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1、南京信息工程大学 大气科学系,第五章 低纬度和高原环流系统,概 述 低纬度大气运动的基本特征 低纬度环流的基本特征 太平洋副热带高压 南亚高压 赤道辐合带 热带波动和热带涡旋 云 团 台 风,本章重点：西太平洋副热带高压的变动规律及其对我国大气的影响影响台风移动的因子台风路径和台风暴雨南亚高压的结构和变动特征本章难点: 台风疑难路径,南京信息工程大学 大气科学系,一低纬度地区的划分 低纬度地区：一般指30N- 30S以 内地区，其中包括热带、副热带,概 述,南京信息工程大学 大气科学系,热带地区：南北半球副热带高压之间所包括的地区，即赤道两侧盛行东风的地带，随季节南北变动。副热带地区：盛行东风
2、带与中纬度盛行西风带之间的过度区，即副热带高压活动的区域。,南京信息工程大学 大气科学系,二、意义： 1 低纬度地区约占全球的一半，其中四分之三左右是海洋。该区的辐射收入大于支出，其盈余的热量，可通过大气和海洋输送到中、高纬度地区，因此，热带地区是全球大气运动的能量和水汽的输送的主要源地。热带大气还从地表得到角动量，所以热带地区又是大气角动量的源区之一。,南京信息工程大学 大气科学系,3 低纬地区许多天气系统直接影响中高 纬地区：热带地区的大气环流除哈得 来环流和信风环流外，还有许多大型 的环流系统，如热带辐合带、副热带 高压和季风环流等。它们的强弱和变 化不但影响着热量和角动量的输送， 而且
3、影响着天气系统的产生和活动， 这对中、高纬度地区和热带地区都有 直接的影响。三、青藏高原对大气环流的影响,南京信息工程大学 大气科学系,5.1 低纬度大气运动的基本特征,中、低纬大气运动的重要差别 低纬度地区风场和气压场的关系,南京信息工程大学 大气科学系,一、 中、低纬大气运动的重要差别 低纬度：f很小，不能满足地转风关系，天气尺度系统具有非地转特征，行星尺度运动具有准地转特征。,南京信息工程大学 大气科学系,科里奥利参数很小，气压场的水平梯度比在中、高纬度地区要小，流场的水平差异却十分明显。一个天气系统的发生，往往先出现流场的涡旋，辐合和辐散，以及风的水平切变和铅直切变，气压场则只有当产生
4、强烈的对流运动后，特征才逐渐明显。同中，高纬地区相比，热带流场的变化显得更为重要。,南京信息工程大学 大气科学系, 凝结潜热效应对垂直运动和散度场 具有显著影响。 热带大气中凝结潜热的释放对大尺度 运动系统的水平散度和垂直速度有显 著的影响,南京信息工程大学 大气科学系,二、低纬度地区风场和气压场的关系 1、天气分析：流线分析、卫星云图分析， 风的铅直和水平切变分析、速度位势场 分析和层结稳定度分析等 热带天气预报方法，广泛应用统计预报方法 和数值预报方法。前者如台风路径的相似预 报，后者如正压模式数值预报,南京信息工程大学 大气科学系,2 实际风与地转风比较,实际风与地转风随纬度的变化,南京
5、信息工程大学 大气科学系,3 热带地区风与动力位能的关系,为动力位能为绝对涡度,南京信息工程大学 大气科学系,4 次天气尺度的旋转风特征 无论涡度大于零还是小于零，即无论流线是气旋性转变还是反气旋性转变，都对应动力位势场低值区。,南京信息工程大学 大气科学系,5.2 低纬度环流的基本特征,平均气压场和流场 平均温度场和湿度场 铅直环流的纬向不对称特性,南京信息工程大学 大气科学系,一、平均气压场和流场 平均气压场：,南京信息工程大学 大气科学系,南京信息工程大学 大气科学系,一月气压场,南京信息工程大学 大气科学系,七月气压场,南京信息工程大学 大气科学系, 流场 1 低层（梯度风高度）（1）
6、存在季风（monsoon）： 冬季 亚洲 东北季风 夏季 亚洲 西南季风 信风（trade wind）又称贸易风。（2）热带辐合带（ITCZ）Intertropical Convergenic Zone南北两支信风交汇 地带，随季节南北移动,南京信息工程大学 大气科学系,梯度风高度gradient wind level：Same as geostrophic wind levelThe lowest level at which the wind becomes geostrophic in the theory of the Ekman spiral, proportional to ( /
7、sin ), where is the kinetic eddy viscosity and the latitude. In practice it is observed that the geostrophic wind level is often between 1 and 2 km, and it is assumed that this marks the upper limit of frictional influence of the earths surface. The geostrophic wind level may be considered to be the
8、 top of the Ekman layer and planetary boundary layer, that is, the base of the free atmosphere.,南京信息工程大学 大气科学系,一月 七月,梯度风高度上的合成风流线,南京信息工程大学 大气科学系,2 对流层高层的风压场冬季：地中海、日本沿海和美国东南部上空三个副热带急流中心，日本沿海上空的急流最强。南太平洋中部、南大西洋中部以及印度洋上空呈现为洋中槽，或称为热带对流层上部槽（TUTT：tropical upper-tropospheric trough）。,南京信息工程大学 大气科学系,200hPa平
9、均流场（冬季）,地中海急流中心,日本急流中心,美国 东南急流中心,洋中槽,洋中槽,南京信息工程大学 大气科学系,夏季：南压高压、墨西哥高压、西非高压、太平洋和大西洋中部的洋中槽，以及亚洲和赤道非洲上空的热带东风急流,南京信息工程大学 大气科学系,200hPa平均流场（夏季）,洋中槽,洋中槽,墨西哥高压,西非高压,南压高压,南京信息工程大学 大气科学系,二、平均温度场和湿度场 温度场特点：温度水平分布均匀，年 较差小,南京信息工程大学 大气科学系,海平面气温平均年较差,南京信息工程大学 大气科学系,12月2月300hPa温度分布图W表示暖，C表示冷,南京信息工程大学 大气科学系,暖区,冷舌,冷舌
10、,暖区,暖区,6月8月300hPa温度分布图W表示暖，C表示冷,南京信息工程大学 大气科学系, 湿度场特点： 潮湿，相对湿度百分之七十以 上。逆温层以上干，以下湿。 冬季：有三个比湿大值区 夏季：两个比湿大值区,南京信息工程大学 大气科学系,850hPa比湿分布图M表示暖，D表示冷,一月 七月,南京信息工程大学 大气科学系,北纬（度） 南纬（度）西太平洋冬季经圈环流,三、铅直环流的纬向不对称特性 1 经圈铅直环流的纬向不对称性,南京信息工程大学 大气科学系,北纬（度） 南纬（度）东太平洋冬季经圈环流,南京信息工程大学 大气科学系,北纬（度） 南纬（度）西太平洋夏季经圈环流,南京信息工程大学 大
11、气科学系,东太平洋夏季经圈,南京信息工程大学 大气科学系,55140E,冬季经圈环流,南京信息工程大学 大气科学系,75110E,冬季经圈环流,南京信息工程大学 大气科学系,纬圈铅直环流的纬向差异,南京信息工程大学 大气科学系,5.3 太平洋副热带高压,副热带高压：出现于对流层中下层，位于大洋上的暖性高压按惯例称为副热带高压高原高压（大陆高压）：出现在对流层上层，位于高原大陆上的暖高压称为高原高压。,南京信息工程大学 大气科学系,太平洋副热带高压的概况与结构 西太平洋副热带高压的变动与我 国天气的关系,南京信息工程大学 大气科学系,一 太平洋副热带高压的概况与结构太平洋副热带高压的概况1.定义
12、：形成和活动于副热带地区的暖性 高压，是控制副热带地区的大型 天气系统，是大气环流的重要成 员之一。2.概况 常年存在，稳定少动的深厚暖性 系统，夏季强大范围广，冬季比 较弱，范围小,南京信息工程大学 大气科学系,3.表现：中层最明显（500hpa）太平洋副高：对我国影响最大大西洋副高北非副高,南京信息工程大学 大气科学系,北半球7月500hPa平均等高线,南京信息工程大学 大气科学系,4表达：（1）500hpa：588位势什米包围的区域。 700hpa：316位势什米包围的区域。 850hpa：148位势什米包围的区域。（2）脊线的位置：东西风分界线，靠近 120E（3）卫星云图：黑色无云或
13、黑色少云区。,南京信息工程大学 大气科学系, 太平洋副热带高压的结构 1 温度场及湿度场温度：暖区，暖中心与高压中心不完全重 合。低层有逆温存在。湿度：脊中比较干燥，南北两侧有湿区， 逆温层底部 湿度大，上部湿度比 较小。,南京信息工程大学 大气科学系,2. 副高脊线 西西南-东东北走向 500百帕以下各层都较一致，纬度位置随高度有很大变化：冬季，从地面向上，副热带高压脊轴线随高度向南倾斜，到300百帕以后，转为向北倾斜；夏季，对流层中部以下多向北倾斜，向上则垂直，较高层后又向南倾斜。,南京信息工程大学 大气科学系,3. 风场 太平洋副热带高压脊线附近气压梯度较小，水平风速也较小；而其南北两侧
14、的气压梯度较大，水平风速也较大。南北两侧有急流。,南京信息工程大学 大气科学系,1958年8月21日沿115E剖面东西向风速分量,南京信息工程大学 大气科学系,4 涡度场与散度场 在各高度上，相对涡度的分布，在副热带高压区内基本上都是负值，而且涡度场相对于高压表现得很匀称。负涡度区的范围和强度均随高度而增大。,南京信息工程大学 大气科学系,1959年8月21日08时沿117.5E剖面上相对涡度,南京信息工程大学 大气科学系,高压内部的散度场分布要比涡度场复杂。总之，在高压区内，低层以辐散占优势，但主要位于高压南部，而北部尤其而北侧多为辐合区。高层内，北部为辐散，南部为辐合，并扩展到中心部分，辐合辐散强度均很大。,南京信息工程大学 大气科学系,1959年8月21日08时沿117.5E剖面上的散度,南京信息工程大学 大气科学系,5. 垂直速度 副高南部，辐散下沉，潮湿。中心附近下沉逆温存在。 在对流层中上层，高压脊轴南侧存在着广大的下沉运动，北侧及脊轴附近有上升运动，再北侧又有下沉运动，因之在高压脊轴附近有一反（经圈）环流，而其两侧各有一正（经圈）环流。,
