在图上绘制以下三种曲线： 温度一压力曲线（简称温压曲线或层结曲线），表示测站上空气温垂直分布状况。第三张，PPT共三十三页，创作于2022年6月 点绘方法是：将各高度上的气压、温度数据，用钢（铅）笔依次按坐标点绘在图上，再将这些点子依次用线段连接起来，便成温压曲线。 露点压力曲线（简称露压曲线）。表示测站上空水汽垂直分布的状况。其作法是

4、，将各层上的气压、露点数据用钢（铅）笔依次点绘在图上，然后用虚线依次连接起来，便成露压曲线。 状态曲线（或称过程曲线），表示气块在绝热上升过程中温度随高度而变化的曲线。某一高度上气块若先经历了干绝热上升，达到饱和后，再经历湿绝热上升的过程，则在温度对数压力图上要先通过该气块的温压点，平行于干绝热线而画线；同时通过该气块的露压点平行于等比湿线而画线，两线相交于一点，从交点平行于湿绝热线再画一线，这条线便是状态曲线。第四张，PPT共三十三页，创作于2022年6月二、温度一对教压力图的应用 （一）常用温湿特征量的求法 （l）比湿（q） 定义：单位质量湿空气含有的水气质量。 求法：通过温压点B（见图T

5、=30C，P=920hPa）的露点A（Td21C）的等饱和比湿线的值就是B点的比湿值（在等饱和比湿线上所标数值的单位为g/kg，q17gkg）。 （2）饱和比湿（qs） qs=622E/p（g/kg） 定义：在同一温度下，空气达到饱和状态时的比湿。 求法：通过温压点B（用同例：T=30C，P920hPa）的等饱和比湿线的数值就是B点的饱和比湿值（ qs29gkg）。第五张，PPT共三十三页，创作于2022年6月（3）相对湿度（f） 定义：实际空气湿度与同一温度下达到饱和状态时湿度之比值。 求法有两种。把（1）和（2）求得的q和qs值代入上式算得。 直接从温度对数压力图上求得。即从温压点B（同上

6、例：T30C，P920hPa）的露压点A（Td21C）沿等饱和比湿线下降（或上升）到1000hPa相交于C点，再从 C点沿等温线上升（或下降）到与通过原温压点B的等饱和比湿线相交于D点，D点的气压读数除以十，用百分数表示就是B占的相对湿度值（f=（590/10）%= 59）。这是因为相对湿度与水汽压e及饱和水汽压E有定义式所示的关系。当E=1000hpa时，e即为D点的气压P（D）。所以第六张，PPT共三十三页，创作于2022年6月 （4）位温（） 定义：气块经干绝热过程到达1000hPa时的温度。 求法：通过温压点B（同上例：T=30C，P=920hPa）的干绝热线的数值就是B点的位温值（在

7、干绝热线上所标数值的单位为，）本例中=37）。第七张，PPT共三十三页，创作于2022年6月（5）假相当位温（se） 定义：气压经湿绝热过程，将所含的水汽全部凝结放出，再沿干绝热过程到达1000hPa时的温度。 其中，d为分位温，Tk为抬升凝结高度上的温度，L为凝结潜热，q为比湿。 求法：通过温压点B（同例T=30C，P=920hPa），沿干绝热线上升到抬升凝结高度E，通过E点的湿绝热线的数值就是B点的假相当位温（在湿绝热线上所标数值的单位为C，se=94）。第八张，PPT共三十三页，创作于2022年6月（6）假湿球位温（sw）及假湿球温度（Tew） 定义及求法：气块按干绝热线上升到凝结高度后

8、，再沿湿绝热线下降到1000hPa，这时它所具有的温度（即图37中A2点的）称为假湿球位温，以ew表示。若气块按干绝热线上升到凝结高度后，再沿湿绝热线下降到原气压处，这时它所具有的温度（图38中A1点的温度）称为假湿球温度。 图37假湿球位温（sw）及假湿球温度（Tew）求法 第九张，PPT共三十三页，创作于2022年6月（7）虚温（Tv） 定义：在同一压力下，使干空气的密度等于湿空气的密度时，干空气所应具有的温度。 TV=T(1+0.378e/p) 求法：通过露压点A作平行于纵坐标的直线，使此直线与其最邻近的画有绿色小短划的等压线相交，量出交点处短划间的距离，以0.1度温度标尺计算，将此读数

9、与B点温度相加,即为B点的虚温。（仍用同例Tv=30C+2.9C=32.9C）。 第十张，PPT共三十三页，创作于2022年6月 图3.8 虚温图解法第十一张，PPT共三十三页，创作于2022年6月（二）标准等压面位势高度（Hp） 定义：用重力位势的19.8所表示的高度。 求法：先从已知的层结曲线上，求出两等压面间的厚度。例如求700500hPa等压面间的厚度，其方法是在两等压面间作垂线，使该线与层结曲线、700、500hPa等压线相交成两个面积相等的三角形（或多边形如图3.8），垂线通过590hPa等压线附近的一排小圆点，圆点上所标数值的单位为位势米，读取与垂线相交的小圆点的数值（仍用同例、

10、同图，相交小圆点为G，其值为H=274dagpm），这就是700500hPa等压面间的厚度。然后将所求得的700500hPa等压面间的厚度值和700hPa等压面的高度相加，就可得到500hPa等压面的高度。其它标准等压面高度也可用类似的方法求得。第十二张，PPT共三十三页，创作于2022年6月图3.8 等压面间厚度的求法第十三张，PPT共三十三页，创作于2022年6月（三）不稳定能量（E）的求法 定义：不稳定大气中可供气块作垂直运动的潜在能量。 求法：根据探空报告的各层气压、温度和露点值，绘出层结曲线和露压曲线，再根据地面观测报告的气压、温度、露点值，绘出状态曲线，分析层结曲线和状态曲线之间所

11、包围的面积，便可得到： 正不稳定能面积，即位于状态曲线左方和层结曲线有方之间的面积（单位：cm2，1cm2面积等于74.5Jkg）。 负不稳定能面积，即位于状态曲线右方和层结曲线左方之间的面积。 求出正、负不稳定能面积的代数和，这就是整个气层的不稳定能量。第十四张，PPT共三十三页，创作于2022年6月图3.9 不稳定能量和各种特征高度的求法第十五张，PPT共三十三页，创作于2022年6月（四）一些特征高度及对流温度的求法 抬升凝结高度（LCL） 定义：气块绝热上升达到饱和时的高度。 上式中s=0.17100m。T，Td为起始高度的气决温度、露点，d=0.977C100m。 求法：用前例图。通

12、过地面温压点B作干绝热线，通过地面露压点A作等饱和比湿线，两线相交于C点，C点所在的高度就是抬升凝结高度。 有时，由于考虑到地面温度的代表性较差，也可用850hPa到地面气层内的平均温度及露点代表地面温度及露点来求LCL。 有时，近地面有辐射逆温层，此时可用辐射逆温层顶作为起始高度来求LCL。第十六张，PPT共三十三页，创作于2022年6月 自由对流高度（LFC） 定义：在条件性不稳定气层中，气块受外力抬升，由稳定状态转入不稳定状态的高度。 求法：根据地面温、压、露点值作状态曲线，它与层结曲线相交之点所在的高度就是自由对流高度（如图中的D点）。 对流上限 定义：对流所能达到的最大高度。 求法：

13、通过自由对流高度的状态曲线继续向上延伸，并再次和层结曲线相交之点所在的高度，就是对流上限，即经验云顶（如图中的E点）。 对流凝结高度（ CCL） 定义：假如保持地面水汽不变，而由于地面加热作用，使层结达到干绝热递减率，这种情况下气块干绝热上升达饱和时的高度。 求法：通过地面露压点A作等饱和比湿线，它与层结曲线相交，交点F所在高度，是对流凝结高度。 当有逆温层存在时（近地面的辐射逆温层除外），对流凝结高度的求法是：通过地面露点作等饱和比湿线，与通过逆温层顶的湿绝热线相交之点所在高度即对流凝结高度。第十七张，PPT共三十三页，创作于2022年6月 对流温度（Tg）定义：气块自对流凝结高度干绝热下降

14、到地面时所具有的温度。求法：沿经过对流凝结高度F点的干绝热线下降到地面，它所对应的温度，就是对流温度。（五）压高曲线的绘制及H0和H20的求法 为了在垂直方向上得到不同气压所对应的高度和比较准确地计算云高、云厚、零度层高度（H0）以及20C层高度（H20）等，可在温度一对数压力图上绘制压高曲线，其方法是：改横坐标的温度值为从右向左增大的高度值：温度间隔10C改为高度间隔1000m。纵坐标不变。将探空报告中的气压值和高度值依次点在图上：然后连接各点，即得压高曲线。如图所示，欲知某点A的高度，只要过点A作横轴的平行线，交于压高曲线上一点A，过A作纵轴平行线交干横轴上一点H，H即为A的高度（图中H为

15、3500m）。同样办法，我们可以求得认及H0（图中为 4750m，H20为7750m）。第十八张，PPT共三十三页，创作于2022年6月 压高曲线的绘制及应用第十九张，PPT共三十三页，创作于2022年6月（六）一些常用稳定度指标的求法 1、沙氏指数（ SI） SI=T500Ts其中T500为500hPa上的实际温度。Ts为气块从850hPa开始，沿干绝热线抬升到凝结高度，然后再沿湿绝热线抬升到 500hPa的温度（状态曲线的温度）。如 SI 0，则表示稳定，SI 0，则表示不稳定。（SI也可用 850hPa及 500hPa天气图上的数据借附表7而查得）。 2、简化的沙氏指数（SSI）其中T5

16、00为500hPa上实际温度。Ts为气块从850hPa开始，沿干绝热线抬升到500hPa的温度。在一般情况下，SSI0，SSI愈小，表示愈不稳定。 第二十张，PPT共三十三页，创作于2022年6月3、抬升指标（LI） 其中TL为气块的抬升温度，即它从自由对流高度开始，沿湿绝热线抬升到500hPa的温度。T500为500hPa上的实际温度。如 LI0，则表示不稳定；如 LI0，则表示稳定。4、最有利抬升指标（BLI）把700hPa以下的大气，按50hPa的间隔分成许多层，并将各层中间高度（即在502=25hPa处）上的各点，沿干绝热线抬升到凝结高度，然后沿湿绝热线抬升到500hPa，这样就得出各

17、点的抬升温度TL。再计算各点的 TL与T500之差值，选择其中正值最大者，就是最有利抬升指标。 5、气团指标（K） 其中T850T500为850hPa与500hPa的实际温度差。Td850为850hPa的露点。TTd700为700hPa的温度露点差。K值愈大，愈不稳定。第二十一张，PPT共三十三页，创作于2022年6月 6、斯拉维指标（T） 由于夹卷作用，使云外空气进入云内，与云内空气混合，因而使实际的状态曲线比没有考虑夹卷作用的状态曲线偏于低温一侧。斯拉维指标就是实际状态曲线在500hPa上的温度Tk和层结曲线在500hPa上的温度TM之差值T（ T=TKTM），其计算式为： 其中K为经验常

18、数，(K=0.6-0.02Ta ),Ta为湿绝热线(状态曲线)在500hPa上的温度与500hPa上的实际温度之差值，qs为云内比湿，q为云外比湿。如T0，则表示不稳定，而如T 0，则表示稳定。 如果用700hPa的湿度代替云外空气的湿度，用850hPa的温度代替凝结高度上温度，那么，根据850hPa和500hPa的温度，700hPa的露点，就可从预先制好的查算图中求得斯拉维指标T 。第二十二张，PPT共三十三页，创作于2022年6月 7、强天气威胁（SWEAT）指标 式中D=850hpa露点，负值时D=0，f8=850hpa风速（里/小时）， f5=500hpa风速（里/小时） S=sin（

19、500hpa风向850hpa风向），T=850hpa（T+Td）500hpaT*2,T49时，第二项为0。850hpa风向在130250之间；500hpa风向在210310之间；500hpa风向减850hpa风向为正；850hpa及500hpa风速至少等于15 （里/小时） ；以上任一条不具备时最后一项等于0。 8、理查孙数（Ri） 理查孙数是一个表示湍流强度的无因次指标。 上式中，d为气温干绝热直减率，为自由大气温度直减率，VZ为风速垂直切变。气温T可近似等于273K，为位温。第二十三张，PPT共三十三页，创作于2022年6月求法：d以C100m作单位，从温度一对数压力图直接求出。如 0Ri

20、3，则大雨发生基本上可以肯定； 如KY5，则可能有大暴雨，准确率约为70。第二十四张，PPT共三十三页，创作于2022年6月10、云中最大上升速度（Wm）的计算 其中=（Tk一Tdm）Tk，R为气体常数，Tm为最大的TT值（上升气块与同高度环境的温度差），Pk、Tk分别为自由对流高度的气压与温度，Pm为最大上升速度所在高度的气压，Tdm为气块由Pk沿干绝热线上升到Pm时所具有的温度。举例：Pk=620hPa，Pm=330hPa，Tk=279K，Tm=25lK， Tm 7C，Tdm=232K，R0282X107erg（gC），则Wm=20.6ms。第二十五张，PPT共三十三页，创作于2022年6

21、月 用 TlnP图计算最大上升速度Wm的示意图第二十六张，PPT共三十三页，创作于2022年6月（七）稳定度性质的判断 在TlnP图上逆温层的层结曲线随高度向右倾斜，而等温层的层结曲线是垂直于横轴的。逆温层、等温层或递减率小的层结等三种层结都是稳定层，它们对天气的影响比较大。分类加以说明。 1、辐射逆温：由于地表强烈辐射冷却造成。特征是：厚度不大。自地面起向上达几十米至几百米。逆温下限与下垫面接触，湿度较大。逆温顶由于稳定层阻碍水汽向上输送，上界湿度小。 2、扰动逆温：摩擦层内扰动混合作用使该层的层结曲线趋于干绝热线，这样就在扰动层与无扰动展之间发生稳定层，强的可达逆温程度。特征是：逆温层以下

22、至地面之间层结曲线与干绝热线平行，水汽分布比较均匀；水汽从逆温层上界开始急剧减少；逆温层高度大致与摩擦层顶相吻合，离地大约止m以下。 3、下沉逆温：由于整层空气下沉时由于气层压缩而形成的。特征是：在空中一定高度上，气温与露点之差值很大，而且这差值是随高度升高而增大的。第二十七张，PPT共三十三页，创作于2022年6月 辐射逆温 扰动逆温 下沉逆温 锋面逆温 各种逆温层示意图 4、锋面逆温：由于暖空气凌驾于冷空气之上而造成。特征是：倾斜的，与锋面一致，锋面逆温的高度沿锋的剖线也是倾斜的。一般暖气团中湿度比冷气团大，湿度与温度同时随高度升高而增加。第二十八张，PPT共三十三页，创作于2022年6月

23、（八）云层的判断 温度一对数压力图可用于判断云层，定出云底和云顶，从而定出云的层次和厚度。 判断云层的主要方法是： 1、利用温度露点差值判断云层：首先根据地区、季节的特点统计出不同云状的云层形成时所需的温度露点差值。确定有云和无云时温度露点差的数量界限。以此作为判断有无云层的参考。然后根据实际的温度露点差资料，便可作出初步的判断。 2、利用探空曲线的特点来判断：云底和云顶都是有云和无云的分界处，因此当探空仪通过云底或云顶时，温度或湿度往往都有明显变化。了解其变化特点，就可用来判断云层。不同类型云的云顶、云底反映在探空曲线上的几种型式：第二十九张，PPT共三十三页，创作于2022年6月 a、暖平流形成的云，云底露点向上剧增，云顶露点下降。 b、湿平流形成的云，云底温度露点逐渐接近，云顶逐渐