第六章天气学基础

第六章天气学基础第1页，共77页，2023年，2月20日，星期三天气过程：

各种天气系统相互配合，随着时间和空间而变化的过程。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。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。第2页，共77页，2023年，2月20日，星期三第一节天气系统气团锋气旋反气旋高空槽、脊切变线第3页，共77页，2023年，2月20日，星期三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

边界层涡动第4页，共77页，2023年，2月20日，星期三一、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，垂直变化基本一致，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百至几千公里，垂直尺度几至几十公里第5页，共77页，2023年，2月20日，星期三

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（反气旋冬季西伯利亚冷气团）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第6页，共77页，2023年，2月20日，星期三

气团的分类

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暖气团

热带气团、赤道气团热力分类（气团的相对温度）气团暖气团

热带气团、赤道气团第7页，共77页，2023年，2月20日，星期三

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第8页，共77页，2023年，2月20日，星期三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第9页，共77页，2023年，2月20日，星期三二、锋

锋的概念锋区（锋面）：冷、暖气团之间的过渡区域。700hPa地面冷气团暖气团锋面锋线第10页，共77页，2023年，2月20日，星期三第11页，共77页，2023年，2月20日，星期三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。

锋的分类锋的移动方向冷锋暖锋准静止锋锢囚锋锋面天气锋面附近的云、雨、风等天气，成为锋面天气。第12页，共77页，2023年，2月20日，星期三冷暖冷暖冷暖冷冷暖冷锋暖锋准静止锋锢囚锋第13页，共77页，2023年，2月20日，星期三

冷锋冷锋过境后的天气降温和偏北大风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，冷气团势力一般）第二型冷锋（急行冷锋，冷气团势力较强）第14页，共77页，2023年，2月20日，星期三第一型冷锋（缓行冷锋）雨层云高层云卷层云卷云积云第15页，共77页，2023年，2月20日，星期三第一型冷锋（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，形成阵性降水第16页，共77页，2023年，2月20日，星期三第二型冷锋（急行冷锋）碎积云积云积雨云高积云第17页，共77页，2023年，2月20日，星期三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）第18页，共77页，2023年，2月20日，星期三

暖锋暖锋过境后的天气升温第19页，共77页，2023年，2月20日，星期三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，形成阵性降水第20页，共77页，2023年，2月20日，星期三华北静止锋、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）第21页，共77页，2023年，2月20日，星期三天山静止锋、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第22页，共77页，2023年，2月20日，星期三云层加厚降水加强降水区扩大冷冷暖东北地区华北地区

锢囚锋第23页，共77页，2023年，2月20日，星期三三、气旋cyclone

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、占有三维空间的大尺度涡旋。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。天气：多阴雨天气第24页，共77页，2023年，2月20日，星期三第25页，共77页，2023年，2月20日，星期三四、反气旋(anticyclone)

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。天气：多晴朗天气第26页，共77页，2023年，2月20日，星期三影响我国的冷高压主要来自西伯利亚和蒙古地区，通常称为蒙古高压，也称西伯利亚高压。冬季冷高压南下，给我国带来剧烈的降温和大风的天气。第27页，共77页，2023年，2月20日，星期三第28页，共77页，2023年，2月20日，星期三太平洋副热带高压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

副热带反气旋（副热带高压）第29页，共77页，2023年，2月20日，星期三

副高的天气GG副高脊线120°E中国雨带6～10纬距西、北侧：多锋面阴雨天气南侧：无台风时，通常为晴好天气；有台风时，为恶劣天气。东侧：干旱天气（1）在副高内部，多晴朗少云的天气，风力微弱，天气炎热；（2）副高的西部和北部，多阴雨天气；（3）副高的南部，一般天气晴好，有时也会出现大风、暴雨等天气。第30页，共77页，2023年，2月20日，星期三

副高的移动与中国雨带时间副高脊线中国雨带冬季15°N华南沿海春季15～20°N华南前汛期第一次北跳初夏20～25°N江淮梅雨第二次北跳盛夏25～30°N华北、东北雨季秋季南辙南辙第31页，共77页，2023年，2月20日，星期三五、高空天气系统

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。

第32页，共77页，2023年，2月20日，星期三超长波（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第33页，共77页，2023年，2月20日，星期三活动与中国的高空槽：西北槽、青藏槽、印缅槽第34页，共77页，2023年，2月20日，星期三

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、华南切变线第35页，共77页，2023年，2月20日，星期三第二节天气过程寒潮天气过程大型降水天气过程台风天气过程对流性天气过程第36页，共77页，2023年，2月20日，星期三寒潮天气过程：一种大规模的强冷空气的活动过程。

寒潮天气：剧烈的降温和大风；

有时伴有雨、雪、雨凇、霜冻、风沙、雷暴（春秋的江南地区）

寒潮大风：西北大风（东北、内蒙古）偏北大风（华北、黄淮）东北大风（长江以南）一、寒潮天气过程

概念第37页，共77页，2023年，2月20日，星期三

冷空气强度的划分一般冷空气冷空气寒潮：一次冷空气活动，

使长江中下游及以北地区48小时内降温＞10℃，冬季长江中下游地区（春秋季江淮地区）Tm≤4℃。陆地有相当于三个行政大区出现5～7级偏北大风，沿海有三个海区出现＞7级大风。强寒潮：一次冷空气活动，

使长江中下游及以北地区48小时内降温＞14℃，冬季长江中下游地区（春秋季江淮地区）Tm≤4℃。陆地有相当于3～4个行政大区出现5～7级偏北大风，沿海所有海区出现＞7级大风。强冷空气：一次冷空气活动，

使淮河以北地区48小时内降温＞8℃，冬季江淮地区（春秋季黄淮地区）Tm≤4℃。陆地有相当于两个行政大区出现5～7级偏北大风，沿海有两个海区出现6～8级大风。第38页，共77页，2023年，2月20日，星期三冷空气强度过程降温温度负距平绝对值一般冷空气5～7≤3强冷空气8～94寒潮≥10≥5单站冷空气强度等级标准

过程降温：冷空气影响过程中，日平均气温的最高值与最低值之差。温度负距平：冷空气影响过程中，最低日平均气温与该日所在旬的多年旬平均气温之差。第39页，共77页，2023年，2月20日，星期三

寒潮出现的时间最早：9月下旬最晚：5月最多：春季3～4月，秋季10～11月尤其是春季3～4月持续时间：3～4天，长的可达8～9天第40页，共77页，2023年，2月20日，星期三

冷空气的源地和路径冰岛以南的大西洋上新地岛以西的北冰洋上新地岛以东的北冰洋上关键区中西伯利亚70～90°E43～65°N第41页，共77页，2023年，2月20日，星期三关键区西北路（中路）东路西路第42页，共77页，2023年，2月20日，星期三寒潮的危害农业晚春：使幼嫩的作物和果树遭受冷害或晚霜的冻害。秋季：初霜往往使作物的收成受到影响。冬季：使我国大部分地区的越冬作物和果树受到不同程度的冻害。

畜牧业北方大风雪使牧区牲畜遭到冻饿和死亡。

渔业在海上，由于寒潮常形成风力6级以上的大风和浪高3米以上的大浪，使渔业生产不能正常进行。

有益方面低温和大雪对于冬小麦的越冬和消灭病虫害是有利的。

第43页，共77页，2023年，2月20日，星期三寒潮危害图第44页，共77页，2023年，2月20日，星期三

我国各地的雨季华南沿海4月～10月中旬长江流域6月上旬～9月初华北、东北7月中旬～8月底云贵高原5月下旬～10月下旬青藏高原北部6月中旬～10月下旬新疆全年分配较均匀二、大型降水天气过程

概念范围广大的降水（连续性或阵性的大范围雨雪及夏季暴雨）。第45页，共77页，2023年，2月20日，星期三3月下旬～5月上旬江南地区江南春雨期5月中旬～6月上旬（25天）华南地区华南前汛期6月中旬～7月上旬（20天）江淮地区江淮梅雨7月中旬～8月下旬（40天）华北、东北地区华北、东北雨季华南地区华南后汛期9月中旬～10月上旬淮河流域淮河秋雨期

我国雨带第46页，共77页，2023年，2月20日，星期三每年初夏，我国湖北宜昌以东，26～34°N之间的江淮流域长时间的连阴雨天气。宜昌沪、苏、皖赣、湘、鄂

江淮梅雨定义第47页，共77页，2023年，2月20日，星期三

梅雨（典型梅雨过程）6月中旬～7月上旬

入梅（梅雨开始）：6月6～15日

出梅（梅雨结束）：7月6～10日持续时间：20～24天

丰梅：持续时间很长，降水量很大的梅雨

枯梅（少梅）：持续时间短，降水量小的梅雨

空梅：个别年份，梅雨不明显第48页，共77页，2023年，2月20日，星期三华南前汛期：每年4～6月华南前汛期盛期：5月中旬～6月上旬

雨量高值带：武夷山～南岭南麓华南沿海锋前暖区暴雨，夜雨显著

华南前汛期第49页，共77页，2023年，2月20日，星期三华北、东北雨季：7月中旬～8月下旬

特征：①降水强度大，持续时间短

②降水局地性强，年际变化大

③降水时段集中④暴雨与地形关系密切

华北、东北雨季第50页，共77页，2023年，2月20日，星期三洪涝灾害与湿害：都是某一地区、在某一时段内的降水量、地表蓄水量、土壤含水量等比常年明显偏多而对农业生产造成的危害。

类型

按水分过多的程度分类

洪灾涝灾湿害

洪灾：

包括江河洪水和山洪，一般有突发暴雨或长期的降雨引起，西部也可能由大量融雪引起，沿海可能由风暴潮或海啸引起。第51页，共77页，2023年，2月20日，星期三

涝害：由于雨量过大或过于集中，或农田排水不畅，造成农田或其它植被生长区的地表积水过多，使植物受害的现象。

湿害（渍害、沥涝）：连阴雨时间过长，或雨水过多，或洪涝灾害之后农田排水不良，使土壤水分长期处于过饱和状态，土壤透气不良，温度过低，作物根系缺氧受到伤害，造成作物生长发育受阻或死亡的现象。

第52页，共77页，2023年，2月20日，星期三洪涝灾害的危害暴雨洪水灾害与水土流失有着直接的联系。

洪涝灾害能够严重破坏平原水系工程。

洪涝能够带来泥沙毁灭良田，加重土地沙化。第53页，共77页，2023年，2月20日，星期三

如果降水太多则洪涝，偏少则干旱！！

干旱：是因长时期降水偏少，造成空气干燥、土壤缺水、水源枯竭，影响农作物和牲畜正常生长发育而减产的现象。

第54页，共77页，2023年，2月20日，星期三春旱：发生在3～5月份的干旱。

夏旱：发生在6～8月份的干旱。

秋旱：发生在9～11月份的干旱。

冬旱：发生在12～次年2月份的干旱。

季节连旱：连续两个季节以上发生干旱。

第55页，共77页，2023年，2月20日，星期三台风（中国及东亚地区）飓风（美国及大西洋地区）热带风暴（印度洋地区）三、台风天气过程台风：形成在热带海洋上，具有暖中心结构的强烈发展的热带气旋。第56页，共77页，2023年，2月20日，星期三标准：近中心地面最大风力热带气旋热带低压：＜8级（＜17.2m／s）热带风暴：8～9级（17.2～24.4m／s）强热带风暴：10～11级（24.5～32.6m／s）台风：≥12级（≥32.7m／s）台风台风的强度：近中心地面最大风力≥8级中心海平面最低气压＜960hPa水平范围：海平面气压场中最外围的闭合等压线直径一般600～1000km垂直范围：整个对流层及平流层下层热带气旋的分类第57页，共77页，2023年，2月20日，星期三台风源地西北太平洋东北太平洋西北大西洋孟加拉湾阿拉伯海西南太平洋西南印度洋东南印度洋西北太平洋台风源地菲律宾以东关岛附近南海中部台风源地和台风季节马绍尔群岛以西洋面第58页，共77页，2023年，2月20日，星期三7～10月，以8～9月为最多台风季节（西北太平洋台风）：登陆我国的台风：5～11月，主要集中在7～9月

5月、11月，登陆海南、广东6月、10月，登陆海南、广东、台湾、福建、浙江7～9月，登陆海南～辽宁第59页，共77页，2023年，2月20日，星期三

①气压场台风的结构和天气台风中心气压很低，中心气压＜960hPa，气压梯度很大，等压线密集。台风外围的气压变化较平缓，气压水平梯度较小。台风经过时，当地气压随时间的变化曲线呈漏斗状，台风移近时气压急剧下降，台风中心过后，气压又迅速回升。第60页，共77页，2023年，2月20日，星期三②温度场

暖中心结构③水平流场台风眼区（内圈）云淡风轻台风涡旋区（中圈）云墙，狂风暴雨外围大风区（外圈）大风降水第61页，共77页，2023年，2月20日，星期三

④垂直流场18km

8km

0km第62页，共77页，2023年，2月20日，星期三⑤台风云系（螺旋状云系）成熟台风的云系分布图第63页，共77页，2023年，2月20日，星期三台风的卫星云系图第64页，共77页，2023年，2月20日，星期三台风的红外卫星云系图第65页，共77页，2023年，2月20日，星期三⑥台风降水

台风天气：狂风、暴雨、风暴潮

台风降水的来源：云墙降水螺旋云带降水台风与其他天气系统相互作用产生的降水与台风相联系的热带云团的降水台风降水：300～400mm，阵性降水第66页，共77页，2023年，2月20日，星期三台风的移动主要受大型环境流场（副高、西风带高空槽）的引导西北路径西移路径转向路径（陆上转向、海上转向）台风路径第67页，共77页，2023年，2月20日，星期三雷暴一般雷暴：阵雨强雷暴：暴雨、大风、冰雹、龙卷（强对流天气）四、对流性天气过程概念雷暴：旺盛发展的积雨云中发生的雷电交作的激烈放电现象。天气：阵雨、大风、冰雹、龙卷等分类