飞行气象学：第九章 大气环流与天气系统

第九章大气环流与天气系统一大气环流30°N60°N90°N0°低纬上空①②③赤道低气压带极地高气压带副热带高气压带副极地低气压带一、大气环流的形成大气环流的形成与地球上的温度分布和地球的自转有关。（一）地表附近气温水平分布全球7月海平面气温分布（

C）全球1月海平面气温分布（

C）地表附近气温水平分布规律1.在近赤道区有一个高温带，这里1月份和7月份的温度都大于24℃，称为热赤道地表附近气温水平分布规律2.等温线与纬度平行，从热赤道向两极气温逐渐降低。北半球等温线7月份稀疏，1月份密集。3.北半球等温线比南半球密集、曲折平均温度（15.2℃）大于南半球（13.8℃）。4.冬季北半球的等温线，在大陆上大致凸向赤道，在海洋上大致凸向极地，夏季则相反。地表附近气温水平分布规律5.南半球最低气温冬夏出现在南极，北半球最低气温夏季在北极，冬季在东西伯利亚和格陵兰这种现象的出现主要是由于水、冰和雪的综合作用

（二）大气环流形成过程1.原因：赤道热极地冷的温度分布和地球的自转大气环流形成过程示意图形成过程简述：

在赤道地区，空气受热上升，到了高空向高纬度流去，受地转偏向力影响向右偏转，在30

N附近转变为偏西风，阻挡了低纬高层大气继续北流，空气堆积下沉。在近地面层，下沉气流一部分向南，一部分向北，向南的气流吹向赤道，这样一部分空气又流回原地。（三）气压带和风带

赤道低压带和热带辐合带

2.副热带高压带和信风带3.副极地低压带和盛行西风带

4.极地高压和极地东风带

赤道低压带和热带辐合带在赤道地区，空气受热上升，近地面气压下降，在赤道地区形成赤道低压带。在赤道低压带，从南北两半球流回的空气在赤道地区汇合，形成热带辐合带（ITCZ）。副热带高压带和信风带在30

N附近空气堆积下沉，近地面气压升高，形成副热带高压带副高中的下沉气流在地面附近分开，向南的气流北半球向右偏转，形成东北风，这就是副热带高压吹向赤道的东北信风。副极地低压带和盛行西风带在副热带高压带的下沉气流中，向北的气流北半球向右偏转，形成中高纬度地区的西风，称为盛行西风在纬度60

附近的副极地处空气上升，地面形成低压带，这就是副极地低压带。极地高压和极地东风带极地是空气下沉的地区，地面天气图上经常是一个高压，称为极地高压。在北极，冷却的空气向低纬度地区流动，气流向右偏转形成东风，这就是高纬度地区的极地东风带。地球上的四个气压带1.赤道低压带2.副热带高压带3.副极地低压带4.极地高压1.信风带2.盛行西风带3.极地东风带三个风带二、三圈环流模式

（一）平均经圈环流（二）平均纬向环流（一）平均经圈环流信风环流圈中纬度环流圈极地环流圈。

赤道上升气流、高空向北气流、副热带下沉气流、东北信风构成

（二）平均纬向环流

近地层气流分布特点是：低纬和高纬分别为两个东风带，气流方向偏东北，中纬度为一西风带，气流方向偏西南。平均纬向环流高层气流分布特点是：低纬和高纬分别为两个西风带，二者之间是一个偏东风气流区副热带辐散带上空的南支急流高度较高，位于，极锋辐合带上空的北支急流高度较低。无论地面或高空，气流均呈带状，同时也有风速、风向的切变。三圈环流模式四个气压带：赤道低压带、副热带高压带、副极地低压带和极地高压，三个风带：即信风带、盛行西风带、和极地东风带。这些风带与上空气流结合起来，便构成了三圈环流。季风的定义

指一个大范围地区内盛行风向有明显季节变化的现象。随着风向和气压条件的季节变化，这些地区的天气也发生明显变化。季风是大气环流的重要组成部分。（一）季风的形成

1.海陆热力差异2.行星风带的移动海陆热力差异形成的季风行星风带的移动形成的季风（二）亚洲的季风

亚洲的季风根据它的特征，可以分为亚洲东部季风和亚洲南部季风，喜马拉雅山及其东面与它相连的山脉，是这两部分季风的自然分界线

1.亚洲东部季风

主要由海陆热力差异而引起1.冬季偏北风，强大；气候特征低温干燥。2.夏季偏南风，较弱；气候特征高温多雨。3.气候特点：冬冷夏热、四季分明。

2.亚洲南部季风

主要由行星风带的季节性移动而引起1.冬季东北风，干燥少雨2.夏季西南风，潮湿多雨3.气候特征：分为雨季和旱季赤道

南极

北极

赤道

30° 30° 60° 60° 60° 60° 30° 30° 赤道低气压带 副热带高压带 东北信风带

低纬环流圈 极地高压带 副极地低压带

中纬环流圈 西风带 东风带

高纬环流圈 副热带高压带 东南信风带 西风带 副极地低压带 东风带 极地高压带

低纬环流圈

中纬环流圈

高纬度环流 飞行中经常遇到的情况：在广大区域里气象条件变化不大在狭窄的范围内，气象条件却有显著的变化气团和锋是温带地区的主要天气系统，也是学习天气学原理的最基本部分。气团和锋一、气团（Airmass）

1、定义 同一时间，占据广大空间的大团空气，在水平方向上物理属性的分布比较均匀；在垂直方向上，各处的物理属性也比较相似；在它控制下的天气特点也大致相同，气象要素的变化不太剧烈，这种大团空气叫气团。2、气团的形成和源地气团源地：能使大块空气获得比较均匀物理属性的地区。

气团的形成条件：范围大下垫面性质均匀适合的流场3、气团的移动和变性冷气团变性比暖气团快。4、气团的分类及其天气特点冷气团和暖气团干气团和湿气团稳定气团和不稳定气团冰洋、极地、中纬度、热带和赤道气团（1）地理分类法 按照气团形成源地的地理位置和下垫面性质进行分类冰洋气团中纬度大陆气团中纬度海洋气团热带大陆气团热带海洋气团赤道气团4、气团的分类及其天气特点（2）热力分类法

冷气团和暖气团4、气团的分类及其天气特点移经暖地表的冷气团的天气

具有不稳定的天气特征：大气不稳定，对流和乱流容易发展多积状云，阵性降水天气有明显的日变化冬季可能形成烟幕或辐射雾地面能见度一般较好。移经冷地表的暖气团的天气

具有稳定的天气特征：大气稳定，乱流弱能形成很低的层云、层积云有时有毛毛雨或小雨雪会形成平流雾地面能见度一般较差。5、我国的气团活动及其天气特征西伯利亚气团热带太平洋气团南海气团冬季的气团活动活动于我国境内的气团，多为其它地区移来的变性气团。西伯利亚气团热带太平洋气团热带大陆气团赤道气团5、我国的气团活动及其天气特征夏季的气团活动过渡季节的气团活动：变性西伯利亚气团热带太平洋气团5、我国的气团活动及其天气特征二、锋（一）锋的定义（二）锋的分类（三）锋附近气象要素的分布（一）锋的定义冷暖气团之间十分狭窄的过渡区域称为锋。在天气图上表现为一个等温线的密集区。随高度向冷区倾斜，其下方是冷气团，上方是暖气团。上宽下窄，近地面层约数十千米，在高层可达200－400千米，甚至更宽一些。（一）锋的定义忽略锋区－锋面锋面与地面的交线－锋线（简称锋）（一）锋的定义（二）锋的分类1、根据锋的移动情况冷锋暖锋准静止锋锢囚锋

（1）冷锋（coldfront

）

冷气团向暖气团一方推移的锋。锋面在移动过程中，冷气团推动锋面向暖气团一侧移动，冷气团逐渐取代暖气团的位置。（二）锋的分类（二）锋的分类（二）锋的分类冷锋在我国各地均常见冬季最强，常能直驱我国华南及南海一带锋区附近冷平流较强，锋后地面冷高压强大，冷锋过境后，降温显著，有时造成寒潮天气夏季冷空气势力较弱，冷锋主要在北方活动。（2）暖锋(warmfront)

暖气团向暖冷气团一方推移的锋。锋面在移动过程中，暖气团推动锋面向冷气团一侧移动，暖气团逐渐取代冷气团的位置。（二）锋的分类（二）锋的分类暖锋大多在我国东北地区和长江中下游活动很少单独出现，大多与冷锋联结在一起暖锋过境后，温度会普遍升高（二）锋的分类（3）准静止锋（stationaryfront）

当冷暖气团势力相当时，锋面移动缓慢或呈准静止状态，称为准静止锋。（二）锋的分类（二）锋的分类由地形原因造成的准静止锋（4）锢囚锋（occludedfront） 由于冷锋移速快于暖锋，冷锋赶上暖锋后，把暖空气抬升到高空，近地面层冷暖锋重叠，冷锋后部的冷空气和暖锋前部的冷空气形成交界面，称为锢囚锋；或由两条冷锋迎面相遇而构成的复合锋。（二）锋的分类Coldfront"catchesup"withwarmfront

（二）锋的分类暖性锢囚锋：暖锋前的冷气团比冷锋后的冷气团更冷，锢囚锋有暖锋性质。冷性锢囚锋：暖锋前的冷气团比冷锋后的冷气团相对要暖些，称为冷性锢囚锋。中性锢囚锋：暖锋前的冷气团与冷锋后的冷气团温度差别不大，称为中性锢囚锋。（二）锋的分类（二）锋的分类－符号2、根据锋伸展的高度对流层锋地面锋空中锋3、根据构成锋的气团冰洋锋极锋（二）锋的分类（三）锋附近气象要素的分布1、温度 与同一高度上四周空气温度相比，锋区内水平温度梯度特别大，即锋区的等温线密集。

锋两侧的温差较大是锋存在的最重要的特征，温差大小是衡量锋面强度的重要指标，温差大的锋区强，温差小的锋区弱。 锋区内的垂直温度梯度特别小，在垂直方向上穿越锋区，会遇到锋面逆温。2、气压在锋上暖气团中水平飞行时，气压变化不大；穿越锋区进入冷气团之后，气压逐渐升高。锋处于低压槽中，最大曲率在锋线处，是锋附近气压分布的基本特征。（三）锋附近气象要素的分布3、风从锋后到锋前，风呈气旋式逆转；进入冷区，风速加大，进入暖区风速减小风斜穿等压线吹向低压，地面锋线是气流的辐合线；自下而上穿越暖锋，风向顺转；自下而上穿越冷锋，风向逆转（三）锋附近气象要素的分布三、锋面天气及其对飞行的影响

锋面天气主要指锋附近的风、云、降水、能见度等分布情况。 本节所讲述的是锋面天气的一般模式。1、稳定的暖锋天气移动速度较慢，锋面坡度小依次出现Ci→Cs→As→Ns连续性降水常出现在地面锋线前雨层云中锋下冷气团中常有层积云、层云和碎层云出现有时在锋前后形成雾（一）暖锋天气及其对飞行的影响

层状云中会有积状云突起，地面锋线附近有积雨云2、不稳定的暖锋天气（一）暖锋天气及其对飞行的影响

如果暖气团来自干燥地区，水汽很少，锋上也可能出现一些高云，甚至无云。有时暖锋上的云层并不一定是连续成片的云层，而是夹着某些厚度不同的无云间隙，特别是当锋趋于消散时，云系通常是分层的。3、水汽含量少的暖锋天气（一）暖锋天气及其对飞行的影响4、在暖锋中飞行可能遇到的危险是：锋线附近和降水区内能见度往往很坏

，碎云高度很低，可能有浓雾，云系范围大，穿越锋面或沿锋面飞行，主要靠仪表。长时间飞行易产生严重积冰，锋两侧温差较大，故锋两侧积冰区高度不同。应避开严重积冰的高度，选择在冰层以下或-20oC层上的高度飞行。暖锋中的湍流比冷锋弱，最大湍流区紧贴锋面之上，锋下比较平稳，暖气团稳定时，在暖锋云中飞行，气流比较平稳，不会产生危险。如果飞机升限允许，最好在云上飞行。暖气团不稳定时，注意Cb。（一）暖锋天气及其对飞行的影响（二）冷锋天气及其对飞行的影响

暖空气稳定，则冷锋云系与暖锋云系大体相似，只是排列次序相反。

暖空气不稳定，会出现对流云，锋线附近有Cb，有雷雨。

我国冬半年暖气团多数比较稳定，而夏半年暖气团比较潮湿，多数是不稳定的。

根据冷锋移速快慢，又可以把冷锋分为：

移动较慢的称为第一型冷锋，也叫缓行冷锋，

移动较快的称为第二型冷锋，也叫急行冷锋。

（二）冷锋天气及其对飞行的影响1、缓行冷锋*移动速度较慢，坡度较小*云和降水主要出现在地面锋线后且较窄*层状云系出现的次序：Ns→As→Cs→Ci*暖气团不稳定时，锋线上和锋后会形成Cb（二）冷锋天气及其对飞行的影响2、急行冷锋云系和降水分布在锋线前和附近的狭窄范围内暖气团稳定，依次出现Ci→Cs→As→Ns暖气团不稳定，沿锋线形成狭窄积状云带，并能形成旺盛的积雨云锋线一过云消雨散，风速增加，出现大风（二）冷锋天气及其对飞行的影响在具有稳定性天气的冷锋区域飞行，与在暖锋区域飞行大体相同。在锋面附近可能有轻到中度的颠簸云中飞行可能有积冰降水区中能见度较坏道面积水，对降落有影响。在不稳定天气的冷锋区域飞行强颠簸飞机积冰雷电恶劣的能见度近地面的大风由于云系发展旺盛，高度很高，升限不高的飞机难以穿越或绕行，因此一般不要穿越锋区飞行。（二）冷锋天气及其对飞行的影响3、在冷锋中飞行可能遇到的危险是：锋面坡度很小云和降水区比更宽广降水强度小持续时间很长若暖空气潮湿且不稳定，常可出现积雨云和雷阵雨。在静止锋区域飞行与在暖锋