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1、天气学 热带与副热带地区天气系统,中国气象局气象干部培训学院 湖北分院 业务培训部 徐丽娅,1,2,热带和副热带地区的天气系统,参考书：天气学原理与方法，朱乾根等，气象出版社 现代天气学原理，伍荣生，高等教育出版社 天气学教程，张元箴，气象出版社,3,一、低纬地区概念 在地理上把南北回归线（23.5）之间所包括的地区称为低纬地区。其面积约为整个地球表面积的一半，且大部分地区是广阔的洋面，下垫面性质均匀。 热带 天气学定义，将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带的地区范围定义为热带地区； 副热带（亚热带）地区：将盛行东风带与中纬度盛行西风带之间的过渡地区，即副热带高压活动区域
2、定义为副热带地区。为温带与热带间的过渡地带。 低纬地区：30N-30S以内的地区，其中包括热带和副热带。 中高纬地区 副热带高压脊线向极地一侧，盛行西风带的范围。这里介绍的低纬范围，大致就是30N-30S的范围。10N-10S范围又称为赤道地区。,研究热带大气的重要性,第一，热带是整个大气的水汽、热量和角动量源。 第二，热带大气和扰动与中高纬的大气和扰动有明显的相互作用，这使得人们不能把这两个地区的环流看作是完全孤立的，其中任一地区的预报都必须考虑来自另一地区的影响； 第三，热带地区是地球上主要的海洋区，海气相互作用以及遥相关显著，这是影响全球天气与气候形成和异常的一个主要原因。,4,5,二、
3、热带地区气象要素的水平分布与中高纬的不同 （1）水平温度梯度不明显 在热带，不同来源的气团经过洋面变性，气团间的性质没有明显的差别，锋面也就不明显，锋面没有天气意义。 水平方向温度变化远不如因辐射和对流所引起的温度局地变化。 （2）对流云系和潜热释放的重要性 热带地区温度梯度很小，储存的有效位能很小，潜热释放就成了天气系统发展的主要能源。,6,（3）气压场微弱 热带地区气压场微弱，日变化很大，在进行地面分析时，常造成较大的误差。 （4）风向切变不明显 没有中纬度那样明显的风向切变，但水平风速切变有时比较显著，这些地区正是热带天气系统的发源地。 （5）地转风分析原则不适用 低纬低区地转偏向力愈近
4、赤道作用愈小，在赤道上等于零。因而中高纬等压面的地转风分析在热带就没有意义，而流线分析则成为重要的工具。,7,从量级分析可以知道，低纬度地区的天气尺度运动是非地转运动，不能再采用准地转近似分析其特征，运动方程中除对流加速度项需要视垂直运动情况外，其余各项均需保留。 低纬度天气尺度系统中, 而中纬度天气尺度系统中 ，显然同样水平尺度的系统，低纬度地区位势的水平变化比中纬度的小一个量级。 在热带天气分析中，一般用流线分析和卫星云图分析。,8,热带大气的另一个特征是水汽充沛，凝结潜热效应对垂直运动和散度场具有显著的影响。降水系统中的水平散度和垂直速度比系统外面都大一个量级。由于热带大气低层经常处于高
5、温、潮湿和条件不稳定状态，对流活动非常活跃，所以热带大气中的凝结潜热释放对大尺度运动系统中的水平散度和垂直运动具有显著的影响。,9,三、热带低层大气环流概况 1.一月 北半球冬季，低纬度地区最主要的地面气压系统： （1）非洲大陆上强大的冷高压，亚洲冷高压，它们的南面有东北气流，在华南、东南亚和南亚地区就是著名的东北季风。 （2）大西洋和太平洋上为副热带高压，在冬季很弱，退居大洋东部。副热带高压的南面也是东北气流，是恒定的东北信风。,10,南半球夏季 （1）三个大陆上都是热低压控制，以非洲大陆上的热低压最强，低压区风力较弱。 （2）三个大洋上是很强的副热带高压，北面盛行稳定的东南气流，是东南信风
6、。,11,12,2.七月 （1）亚洲地区为一庞大的低压区，印度洋和南海的气流由冬季的东北季风转变为西南季风，强而稳定，是全球最突出的现象。 （2）在太平洋和大西洋上的副热带高压比冬季强得多，中心位置偏西、偏北。,13,南半球冬季 （1）三大洋上仍是副热带高压控制，其强度的冬夏变化要比北半球小得多。 （2）三个大陆上，只有澳大利亚是较强的冷性反气旋环流控制，这就是经常影响东南亚的南半球寒潮的来源。,14,四、热带高层大气环流概况 1月份，东西半球的环流有着巨大的差异。 （1）东半球赤道地区正好位于南北半球的反气旋带之间，盛行热带东风。 （2）西半球包括热带东太平洋和大西洋，以偏西风环流为主，仅在
7、南美大陆上空有一较弱的反气旋环流中心。 （3）10N以北地区，高空盛行偏西气流，在20N30N之间有一支几乎环绕全球的强劲的副热带西风急流，冬季比夏季强，最大风速中心出现在200百帕高度附近。,15,16,7月份，比冬季有明显的变化 （1）环绕全球的副热带西风急流的强度比冬季弱得多，而且南半球因为海陆分布较均匀，副热带急流也比北半球均匀得多。 （2）亚、非大陆上空出现以青藏高原伊朗高原为中心的强大高空反气旋，它与地面庞大的低压相对应，这就是夏季全球最强大、最突出的准定常超长波系统，称为南亚高压。,17,（3）南亚高压南面出现较强的东风急流，可出现气旋性扰动，称为东风波。 （4）在太平洋中部和大
8、西洋中部上空（300200百帕）存在一条槽线呈东北西南向的低槽，这是热带大洋中部的高空槽，称之为“洋中槽”，其下层正是海平面副热带高压所在。,注：东风波在气压场上是一个东北一西南向的倒槽，槽前（西）为东北风，槽后（东）为东南风。东风波比较深厚，在500百帕面以上对流层高层也很明显，移动速度约为21千米/小时。,18,五、 台风 1.热带气旋和台风 热带气旋是形成在热带或副热带洋面上，具有有组织的对流和确定的气旋地面风环流的非锋面性的天气尺度系统。 强热带气旋是地球上最强烈的自然灾害之一。,19,世界气象组织（WMO)将不同强度的热带气旋分别称为： 热带低压最大风速10.817.1m/s(67级
9、） 热带风暴最大风速17.224.4m/s(89级） 强热带风暴最大风速24.532.6m/s(1011级） 台风或飓风最大风速32.741.4m/s(12级13级） 强台风最大风速41.5-50.9m/s（1415级） 超强台风 最大风速51-61.2m/s（1617级 ）,20,在各个海域，对风速达8级以上的热带气旋都给予顺序编号或给出名称。 不同的国家与地区，对热带气旋的称谓有所不同：我国及东亚地区称为台风，大西洋地区称为飓风，印度洋地区称为热带风暴。,21,热带风暴强度,热带气旋通常以其系统最外围近似圆形的等压线为准，直径一般为6001000多公里，最大的可达2000公里，最小的只有1
10、00公里左右。太平洋西部的台风比南海台风范围要大得多。 热带气旋的强度是以其中心地面最大平均风速和中心海平面最低气压为依据的。近中心风速愈大，中心气压愈低，则热带气旋愈强。 根据19491969年的资料统计，北太平洋西部603个台风和强台风中， 最大风速： 2030m/s 占33， 3550m/s 占 37， 5575m/s 占23， 80110m/s 占 7； 中心气压：1000百帕 5， 999985百帕 40， 979940百帕 35， 939900百帕 17, 900百帕 3。,22,热带气旋的生命史,平均为7天左右，短的只有23天，最长可达一个月左右。例如，影响我国的7203号台风生
11、命期达26天，1971年大西洋的一个飓风生命期达30天。 在不同季节形成的台风，生命期也有所不同，一般夏、秋季的台风生命期较长，冬、春季的台风生命期较短。,23,热带风暴活动,热带气旋有在一个时段成群生成的趋势，有时在1525天时段内全球范围可观测1020个热带气旋，这一时段称为热带气旋活动盛期，在两个热带气旋盛期之间有一个时间段热带气旋活动明显减少，这一时段称为热带气旋活动衰期，这种热带气旋活动的盛期和衰期交替出现的现象称为热带气旋活动的群集性，其周期约为3050天。 据分析，在710月每月全球平均发生热带气旋10个左右，但在盛期可有17个，在衰期则仅有3个。,24,台风结构 :1956年8
12、月初在我国浙江象山登陆的强台风地面天气图,25,台风经过石浦站时的气压（百帕）自记曲线,26,27,28,2006年超强台风桑美,29,30,31,几乎所有的热带气旋都形成于暖的热带水域，其中87%在赤道两侧20个纬度以内，在西北太平洋和西北大西洋高于20纬度的海域有时也有热带气旋形成。全部热带气旋的三分之二形成于北半球，东半球发生的热带气旋数是西半球的两倍左右。,32,全球热带风暴,全球热带气旋主要发生在7个海区： 西北太平洋占30.7% 澳大利亚西南太平洋 10.8% 东北太平洋 19.8% 南印度洋（孟加拉湾和阿拉伯海）20.6% 北大西洋 11.6% 北印度洋6.5%,西北太平洋是全球
13、热带气旋发生频次最高的地方。此外，南海也有热带气旋发生。 在南大西洋和东南太平洋没有观测到有热带气旋发生。,33,西北太平洋台风,由于西北太平洋暖池区的存在，致使该区域成为全球热带气旋出现频数最多的海域，也是全球惟一的全年可观测到热带气旋活动的地区。特别强的台风（50m/s）和超强台风（65m/s）也最容易产生在这一地区。,35,2.热带气旋天气 热带气旋所伴随的天气主要有大风、暴雨及在海上引起的风暴潮，它们往往带来巨大的灾害。达到台风强度的热带气旋能带来重灾。 沿海地区是遭受热带气旋影响最大的地区，造成该地区生命财产最大损失的是热带气旋所引起的风暴潮及由暴雨所酿成的洪水，例如，孟加拉国在19
14、70年11月和1991年6月受台风袭击，台风所带来的风暴潮和洪水造成死亡30万人和13.9万人的重大灾难。,36,1热带气旋降水 狂风、暴雨、风暴潮是构成热带气旋的主要灾害，但狂风、风暴潮危及洋面和沿海地区，而热带气旋所带来的暴雨，其影响范围在我国南北约跨30个纬度，东西可达30个经度。 除新疆外，我国其它地区均可受到直接热带气旋暴雨和间接热带气旋暴雨的影响。,37,观测事实揭示，热带气旋暴雨的强度是各类暴雨系统中最强的。 例如：热带海洋上的尼留旺岛上一次热带气旋过程，3天的降水量为3240mm；我国台湾省的新寮一次热带气旋过程，3天的降水量为2749mm；7503号热带气旋导致河南的“758
15、”大暴雨过程，3天降水量为1631mm，是该地区年降水量的两倍。,38,台风暴雨有三类: （1）台风环流本身造成的暴雨：云墙区、螺旋云带及辐合带中； （2）热带气旋和其它系统相互作用产生的降水； 热带云团卷入台风环流时在台风后部形成降水；北方冷空气南下遇台风倒槽会在台风前方形成另一个暴雨区。 （3）受地形影响，在迎风坡暖湿空气被迫抬升所造成。,前两种降水随热带气旋一起移动，第三种降水往往出现在热带气旋移动的前方，最后一种降水出现在热带气旋的后方（陶诗言，1980）。 通常，一次热带气旋过程能造成300400mm的特大暴雨，有的热带气旋的过程降水超过1000mm。,40,登陆后热带气旋暴雨常常会
16、突然增幅，它往往带来较严重的生命和财产损失。 研究指出，地形是使登陆热带气旋降水增幅的主要因子，对2600个登陆热带气旋样本进行统计分析后发现，无论是降雨量还是不同时段的雨强大小都与测站的海拔高度呈正相关。 根据我国一些地区22个热带气旋个例的57次大暴雨资料统计，100mm以上的暴雨中心都出现在山地、谷口等有利的地形附近。,41,2热带气旋大风 热带气旋的风速有很大的阵性，其瞬时极大风速和极小风速之差可达30m/s以上，强热带气旋的平均最大风速常常可达6070m/s，有的最大风速可达100m/s以上。 热带气旋的风速分布并不均匀，这与气旋周围的气压场分布有关，一般来说，热带气旋的右前方往往和副热带高压相临，在这里水平气压梯度最大，最大风速区也出现在这里。,副高,42,气旋登陆后，由于摩擦加大和水汽供应减少，强度都要减弱，风力也没有
