气象预报分析MICAPS产品识别

常规气象观测资料产品的识别和应用名目地面天气图上天气系统的识别高空天气图上天气系统的识别诊断预报产品分析及其与天气系统的配置暴雨和强对流天气预报思路单站天气预报工作的思路1地面天气图上天气系统的识别低槽的识别地面图上的低槽可分为两种，其中多数为倒槽(口向南开的槽)，这是由于来自南方的暖湿空气密度较小的缘由造成的；而口向北开的槽多由地形引起，如华北地形槽。倒槽西南倒槽：自我国云南、贵州、四川一带向东北方向伸展的槽，称为西南倒槽，有时它可到达华北和东北南部。河套倒槽：自我国云南、贵州、四川一带伸向黄河河套地区的低槽，称作河套倒槽。南疆倒槽：来自塔里木盆地的干暖空气向东北方向伸展的低槽称作南疆倒槽，它可到达甘肃、内蒙古西部及蒙古国的中西部地区。台风倒槽：当台风移到距我们还有1000多公里的洋面上时，其前方的低槽就可能伸到华北甚至东北地区，称作台风倒槽。华北地形槽当西风气流经过华北地区山脉时，在背风坡，由于气流下沉辐散，使地面气压下降，形成低槽。地面图上，该处常有明显的气旋式风切变，但温度分布均匀，故无天气产生，所以常称其为干槽。锋面的识别锋是冷暖气团的过渡带，是水平温度梯度大的区域，斜压性强，有利于垂直环流的进展和能量转换，故锋四周常有猛烈的天气变化和气压系统的发生进展。因此，锋的识别在天气预报中占有格外重要的地位。冷锋锋面在移动过程中，当冷空气主动推动锋面对暖气团一侧移动时，这种锋面称作冷锋。11稳定性的，常称其为第1型冷锋天气，其云系与暖锋云系相像，但次序相反，降水区消灭在锋后，多为稳定性降水；但当锋前暖空气不稳定时，在地面锋线四周常消灭积雨云和雷阵雨天气。222型冷锋在近地面有时接近垂直，且移速较快，故能猛烈抬升其前方暖湿空气，夏半年在锋线四周常产生雷阵雨天气，云雨区很窄，只有几十公里。冬半年，由于暖空气比较枯燥，故只在地面锋四周才有不宽的降水带，锋过后，云很快消逝，而且风速快速增大，常消灭大风、沙暴天气。冷锋后的3小时正变压中心：冷锋后部由于高空强的冷平流加压作用，故常有明显的3小时芷变压区，特别是冬季寒潮冷锋后，常消灭+2.0hPa3风压场特征：地面锋线处于低压槽内，锋四周风场具有气旋性切变。暖锋锋面在移动过程中，当暖气团主动推动锋面对冷气团一侧移动时，称为暖锋。天气特征：暖锋降水具有连续性特征，多发生在距暖锋较近的雨层云(NS)中。锋下冷空气里，特别是地面锋线四周，由于空中降下的雨滴蒸发使冷空气中水汽增加，加之地面辐合，湍流交换等作用，形成分散现象，常消灭雾，即锋面雾。夏季假设暖空气不稳定，暖锋上也可能消灭雷阵雨天气。暖锋前明显的3小时负变压区：由于高空暖平流的减压作用，使暖锋前常消灭大片负变压3暖锋位于低压槽内，其四周风场有明显的气旋式切变。准静止锋当冷暖气团势力相当，或冷空气南下势力减弱并受地形阻挡锋面移动缓慢时，称作准静止锋。实际工作中，一般把6小时内(连续两张图上)锋面位置无大变化的锋定为准静止锋。它常由冷锋演化而成。常消灭在华南的南岭一带，云贵高原及天山地区，分别称为华南静止锋、云贵静止锋和天山静止锋。静止锋位于两高之间，风向为偏东风和偏西风之间的切变。3小时变压不明显，有时锋后有弱的正变压。静止锋由于坡度只有1／200，暖空气要爬升到距离地面锋线肯定的距离才能形成降水，因此，降水区常消灭在距锋线后肯定的距离处。1．1华南静止锋天气实例图1说明：华南静止锋西端与昆明静止锋相连，地面锋线北侧一大片降水区几乎扩展到整个江南地区。锢囚锋锋面相遇合并后的锋叫锢囚锋。当有山脉阻挡、冷锋追上暖锋、两条冷锋迎面相遇时，都可形成锢囚锋。两种型式的锢囚锋暖式锢囚锋：当暖锋前的冷气团比冷锋后的冷气团更冷时称为暖式锢囚锋。冷式锢囚锋：当暖锋前的冷气团比冷锋后的冷气团相对暖些时，称为冷式锢囚锋。小时变压场特征暖式锢囚锋和冷式锢囚锋的3小时变压分布一样，负变压区和负变压中心在锋前，正变压区和正变压中心在锋后，但两者的区分在于暖式锢囚锋的零变压线消灭在锋前(a)，而冷式锢囚锋(b)的2)。暖式锢囚锋 (b)冷式锢囚锋图2锢囚锋四周3小时变压(△P3)示意图风场、气压场特征锢囚锋位于低压槽内，锋前多为偏东风，锋后多为偏西风，在暖区内多为西南风。天气特征锢囚锋的天气区大局部消灭在锢囚锋段上，由于该处云层最厚，上升运动也最强。暖式锢囚锋除锢囚锋段天气区外，在暖锋前还有一片连续雨雪区；冷式锢囚锋则除锢囚锋段天气区外，在冷锋前也还有一片较窄的雨雪天气区。据国外资料说明：暖式锢囚锋天气区的宽度约200mile，冷式锢20mile10气旋的识别定义气旋是指空间在同一高度上中心气压低于四周的大尺度涡旋。在北半球气旋范围内的空气作逆时针旋转，在南半球其旋转方向相反。分类气旋按其形成和活动的主要地理区域可分为温带气旋和热带气旋两大类；按其形成和热力构造则可分为锋面气旋和无锋面气旋两大类。无锋面气旋：在气旋中没有锋面，如热低压、高空冷涡和热带气旋。锋面气旋：在气旋中有锋面，温度不对称。江淮气旋波江淮气旋波可作为南方气旋的典型，春季和初夏消灭最多，常伴有暴雨与大风，其有两类发生进展过程：静止锋上波动进展成江淮气旋波江淮流域有近于东西向的准静止锋，锋面两侧冷暖气团之间气旋性风速切变明显。假设有高空槽或低涡移来，槽前正涡度平流使地面减压，形成气旋性环流，偏南气流推动静止锋东段向北突出成3)。3静止锋上波动进展成江淮气旋波演化过程示意图冷锋进入倒槽，暖锋锋生连接而成江淮气旋波首先，由于低层有猛烈的暖湿空气活动，形成暖性西南倒槽，伸到长江流域；4)。蒙古气旋蒙古气旋可作为北方气旋典型，春秋季消灭最多，常伴有大风降温天气，其有3类发生进展过程。14冷锋进入倒槽暖锋锋生进展成江淮气旋过程示意图从中亚细亚或西西伯利亚移来的气旋在向东或东北方向移动过程中，遇到蒙古西和西北部大山脉时，有的过山后中心在蒙古重获得进展，有的则向俄罗斯中西伯利亚移去、年轻、消逝。当行抵贝加尔湖东南时，它的中心局部常和南边的暖区脱离，向东北方移去，南段冷锋则受地形影响，行动缓慢，在它前方暖区部位由于特别的地形和下垫面猛烈增温，形成一个的低压中心。开头低压内没有锋面，之后，西边冷空气进入低压，产生了冷锋。当高空槽加深，暖平流加强时，才生成暖锋，5)。512从中亚细亚移来或在我国疆北部一带进展起来伸向蒙古西部宽浅的暖性倒槽，到了东经100以东，槽后的锋区向东南移动，进入倒槽，这里在倒槽北部一蒙古中南部断裂出低压中心而得到进展6)。6第233这一类气旋的冷空气分两股：一股从俄罗斯贝加尔湖谷地进入蒙古西部；另一股从巴尔喀什湖以东进入疆北部。这两股钳形的冷空气把蒙古西部围成了一个相对的低压区；但冷空气的主力此时仍留在蒙古西北部边沿，以后这股强冷空气整个向东移动时，在其前方的相对低压区里产生气旋并获得进展，称其为副气旋，是由于在它消灭之前，俄罗斯贝加尔湖谷地，进入蒙古中部的那股冷空气的7)。73热低压热低压是消灭在近地面的暖性气旋，它比较浅薄而且不太移动，按其形成过程可分为两种：地方性热低压地方性热低压是由于近地面层空气受热不均匀而形成。多消灭在暖季大陆上。这种热低压日变化明显，夜间和早晨比较弱，白天渐渐增加，午后达最强，黄昏又渐渐减弱。锋前热低压锋前热低压消灭在冷锋前的暖区中。这类热低压除了局地受热不均外，还与冷锋前暖区中的暖平流有关。在暖平流最强的地区有利于地面低压的生成。台风定义和分类台风是发生在热带洋面上、具有暖中心构造的猛烈的热带气旋。由于台风生成的地区和强度不同，人们也赐予不同的名称和分类。在东太平洋和大西洋的称为“飓风3(18—917.—24.m／s热带风暴；(2)中心最大风力到达10～11级(风速为24～32m／s)者，称为强热带风暴；(3)最大风1232m／s)者称为台风。地面气压场台风范围的地面等压线近于圆形，对中心根本上是对称的。向台风中心，气压降低得特别快。地面流场台风的地面低空流场，按风速大小可分为3个区域：10～60km，大多呈圆形，也有的呈椭圆形，大小和外形多变。台风越强，眼越小。台风旋涡区：即台风中圈，或称台风雨区。这是围绕台风眼的最大风速区，其宽度一般为100～200km，最猛烈的对流，降水都集中在此区域。在台风前进方向的右前方风力最大。台风大风区：即台风外圈。由最大风速区至台风外围的地区，一般有200～300km，最大可800km15m／s。天气特征台风可造成暴雨、大暴雨和特大暴雨，能引起洪水、滑坡、泥石流等灾难。台风降水中心一般消灭在台风移动路径的右方，少数偏在左方。台风降水具有很大的阵性，台风风速也具有很大的阵性，其瞬时极大风速和微小风速之差可达30m／s台风登陆后，因能量损耗和来源缺乏，使其很快减弱，风速减小，而且风速受地形影响很大，沿海、平原、湖泊等地区都是台风经过时有利于消灭大风的地区。台风在海上可造成高潮、风浪、长浪、飓浪等，特别是当台风引起的高潮与天文高潮同步时，其所造成的灾难更为严峻。2高空天气图上天气系统的识别高空天气图即等压面天气图，有确定形势图和相对形势图两种。假设某等压面图是相对海平面的形势图，就称作等压面确定形势图，也称AT图；假设是两等压面间相对距离的分布图则称为等压面的相对形势图，即OT等压面的高度，选用位势高度(位势米gpm)，它比几何高度的优越在于重力变化可以与位势高度的变化结合起来，用位势高度表示的计算公式更简洁。槽线、切变线及冷暖平流的识别槽线定义：槽线是等压面图上低压槽内气旋性曲率最大处的连线，其两侧风场具有明显的气旋式切变。分类按槽线走向划分①竖槽：槽前以偏西南风为主，槽后以偏西北风为主的槽称为竖槽，对短、中期天气有影响的604—84～51050常附加在长波气流或平直气流上，其构造多为暖槽冷脊；是浅薄系统，每日移速在10个经距以上。②横槽：槽前气流以偏西风为主，槽后以偏东一东北风为主的槽称为横槽，其方向约呈东一西向。竖槽和横槽可相互转化。当竖槽向横槽转变时，大量冷空气在槽后积存，一旦横槽转竖时，横槽南端将快速引导一次强冷空气南下。按槽的垂直构造划分8a槽前上升运动分布较广，但强度较弱，所以多消灭范围宽阔的稳定性降水；当槽的后倾程度较小甚至接近垂直时，各层槽前的上升气流近于重合，上升运动范围不广，但强度较大，故所产生的天气多半是范围窄、较猛烈的不稳定降水。8a．后倾槽、b．前倾槽示意图②前倾槽：前倾槽槽线随高度向东倾斜(图8b)。当倾斜程度不大时，由于槽前上下层有局部上升气流重合，同时上层槽后冷平流与下层槽前暖平流重叠，造成上冷下暖，形成不稳定的空气层结，很有利于强对流的进展，常消灭范围较窄的强对流降水，而且天气来得快，好转也快。切变线定义：切变线是风的不连续线，其两侧的风场有明显的气旋式切变。切变线四周气压场不明显，但其两侧风向切变和风速切变均很明显。种形式的切变：冷式切变：偏北风和西南风之间的切变为冷式切变，它常呈东北一西南向(图9a)；9切变线(图中虚线)a．冷式切变；b．暖式切变；c．两高之间切变暖式切变：偏东风和西南或南风之间的切变，为暖式切变，它常呈东一西向或西北一东南走12—9b)。两高之间的切变：常消灭在夏季，西部为大陆高压，东部为副高，两者之间的近乎南北向的19c)。槽线四周冷暖平流的识别14(1)槽前暖平流、槽后冷平流：当温度槽落后于高度槽时，在高度槽线上和槽后都有较强的冷平流加压作用；槽前有暖平流减10)。槽前、槽后冷暖平流均较弱由于槽后强冷平流作用，使高度槽不断力口深，致使温度槽越来越接近高度槽，最终槽四周的等温线和等高线走向几乎平行(图11)，使槽前、后的平流都很弱，故槽不再加深，移动缓慢。长波槽多属这种状况。 图10温度槽落后于高度槽示意图 图11．温度槽高度槽接近重合槽线、槽后均为暖平流图12说明槽线及槽后均为明显的暖平流，由于暖平流的加压作用；使槽很快减弱，故一般天气不会转坏。暖性低槽低槽被暖舌掌握，一般不易进展。但当槽后有强冷平流入侵时，这种暖性低槽将变为冷低槽进展13)图12温度槽超前高度槽示意图 图13暖性低槽示意图副热带高压的识别在南北半球20～35的副热带地区(盛夏可达40)常常维持一个由西南向东北与纬圈斜交的高压带(图14)，由于海陆的影响常断裂成假设干个高压单体，这些单体统称为副热带高压。通常按其所在的地理位置有太平洋(副热带)高压，大西洋(副热带)高压、印度洋(副热带)高压等。影响我国的副热带高压主要是太平洋西部高压即所谓西太平洋副热带高压(以下简称副高)以及附属于它的在冬季消灭的南海高压、另外还有自中亚伸至我国的青藏高压及盛夏消灭的华北高压。147500hPa副高的季节位移和我国雨带的变动副高的活动有着明显的季节变化，其位置冬季最南，夏季最北，自冬至夏向北偏西移动，强度5—10500hPa平均位置图看出：冬季，副高脊线一般位于15N四周，随着季节的增暖，缓慢地向北移动，呈现出相对静止，一般状况下，45500hPa588620N20～25N。725N，以后摇摆于25～30N之间，雨带从长江流域移到黄淮流域，江淮梅雨完毕。约在7830N，华北雨季开头。另一方面在我国南方，随着江准梅雨的完毕，长江流域进入伏旱期。由于脊线北移，在北纬25一30以南的洋面处于东风带内，赤道辐合带随之北上，因而在10～15N的洋面上，不断产生热带风暴、台风和东风波，这些系统对我国天气影响很大。815a)，8开头南落，925N1020N15b)。每年副高的季节活动，虽然大致与上述规律类似，但各年差异可以很大，如第一次北跳最早时间与最迟的时间有时可相差5个候以19582025N到了华北平原，使江淮流域的梅雨落空，造成了该地区的大旱。由于每年副高活动的早晚和环流形势的不同，造成了我国夏季降水各年不同的简单现象。15500hPa588副高的中短期变化和暴雨副高除了季节性的变动外，还有中短期变化。中期变化是在半个月左右时段内，副高总的偏强6～7天左右时段内副高的东西摇摆。当副高西伸时，因其西部地区原为低压或槽掌握，故天气较坏，水汽较多。脊刚到达时，下沉气流尚不格外猛烈而天气却会转晴，所以有时在脊的西部有小范围气旋式风切变的地方有热雷暴产生。随着脊的进一步西伸，下沉气流加强，该地区则消灭晴好天气。当脊东撤时，其西部常伴有低槽东移，有上升运动进展。假设大气潮湿且不稳定，就会造成大范围雷雨天气。堵塞高压的识别西风带长波槽脊在进展演化过程中会形成堵塞高压和切断低压，两者往往同时消灭。人们常把堵塞高压，切断低压消灭后的大范围环流形势称为“堵塞形势过程中的一个特别阶段，其建立和崩溃对它所掌握的及下游的宽阔地区，甚至全球的环流、天气过程，都会产生巨大的影响。定义西风带的长波脊向高纬度伸展加强，在脊中消灭了闭合高压环流中心，具备下述三个条件的高压称为堵塞高压。高压中心必需是闭合暖高压中心，并位于50N闭合暖高压中心能维持3天以上，中心移动很缓慢或呈准静止状态，或向西倒退。即使东7—8在堵塞高压区内，西风急流显著减弱，急流在高压西分为南北两支，经过高压后再在高压东侧会合。分支点和会合点之间的距离一般要大于40～5016)。16堵塞高压与急流分支形成和崩溃时的根本特征一般说来，在阻高形成前，西风槽消灭振幅加大，强度加强的不稳定状态，并且东移速度渐渐减小。同时槽前高压脊区消灭强盛的暖平流，暖空气不断地从南方向北方输送，而槽内冷平流把冷空气输送到南方去(图17a)。伴随着这种过程，高压脊不断加强北伸，其西侧南下冷空气，以冷性气旋涡旋形式插向暖高压脊的西南方，使北上暖空气脱离南方暖空气主体，最终，北上加强的暖高脊，形成孤立的暖性反气旋涡旋(图17b，c)即为堵塞高压。堵塞高压西南侧的冷性涡旋，实际上就是由于北上暖空气的插入，而脱离北方冷空气主体的切断低压。同时，伴随着堵塞高压的向北伸展，加强的脊前偏北气流很简洁引导冷空气从脊的东南侧插入，使暖高压脊东南侧也形成切断低压。17堵塞高压形成过程示意图堵塞高压的崩溃往往是由于其西侧有进展的冷槽对它冲击的结果。伴随着该冷槽的进展，堵塞高压范围内暖平流明显减弱，北支急流渐渐南移与南支趋于合并，堵塞高压变成高压脊东移并减弱消逝。亚洲地区的堵塞高压堵塞高压在亚洲主要消灭在乌拉尔山和鄂霍茨克海地区的上空(图18和图19)。另外，贝加尔湖地区也有堵塞高压消灭(图20)，因此分别称它们为乌拉尔山堵塞高压，鄂霍茨克海堵塞高压和贝加尔湖堵塞高压。亚洲地区以每年5、6、755～60N区内，其83—5这些阻高对我国暴雨有重要的影响。乌山阻高脊前常有冷空气南下，使其东侧低槽加深，分裂小槽东移，影响我国降水。同时由于中纬度为平直的西风气流，有利于稳定纬向型暴雨的形成。鄂海阻高对我国梅雨影响很大，它常与乌拉尔山阻高或贝加尔湖大槽同时建立，构成稳定纬向型的暴雨。西风急流分别从其北方和南方绕过，不断有小槽引导冷空气南下到达江淮流域与暖湿空气交绥形成大范围暴雨区。另外在阻高的西南方和东南方有切断低涡常造成我国东北低温、雷雨天气。贝加尔湖阻高，当它与青藏高压相连，形成一南北向高压带时，使环流经向度加大，并在此高压带与海上副高之间，构成一狭长低压带，造成北方强经向型暴雨。 图18乌拉尔山堵塞高压示意图 图19鄂霍茨克海堵塞高压示意图切断低压、东北冷涡的识别切断低压定义：切断低压又叫冷涡，是指对流层中、上层消灭的一堆孤立的冷空气，与北方冷空气之间被暖空气所切断而形成的低压。南北方的冷空气只在低层连接起来。两种形式的切断低压：切断低压在高空图上可能有2种形式。无显著的阻高存在，在切断低压西侧，虽有一较强的高压脊或闭合高压，但在切断低压北部21a)。2013．特征切断低压是发生在高空的低压系统，一般在700hPa以上才有明显的表现，300hPa图上最清楚。20贝加尔湖堵塞高压示意图2la切断低压形成过程温压场演化示意图地面图上与高空切断低压相对应的是一个冷性高压，找不到明显的气旋痕迹。(3)切断低压东南侧地面上可发生锋面气旋波动，这一带常发生云雨天气。切断低压的消亡过程有两种：一是由于本身的摩擦作用，在向西南移动过程中渐渐消逝；二是当北方有的冷空气南下，促使它很快向东南移动，冷堆中空气快速下沉增温很快，气旋式涡旋减弱而使切断低压消亡。作为切断低压的高空冷性气旋式涡旋与由地面气旋进展到锢囚阶段时所对应的高空冷性气旋式涡旋是完全不同的两种涡旋，后者是自下而上进展起来的，其形成过程与前者有本质的区分。东北冷涡定义：消灭我国东北地区的切断低压，称作东北冷涡。形成过程：当冷空气从太梅尔半岛侵入到贝加尔湖时，已形成一个较明显的西风槽，假设又有21b)。图21b东北冷涡3．天气特征：东北冷涡能造成低温顺不稳定的雷阵雨天气，它的西部由于常有冷空气不断补充南下，在地面图上常表现为一条条副冷锋向南移动，有利于冷涡的西、西南、南至东南部发生雷阵雨天气，而且类似的天气可以连续几天重复消灭。西南低涡的识别定义700hPa或850hPa等压面图上，具有气旋式环流的闭合低压，称作西南低涡简称西南涡(图1.23—5个纬距；是中间尺度天气系统。多消灭在四川西部，其次是四川盆地。全年消灭频率以5—6101.2西南涡西南涡的形成特点1．青藏高原的动力和热力作用高原的动力和热力作用，使高原东南部常常消灭正的切变涡度和气流水平辐合现象，很有利于低涡的生成。2．500hPa西南涡形成时，500hPa4西南大槽类：亚欧上空以经向环流为主，西风大槽自中亚地区有规律地东移加深，经过西藏高原断裂为南槽和北槽，高原和盆地均受西南暖湿气流掌握，水汽充分。当西风大槽东移至高原东23a)。南支低槽类：西风带盛行高指数环流，副高位置偏南，青藏高原南支低槽活动频繁，移速约10—1223b)。高原东部有一闭合高压，四川盆地天气晴好。当此高压东移或向东南垮时，常在后部诱生出低23c，d)。高原切变类：青海、甘肃地区已有一高压脊，德里四周有一准静止低槽，其东部气流与北23e)。 23500hPa移动324)。24西南涡移动路径影响因素：西南涡的移动和进展还与以下因素有关。(1)沿切变线移动，以偏东方向最多。当低涡位于500hPa槽前或在槽线延长线上构成“北槽南涡”形势时，有利于低涡东移或沿槽线北上并进展。当有冷空气从低涡西部或西北部侵入时,低涡东移并进展。低涡东部低层(700或850hPa)消灭西南低空急流时，低涡将东移进展。P3中心东移，则低涡东移进展。1.5.4天气西南涡在原地时，可产生一些阴雨天气，但范围不大。当西南涡进展东移时，雨区也随之扩大东移，降水强度亦随之增加。可造成长江中、下游；黄淮流域和华北地区的大风、暴雨和大暴雨天气。凹凸空急流的识别高空急流定义：高空急流是消灭在对流层顶四周或平流层中的一股强而窄的气流，其轴呈准水平状，风速水平切变为5m／s/km，垂直切变为5--10m／s/km，急流中心最大风速必需大于30m／s。高空急流可分为极锋急流、副热带急流、热带东风急流和极夜急流4在此主要介绍与我国天气有亲热关系的前34分类极锋急流：极锋急流也称作北支急流。它自西向东围绕地球，下层都有极锋相对应，具有强的斜压性。急流轴的平均高度自中纬度向高绪度降低，一般冬季约8-10km，夏季9-llkm。平均风速约45—55m／s，个别可达105m／s。冬季强，夏季弱。极锋急流位置极不稳定，南北位移很大，冬40—60N70N25)。25冬季副热带急流轴和极锋急流轴的主要活动区(阴影表示极锋急流活动区)副热带急流：副热带急流即南支急流，它和中低纬度高空行星锋区相联系。副热带急流平均高度11～13km，在200hPa50—60m／26)60—80m／s100～150m／s25一32N，10～1527)。261200hPa277200hPa150—100hPa18--20km30—40m／s，50m／s。热带东风急流，东起菲律宾，经印度半岛南部，西达北非西海岸。急流最强中心，大致从高原5～20N15N27)。这支急流的下层为西南季风，东西风过渡带约在500hPa四周；夏季大陆青藏高原(南亚高压)的存在，使这支东风急流的位置最稳定长久。低空急流850—600hPa12m／s16—25m／s，40m／s。分类大尺度低空急流，长达几千公里宽几百公里(图28)。位于上述系统的东南侧并与系统一起移动。在此只争论大尺度低空急流，后者暂不争论。特征20％以上，但在急流区，常超过1倍以上。暴雨常发生在超地转现象最显著时，当这一现象消逝时，暴雨即完毕。28大尺度低空急流虚线为等风速线(m／s)，粗矢线为急流轴明显的日变化：低层风速一般在日落时开头增大，到凌晨日出之前达最大，此时风的垂直切变也最大，低层消灭风速极大值，而白天风的垂直分布比较均匀，没有消灭低层风速的极大值。舌，因此，低空急流可向北方输送大量的暖湿空气。低空急流与暴雨①大雨或暴雨区常消灭在急流轴左前方，也有些暴雨区与急流轴重合，只有少数暴雨个例位于急流轴右侧。②低空急流有的消灭在暴雨前，但也有的在暴雨中形成，并不断加强。③暴雨常发生在低空急流超地转特征最猛烈时，一旦急流风速消灭地转甚至次地转(实测风等于、小于地转风)时，暴雨也就停顿。④低空急流轴上常有风速突然加大的现象，称之为风速脉动，在风速脉动区的下游则有较大的降水发生。3气压系统的水平环流及其随高度的变化，以及相应的涡度、散度、垂直运动的分布等总称为气压系统的动力构造。涡度平流与槽脊的移动和进展相对涡度平流在自然座标中的表达式为由上式可见，涡度平流的大小由三项打算：当流线的气旋式曲率沿流线减小，或反气旋曲率沿流线加大时，即高空槽前脊后区是正涡度平流(1当气旋式曲率等高线沿气流方向有辐散(1区)时，有正涡度平流，反之有负涡度平流(Ⅱ区)，反气旋曲率沿气流方向等高线辐合时有正涡度平流(Ⅲ区)，反之有负涡度平流(Ⅳ区)。3 疏密项辐合辐散与凹凸空急流的配置水平散度场及其空间分布比低层大，无辐散层的高度大约在600hPa，进展较强的气旋(反气旋)比初生阶段辐合(散)量和高层辐散(合)量要大。在日常天气分析中，必需留意凹凸层的水平散度场及其与气压系统的配置关系。凹凸空急流与辐合辐散高空急流：在高空急流入口区，空气产生加速运动，消灭非地转风指向低压一侧，气压梯度力作正功，使动能增加。所以在入口区空气微团偏向急流轴左侧即低压侧；而在出口区气压梯度力作负功，使动能削减，空气微团偏向急流轴右侧，即高压侧。此时，非地转风在急流轴上最大，因此在急流轴入口区左侧，有速度水平的辐合，右侧有速度的水平辐散。相反，在出口区左侧有水平32)。32急流入口区和出口区的涡度散度分布低空急流：低空急流左侧为强辐合区，辐合值与涡度达同一个量级，甚至超过涡度值。右侧600hPa。水汽通量、水汽通量散度与暴雨水汽通量单位时间流经垂直于水平风向的单位面积上的水汽质量称作水汽通量，表达式为单位：Q：g／kg，g：m／s2，V：m／s，计算结果：g／(cm·hPa·s)从水汽通量分布图上能分析水汽的源地、水汽输送的主要通道和水汽辐合区。(流出)量。表达式：单位：g／(s·cm2·hPa)Aq<0AQ>0水汽通量散度与暴雨形成一次持续性暴雨过程，除了大型环流稳定并有造成大范围上升运动的条件，还要有充分的水汽源源不断的输送到降水区，并在此集中，才能使降水区得以维持。因此水汽通量辐合区常与低空辐合区，上升运动区全都，水汽通量辐合大值中心与暴雨区位置根本全都。垂直速度与天气系统的配置垂直速度的表示方法在P坐标系中，垂直速度为单位hP／量级为lO-hpa/。垂直速度与降水区<0)与雨区协作较好，暴雨多发生在深厚的上升运动区内。垂直速度与气旋的进展气旋最大上升运动区消灭在冷锋和暖锋四周，冷锋后为下沉运动区。在气旋上空假设有低涡或低槽协作，上升运动可以进展的很强，使气旋加深。垂直速度与副高的变化在夏季，副高脊线所在的纬度位置，副高所包围的面积大小，西伸、东退及外形等特征，打算了暴雨的地区和强度。因此对副高的诊断分析格外重要，一般从上升运动区和下沉运动区来推断副高是稳定维持，还是加强、减弱。这种推断，通常可以用位势倾向方程来考虑。正涡度平流，位势高度降低，副高减弱；负涡度平流，位势高度增加，副高加强；垂直速度与高、低空急流的耦合上面曾提到高、低空急流四周散度场的分布，由此得出当低空急流与锋区和高空急流平行时，由于高空急流出口区右侧为辐合，有下沉运动，与低空急流和锋前的辐合上升运动相抵消，不产生坏天气(图33)。而当高空急流与地面锋相交，在剖面图上，高空急流出口区北侧的上升气流与低层34)。图33垂直速度与凹凸空急流的耦合图34垂直速度与凹凸空急流的耦合4暴雨和强对流天气预报思路暴雨的预报思路和预报流程产生区域性暴雨的物理条件产生暴雨最根本的宏观物理条件是大气中必需有充分的水汽和足够强的上升运动，使水汽在绝热冷却过程中快速分散成雨滴降落到地面这两个条件。水汽条件：由于大气中90％的水汽集中在500hPa以下，而比湿是温度等于露点时的饱和比湿，即q=q(T)，所以露点的分布可以代表比湿的分布。因此在考察水汽条件时，只需考察500hPas d以下的露点就可。对华北地区而言，有利于产生区域性暴雨的水汽条件见下表。华北地区有利于产生区域性暴雨的水汽条件除了比湿条件外，还必需考察水汽通量散度，由于只有大量水汽集中在暴雨区才能为暴雨的发生制造必要条件。华北暴雨所要求的低空水汽通量散度的量级为-10-7g／cm2·s·hPa。上升运动：上升速度的大小和水汽辐合严密相联。在不考虑地形上升速度及比湿不变的条件下，可以推导出降水强度等于整个气柱的水汽辐合，即2R2q为P—PH500hPa上升速度成正比。华北区域性暴雨的预报思路环流形势在华北区域性暴雨的预报思路中，首先要分析大尺度环流背景，包括中高纬度环流、副热带环流和低纬环流是否有利于形成大尺度雨带。中高纬度环流500hPa200hPa110E60E和130E四周。在这种长波形势下，来自蒙古的冷空气易于在华北上空与夏季风相遇形成大尺度雨带。在长波槽前常有一条西南一东北走向的高空西风急流。统计说明，当急流轴上的最大风速中心位于40N以北、115E40m／s时，华北地区恰好位于急流入口区右侧，高空辐散区的下方，最有利于消灭较强的大尺度雨带。相反当长波槽位于115E以东时，则会消灭一段少雨时期，华北地区一般不会消灭区域性暴雨。副热带环流500hPa280N588线西端位于我国东部沿海(110～125E28N以南，588线西端东撤到日本四周，或西伸到105E以西甚至和大陆副高联成一片时，华北地区将维持一段少时地段，一般不会有区域性暴雨。低纬环流影响华北的夏季风其上游可追朔到索马里急流和非洲东岸的越赤道急流，后者还和南印度洋的东南信风相联。此外，在赤道辐合带上进展起来的台风和信风中的东风波，向西北移动会直接或间接给华北地区带来区域性暴雨天气。暴雨系统产生区域性暴雨的天气系统，按其水平尺度可分为天气尺度和次天气尺度系统两种。天气尺度系统，如地面气旋、锋面、高空西风槽、冷涡等斜压扰动系统；次天气尺度系统，如低层的低涡、切变线、地面倒槽、台风和东风波等，具有湿斜压扰动的性质。在华北区域性暴雨过程中，这两类系统常常结合为“北槽南涡”型，即高空西风带中东移的蒙古低槽与低空青藏高原东侧的低涡相结41)。41北槽南涡过程示意图北槽南涡过程对华北地区的影响随其斜压性强度而不同。当斜压性较强时，它对华北的影响以锋面气旋暴雨的形式消灭，即形成黄河气旋暴雨。但这种形式在盛夏消灭的次数不是很多。更多的状况是斜压性较弱，但湿斜压性很强。低涡在东移中蜕变为波长很短的小槽或切变线，它对华北的1—2雨带中消灭1～2个暴雨中心。3．对天气系统演化趋势的推断(1)天气尺度系统目前24h～48h数值预报已经供给可信任的定量结果，它是暴雨预报的重要依据之一，但是利用准地转动力学理论对数值预报结果作出物理上的解释也是格外必要的。为便于在实际工作中考察天气尺度系统的进展机制，可将准地转倾向方程写成：式中为静力稳定度，在稳定大气中，>0。假设不考虑温度随时间的变化和地转参数随纬度的变化，用涡度中心确实定值表示天气尺度系统的强度，可从上述方程中得出诊断，天气尺度系统变化趋势的定性规章：暖平流使高层反气旋环流加强，低层气旋性环流进展；冷平流使高层气旋性环流进展，低层反气旋性环流进展。(2)次天气尺度降水系统次天气尺度系统是大气的湿斜压不稳定引起的，因此对次天气尺度系统的分析重点是表征湿斜压性的总温度或相当位温。①能量锋高能舌，低能舌或系统；在总温度图上，次天气尺度系统表现为能量锋、高能舌、低能舌或42)。42锋上或高能舌中。42经向型持续性特大暴雨最盛期的850hPa(T0)和潜在稳定度T-T850合成图(星号为暴雨中心，阴影区为潜在不稳定区)②台风台风中心虽然远离暴雨区，但其东侧的低空急流可向西北方伸到华北南部，产生暴雨。当低空20m／s43)。43登陆台风引起山东暴雨的高空(500hPa)和低空急流轴频率分布(a24(b)降水开头时③低空急流有关低空急流的局部已在前面作过介绍。现在仅强调行星边界层急流对区域性暴雨预报的重要性。44a500—600m44b有由两股相向吹的气流构成的辐合流场。考虑到行星边界层中的比湿最大，因此行星边界层中辐合区位置和强度与雨区的位置和强度协作最好。行星边界层急流日变化还导致了华北区域性暴雨具有夜间多发性的特点。因此在华北暴雨的预报思路中必需考虑对行星边界层流场的分析。谢义炳等指出：中国夏季的温度场、气压场都很弱，风场和气压场之间偏离地转风关系甚远，因此建议在分析降水问题时，应分析与总温度有相像意义的假相当位温场se场。1978年谢义炳把具有上述特征的大气称为湿斜压大气，并提出了湿斜压大气的天气动力学理论。暴雨预报流程预报意见，作出本地区降水量和降水形式的预报。考虑本地区地形对具体影响系统及其影响部位垂直运动的影响，进展降水预报的订正。4419778208(a0．5km(b)50和lOOmm等雨量线，粗虚线为辐合线)考虑本预报季节是否处于反常干旱或者洪涝的季节进展修正。一般在干旱季节中降水小，在洪涝季节中降水常偏大。空辐散，高空辐散大于低空辐合，而且低空辐合场潮湿空气面积大，有利于增大降水量。考虑局地气象条件，分析T—Lnp图和高空风图，推断稳定度及其变化趋势。不稳定进展有利于降水量增大。推断形成暴雨的条件。10倍，并有水汽通量辐合大值中心。卫星云图上有色调很白的密蔽云区中掺杂着对流云亮点，外围卷云区有向外辐射的卷云羽，它说明低空辐合高层辐散，上升运动强，并已形成暴雨中尺度系统。相应的天气尺度系统中高空冷平流和低层暖平流有利于不稳定层结进展和维持。(4)要求湿层深厚，特别是对流层中、下层要暖而湿。(531-，有利于暖湿空气的维持和暴雨的持续。冰雹、强对流天气的预报思路对流性天气的形成条件对流云进展的微物理条件对流云顶能到达冰晶产生的高度(-20有利于云中水滴的增长。滴和冰雹的摩擦造成的。要造成放电现象必需有大于8m／s的上升气流存在，而且速度要有3m／s20m／slOcm的冰雹，要有50m／s以上的上升运动。环境大气的O℃层高度不能太高也不能太低，一般要求在600hPa(约4km)四周，这个高度既能使冰雹生成又不致于它在下降途中溶化。对流云进展的大气层结条件：当大气低层近于确定不稳定(>d)，其上为很厚的条件性不稳定(d>>m)即为真潜不稳定层结时，则有相当多可供大气上升的能量，这种能量越大，对流越强。有充分的水汽含量，特别是下层水汽含量远比上层大。有低空急流特别是中尺度低空急流，则可能发生强对流天气。强对流天气大气层结是下层暖湿、中上层相当冷干，其间假设逆温层存在时，则消灭强的对流强对流天气需有强的风垂直切变，强度约在3～1-。即要有高空急流存在。其作用在于抽走潜热增暖的高层大气，使大气保持高层冷平流低层暖平流的形式，有利于垂直运动和起始对流的进展；同时由于高空流出的增加，加强高层辐散，使对流进展成为有组织的巨大严峻的对流系统。冰雹、强对流天气的大尺度形势和影响系统冰雹、强对流天气主要是由飑线、冷锋、冷涡和南支槽造成的；现将其环流形势背景和活动特征介绍如下：飑线及其环流形势飑线最易在凹凸空急流的交点四周和靠近湿舌的西边发生45a)。45飑线形成的天气型式(图中虚线为地面形势，流线为高空形势)在脊前西北气流下方，低层有一个向北伸展的倒槽(虚线)，其左侧有冷锋存在，强对45b)。飑线发生在地面倒槽东部的偏南气流中，地面倒槽位于缓慢移动的高空槽前的西南气流中，45c)。45d)。冷锋雷暴锋前湿舌轴线如近于沿地面锋进展，有利于对流天气进展而且湿舌越窄，对流越强，特别是在其尖端常有冰雹、龙卷发生。当地面锋与700hPa槽靠近时有利于对流进展，特别是两者重合或槽前倾时，对对流进展更为有利。冷降雷暴与副高的强弱、进退有亲热关系，如当它东撤或减弱