《天气系统-气象学与气候学.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《天气系统-气象学与气候学.docx（8页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第五章 天气系统周次：第 12-14 周 教学时数：9 一、教学目的与要求：天气系统受不同大气运动方式影响和制约，打算着不同地区的天气分布和天气变化过程。各种天气系统都具有肯定 的空间尺度和时间尺度。很多天气系统的组合，构成大范围的天气形势，构成半球甚至全球的大气环流。把握天气系统的形成、构造、运动变化规律以及同地理环境 间的相互关系，了解天气、气候的形成、特征、变化和推测地理环境的演化。二、教学的重点及难点：重点：主要天气系统及活动规律与天气变化特点的关系难点：各类天气系统的垂直构造及随时间的变化三、教学手段与方法： 教学方法：教师讲授 教具：多媒体四、教学过程设计： 低纬度天气系统一、副热
2、带高压在南、北半球副热带地区，常常维持着沿纬圈分布的高压带，称副热带高压带。副热带高压带受海陆沿纬圈分布的影响，常断裂成假设干个高压单体，称副热带高压，简称副高。是暖性动力系统。它主要位于大洋上，常年存在，在北半球主要分布在北太平洋西部、北太平洋东部、北大西洋中部、北大西洋西部墨西哥湾和北非等地。南半球分布在南太平洋、南大西洋和南印度洋等。此外，夏季大陆高原上空消灭的青藏高压和墨西哥高压，也属副热带高压。由于副高占据宽阔空间， 稳定少动成为副热带地区最重要的大型天气系统。它的维持和活动对低纬度地区与中高纬度地区之间的水汽、热量、能量、动量的输送和平衡起着重要的作用， 对低纬度环流和天气变化具有
3、重大影响。1、构造和天气（1） 构造副高构造比较简单，在不同高度以及不同季节、不同地区有所不同。在对流层的中、下层，副高的强度是随高度上升而增加的，高压的中心位置随高度向暖区偏移，因而高压中心与高温中心并不完全重合，高压脊线也不垂直。夏季时，陆地增温显著，下层暖中心便移向高压脊线的陆地一侧在北半球是北侧，冬季时， 陆地冷却明显，暖中心便移到高压脊线的南侧。到对流层中、上层 500hPa 以上，地表海陆热力差异的影响已大为减弱，高压中心与暖中心根本重合，高压脊线也大体垂直。副高的强度和规模随季节而有变化。夏季时北半球副高的强度、范围快速增大，盛夏时增至最强，范围几乎占北半球的1/51/4。冬季时
4、，北半 球副高强度减弱，范围缩小，位置南移、东退。南半球副高的季节变化状况与北半球相反。副高区内的温度水平梯度一般都比较小，而高压边缘由于同四周系统相交绥，温度梯度明显增大，尤其北部和西北部更大。这种温度梯度分布特点造成了副高脊线四周气压梯度小、水平风速小，而南北两侧气压梯度增大、水平风速增大的现象。副高范围内盛行下沉气流，因而在低层普遍形成逆温层，尤其高压东部逆温层较厚、较低。逆温层阻挡着对流运动的进展和水分垂直输送，导致逆温层以下空气潮湿，相对湿度达 80以上；而逆温层以上空气枯燥，相对湿度在 50以下。（2） 天气副高内的天气，由于盛行下沉气流，以晴朗、少云、微风、炎热为主。高压的北、西
5、北部边缘因与西风带天气系统锋面、气旋、低槽相交绥，气流上升运动猛烈，水汽比较丰富，因而多阴雨天气。高压南侧是东风气流，晴朗少云，低层潮湿、闷热，但当热带气旋、东风波等热带天气系统活动时，也可能产生大范围暴雨和中小尺度雷阵雨及大风天气。高压东部受北来冷气流的影响，形成较厚逆温层，产生少云、枯燥、多雾天气，长期受其掌握的地区，久旱无雨，消灭干旱， 甚至变成沙漠气候。2、西太平洋副高（1） 西太平洋副高的活动。西太平洋副高的活动位置有多年变化。这种中心位置的变动必定会引起东亚甚至全球性气候振动。西太平洋副高的季节性活动具有明显的规律性。冬季位置最南，夏季最北，从冬到夏向北偏西移动，强度增大；自夏至冬
6、则向南偏东移动，强度减弱。随着季节转暖，脊线缓慢地向北移动。大约到6 月中旬，脊线消灭第一次北跳过程，越过20N，在2025N 间徘徊。7 月中旬消灭其次次跳动，脊线快速跳过25 N，以后摇摆于 2530N 之间，约在 7 月底至 8 月初，脊线跨过 30N 到达最北位置。9 月以后随着西太平洋副高势力的减弱，脊线开头自北向南快速撤退， 9 月上旬脊线第一次回跳到 25N 四周，10 月上旬再次跳到 20N 以南地区， 从今完毕了一年为周期的季节性南北移动。西太平洋副高还有非季节性的中短期变动，主要表现为半个月左右的副高偏强或偏弱趋势及一周左右的副高西伸东退、北进南缩的周期变化。非季节性中、短
7、期变动大多是受副高四周天气系统活动影响而引起的，例如夏季青藏高压、华北高压东移并入西太平洋副高时，副高产生西伸，甚至北跳，而当热带风暴或台风移至西太平洋副高的西南边缘时，副高随之东退，热带风暴沿副高西缘北移时，副高连续东退，当风暴越过高压脊线进入西风带时，副高又开头西伸。此外，西风带的小槽小脊、长波槽、脊都对副高变动有不同程度的影响，同时副高又对四周天气系统有明显影响，彼此相互联系、相互制约。（2） 西太平洋副高对我国天气的影响西太平洋副高是对我国夏季天气影响最大的一个天气系统。在它掌握下将产生干旱、炎热、无风天气。它还通过与四周天气系统相互作用形成其它类型天气。因而，西太平洋副高的位置、强度
8、的变化对我国主要是东部的雨季、旱涝以及台风路径等产生重大影响。西太平洋副高是向我国输送水汽的重要天气系统。我国夏季降水的水汽来源，虽然主要是依靠西南气流从孟加拉湾、印度洋输送来， 但西太平洋副高的位置和强度关系着东南季风从太平洋向大陆输送水汽的路径 和数量，而且还影响着西南气流输送水汽的状况。同时，西太平洋副高北侧是北上暖湿气流与中纬度南下冷气流相交绥的地带，气旋和锋面系统活动频繁，常常形成大范围阴雨和暴雨天气，成为我国东部地区的重要降水带。通常该降水带位于西太平洋副高脊线以北 58 个纬距，并随副高作季节性移动。平均而言，每年 25 月，主要雨带位于华南；6 月份雨带位于长江中下游和淮河流域
9、，使江淮一带进入梅雨期；7 月中旬雨带移到黄河流域，而江淮流域处于高压掌握下， 进入伏旱期，天气炎热、少雨，假设副高强大；掌握时间长期，将造成严峻干旱。副高南侧为东风带，常有东风波、热带风暴甚至台风活动，产生大量降水，因此7 月中旬后，华南又消灭一次雨期。从 7 月下旬到 8 月初，主要雨带移至华北、东北地带。从 9 月上旬起副高脊线开头南撤，降水带也随之南移。、青藏高压又称南亚高压，是暖季消灭在亚洲大陆南部青藏高原上空对流层顶部的大型暖高压系统。它主要是由于高原的加热作用形成的，因而其构造、性质和形成过程都与海洋上的副热带高压有很大差异。它在 500hPa 以下是热低压，在 500hPa 以
10、上的高空才表现为高压，而且越向高空高压强度越大，到 200100hPa 高度强度最大，成为北半球上空强大的高压体。其中心区有上升气流，多对流活动，是我国夏季雷爆发生最多的地区。青藏高压的水平尺度达万千米以上，属超长波系统。高压中心常作东西向摇摆，当其向东摇摆并与西太平洋副高压脊叠加时，可使西大平洋副高加强，导致其西伸或北跳。北半球海洋上副热带高压的强度之所以夏季强于冬季是同青藏高压的存在及其作用有亲热关系。青藏高压的中心位置和它在我国东部的脊线位置对长江中、下游梅雨特别也有影响。二、热带天气系统气象上的热带是指南、北半球副热带高压脊线之间的地带。由于副热带高压脊线随季节有南北移动，因而热带的边
11、缘位置和范围也有季节性变动，通常把南、北纬 30以内的地区称为热带1、热带辐合带热带辐合带是南、北半球信风气流集合形成的狭窄气流辐合带，又称赤道辐合带。由于辐合带区的气压值比四周地区低，曾称赤道槽。热带辐合带围绕地球呈不连续带状分布，是热带地区重要的大型天气系统之一，其生消、强弱、移动和变化， 对热带地区长、中、短期天气变化影响极大。热带辐合带按其气流辐合的特性分为两种类型：一种是在北半球夏季，由东北信风与赤道西风相遇形成的气流辐合带，由于这种辐合带活动于季风区，称季风辐合带；另一种是南、北半球信风直接交汇形成的辐合带，称信风辐合带。热带辐合带，特别是季风辐合带是低纬度地区水汽、热量最集中的区
12、域，其月平均降水量达 300400mm。水汽分散释放的大量潜热成为最重要的热源。在卫星云图上，季风辐合带常表现为一条绵延数千千米的东西向的、由离散云团组成的巨大云带。2、东风波是副高南侧北半球深厚东风气流受扰动而产生的波动。东风波一般表现为东北风与东南风间的切变。其构造因地区而有不同。在西大西洋加勒比海地区，东风波呈倒 V 形模式，波轴随高度向东倾斜，槽前吹东北风，槽后吹东南风，槽前为辐散下沉气流区，湿层较薄，只生成一些小块积云或晴朗无云，槽后为辐合上升气流区，有大量水汽向上输送，湿层较厚，形成云雨。这种模式的形成是由于这里对流层中低层的偏东风风速是随高度减小的。3、热带云团从卫星云图上觉察，
13、热带地区存在着大量深厚的由对流云组成的直径在 100 1000km 范围内的云区，称为云团。在天气图上很难分析出与云团相对应的天气系统，但东风波、热带气旋等天气系统大多是在云团根底上进展起来的。云团经过地区常常发生大风和暴雨。4、热带气旋热带气旋是形成于热带海洋上、具有暖心构造、猛烈的气旋性涡旋。它降临时往往带来狂风、暴雨和惊涛骇浪，具有很大的破坏力，是一种灾难性天气。同时， 热带气旋也带来充分雨水，有利于缓和或解除盛夏旱象，是热带地区最重要的天气系统。1台风台风的范围通常以其最外围闭合等压线的直径度量，大多数台风范围在 600 1000km，最大的达 2 000km，最小的仅 100km 左
14、右。台风环流伸展的高度可达 1216km，台风强度以近台风中心地面最大平均风速和台风中心海平面最低气压值来确定。台风大多数发生在南、北纬520的海水温度较高的洋面上，主要发生在 8 个海区。北半球台风除孟加拉湾和阿拉伯海以外主要发生在海温比较高的 710 月，南半球发生在高温的 13 月，其它季节显著削减。构造：台风是一个强大而深厚的气旋性涡旋，进展成熟的台风，其低层按辐合气流速度大小分为三个区域：外圈，又称大风区，自台风边缘到涡旋区外缘，半径约 200300km，其主要特点是风速向中心急增，风力可达 6 级以上。中圈， 又称涡旋区，从大风区边缘到台风眼壁，半径约100km，是台风中对流和风、
15、雨最猛烈区域，破坏力最大。内圈，又称台风眼区，半径约 530km。多呈圆形， 风速快速减小或静风。台风流场的垂直分布，大致分为三层：低层流入层，从地面到3km，气流猛烈向中心辐合，最强的流入层消灭在 1km 以下的行星边界层内。由于地转偏向力作用，内流气流呈气旋式旋转，而且在向内流入过程中愈接近台风中心，旋转半径愈短，等压线曲率愈大，惯性离心力也相应增大。结果在地转偏向力和惯性离心力作用下，内流气流并不能到达台风中心，而在台风眼壁四周猛烈螺旋上升。上升气流层，从 3km 到 10km 左右，气流主要沿切线方向围绕台风眼壁上升， 上升速度在 700300hPa 之间到达最大。高空流出层，大约从10km 到对流层顶1216km，气流在上升过程中释放大量潜热，致台风中部气温高于四周，台风中的水平气压梯度力便随着高度而渐渐减小，当到达某一高度约10 12km时，水平梯度力小于惯性离心力和水平地转偏向力的合力时，便消灭向四周外流的气流。空气的外流量同低层的流入量大体相当，否则台风会加强或减弱。台风各个等压面上的温度场是近于圆形的暖中心构造。台风低层温度水平分布是自外围向眼区渐渐增高的，但温度梯度很小。这种水平温度场构造随着高度渐渐明显，这是眼壁外侧雨区释放分散潜热和眼区空气下沉增温的共同结果。天气：依据台风卫星云图和雷达回
