大气环流分析的常用概念

#大气环流分析的常用概念环流是大范围天气形势和全球气候特征的主导因子。环流分析有助于了解天气气候事件发生的本质原因，是天气预报的根本方法。现对环流分析经常用到的基本概念简述如下：一、 阻塞高压1概念阻塞高压：在西风带长波槽脊的发展演变过程中，在脊不断北伸时，其南部与南方暖空气的联系会被冷空气所切断，在脊的北边出现闭合环流，形成暖高压中心，叫做阻塞高压。阻塞形势：阻塞高压出现后的大范围环流形势称为阻塞形势。基本特征是有阻塞高压存在并且形势稳定。它是一个富有特征的经向环流，它的建立、崩溃、后退常常伴随着一次大范围（甚至是整个半球范围）的环流形势的强烈转变。它的长久维持会使大范围地区的天气反常。阻高概述具备以下几个条件的高空高压为阻塞高压：中高纬度（一般在50°N以北）高空有闭合暖高压中心存在，表明南来的强盛暖空气被孤立于北方高空。暖高至少要维持三天以上，但它维持时期内 ，一般呈准静止状态，有时可以向西倒退，偶尔即使向东移动时，其速度也不超过7〜8经度/天。在阻塞高压区域内，西风急流主流显著减弱，同时急流自高压西侧分为南北两支，绕过高压后再会合起来，其分支点与会合点间的范围一般大于40〜50个经度。结构：它出现在对流层中上层，是深厚的暖性高压系统，在它的东西两侧盛行南北气流，其南侧有明显的偏东风。暖高凌驾于地面变性冷高之上，地面图上高压的东西两侧都有气旋活动，常以西侧更为活跃。暖高压对应着冷的对流层顶，200hPa图上高压中心附近为冷中心。高压轴线自下向上向暖的西北倾斜，高层轴线近于垂直。出现的地区、时间阻高最常出现在大西洋、欧洲及北美西部阿拉斯加地区，而且在大西洋上空比太平洋上空出现得更多些。在亚洲地区，阻塞高压经常出现在乌拉尔山及鄂霍次克海地区。欧洲：维持到20天左右，至少也在5天以上；亚洲：平均则为8天，最短为3〜5天。阻塞高压形成的共同点：阻塞高压形成的上游地区，有较强的冷空气向南爆发，冷平流使低槽加深，槽前出现较强的暖平流与明显的暖舌。高脊西侧有槽向东南伸展，成为西北－东南走向的槽，高脊东侧的槽向西南伸展，成为东北－西南走向的槽，使得高压脊断开，成为阻塞中心。这种槽的斜伸，常与冷平流造成的负变高相联系。在平流层下部200hPa的脊线上和脊线以西，为冷平流。而在500hPa的脊线上和脊线以西为暖平流，这种冷暖平流随高度的分布，有利于高压脊的发展阻高重建与后退阻塞高压重建：阻高在某地建立相当长时间又趋于消失后另一个阻高又相继建立起来，这个新阻高若是在旧阻高的原地建立，称为阻高重建。阻高后退：如果一个阻高的西侧为正变高，东侧为负变高，那么阻高将西退。这种后退是连续的，称为连续后退。如果一个阻高趋于消失，而在消失的阻高西侧一段距离的地方又新生一阻高，看起来好像阻高也在后退，其实是一个生成，另一个消失。阻塞高压位置作幅度较大后退，称为不连续后退。阻塞高压的建立和崩溃常常伴随着一次大范围甚至半球范围的环流型式的剧烈转变。它的建立，标志着纬向环流向径向环流的转变；它的持续，标志径向环流处于强盛阶段；它的崩溃，标志着径向环流向纬向环流的转变。因此，研究阻塞高压对了解环流型的转变，冷暖空气的活动和天气预报具有重要的实际意义。阻塞高压常呈准静止状态，移动缓慢，有时甚至西退。阻塞高压维持的时间平均为5〜7天，有时可达20天以上。所在地区往往形成持续的单一天气，其东部多为持久的晴朗天气，西部多为降水天气。乌拉尔山和鄂霍次克海常有阻塞高压，当它们稳定维持时，中国南方多连阴雨天气；当乌拉尔山阻塞高压减弱崩溃时，常引起中国的寒潮爆发。阻塞高压是高空深厚的暖高压系统，西侧盛行偏南气流，东侧盛行偏北气流。阻塞高压直接控制下的天气一般是晴朗少云，但是在其东西两侧，由于盛行经向环流，天气表现不同。在阻高东部常常有冷平流和下沉运动，天气以冷晴为主；在阻高西部一般为暖平流和上升运动，天气较暖而多云雨。二、切断低压1.含义：在槽不断向南加深时，高空冷槽与北方冷空气的联系会被暖空气切断，在槽的南边形成一个孤立的闭合冷性低压中心，叫切断低压。2.结构：它出现在对流层中上层，在300百帕上表现最清楚。地面图上有一冷性高压与它对应。我国最常见的切断低压是东北冷涡。它一年四季都可能出现，而以春末、夏初活动最频繁。它的天气特点是造成低温和不稳定性的雷阵雨天气。切断低压形成过程的温压场演变示意图实线为等高线，虚线为等温线三、极涡1定义：北半球冬季极区对流层中上层500hPa上的绕极区气旋式涡旋，称为极涡。它是大规模极寒冷空气的象征，地面为浅薄冷高压，700hPa转为低压环流。2极涡的活动范围和维持时间极涡中心出现频数最多且最集中的地区是以极地为中心向亚洲北部新地岛以东的喀拉海、太梅尔半岛和中西伯利亚伸展，另一端则伸向北美洲的加拿大东部。极涡活动平均持续天数超过5天。3极涡的移动路径经向性运动纬向性运动转游性运动4极涡的分类（依据100hPa环流）绕极型：北半球只有一个极涡中心，位于80°N以北的极点附近的环流称为绕极型。偏心型：北半球只有一个极涡，中心位于80°N以南，整个半球呈不对称的单波型，有位于西伯利亚东部到阿拉斯加暖脊，欧亚大陆高纬度为一个椭圆型冷涡。偶极型：极涡分裂为两个中心，分别位于亚洲北部和加拿大，整个北半球高纬环流呈典型双波绕极。多极型：北半球有三个或三个以上的极涡中心，整个北半球形成三波绕极分布，波槽的位置与冬季平均大槽位置接近。极涡对我国寒潮天气的指示意义：只有极涡分裂变形，才有利于寒潮冷空气的形成四、极地高压1定义：①500hPa图上有完整的反气旋环流，能分析出不少于一根闭合等高线;②有相当范围的单独的暖中心与位势高度场配合；暖性高压主体在70°N以北；④高压维持三天以上。2极地高压的形成由中高纬度的阻塞高压进入极地而形成，与中、高纬阻塞形势的建立过程类似。极地高压的天气意义：由于中高纬阻高形成并加强，进入极地并维持而使极涡分裂变形，有利于寒潮冷空气形成，而中高纬阻高进入极地是由于极地高压向南衰退，与西风带长波脊叠加造成（正变高叠加使脊加强，利于阻高形成）。五、东亚大槽东亚大槽是北半球中高纬度对流层西风带形成的低压槽，因常位于大陆东岸及其附近的海上而得名。冬季东亚大槽位于大陆东岸，槽线一般稳定在120~130E;夏季，槽线离开大陆移到海上。就年平均而言，东亚大槽是一个稳定且强度较强的西风大槽，属于行星尺度天气系统。由于东亚大槽的气压槽和温度槽相对应，温度槽往往落后于高度槽。所以，东亚大槽的东面即槽前盛行暖平流，槽后即槽的西面盛行冷平流。槽线位置能暗示大范围冷暖气团的交界及其交汇地区，反应到地面即是锋面的存在。随着槽的发展加深，冷暖空气交汇强烈，导致一连窜气旋族活动。气旋在槽前西南气流引导下，不断向东北方向移动而发展。阿留申群岛位于东亚大槽的槽前偏北方向，经常为一低压控制，称为阿留申低压，是北半球永久性大气活动中心之一。东亚大槽后部是冷平流，反应到地面上就是冷高压，也是一个高压中心，成为西伯利亚高压（蒙古高压）。横槽是指稳定的平直西风环流下近似东西向的低压带。东亚横槽多出现在40N到60N,80E到120E的区域内，是东亚重要的天气系统之一。除了盛夏外，全年均有出现，但以冬春两季最为频繁。不过，只有当横槽槽线在50N以南时，才对我国天气带来影响。在横槽形势下，由于横槽底部维持一道东西向的锋区，致使中国江淮流域或江南地区常常是天气阴沉，多阴雨。东半年，横槽的形式常导致冷空气的聚集，往往酝酿一次强寒潮的爆发。横槽由于固有的特点，一般都比较稳定，槽线缓慢南压，这是因为北方冷空气不断转移到南面引起的。当槽线接近40N时，就要考虑到转向的问题。横槽转为竖槽向东南移动时，全国往往有大范围寒潮。东亚横槽形成过程比较复杂，多于阻塞形势的建立有关。一开始，乌拉尔山以西的暖平流使高压脊发展，在一定的环流背景下，往东北延伸。这个暖平流往往来自里海附近。高压脊在向东北延伸时，脊后有中间尺度以上的西风槽东移，西风槽在高压脊的阻挡下，只能沿脊后西南气流东北上，于是西风槽在移动中减弱了，但也使高压脊东南压迫，类似的过程反复几次以后，就在脊前形成一条东北西南的槽线，这就是横槽。如果乌拉尔山阻塞高压形势在向东北延伸的同时，鄂霍兹克海或白令海峡有高压脊西伸，两者反气旋打通后形成东北 -西南走向的高压脊，常表现为阻塞高压脊。原在西伯利亚的