中高纬度天气系统

第五章天气系统

1通常是指引起天气变化和分布的高压、低压和高压脊、低压槽等具有典型特征的大气运动系统。天气系统?2天气：

一地短时间内的大气状况及其变化的总称。一地短时间内各种气象要素综合表现出的大气物理状态。

特点——时间尺度小；变化性强。天气系统：

具有一定结构特征，并能产生一定天气的大气运动系统。3各种天气系统都具有一定的空间尺度和时间尺度，而且各种尺度系统间相互交织、相互作用，构成大范围的天气形势与大气环流。

天气系统的尺度4各类天气系统都是在一定的大气环流和地理环境中形成、发展和演变着，都反映着一定地区的环境特性。天气系统的形成和活动反过来又会给地理环境的结构和演变以深刻影响。

天气系统与环境5认识和掌握天气系统的形成、结构、运动变化规律以及同地理环境间的相互关系，对于了解天气、气候的形成、特征、变化和预测地理环境的演变都是十分重要的。

研究天气系统的意义6主要内容气团锋气旋反气旋高空槽脊切变线、低涡、低空急流主要影响天气系统的因素有气团和峰。7天气系统尺度的划分：

尺度的概念

尺度是表征一个系统在空间上的大小，或在时间上持续的长短。

天气尺度的划分从水平尺度及持续时间来划分。

水平尺度（km）时间尺度大尺度>400几日—几十日中尺度4—400几小时—几十小时小尺度0.04—4几分钟—几小时微尺度<0.04几十秒—十几分钟中纬度低纬度长波、锋面温带气旋反气旋云团热带气旋中尺度锋面飑线背风波

中尺度对流群积雨云龙卷对流单体边界层涡动

边界层涡动8一、气团定义

大范围的空气团，在其内部气象要素的水平分布比较均匀，垂直分布基本一致，在其控制的区域内，天气气候特征也大致相同。

气团的概念尺度水平尺度几十千米，垂直尺度几至几十千米9

气团的形成和变性形成的条件①大范围性质均匀的下垫面；②适合的环流条件（反气旋）。气团的变性变性气团

气团内部多晴好天气冷暖气团交界处多阴雨天气10

气团的分类分类标准地理分类、热力分类地理分类（气团源地的地理位置和下垫面性质）:北半球气团北极气团（冰洋气团）：65°N以北的极地地区极地气团热带气团赤道气团（赤道海洋气团）：赤道地区极地大陆气团：西伯利亚和蒙古、加拿大和阿拉斯加极地海洋气团：北太平洋、北大西洋的中纬度海洋上热带大陆气团：北非、西南亚的副热带沙漠地区热带海洋气团：副热带高压控制的海洋上11热力分类（气团的相对温度）气团冷气团

北极气团、极地气团暖气团

热带气团、赤道气团

我国境内的气团冬季西伯利亚气团（绝大部分地区）热带太平洋气团（东南沿海）南海气团（云南）西伯利亚气团热带太平洋气团南海气团12热带太平洋气团（东部地区）、热带大陆气团

（西部地区）、赤道气团（长江以南地区）、西伯利亚气团（长城以北、大西北）、极地太平洋气团（东北地区）夏季西伯利亚气团热带太平洋气团极地太平洋气团赤道气团热带大陆气团13影响我国的气团及天气

冬季气团类型源地活动范围天气状况变性极地大陆西伯利亚、蒙古全国大部分地区晴或少云、小雨天气变性热带海洋西北太平洋华南地区温暖、降水天气夏季变性极地大陆西伯利亚黄河以北凉爽、连续性降水变性热带海洋西北太平洋全国大部分地区（除西部山地高原、北方少数地区）气团不稳定、雷雨天气热带大陆青藏高原青藏高原干热赤道气团印度洋华南华中天气闷热潮湿、对流性天气、暴雨春秋变性极地大陆西伯利亚分居南北交汇区天气多变变性热带海洋西北太平洋14二、锋面系统

锋的概念锋区（锋面）：冷、暖气团之间的过渡区域。700hPa地面冷气团暖气团15锋面1617锋面天气锋面附近的云、雨、风等天气，成为锋面天气。锋面两侧的气象要素和天气状况气象要素有明显差异，天气变化十分剧烈。

锋的分类锋的伸展高度地面锋高空锋北极气团气团源地冰洋锋（北极锋）极锋热带锋（副热带锋）极地气团热带气团赤道气团18锋的移动方向冷锋暖锋准静止锋锢囚锋冷暖冷暖冷暖冷冷暖冷锋暖锋准静止锋锢囚锋19

冷锋冷锋过境后的天气降温和偏北大风副冷锋的概念冷气团在移动过程中，由于变性的程度不同，或有冷空气补充南下时，在冷锋（主锋）的后面，即同一冷气团内又可形成一条新的冷锋，称之为副冷锋。冷锋分类根据移动速度和天气特征划分：第一型冷锋（缓行冷锋）第二型冷锋（急行冷锋）20第一型冷锋（缓行冷锋）21第一型冷锋（缓行冷锋）冷暖雨层云高层云卷层云卷云锋后连续性降水，雨区宽150～200km不稳定时，出现积雨云，形成阵性降水22第二型冷锋（急行冷锋）23夏半年积雨云阵性降水冬半年层状云（卷云、卷层云、高层云、雨层云）连续性降水第二型冷锋（急行冷锋）冷暖锋前降水，雨区宽几十km干冷锋：无云、无降水大风（风沙）24

暖锋暖锋过境后的天气升温25暖锋冷暖雨层云高层云卷层云卷云锋前连续性降水雨区宽300～400km不稳定时，出现积雨云，形成阵性降水26华北静止锋、江淮静止锋、华南静止锋、南海静止锋冷暖雨层云高层云卷层云卷云北侧：偏北、东北风；南侧：偏南风静止锋北侧连续性降水（连阴雨天气）雨区宽600km不稳定时，出现积雨云，形成阵性降水

准静止锋（静止锋）27天山静止锋、昆明静止锋冷暖无云、无降水层积云、雨层云少量降水地形静止锋28准静止锋29云层加厚降水加强降水区扩大冷冷暖东北地区华北地区

锢囚锋30冷气团暖气团暖气团冷气团冷锋暖锋气团运动冷气团主动移向暖气团暖气团主动移向冷气团天气变化过境前过境时过境后气温高、气压低、晴朗阴雨、大风、降温气温降低、气压升高、晴朗气温低、气压高、晴朗阴雨天气气温升高、气压降低、晴朗冷锋暖锋

小结31锋生指锋的生成或加强的过程，锋消指锋的消失或减弱的过程。锋生、锋消的主要标志是冷、暖气团间水平温度梯度的大小和变化。当某些大气物理过程促使空气的水平温度梯度沿着一条线附近迅速加大时，可以说这条线附近有锋生。反之，有锋消。在自由大气中大气的水平运动、垂直运动和非绝热过程都可能造成锋生或锋消。

锋生与锋消32三、气旋

气旋的概念定义

气旋是指在同一高度上中心气压比周围低、占有三度空间的大尺度涡旋。低压（气压场）中心气压比周围低气旋（流场）气流逆时针旋转（北半球）气流顺时针旋转（南半球）表示水平尺度：以最外围的一条闭合的等压线的直径长度来表示。强度：以中心气压值表示。气旋的发展（加深）气旋的减弱（填塞）33天气：多阴雨天气

气旋的分类地理区域温带气旋中高纬地区热带气旋热带海洋锋面气旋地方性气旋锋前热低压地形低压热低压热力结构锋面气旋无锋气旋热带气旋地方性气旋34温带气旋是指具有锋面结构的低压，因而又称锋面气旋，主要活动在中高纬度，更多见于温带地区，是温带地区产生大范围云雨天气的主要天气系统。2、锋面气旋（温带气旋）35从平面看，锋面气旋是一个逆时针方向旋转的涡旋，中心气压最低，自中心向前方伸展一个暖锋，向后方伸出一条冷锋。①结构36从垂直方面看，气旋的高层是高空槽前气流辐散区，低层是气流辐合区。

37气旋前：暖锋天气；气旋后：冷锋天气；暖区：冬季有波状云，夏季为对流云。②天气38锋面气旋在对流层的中下层主要是辐合上升的气流，产生云和降水天气。天气云：近中心宽、远中心窄降水：近中心对流云，阵性降水；远中心降水区较宽。

如果暖空气为热带大陆气团，锋面上无降水或出现一些薄云；

如果暖空气为热带海洋气团，当空气层结稳定时，锋面上出现一些层云和雾；当空气层结不稳定时，易有对流性天气发展。

风：暖区一侧偏南大风，冷区一侧西北大风，在干燥季节，伴随大风会出现风沙。39关于锋面气旋的形成，挪威学者提出的锋面波动学说认为，准静止锋或移动缓慢的冷锋，锋面上产生波动，在适宜的环流条件下，波动加深，逐步发展而形成锋面气旋。它从生成到消亡，大体上可分为四个阶段。

③发生和发展40随着锋面波动开始和发展，冷空气逐渐向暖空气方向侵袭，暖空气向冷空气方向扩展，波动前方形成暖锋，波动后方形成冷锋。围绕着波动产生了气旋式环流，环流中心气压下降，地面图上出现一根闭合等压线，锋面上生成波状的带状云系。

A．初生（波动）阶段41锋面波动振幅加大，气旋中心气压继续下降，气旋式环流不断加强，冷暖锋进一步发展，出现系统性云系和降水。B．发展（成熟）阶段42气旋中心气压值降至最低，气旋环流达到最强，云雨范围扩展，风力增大，天气发展到最盛期。云系出现螺旋状结构，锋面云带北侧出现一条从冷区伸向气旋中心的干舌，当干舌伸到气旋中心时，水汽供应被切断，气旋不再发展。

C．锢囚阶段43气旋低层被冷空气占据，与锋面脱离成为冷涡旋，环流减弱、气压升高、范围扩大，云雨随之减少。螺旋状云系消散，成为零乱的对流性云区。D．消亡阶段4445上述是锋面气旋比较典型的发展阶段。实际上有些气旋在生成后并未经历全部发展阶段就消亡了，也有的气旋发展到锢囚之后，又有冷空气加入并未消亡，反而又重新加强起来。因而气旋的发展过程由于条件的差异而有不同。锋面气旋生命史一般是5天左右。活动在北大西洋和欧洲的气旋，锢囚阶段缓慢，生命史往往超过5天，而活动在东亚地区的气旋，波动和成熟阶段较短，生命史大多在3天左右。46锋面气旋一般不单个出现，而是在一条锋上产生2个、3个或更多个形成家族并沿锋线顺次移动。当最前面的一个已经锢囚时，其后跟着的是一个发展不成熟的气旋，再后面跟着一个初生气旋。同一条锋上出现的气旋序列，称为气旋族。④气旋族4748气旋族中每一个锋面气旋都同高空长波槽前的一个短波槽相对应。每个气旋族中的气旋个数多少不等，多者可达5个，少者只有2个。据统计，大西洋上平均每一个气旋族有4个气旋，太平洋上和我国沿海是2~3个。一个气旋族经过某一区域的时间平均为5~6天，个别可达10天以上。49

东亚气旋北方气旋35～55°N南方气旋25～35°N蒙古气旋东北气旋黄河气旋黄海气旋江淮气旋东海气旋东亚气旋沿着对流层500hPa或700hPa气流的方向移动，并最终移向阿留申群岛及其以东的北太平洋海域。

50四、反气旋

反气旋的概念定义

反气旋是指在同一高度上中心气压比周围高、占有三度空间的大尺度涡旋。高压（气压场）中心气压比周围高反气旋（流场）气流顺时针旋转（北半球）气流逆时针旋转（南半球）表示水平尺度：以最外围的一条闭合的等压线的直径长度来表示。强度：以中心气压值表示。反气旋的发展（加强）反气旋的减弱51天气：多晴朗天气

反气旋的分类地理区域极地反气旋（极地高压）极地温带反气旋（冷高压）中高纬地区副热带反气旋副热带副热带高压（副高）对流层中下层海洋上大陆高压（高原高压）对流层上层大陆高原上热力结构冷性反气旋（冷性高压）温带反气旋暖性反气旋（暖性高压）副热带反气旋52

温带反气旋（冷高压）活动在中高纬地区的反气旋。格陵兰、加拿大、西伯利亚和蒙古。分类准静止型冷高压源地（西伯利亚和蒙古地区）移动型冷高压东移南下，入侵我国天气状况通常是晴朗的天气，风力不大。有时在夜间或清晨会出现辐射雾，日出后逐渐消散。当有逆温层存在且水汽较多时，逆温层下常出现层云、层积云，产生毛毛雨和雾等天气现象，能见度较坏。外围往往有锋面存在，尤其是在移动性冷高压的外围，其前部（东部或东南部）具有冷锋天气特征，后部（西部）具有暖锋天气特征。5354

副热带反气旋（副热带高压）出现在副热带地区的暖性反气旋。分类副热带高压（副高）对流层中下层海洋上大陆高压（高原高压）对流层上层大陆高原上太平洋副热带高压（北太平洋副高、夏威夷高压）大西洋副热带高压（北大西洋副高、亚速尔高压）南亚高压（青藏高压、亚洲季风高压）墨西哥高压55比较气旋与反气旋的特点低气压高气压四周向中心中心向四周上升下沉阴雨晴朗气压中心气旋反气旋气流运动方向水平运动垂直运动天气状况气旋类型56五、高空天气系统(自学)

西风带槽脊

中高纬度地区高空盛行着波状的西风带气流，西风带槽脊可以看成是叠加在西风气流上的波动，波谷对应着高空低压槽（高空槽），波峰对应着高空高压脊（高空脊），高空槽脊一般相伴出现。

57超长波（1～3个），长波（4～7个），短波（≥8个）槽线槽线脊线脊线极涡

D副高G槽前脊后上升运动阴雨天气槽后脊前下沉运动晴朗天气58槽槽槽脊脊鞍59活动与中国的高空槽：西北槽、青藏槽、印缅槽60阻塞高压和切断低压阻塞高压在高空槽脊的发展演变过程中，当脊不断北伸，向北加强时，其南部与暖空气的联系会被冷空气切断，在脊的北边出现闭合的高压环流，形成暖高压中心，称为阻塞高压。通常把阻塞高压出现后的大范围环流形势称为阻塞形势。

切断低压

在高空槽脊的发展演变过程中，当槽不断向南加深时，其北部与冷空气的联系会被暖空气切断，在槽的南边形成闭合的低压环流，形成冷低压中心，称为切断低压。

61阻塞高压和切断低压62

切变线、低涡和低空急流切变线低空（850、700hPa）风向发生气旋性切变（逆时针偏转）的不连续线。冷式切变线暖式切变线准静止式切变线切变线附近，气流辐合上升，多阴雨天气。华北切变线、江淮切变线、华南切变线63低涡低空或高空闭合的低压环流。低涡低空低涡

低空

西南涡、西北涡、高原涡高空冷涡

低空～高空

东北冷涡、华北冷涡西南涡

形成于四川西部气流辐合上升，阴雨天气东移时，发展，降水加强64低空急流急流低空急流

对流层下部，强而窄的气流带，最大风速≥12m／s高空急流（急流）对流层下部，强而窄的气流带，最大风速≥30m／s西南低空急流：850、700hPa上的西南风极大风速带。

输送水汽65低纬度天气系统在天文学中，热带是指南北回归线之间的广大地区，而气象学上的热带通常指的是南北半球副热带高压脊之间的地带。由于副高有季节性的南北移动，所以热带的范围也存在季节的变化.一般在习惯上把南北纬30度之间的区域称为热带。热带的天气系统主要包括：热带辐合带、东风波、热带云团、热带气旋。66

热带气旋：生成于热带洋面，中心气压低于外围且作水平旋转的气团。是气——水（——岩）耦合的复杂产物。中心区大风区外围区气旋结构六、热带气旋67热带气旋是形成于热带海洋上、具有暖心结构、强烈的气旋性涡旋。它来临时往往带来狂风、暴雨和惊涛骇浪，具有很大的破坏力，威胁着人民生命、财产安全，是一种灾害性天气。同时，热带气旋也带来充沛雨水，有利于缓和或解除盛夏旱象，是热带地区最重要的天气系统。68

热带气旋在低纬东风带中自东向西移动。大多数直径600—1000km。垂直伸展高度可达12—16km，中心气压值一般为950hPa左右。热带气旋强烈的辐合上升气流携带巨量的水汽升腾，在上升过程中水汽降温凝结，释放出巨量的能量，驱使空气从外围以螺旋式向内加速流动，由外向中心运动速度越来越快，形成一个剧烈旋转的、近于对称的圆形涡旋。

69分类（1）台风（飓风）：地面中心附近最大风速≥32.6m/s（即风力12级以上）。（2）热带风暴：地面中心附近最大风速17.2—32.6m/s（即风力8—11级）。其中地面中心附近最大风速24.5—32.6m/s（风力10—11级）者，称强热带风暴。（3）热带低压：地面中心附近最大风速10.8—17.1m/s（风力6—7级）。702.台风台风的范围通常以其最外围闭合等压线的直径度量，大多数台风范围在600－1000km，最大的达2000km，最小的仅100km左右。台风环流伸展的高度可达12—16km，台风强度以近台风中心地面最大平均风速和台风中心海平面最低气压值来确定。大多数台风的风速在32—50m/s，大者达110m/s，甚至更大。台风中心气压值一般为950hPa，低者达920hPa，有的仅870hPa。71台风发生的区域和季节南北纬5-20度的热带海域。——八大海域。其中半数在太平洋，尤以西太平洋最多。从季节上看，主要出现在海温较高的夏季。72台风的结构台风是一个强大而深厚的气旋性涡旋，发展成熟的台风，其低层按辐合气流速度大小分为三个区域：①外圈，又称大风区，自台风边缘到涡旋区外缘，半径约200—300km，其主要特点是风速向中心急增，风力可达6级以上。②中圈，又称涡旋区，从大风区边缘到台风眼壁，半径约100km，是台风中对流和风、雨最强烈区域，破坏力最大。③内圈，又称台风眼区，半径约5—30km。多呈圆形，风速迅速减小或静风。D73台风天气由外向内有：①外螺旋云带，由层积云或浓积云组成，以较小角度旋向台风内部。云带常常被高空风吹散成“飞云”。②内螺旋云带，由数条积雨云或浓积云组成，直接卷入台风内部，并有降水形成。③云墙，由高耸的积雨云组成的围绕台风中心的同心圆状云带。云顶高度可达12km以上，好似一堵高耸云墙，形成狂风、暴雨等恶劣天气。④眼区，气流下沉，晴朗无云天气。如果低层水汽充沛，逆温层以下也可能产生一些层积云和积云，但垂直发展不盛、云隙较多、一般无降水。74形成和消亡

大多数学者认为台风是由热带弱小扰动发展起来的。台风形成的合适环境条件和流场①广阔的高温洋面：海温在26.5度以上②合适的地转参数值：南北纬10-15度③气流铅直切变要小：④合适的流场对流层顶8KM3KM洋面75台风的消亡条件主要是高温、高湿空气不能继续供给，低空辐合、高空辐散流场不能维持以及风速铅直切变增大等。造成这些条件的途径一般有两个：一是台风登陆后，高温、高湿空气得不到源源补充，失去了维持强烈对流所需能源。同时低层摩擦加强，内流气流加强，台风中心被逐渐填塞、减弱以至消失。二是台风移到温带后，有冷空气侵入，破坏了台风的暖心结构，变性为温带气旋。76移动和路径①西移路径②西北路径③转向路径77考虑气旋性切变：

A2大于A1A1A2A1A2考虑气流辐合

A2大于A1因此，在北半球台风在移动初期的方向基本上是西北向的。78热带气旋79热带气旋造成的洪水灾害80热带气旋造成的破坏81热带气旋的卫星云图82热带气旋造成的破坏（英国伦敦）83热带气旋造成的破坏（澳大利亚）84

我国从1989年起采用国际规定。此前我国气象部门曾规定热带气旋中地面中心附近最大风速17.2—32.6m/s（即风力8—11级）称台风；最大风速≥32.6m/s（风力12级以上）称强台风；最大风速10.8—17.1m/s（风力6—7级）称热带低压。

85副热带高压副高的概述

1、定义：

根据三圈环流给出副热带高压是一个环绕副热带地的动力性高压带。因为它位于副热带，气温较高，称暖副高（副暖高）。副热带高压的形成原因？

在北半球，因海陆和地形的影响，常分裂成几个高压中心：86冬季太平洋副高（夏威夷高压）北非副高大西洋副高（亚速尔高压）南半球的副热带高压带87夏季西太平洋副高东太平洋副高大西洋副高（亚速尔高压）北非高压南半球的副热带高压带88北半球的副热带高压强度夏季>冬季。3、副热带高压的形状脊线的方向是：西南西—东北东89（二）副热带高压各部位的结构和天气西北、西：气流来自低纬，潮湿、温暖，上升气流强，云雨区广，有时是雷雨天气，北侧与西风带相邻，常有气旋、锋面气旋活动。东南、东：受偏北、偏东气流的影响，较冷，以下沉气流为主，多晴朗少云的天气。西南：受东风气流影响，天气较好，当有热带天气系统出现时，产生成片的云雨，有时出现大风、暴雨等恶劣性的天气中心：下沉气流强，晴朗少云，风力弱，炎热。90

西太平洋副热带高压

西太平洋副热带高压是太平洋副高在夏季的一个单体，因范围大，势强，则用脊线的位置代表西太平洋副高在大气中的位置。副高活动具有一定明显的规律性，这种规律与我国东部主要雨带的南北移动是一致的，并且雨带就位于西太平洋副热带高压脊线以北的5-8个纬度处。91西太平洋副热带高压（副高）冬→夏位置北移西伸，强度增强夏→冬位置南辙东退，强度减弱冬季在南海形成独立的南海高压范围：500hPa等压面588位势什米线位置：500hPa等压面120°E副高脊线G120°E副高脊线西南风东南风500hPa等压面纬度18-20°N4月前后雨带20-25°N6月中下旬第一次北跳雨带7月中上旬第二次北跳25-30°N西太平洋副热带高压北进示意图雨带30°N8月初第三次北跳雨带

台风92台风20°N以南10月上旬第二次南撤

25°N9月上旬第一次南撤雨带西太平洋副热带高压南撤示意图30°N雨带93西太平洋副高的移动与我国东部雨带的关系时间脊线位置影响地区4月以前18-20°N华南出现连续的低温阴雨天6月下旬第一次北跳并在20-25°N稳定华南前汛期结束，江淮流域出现梅雨。7月中旬第二次北跳并在25-30°N摆动梅雨结束，黄河出现汛期，长江流域进入伏旱季节。8月初第三次北跳跨过30°N华南出现台风，华北、东北进入雨季。黄河处于副高下9月上旬第一次回撤到25°N江淮出现降水，长江以北秋高气爽10月上旬第二次回撤到20°N以南华南降水，台风减少，华南以北都是秋高气爽的天气。94副热带高压移动的规律：

副高脊线北上南撤的移动，属于全球性的，并且北进持续的时间长，速度慢，而南撤时间短，速度快，并且北进与西伸相结合，南撤与东缩相结合。95副热带高压的异常

副高进退时间的早晚、位置的偏北或偏南、停留时间的长短都使我国出现旱或涝灾害。

1959.6:副高在15°N以南，10天后，突然跳到20°N以北，使得华南、长江再现干旱无雨的天气。

1972年:副高脊线偏东，则华北、华中、华西出现干旱天气。

1995年:副高6月初入梅，使得江湖均超过警戒水位。96南亚高压

定义南亚高压是夏季出现在青藏高原及邻近地区上空的对流层上部的大型高压系统，又称青藏高压或亚洲季风高压。

移动与中国降水的关系

当南亚高压的中心偏东时，西太平洋副热带高压常西伸北跳，控制我国长江中下游地区，长江流域少雨，西北、东北一带多雨；

当南亚高压的中心偏西