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1、 第一章第一章 气象要素及其观测气象要素及其观测X第一节第一节 大气和海洋概况大气和海洋概况 第二节第二节 气温和海温气温和海温 第三节第三节 大气压大气压 第四节第四节 空气的水平运动空气的水平运动-风风 第五节第五节 空气的垂直运动和大气稳定度空气的垂直运动和大气稳定度 第六节第六节 大气环流大气环流 第七节第七节 大气湿度和海水盐度大气湿度和海水盐度X第八节第八节 第九节第九节 X第十节第十节 海面能见度和海水透明度海面能见度和海水透明度X第十一节第十一节 船舶海洋水文船舶海洋水文气象观测气象观测与编报与编报气象要素几个重要的专业术语几个重要的专业术语l大气大气（AtmosphereAt
2、mosphere）t包围地球表面的整个大气层。包围地球表面的整个大气层。l天气天气 (Weather) (Weather)t指一定区域在较短时间内各种气象要素的综合表现。指一定区域在较短时间内各种气象要素的综合表现。天气表示大气运动的瞬时状态。天气表示大气运动的瞬时状态。l气候气候 (Climate)(Climate)t指某一区域天气的多年平均特征，其中包括各种气指某一区域天气的多年平均特征，其中包括各种气象要素的多年平均及极值。气候表示长时间的统计象要素的多年平均及极值。气候表示长时间的统计平均结果。平均结果。气象要素几个重要的专业术语几个重要的专业术语l气象要素气象要素（Meteorolo
3、gyMeteorologyelements)elements)t反映大气状态的物理量或物理现象，主要有：反映大气状态的物理量或物理现象，主要有：气温、气压、风、湿度、云、能见度和天气气温、气压、风、湿度、云、能见度和天气现象。现象。l海洋要素海洋要素（Marine elementsMarine elements）t反映海洋状态的物理量或物理现象。如海温、反映海洋状态的物理量或物理现象。如海温、盐度、海浪、海流和海冰等。盐度、海浪、海流和海冰等。气象要素X 第一节第一节 大气大气和海洋概况和海洋概况l一一、大大气气成成分分：主主要要由由多多种种气气体体、水水汽汽和和悬悬浮浮的的杂杂质构成。质构成
4、。l干空气干空气（Dry airDry air）: :（除水汽和杂质以外的气体）（除水汽和杂质以外的气体）t气气体体主主要要成成分分: :氮氮（78.09%78.09%）、氧氧(20.95%(20.95%）、氩氩（0.93%0.93%）、）、t气气体体次次要要成成分分: :二二氧氧化化碳碳（0.030.03）、氢氢、氖氖、氦氦、氪、氙、氡、臭氧等稀有气体（氪、氙、氡、臭氧等稀有气体（ 0.01 0.01）。）。气象要素大大 气气 成成 分分l大大气气是是可可压压缩缩气气体体，大大气气密密度度随随高高度度增增加加而而迅速减少。迅速减少。t观观测测表表明明，1010公公里里以以内内集集中中了了75
5、%75%的的大大气气质质量量，3535公公里里以以下下则则达达99%99%，近近地地面面空空气气标标准准密密度度为为1293g 1293g m m-3-3, ,大大气气的的总总质质量量为为5.3 5.3 10102121g g，约约为地球质量的百万分之一。为地球质量的百万分之一。t其其中中影影响响天天气气、气气候候变变化化的的主主要要大大气气成成分分为为二氧化碳、臭氧和水汽。二氧化碳、臭氧和水汽。气象要素大气中的易变成分大气中的易变成分1.1.二氧化碳二氧化碳（carbon dioxidecarbon dioxide）: :平均含量平均含量0.03%,0.03%,若达到若达到0.2-0.60.
6、2-0.6，就对人体有害。，就对人体有害。二氧化碳能二氧化碳能强烈地吸收和放射长波辐射，强烈地吸收和放射长波辐射， 对地面和大气的对地面和大气的温度分布有重要影响，类似温室效应，直接影温度分布有重要影响，类似温室效应，直接影响气候变迁。响气候变迁。2.2.臭氧臭氧（ozoneozone）：主要存在于主要存在于20-4020-40公里气层中，公里气层中，又称臭氧层（又称臭氧层（OzonsphereOzonsphere）。）。臭氧是吸收太阳臭氧是吸收太阳紫外线的唯一大气成分，紫外线的唯一大气成分，若没有臭氧层，人类若没有臭氧层，人类和动物、和动物、 植物将受到紫外线的伤害。植物将受到紫外线的伤害。
7、气象要素大气中的易变成分大气中的易变成分3.3.水汽（水汽（vapourvapour）：含水汽的空气叫作湿空气（含水汽的空气叫作湿空气（wet airwet air）。）。空气中的水汽含量随纬度、时间、地点而变化。空气中的水汽含量随纬度、时间、地点而变化。l湿空气在同一气压和温度下，只有干空气密度的湿空气在同一气压和温度下，只有干空气密度的62.262.2。大气中水汽含量范围在大气中水汽含量范围在0 04 4，具有固、气、液三态，是，具有固、气、液三态，是常温下发生相变的唯一大气成分，它也是造成云、雨、雪、常温下发生相变的唯一大气成分，它也是造成云、雨、雪、雾等天气现象的主要物质条件。雾等天气
8、现象的主要物质条件。l水汽能强烈地吸收和放出长波辐射，并在相变过程中吸收水汽能强烈地吸收和放出长波辐射，并在相变过程中吸收和放出潜热能，和放出潜热能，对地面和空气的温度影响很大。对地面和空气的温度影响很大。气象要素大气中的易变成分大气中的易变成分4.4.杂杂质质：悬悬浮浮在在空空气气中中的的固固体体或或液液体体微微粒粒，主主要要包包括括尘尘埃埃、烟烟粒粒、细细菌菌、病病毒毒、花花粉粉和和微微小小盐盐粒粒等等。它它们们主主要要集集中中在在大大气气的的低低层层，影影响响能能见见度度，能能吸吸收收部部分分太太阳阳辐辐射射，并并对对太太阳阳辐辐射射具具有有散散射射作作用用。在在水水汽汽相变过程中，杂质
9、可以作为相变过程中，杂质可以作为凝结核凝结核。l城城市市大大气气质质量量监监测测报报告告中中空空气气污污染染物物种种类类: :总总悬悬浮浮颗颗粒物、二氧化硫和氮氧化物等粒物、二氧化硫和氮氧化物等气象要素二、大气的垂直结构二、大气的垂直结构l根据气温、水汽的垂直分布、大气扰动程度和电离现象根据气温、水汽的垂直分布、大气扰动程度和电离现象等不同等特点，自下而上将大气分为五个层次。（等不同等特点，自下而上将大气分为五个层次。（P5P5）1. 1. 对对流流层层（TroposphereTroposphere）：下下界界为为地地面面，上上界界随随纬纬度度和和季季节节变变化化，平平均均厚厚度度10-121
10、0-12公公里里。通通常常在在高高纬纬为为6-8Km6-8Km，中中纬纬度度10-12Km10-12Km，低低纬纬度度17-18Km17-18Km。夏夏季季对对流流层层的的厚厚度度比比冬冬季季高高。对对流流层层集集中中了了大大气气质质量量的的8080和和全全部部水水汽汽，与与人人类类关关系系最最为为密密切切，大大气气中中几几乎乎所所有有的的物物理理和和化化学学过过程程都发生在该层。对流层具有三个主要特征。都发生在该层。对流层具有三个主要特征。气象要素对流层中三个主要特征对流层中三个主要特征对流层中三个主要特征对流层中三个主要特征 气温随高度而降低气温随高度而降低。平均平均幅度为幅度为-0.65
11、/100m-0.65/100m。 即即 0.65/100m 0.65/100m 称称为对流层中气温垂直递减率。为对流层中气温垂直递减率。 具有强烈的对流和湍流运具有强烈的对流和湍流运动。是引起大气上下层动量、动。是引起大气上下层动量、热量、能量和水汽等交换的主热量、能量和水汽等交换的主要方式。要方式。 气象要素沿水平方向分布气象要素沿水平方向分布不均匀。如温度、湿度等。不均匀。如温度、湿度等。气象要素摩擦层与自由大气摩擦层与自由大气l根据大气运动的不同特征通常将对流层分为：根据大气运动的不同特征通常将对流层分为：t摩擦层摩擦层(friction layer) (friction layer)
12、：摩擦层又称边界层，从：摩擦层又称边界层，从地面到地面到1Km1Km高度，其厚度夏季高于冬季，白天高于夜高度，其厚度夏季高于冬季，白天高于夜间。湍流输送是该层的基本运动特点。间。湍流输送是该层的基本运动特点。t自由大气自由大气(free atmosphere) (free atmosphere) ：自由大气的基本运动：自由大气的基本运动形式是波动，地面摩擦作用减小，可忽略不计，这样形式是波动，地面摩擦作用减小，可忽略不计，这样大气的运动显得比较简单和清楚。大气的运动显得比较简单和清楚。t对流层顶对流层顶：厚度约为：厚度约为1-2Km1-2Km，温度随高度呈等温或逆，温度随高度呈等温或逆温状态。
13、温状态。气象要素大气的垂直高度大气的垂直高度l大气上界：大气上界：大气很难定大气很难定出上界，一般以物理现出上界，一般以物理现象发生的最高高度为上象发生的最高高度为上界。极光发生在高纬度界。极光发生在高纬度不同高度上，最高达到不同高度上，最高达到1000-1200Km1000-1200Km作为大气的作为大气的物理上界。由卫星探测物理上界。由卫星探测的大气上界为的大气上界为2000-2000-3000Km3000Km。气象要素三、海三、海 洋洋 概概 况况l洋洋 (Ocean)：面积广，约占海洋总面积的面积广，约占海洋总面积的89%，洋的深，洋的深度大、水色高、透明度大，水文要素相对比较稳定，度
14、大、水色高、透明度大，水文要素相对比较稳定，季节变化小，有独自的潮波和强大的洋流系统。季节变化小，有独自的潮波和强大的洋流系统。(P6) l海海 (Sea):l海湾海湾 (Gulf、Bay): 洋或海的一部分延伸入大陆，其深度洋或海的一部分延伸入大陆，其深度和宽度逐渐减小的水域称为湾。湾内潮差大。和宽度逐渐减小的水域称为湾。湾内潮差大。l海峡海峡 (Strait、Channel): 海洋中相邻海区之间宽度较窄的海洋中相邻海区之间宽度较窄的水道称为海峡。海峡的特点是流急、速大、多涡旋。水道称为海峡。海峡的特点是流急、速大、多涡旋。 气象要素海洋概况海洋概况l海海：大洋靠近大陆边缘部分，海的面积只
15、占海洋总面积的大洋靠近大陆边缘部分，海的面积只占海洋总面积的11%11%，一般深，一般深度浅，水色低（浑浊），透明度小，季节变化显著。没有独立的海流系统度浅，水色低（浑浊），透明度小，季节变化显著。没有独立的海流系统和潮波系统，多数受大洋影响，我国东南海岸面临四海。和潮波系统，多数受大洋影响，我国东南海岸面临四海。l渤海：渤海：为我国的内陆海，自老铁山经庙岛与蓬莱角联线，分割黄海，面积为我国的内陆海，自老铁山经庙岛与蓬莱角联线，分割黄海，面积约约9 9万万7 7千平方公里，平均水深千平方公里，平均水深1818米。米。l黄海：黄海：北起鸭绿江口，南从长江口北岸至济州岛与东海分开，面积北起鸭绿江口
16、，南从长江口北岸至济州岛与东海分开，面积4242万平万平方公里，平均水深方公里，平均水深4444米。米。l东海：东海：南自南澳岛与台湾岛的鹅銮鼻分隔南海，面积南自南澳岛与台湾岛的鹅銮鼻分隔南海，面积7575万平方公里，平均万平方公里，平均水深水深349349米。米。l南海：南海：南靠加里曼丹岛，东临菲律宾，西接印支半岛，面积南靠加里曼丹岛，东临菲律宾，西接印支半岛，面积350350多万平方公多万平方公里，平均深度里，平均深度10001000米以上。米以上。l我国拥有我国拥有300300万平方公里的海洋国土和约万平方公里的海洋国土和约1.91.9万公里的万公里的海岸线。海岸线。 气象要素四、大气
17、和海洋污染四、大气和海洋污染l大气污染大气污染：二氧化碳的逐年增多将导致地球变暖并引起全：二氧化碳的逐年增多将导致地球变暖并引起全球天气和气候的异常变化。导致极冰融化、海面上升、一球天气和气候的异常变化。导致极冰融化、海面上升、一些陆地和港口将被淹没。另外，大气中的粉尘、二氧化硫、些陆地和港口将被淹没。另外，大气中的粉尘、二氧化硫、一氧化碳、一氧化氮、硫化氢、碳氢化合物和氨等。严重一氧化碳、一氧化氮、硫化氢、碳氢化合物和氨等。严重污染大气，对人类造成极大危害。污染大气，对人类造成极大危害。l全球全球141141个国家和地区签署的旨在遏制全球气候变暖的个国家和地区签署的旨在遏制全球气候变暖的京都
18、议定书于京都议定书于20052005年年2 2月月1616日正式生效。日正式生效。l海洋污染海洋污染：污染途经是降水、江河经流、大气环流、涨落：污染途经是降水、江河经流、大气环流、涨落潮、污水排放、海上采油采矿和船舶排污。其污染具有污潮、污水排放、海上采油采矿和船舶排污。其污染具有污染源广、持续性强、扩散范围大、危害严重等特点。染源广、持续性强、扩散范围大、危害严重等特点。l必须严格遵守防止船舶污染海洋的国际公约。否则，必须严格遵守防止船舶污染海洋的国际公约。否则，制裁是相当严厉的。制裁是相当严厉的。气象要素 第二节第二节 气温和海温气温和海温 气温气温（Air TemperatureAir
19、Temperature）l气温是大气的重要状态参数之一，是天气预报的直接气温是大气的重要状态参数之一，是天气预报的直接对象。气温的分布和变化与气压场、风场、大气稳定对象。气温的分布和变化与气压场、风场、大气稳定度以及云、雾、降水等天气现象密切相关。因此，了度以及云、雾、降水等天气现象密切相关。因此，了解气温的变化规律，对天气形势和气象要素的预报都解气温的变化规律，对天气形势和气象要素的预报都十分重要。十分重要。l定义定义：气温是表示空气冷热程度的物理量。可以通过：气温是表示空气冷热程度的物理量。可以通过温度表或温度计直接测得。温度表或温度计直接测得。气象要素一、温一、温 标标温标：温标：温度的
20、数值表示法称温标。常用的温标有三种。温度的数值表示法称温标。常用的温标有三种。l 摄氏温标摄氏温标 ：把水的冰点温度定为：把水的冰点温度定为00，沸点为，沸点为100100，多数非英语国家使用。，多数非英语国家使用。l 华氏温标华氏温标 ：水的冰点温度定为：水的冰点温度定为3232 F F，沸点，沸点212212 F F。一些英语国家多使用。一些英语国家多使用。 摄氏与华氏的关系：摄氏与华氏的关系：l 绝对温标绝对温标(K(K氏温标氏温标) K) K：水的冰点温度定为：水的冰点温度定为273K273K，沸点为，沸点为373K373K（由英国物理学家（由英国物理学家KelvinKelvin提出）
21、。多用于理论计算。提出）。多用于理论计算。 关系：关系： K K273273C C气象要素二、太阳、地面和大气辐射二、太阳、地面和大气辐射辐射的基本特性辐射的基本特性l在自然界中凡温度高于绝对零度的物体均发出电磁波，电在自然界中凡温度高于绝对零度的物体均发出电磁波，电磁波按其波长分为磁波按其波长分为射线、射线、X X射线、可见光、红外线和无线射线、可见光、红外线和无线电波。温度高，辐射强，多为短波；温度低，辐射弱，多电波。温度高，辐射强，多为短波；温度低，辐射弱，多为长波。物体因放射辐射消耗内能而使本身的温度降低，为长波。物体因放射辐射消耗内能而使本身的温度降低，同时又因吸收其它物体放射的辐射
22、能并转变为内能而使本同时又因吸收其它物体放射的辐射能并转变为内能而使本身的温度增高。身的温度增高。t太阳（表面温度约为太阳（表面温度约为6000K6000K）放出短波辐射（）放出短波辐射（0.150.154m)4m)。t地面和大气（温度约为地面和大气（温度约为300K300K）放出长波辐射）放出长波辐射(3(3120m)120m)。t太阳辐射是地球和大气的唯一能量来源。太阳辐射是地球和大气的唯一能量来源。气象要素太阳、地面和大气辐射太阳、地面和大气辐射太阳、地面和大气辐射太阳、地面和大气辐射l若若将将太太阳阳对对地地球球大大气气系系统统的的辐辐射射作作为为100100份份，其其中中地地球球大大
23、气气系系统统反反射射和和散散射射占占3030份份，大大气气吸吸收收占占1919份份，地地球球表表面面吸吸收收5151份份。地地球球表表面面通通过过长长波波辐辐射射（2121份份）、热热传传导导（7 7份份）和和水水汽汽相相变变（2323份份）等等过过程程释释放放能能量量，大大气气在在吸吸收收太太阳阳短短波波辐辐射射和和地地面面长长波波辐辐射射的的同同时时又又放放出出长长波波辐辐射射（1919份份），最最终终向向外外层层空空间间的的辐辐射射总总量量也也为为100100份份，使使地地球球大大气气系系统统的温度保持恒定。的温度保持恒定。l大大气气受受热热的的主主要要直直接接热热源源是是地地球球表表面
24、。面。气象要素三、空气的增热和冷却三、空气的增热和冷却l空气的增热和冷却主要是空气的增热和冷却主要是非绝热非绝热过程引起的，过程引起的，受下垫面的影响很大。受下垫面的影响很大。下垫面下垫面是泛指不同性质是泛指不同性质的地球表面。下垫面与空气之间的热量交换途的地球表面。下垫面与空气之间的热量交换途径有以下几种：径有以下几种：1.1. 热传导热传导（ConductionConduction）：空气与下垫面之间，）：空气与下垫面之间，通过分子热传导过程交换热量，又称感热。空通过分子热传导过程交换热量，又称感热。空气是热的不良导体。仅在贴近地面几厘米以内气是热的不良导体。仅在贴近地面几厘米以内明显，故
25、通常不予考虑。明显，故通常不予考虑。气象要素2.2.辐辐射射（RadiationRadiation）：地地气气系系统统热热量量交交换换的的主主要要方方式式。地地面面吸吸收收太太阳阳短短波波辐辐射射，放放射射出出长长波波辐辐射射加热大气。如白天辐射增温，夜间辐射冷却。加热大气。如白天辐射增温，夜间辐射冷却。3.3.水水相相变变化化：水水有有液液态态、气气态态和和固固态态之之间间的的变变化化。液液体体水水蒸蒸发发，吸吸收收热热量量；水水汽汽凝凝结结放放出出热热量量。一一般般下下垫垫面面水水蒸蒸发发，吸吸收收热热量量；上上空空水水凝凝结结放放出出热热量量。从从而而通通过过水水相相变变化化将将下下垫垫
26、面面的的热热量量传传给给上上层层大气。大气。气象要素4.4.对流对流（Convection) Convection) ：一般将垂直运动称对流，：一般将垂直运动称对流，对流又分热力对流和动力对流。由于空气受热对流又分热力对流和动力对流。由于空气受热不均引起有规则的热空气上升冷空气下沉称热不均引起有规则的热空气上升冷空气下沉称热力对流。由于动力作用造成的对流运动称动力力对流。由于动力作用造成的对流运动称动力对流，如空气遇山爬升等。对流，如空气遇山爬升等。5.5.平平流流（Advection)Advection)：水水平平运运动动称称平平流流。平平流流是是大大气气中中最最重重要要的的热热量量传传输输
27、方方式式，范范围围大大，持持续续时时间间长长。如如南南风风暖暖、北北风风寒寒、东东风风湿湿、西西风风干干。平平流流是是指指某某种种物物理理量量的的水水平平输输送送，如如温温度度平平流流、湿度平流等。湿度平流等。气象要素6. 6. 乱乱流流：又又称称湍湍流流（TurbulenceTurbulence），是是空空气气不不规规则则的的运运动动。乱乱流流是是摩摩擦擦层层中中热热量量、能能量量和和水水汽汽交交换换的的主主要要方方式。式。气象要素l综上所知，空气与下垫面之间的热量交换是通综上所知，空气与下垫面之间的热量交换是通过多种途径进行的。过多种途径进行的。l通常，地面与大气之间的热量交换以辐射为主，
28、通常，地面与大气之间的热量交换以辐射为主，乱流和水相变化次之；乱流和水相变化次之；t各地空气之间的热量交换以平流为主。各地空气之间的热量交换以平流为主。t上下层空气之间的热量交换以对流和乱流为主。上下层空气之间的热量交换以对流和乱流为主。t以上均为非绝热过程。以上均为非绝热过程。气象要素 四、气温的日年变化四、气温的日年变化l大气的热量主要来自下垫面，所以大气的热量主要来自下垫面，所以气温具有与下垫面温度类似的周期气温具有与下垫面温度类似的周期性变化。如冬寒夏暖、午热晨凉反性变化。如冬寒夏暖、午热晨凉反映了气温日、年变化的一般规律。映了气温日、年变化的一般规律。气象要素气温的日变化气温的日变化
29、 diurnal variation of temperaturediurnal variation of temperaturediurnal variation of temperaturediurnal variation of temperaturel日变化日变化: :一天中气温有一个最高温度和最低温度。陆地上最一天中气温有一个最高温度和最低温度。陆地上最高气温夏季出现在高气温夏季出现在14141515点，冬季出现在点，冬季出现在13131414点。海洋点。海洋上最高出现在上最高出现在12:3012:30。陆地上最低气温出现在日出前，海洋。陆地上最低气温出现在日出前，海洋上迟后上迟后1
30、 12 2小时。小时。l气温的日较差：气温的日较差：一日中最高气温与最低气温之差。其大小一日中最高气温与最低气温之差。其大小与纬度、季节、下热面性质、海拨高度及天气状况有关。与纬度、季节、下热面性质、海拨高度及天气状况有关。一般有：一般有：低纬高纬；低纬高纬；陆上海上；夏季冬季；晴天陆上海上；夏季冬季；晴天阴天；低海拨高海拨。（吐鲁番海拔阴天；低海拨高海拨。（吐鲁番海拔-154m-154m，日较差大），日较差大）气象要素气温的年变化气温的年变化 annual variation of temperatureannual variation of temperatureannual variat
31、ion of temperatureannual variation of temperaturel年变化：年变化：一年中月平均气温有一个最高值和一个最低值。一年中月平均气温有一个最高值和一个最低值。t陆地：陆地：北半球北半球: :最高在七月份最高在七月份, ,最低在一月份。最低在一月份。 南半球南半球: :最高在一月份最高在一月份, ,最低在七月份。最低在七月份。t海洋：海洋：比陆地迟后一个月比陆地迟后一个月, ,即最高在八月即最高在八月, ,最低在二月最低在二月l年较差：年较差：一年中月平均最高气温与月平均最低气温之差。一年中月平均最高气温与月平均最低气温之差。它与下热面的性质、纬度和海拔
32、等有关。它与下热面的性质、纬度和海拔等有关。t高纬低纬；高纬低纬； 陆上海上；陆上海上； 海拔低海拔高海拔低海拔高气象要素 五、海平面平均气温的分布特点五、海平面平均气温的分布特点l海平面平均气温从赤道向高纬递减，南半球等温线海平面平均气温从赤道向高纬递减，南半球等温线大约与纬圈平行，北半球由于海陆分布不均匀，等大约与纬圈平行，北半球由于海陆分布不均匀，等温线不与纬圈平行。温线不与纬圈平行。t 夏半球的等温线比较稀疏，冬半球较密集夏半球的等温线比较稀疏，冬半球较密集t 夏季大陆为热源，海洋为冷源。冬季相反夏季大陆为热源，海洋为冷源。冬季相反t 冬季北大西洋的等温线向北突出十分显著，这是冬季北大
33、西洋的等温线向北突出十分显著，这是由墨西哥湾流造成的。由墨西哥湾流造成的。气象要素“寒极寒极”和和“热赤道热赤道”t 在南半球不论冬夏，最低气温均出现在南极地区，而在南半球不论冬夏，最低气温均出现在南极地区，而在北半球只有夏季在北极，冬季在西伯利亚东北部（佛在北半球只有夏季在北极，冬季在西伯利亚东北部（佛科扬斯克）和格陵兰科扬斯克）和格陵兰，称为称为“寒极寒极”(Cold Pole)(Cold Pole)。t 近赤道附近存在一个高温带近赤道附近存在一个高温带,1,1月和月和7 7月的平均气温均月的平均气温均高于高于2525，称这个高温带为称这个高温带为“热赤道热赤道”(Heat Equator
34、)(Heat Equator)。它随季节偏向北半球它随季节偏向北半球, ,在在1010 N N左右。左右。l全球平均气温为全球平均气温为14.3 14.3 ，极端最高气温，极端最高气温63 （索马里）（索马里），极端最低气温，极端最低气温-94 （南极附近）。（南极附近）。气象要素冬季海平面平均气温分布冬季海平面平均气温分布气象要素夏季海平面平均气温分布夏季海平面平均气温分布气象要素六、气温的垂直递减率六、气温的垂直递减率l在对流层中气温随高度上升而降低在对流层中气温随高度上升而降低, ,气温随高度递气温随高度递减的快慢可用减的快慢可用气温垂直递减率气温垂直递减率表示表示 ： = 0.65/1
35、00m = 0.65/100ml式中：式中： T T 表示高度增加表示高度增加 Z Z 时，相应的气温变时，相应的气温变化量。化量。 Z Z 的单位通常取的单位通常取100m.100m.负号表示气温随高度增加负号表示气温随高度增加而减小。通常而减小。通常0 0。当。当=0=0时表示等温。当时表示等温。当0 0时表示逆温。逆温既在某一气层中，气温随高度时表示逆温。逆温既在某一气层中，气温随高度增加而升高。增加而升高。 气象要素七、厄尔尼诺现象和拉尼娜现象七、厄尔尼诺现象和拉尼娜现象l厄尔尼诺厄尔尼诺（El NinoEl Nino）是指赤道太平洋东部和中）是指赤道太平洋东部和中部海域大范围海水出现
36、异常增温的现象。这种现部海域大范围海水出现异常增温的现象。这种现象的出现可造成全球天气异常。厄尔尼诺现象可象的出现可造成全球天气异常。厄尔尼诺现象可能是海洋和大气之间不稳定的相互作用引起的。能是海洋和大气之间不稳定的相互作用引起的。l拉尼娜拉尼娜（LaninaLanina）是指赤道附近东太平洋水温反）是指赤道附近东太平洋水温反常变化的一种现象。拉尼娜现象与厄尔尼诺现象常变化的一种现象。拉尼娜现象与厄尔尼诺现象正好相反。指的是洋流水温反常下降。正好相反。指的是洋流水温反常下降。l厄尔尼诺和拉尼娜现象都成为预报全球气候异常厄尔尼诺和拉尼娜现象都成为预报全球气候异常的最强信号。的最强信号。气象要素八
37、、气温和水温对人体的影响八、气温和水温对人体的影响l研究指出，人体对周围温度的感觉与介质是大气还是研究指出，人体对周围温度的感觉与介质是大气还是水有关。在大气中，气温为水有关。在大气中，气温为2829 2829 时，人体皮肤不时，人体皮肤不感温，这个温度称为生理零度。人体皮肤对气温的感感温，这个温度称为生理零度。人体皮肤对气温的感觉是：低于觉是：低于25 25 有冷感，有冷感，2528 2528 时有温感，高于时有温感，高于29 29 时有热感。时有热感。l人体的感温还与风速有关，风速越大，感温越低，风人体的感温还与风速有关，风速越大，感温越低，风速约在速约在33kn33kn时人体感温达最低值
38、。当气温时人体感温达最低值。当气温5 5 时，时，3 3级级风时感温在风时感温在0 0 左右；左右；6 6级风时，对裸露的肌肤的作用级风时，对裸露的肌肤的作用相当于相当于-12 -12 时的温度；同样风速，当气温为时的温度；同样风速，当气温为-5 -5 时，时，对裸露的肌肤的作用相当于静风条件下对裸露的肌肤的作用相当于静风条件下-23.3 -23.3 ，这这时只需时只需1min1min即可造成冻伤。即可造成冻伤。l湿度也影响人体感温，湿度大感觉温度偏高、闷热。湿度也影响人体感温，湿度大感觉温度偏高、闷热。气象要素水温对人体的影响水温对人体的影响l在水中，人体生理零度比在大气中高的多。当水温低于
39、在水中，人体生理零度比在大气中高的多。当水温低于29 29 时，人体皮肤有冷感；时，人体皮肤有冷感；2937 2937 时有温感；高于时有温感；高于37 37 时时有热感。在大洋中平均水温高于有热感。在大洋中平均水温高于28 28 的区域只占海洋总面的区域只占海洋总面积的积的6%6%，热带某些海域水温最高只有，热带某些海域水温最高只有29-30 29-30 。可以说几乎。可以说几乎整个大洋海水的温度对人体来说都有冷感。整个大洋海水的温度对人体来说都有冷感。l落水者当体温从落水者当体温从37 37 降到降到32 32 的过程中，人体出现剧烈颤的过程中，人体出现剧烈颤抖，体温从抖，体温从32 32
40、 降到降到30 30 的过程中进入昏迷状态而不省人的过程中进入昏迷状态而不省人事；当体温降到事；当体温降到30 30 以下时，因心脏衰竭而导致死亡。以下时，因心脏衰竭而导致死亡。l水温对落水者存活时间有明显的影响，水温越高，存活时间水温对落水者存活时间有明显的影响，水温越高，存活时间越长。水温为越长。水温为0 0 时，落水者只能坚持时，落水者只能坚持15min15min；水温为；水温为10 10 时，存活的时间为时，存活的时间为2.5-3.0h2.5-3.0h；水温为；水温为15-20 15-20 时，存活时间时，存活时间可达可达1010余小时。余小时。气象要素X 第三节第三节 大大 气气 压
41、压 (Atmosphere Pressure)(Atmosphere Pressure)(Atmosphere Pressure)(Atmosphere Pressure)气压与天气气压与天气l气压与天气之间有着密气压与天气之间有着密切的关系，有时称气压切的关系，有时称气压表为晴雨表。如高压控表为晴雨表。如高压控制下是，晴朗、少云、制下是，晴朗、少云、微风好天气；低压控制微风好天气；低压控制下是阴雨、大风和低能下是阴雨、大风和低能见度坏天气。见度坏天气。气象要素一、气压的定义和单位一、气压的定义和单位l气压：气压：指单位截面积上大气柱的重量称大气压强，简称气指单位截面积上大气柱的重量称大气压强
42、，简称气压。压。l在标准情况下（即气温为在标准情况下（即气温为00，纬度为，纬度为4545的海平面上），的海平面上），760mm760mm水银柱高的大气压称一个标准大气压，等于水银柱高的大气压称一个标准大气压，等于1013.25hPa(1013.25hPa(百帕百帕)(hecto-pascal)(hecto-pascal)。l w/sw/sghs/sghs/sghgh （大气压强公式）（大气压强公式） ：气压：气压 ：水银密度：水银密度; ; ：水银柱高度：水银柱高度; ; ：重力加速度：重力加速度; ; ：水银柱截面积：水银柱截面积; ; ghs ghs 水银柱重量。水银柱重量。l1hPa=
43、3/4mmHg 1mmHg=4/3hPa1hPa=3/4mmHg 1mmHg=4/3hPa 1mb=1hPa 1mb=1hPa 气象要素二、气压随高度的变化二、气压随高度的变化l根据气压的定义，随着高度的根据气压的定义，随着高度的增加，气柱变短，空气密度变增加，气柱变短，空气密度变小，气压减小。在海平面上气小，气压减小。在海平面上气压最大（约压最大（约1000hPa1000hPa），到大），到大气上界减为零。下表给出了气气上界减为零。下表给出了气象上所用各标准等压面所对应象上所用各标准等压面所对应的高度。的高度。气象要素大气静力方程大气静力方程l为了表达气压随高度变化的为了表达气压随高度变化的
44、定量关系。假设：大气处于定量关系。假设：大气处于静止状态。静止状态。l -p=w=Zsg=gZs-p=w=Zsg=gZs p = -gZ p = -gZ l p/Z = -gp/Z = -g公公式式说说明明：在在静静力力平平衡衡下下，气气压压随随高高度度的的变变化化主主要要取取决决于于空气密度。空气密度。气象要素船用压高公式船用压高公式l单位气压高度差：单位气压高度差：h = -dz/dp = 1/g (h = -dz/dp = 1/g (代入状态方程代入状态方程) )l h = 8000 h = 8000（1+t1+t）/P/Pl当温度为当温度为00，气压为，气压为1000hpa1000hp
45、a时，时，h = 8m/hPah = 8m/hPa。l P P0 0=P=P1 1+H/h +H/h P P0 0海平面气压，海平面气压，P P1 1本站气压，本站气压，H H 船台距海面船台距海面高度，高度， h h气压高度差。海平面气压气压高度差。海平面气压= =本站气压高度订正。本站气压高度订正。气象要素三、海平面气压场的基本形式三、海平面气压场的基本形式1.1. 低压低压（Low PressureLow Pressure，DepressionDepression）：由闭合等压线由闭合等压线围成，中心气压比周围低的系统。围成，中心气压比周围低的系统。2. 2. 高压高压（High Pre
46、ssureHigh Pressure）: :由闭合等压线围成由闭合等压线围成, ,中心气压中心气压比周围高的系统。比周围高的系统。气象要素海平面气压场的基本形式海平面气压场的基本形式3 3 . .低压槽和槽线低压槽和槽线（TroughTrough）：由低压向外）：由低压向外延伸出来的狭长区域，或延伸出来的狭长区域，或一组未闭合的等压线向气一组未闭合的等压线向气压较高的一方凸出的部分，压较高的一方凸出的部分，简称槽。在低压槽中各条简称槽。在低压槽中各条等压线曲率最大处的连线，等压线曲率最大处的连线，称槽线称槽线(Trough- Line)(Trough- Line)。气象要素海平面气压场的基本形
47、式海平面气压场的基本形式4. 4. 高压脊和脊线高压脊和脊线H H（RidgeRidge）：由高压向）：由高压向外延伸出来的狭长区域，外延伸出来的狭长区域，或一组未闭合的等压线或一组未闭合的等压线向气压较低的一方凸出向气压较低的一方凸出的部分，简称脊，脊中的部分，简称脊，脊中曲率最大点的连线称脊曲率最大点的连线称脊线线(Righe Line)(Righe Line)。H HH气象要素海平面气压场的基本形式海平面气压场的基本形式5. 5. 鞍形区：鞍形区：相对两高相对两高压和两低压组成的中压和两低压组成的中间区域，简称鞍。间区域，简称鞍。6. 6. 低压带低压带 ：两高压之两高压之间的狭长区域。
48、间的狭长区域。7. 7. 高压带：高压带：两低压之两低压之间的狭长区域。间的狭长区域。气象要素四、水平气压梯度四、水平气压梯度 (pressure gradient)(pressure gradient)(pressure gradient)(pressure gradient)定义定义：单位距离内气压的改变量称气压梯度。单位距离内气压的改变量称气压梯度。l在水平方向上称水平气压梯度，方向垂直于在水平方向上称水平气压梯度，方向垂直于等压线，由高压指向低压，即等压线，由高压指向低压，即-P/n-P/n。其。其物理意义表示了由于空间水平气压分布不均物理意义表示了由于空间水平气压分布不均匀而作用在单
49、位体积空气上的力。匀而作用在单位体积空气上的力。l通常在地面图上，我国以每隔通常在地面图上，我国以每隔2.5hpa2.5hpa分析一分析一条等压线，有些国家间隔条等压线，有些国家间隔4hpa4hpa分析一条等压分析一条等压线。因此，气压梯度的大小取决于等压线的线。因此，气压梯度的大小取决于等压线的疏密程度。等压线愈密，疏密程度。等压线愈密，-P/n-P/n愈大，愈大， 风风力愈大。单位：百帕力愈大。单位：百帕/ /赤道度。赤道度。 1 1赤道度赤道度111 Km60 n.mile111 Km60 n.mile气象要素 五、气压系统随高度的变化五、气压系统随高度的变化l温温压压场场对对称称的的系
50、系统统：温温压压场场对对称称是是指指温温度度中中心心与与气气压压中中心心基基本本重重合合。浅浅薄薄系系统统是是指指气气压压系系统统的的强强度度随随高高度度增增加加而而减减弱弱，即即高高低低空空的的高高低低压压中中心心不不一一致致。这这种种系系统统有有冷冷高高压压（cold cold highhigh）和和 暖暖低低压压 (heat (heat low) low) 。深深厚厚系系统统是是指指气气压压系系统统的的强强度度随随高高度度增增加加不不变变或或增增强强，即即高高低低空空的的高高低低压压中中心心一一致致。这这种系统有暖高压（种系统有暖高压（warm highwarm high）和冷低压）和冷
51、低压 (cold low) (cold low)。暖高压冷低压冷高压暖低压气象要素l温温压压场场不不对对称称的的系系统统：温温压压场场不不对对称称是是指指温温度度中中心心与与气气压压中中心心不不重重合合。在在中中高高纬纬度度地地区区，不不对对称称的的低低压压总总是是东东暖暖西西冷冷，低低压压中中心心轴轴线线向向冷冷区区倾倾斜斜；不不对对称称的的高高压总是东冷西暖，高压中心轴线向暖区倾斜。压总是东冷西暖，高压中心轴线向暖区倾斜。中心轴线随高度倾斜中心轴线随高度倾斜气象要素六、气压的日、年变化六、气压的日、年变化l日变化：日变化：气压的日变化以气压的日变化以12h12h为周期，一日内有两个高为周期
52、，一日内有两个高值和两个低值。值和两个低值。t最高值：上午最高值：上午9-109-10时；次高值：晚间时；次高值：晚间21-2221-22时。时。t最低值：下午最低值：下午15-1615-16时；次低值：凌晨时；次低值：凌晨3-43-4时。时。最高和最低与气温的变化有关，日变化低纬大于高纬。最高和最低与气温的变化有关，日变化低纬大于高纬。气压的日变化气压的日变化气象要素l年变化年变化: : 气压的年变化气压的年变化随纬度增大而增大，在随纬度增大而增大，在中高纬度最明显，概括中高纬度最明显，概括为以下几种类型：为以下几种类型：t大陆型：大陆型：冬季气压高，冬季气压高， 夏季气压低，年较差大。夏季
53、气压低，年较差大。t海洋型：海洋型：冬季气压低，冬季气压低， 夏季气压高，年较差小。夏季气压高，年较差小。气象要素七、七、 等压线和等高面等压线和等高面l地表面气压的分布情况称为气压场。气压在空间分布称为空地表面气压的分布情况称为气压场。气压在空间分布称为空间气压场间气压场,海平面上的气压分布称为海平面气压场。气压相等海平面上的气压分布称为海平面气压场。气压相等的各点的连线，称为等压线。将同一时刻各个气象台、站所的各点的连线，称为等压线。将同一时刻各个气象台、站所观测到的海平面气压值填在一张海平面高度的地图上，然后观测到的海平面气压值填在一张海平面高度的地图上，然后用平滑的曲线把气压相等的点连
54、结起来，就可用等压线的不用平滑的曲线把气压相等的点连结起来，就可用等压线的不同形式表示海平面的气压分布状况，这种图称为等高面图。同形式表示海平面的气压分布状况，这种图称为等高面图。等高面图上绘制的等压线等高面图上绘制的等压线气象要素等等 高高 面面 图图（地面图）（地面图）（地面图）（地面图）l在在某某高高度度上上用用等等压压线线来来表表明明气气压压场场特特征征的的图图，如如地地面面图图，海海拨拨高高度度为为Z=0Z=0。在在地地面面图图上上，将将各各地地气气象象站站的的本本站站气气压压订订正正到到海海平平面面上上，分分析析等等压压线线，就就可可得得到到海海平平面面气气压压场场的的分分布布图图
55、，既既等高面图。等高面图。l通常所说的地面图。通常所说的地面图。气象要素等高线和等压面等高线和等压面l在空间的每一点都有一个气压值，如果把气压在空间的每一点都有一个气压值，如果把气压值相同的点连接起来，就形成一个等压面。由值相同的点连接起来，就形成一个等压面。由于同一高度上各地的气压不等，气压在空间的于同一高度上各地的气压不等，气压在空间的分布，就象山丘一样起伏不平。在同一高度上，分布，就象山丘一样起伏不平。在同一高度上，气压比四周高的地方，等压面上凸，而且气压气压比四周高的地方，等压面上凸，而且气压愈高的地方等压面上凸的愈厉害；气压比周围愈高的地方等压面上凸的愈厉害；气压比周围低的地方，等压
56、面凹，而且气压愈低，等压面低的地方，等压面凹，而且气压愈低，等压面下凹的愈厉害。因此，等压面的起伏形势和该下凹的愈厉害。因此，等压面的起伏形势和该面附近等高面上气压的分布形势相对应。面附近等高面上气压的分布形势相对应。气象要素等压面图等压面图 ( ( ( (高空图高空图高空图高空图) ) ) )l等高线和等压面空间气压场的情况一般用等压面图表示等高线和等压面空间气压场的情况一般用等压面图表示, , 通常高空图就是等压面图。通常高空图就是等压面图。l如如850hPa850hPa、700hPa700hPa、500hPa500hPa等压面图等。等压面图等。 在等压面图在等压面图上分析等高线来表明高度
57、场的特征，相当于等高面上分上分析等高线来表明高度场的特征，相当于等高面上分析等压线。析等压线。气象要素在等压面图上等高线的高值中心在邻近等高面上在等压面图上等高线的高值中心在邻近等高面上对应着为高压中心，低值中心在邻近等高面上对对应着为高压中心，低值中心在邻近等高面上对应着为低压中心。等压面图上等高线的高值区称应着为低压中心。等压面图上等高线的高值区称为高压，等压面图上等高线的低值区称为低压。为高压，等压面图上等高线的低值区称为低压。l如如图图： Pa=Pa=PbPb=Pc=Pc， HaHa= =HbHb = =HcHc HaHaHa Ha HcHcHcHc 气象要素第四节第四节 空气的水平运
58、动空气的水平运动-风风（Wind)Wind)Wind)Wind)l一、风的定义和单位一、风的定义和单位l定义定义: : 空气相对于下垫面的水平运动，称为风。它空气相对于下垫面的水平运动，称为风。它是矢量，有大小和方向。是矢量，有大小和方向。l风速：风速：风速是指单位时间内空气在水平方向上的位风速是指单位时间内空气在水平方向上的位移。单位有：移。单位有：m/sm/s、Km/hKm/h、n mile/hn mile/h、Kn(Kn(节节) )等。等。l它们的关系：它们的关系： 1Km/h=0.28m/s 1Km/h=0.28m/s ； 1m/s=3.6Km/h 1m/s=3.6Km/h ； 1Kn
59、=1.852Km/h0.5m/s 1Kn=1.852Km/h0.5m/s ； 1m/s2Kn1m/s2Kn气象要素l风向：风向：风向是指风的来向，常用风向是指风的来向，常用1616个方位个方位(E W (E W S N NE SE NW SW NNE ENE ESE SSE SSW WSW S N NE SE NW SW NNE ENE ESE SSE SSW WSW WNW NWN)WNW NWN)或度数或度数(0(0 360360 ) )来表示。来表示。l风力：风力：根据风对地面或海面的影响程度又划出风根据风对地面或海面的影响程度又划出风力等级。目前国际上采用的风力等级从力等级。目前国际上
60、采用的风力等级从0 01717共共1818个等级，参见个等级，参见P18P18风力等级表风力等级表(Beaufort Scale of Wind Force)。l风压：风压：风压是指与风向垂直的单位面积所受的压风压是指与风向垂直的单位面积所受的压力。近似表示为力。近似表示为: P=0.0625V: P=0.0625V2 2。气象要素二、风的阵性、日年变化和随高度变化二、风的阵性、日年变化和随高度变化l阵性：阵性：在在摩擦层摩擦层中，由于湍流作用，风表现为忽大忽小中，由于湍流作用，风表现为忽大忽小的阵性。实际上风的阵性就是小尺度的涡旋迭加在大型的阵性。实际上风的阵性就是小尺度的涡旋迭加在大型流场
61、上造成的结果。因此在测风时，要求取其平均值。流场上造成的结果。因此在测风时，要求取其平均值。一日内阵性最强在午后，一年中阵性最强在夏季。一日内阵性最强在午后，一年中阵性最强在夏季。l日年变化：日年变化：通常在近地面午后风速大，夜间清晨风速小。通常在近地面午后风速大，夜间清晨风速小。风的日变化幅度，晴天比阴天大，夏季比冬季大，陆地风的日变化幅度，晴天比阴天大，夏季比冬季大，陆地比海洋大。年变化因地而异。比海洋大。年变化因地而异。l风随高度变化：风随高度变化：在气压场不随高度变化的前提下，风随在气压场不随高度变化的前提下，风随高度的变化主要取决于摩擦力随高度的变化。在摩擦层高度的变化主要取决于摩擦
62、力随高度的变化。在摩擦层中，风速随高度增大，风向逐渐右偏（北半球），进入中，风速随高度增大，风向逐渐右偏（北半球），进入自由大气，趋于地转风。自由大气，趋于地转风。气象要素三、作用在空气微团上的力三、作用在空气微团上的力l重力重力(gravity)(gravity)；大小为大小为g9.8m/sg9.8m/s2 2，方向向下，指向地心。，方向向下，指向地心。l水平气压梯度力水平气压梯度力(pressure gradient force): (pressure gradient force): 由于作用在单位质由于作用在单位质量空气上的压力在水平方向上分布不均匀，引起气压梯度力。量空气上的压力在水
63、平方向上分布不均匀，引起气压梯度力。GnGn表示表示。 l大小为：大小为： ； 方向：垂直等压线从高压指向低压。方向：垂直等压线从高压指向低压。 (1) Gn (1) Gn与与成反比，成反比， Gn Gn与气压梯度与气压梯度 成正比。成正比。 (2) (2) 一定时，一定时， 大，等压线密集，大，等压线密集， Gn Gn大。大。 (3) (3) 一定时，一定时，大，空气浓密，大，空气浓密，GnGn小。小。 (4) (4) 若若 =0, =0, 两地没有气压差两地没有气压差 Gn=0 Gn=0 无风。无风。lGnGn是使空气产生水平运动的原动力。是使空气产生水平运动的原动力。气象要素l水平地转偏
64、向力水平地转偏向力(deflection force of earth (deflection force of earth rotation)rotation) 由于地球自转由于地球自转, ,作用在运动物体上产生使运动物体发生偏转的力，作用在运动物体上产生使运动物体发生偏转的力，称地转偏向力，又称可科利奥里力称地转偏向力，又称可科利奥里力( (CoriolisCoriolis force) force)或科氏力。或科氏力。AnAnt大小为大小为：A An n=2Vsin=2Vsin =7.29210 =7.29210-5-5/s/s : :地转角速度地转角速度 V:V:风速风速 :纬度纬度t
65、方向方向：北半球，恒垂直于物体运动方向的右侧北半球，恒垂直于物体运动方向的右侧9090度，南半球相反度，南半球相反. .t讨论讨论：(1) A(1) An n是物体相对于地球运动才产生的，静止物体不受其作用。是物体相对于地球运动才产生的，静止物体不受其作用。(2) (2) 地转偏向力是虚拟力，地转偏向力是虚拟力， 只改变物体的运动方向，不改变速度。只改变物体的运动方向，不改变速度。(3) (3) 在北半球在北半球A A恒垂直于物体运动的右方，南半球相反。恒垂直于物体运动的右方，南半球相反。(4) A(4) An n与与sinsin成正比，两极最大，赤道上为零成正比，两极最大，赤道上为零 。气象
66、要素l惯性离心力惯性离心力（Centeifugal ForceCenteifugal Force） 指物体在作指物体在作曲线运动曲线运动时产生的一种虚拟力。时产生的一种虚拟力。 C = V C = V2 2/r /r r r为曲率半径为曲率半径 大小：与向心力相等大小：与向心力相等 。 方向：与向心力相反。方向：与向心力相反。l摩擦力摩擦力（Friction ForceFriction Force） 运动物体受下垫面摩擦作用所产生的力。运动物体受下垫面摩擦作用所产生的力。 R= -R= -k k V V V V为物体运动速度；为物体运动速度；k k为摩擦系数为摩擦系数 方向与运动物体相反。方向
67、与运动物体相反。 气象要素l四、地转风四、地转风(Geostrophic Wind)(Geostrophic Wind)在在自由自由大气中大气中,当水平气压梯度力和水平地转偏向力达到平衡时，空气当水平气压梯度力和水平地转偏向力达到平衡时，空气沿等压线（等压面）作无磨擦的直线运动，称地转风。即：沿等压线（等压面）作无磨擦的直线运动，称地转风。即： （地转风风速公式）（地转风风速公式）（1 1）VgVg与水平气压梯度成正比，即等压线密集，与水平气压梯度成正比，即等压线密集，VgVg大。大。（2 2）VgVg与空气密度成反比，气压梯度一定时，高空的与空气密度成反比，气压梯度一定时，高空的VgVg大于
68、低空的大于低空的VgVg。（3 3）VgVg与纬度的正弦成反比，低纬与纬度的正弦成反比，低纬VgVg大于高纬大于高纬VgVg。（4 4）赤道及其附近不遵守地转风原则。）赤道及其附近不遵守地转风原则。地转风地转风气象要素l在北半球自由大气中，在北半球自由大气中，风沿等压线吹，背风而风沿等压线吹，背风而立，高压在右，低压在立，高压在右，低压在左。左。l在南半球自由大气中，在南半球自由大气中，风沿等压线吹，背风而风沿等压线吹，背风而立，高压在左，低压在立，高压在左，低压在右。右。l它明确地揭示了气压它明确地揭示了气压场与风场之间的关系。场与风场之间的关系。风压定律风压定律 (Buysballots
69、law)(Buysballots law)(Buysballots law)(Buysballots law)气象要素地转风速计算方法地转风速计算方法 l在在海海图上，取一个纬距图上，取一个纬距 nn = 60 n mile = 60 n mile，当当P =1hPaP =1hPa，=1293g/m=1293g/m3 3，=7.2910=7.2910-5-5s s-1-1； 则：则： m/sm/sl当当P1hPaP1hPa时，时， （m/sm/s）气象要素五、五、梯度风梯度风 (Gradient Wind)(Gradient Wind)l定定义义: : 在在自自由由大大气气中中，当当水水平平气
70、气压压梯梯度度力力、地地转转偏偏向向力力和和惯惯性性离离心心力力达达到到平平衡衡时时，空空气气沿沿等等压线作水平、无摩擦、等速作曲线运动。压线作水平、无摩擦、等速作曲线运动。t在在自自由由大大气气中中，空空气气的的水水平平圆圆周周运运动动称称为为梯梯度度风风（Gradient Wind）。梯梯度度风风可可以以看看成成是是水水平平气气压压梯梯度度力力、水水平平地地转转偏偏向向力力和和惯惯性性离离心心力力三者平衡时的水平运动。三者平衡时的水平运动。t即即: :气象要素低压（气旋）中的梯度风低压（气旋）中的梯度风l北半球在低压区（气旋）中风绕中心逆时针方向吹，北半球在低压区（气旋）中风绕中心逆时针方
71、向吹，气压梯度力沿半径指向中心，地转偏向力和惯性离气压梯度力沿半径指向中心，地转偏向力和惯性离心力都沿半径指向外缘。三力平衡时心力都沿半径指向外缘。三力平衡时 t即即 t或或气象要素低压（气旋）中的梯度风低压（气旋）中的梯度风t则则t式中式中 Vc 表示低压中的梯度风速，解这个以表示低压中的梯度风速，解这个以 Vc 为未知为未知数的一元二次方程，得：数的一元二次方程，得：t根号前应取正号才有意义。根号前应取正号才有意义。气象要素高压（反气旋）中的梯度风高压（反气旋）中的梯度风l根号前应取负号才有意义。根号前应取负号才有意义。l气压梯度和梯度风的大小受气压梯度和梯度风的大小受反气旋曲率限制。反气
72、旋曲率限制。曲率愈大曲率愈大（r r愈小），气压梯度愈小，愈小），气压梯度愈小，梯度风也小。反之相反。梯度风也小。反之相反。气象要素此为高压梯度风速的极限值此为高压梯度风速的极限值气旋和反气旋的梯度风公式：气旋和反气旋的梯度风公式：低压低压高压高压高压高压高压中高压中气象要素梯度风的讨论梯度风的讨论l最大水平气压梯度的分布，最大水平气压梯度的分布，高压边缘较大高压边缘较大，越近中越近中心越小心越小。曲率小处等压线密集曲率小处等压线密集，曲率大处等压线稀，曲率大处等压线稀疏。疏。l纬度越高，空气密度越大，水平气压梯度最大可能纬度越高，空气密度越大，水平气压梯度最大可能值越大。冬季，中高纬陆上高压
73、等压线密。值越大。冬季，中高纬陆上高压等压线密。l高压边缘风速较大，中心风速小或无风。高压边缘风速较大，中心风速小或无风。l中高纬度中高纬度高压风速较大，低高压风速较大，低纬度纬度高压风速较小。高压风速较小。l梯度风仍遵守风压定律。梯度风仍遵守风压定律。气象要素梯度风与地转风比较梯度风与地转风比较l地转风：地转风： 地转偏向力与风速成正比地转偏向力与风速成正比l低压中的梯度风：低压中的梯度风：l高压中的梯度风：高压中的梯度风：l因此，在水平气压梯度和曲率半径相同时，因此，在水平气压梯度和曲率半径相同时， VaVaVgVgVcVc实际上低压中的风比高压大，原因是低压中实际上低压中的风比高压大，原
74、因是低压中 不受不受限制限制, ,风可以很大。风可以很大。气象要素三、摩擦层中的风三、摩擦层中的风 (Friction Layer (Friction Layer (Friction Layer (Friction Layer Wind)Wind)Wind)Wind)l在地面天气图上，由于地在地面天气图上，由于地面的摩擦作用，实际风不面的摩擦作用，实际风不沿等压线吹，而与等压线沿等压线吹，而与等压线存在一个交角，并偏向低存在一个交角，并偏向低压。此时的平衡为压。此时的平衡为: :l地面实际风比地转风小，地面实际风比地转风小，方向偏低压一侧。方向偏低压一侧。摩擦层中的风摩擦层中的风摩擦层中的风摩
75、擦层中的风摩擦层中的风摩擦层中的风摩擦层中的风摩擦层中的风地转风地转风气象要素l在北半球摩擦层中，风斜穿等压线吹，背风而立，高压在右后方，低在北半球摩擦层中，风斜穿等压线吹，背风而立，高压在右后方，低压在左前方。在南半球高压在左后方，低压在右前方。压在左前方。在南半球高压在左后方，低压在右前方。l由于摩擦力的作用，北半球，低压中风由于摩擦力的作用，北半球，低压中风斜斜穿等压线穿等压线以以逆时针方向向中逆时针方向向中心辐合，高压中心辐合，高压中的的风风斜斜穿等压线穿等压线以以顺时针方向向外辐散。顺时针方向向外辐散。摩擦层中的风压定律摩擦层中的风压定律地地面面低低压压气气流流地地面面高高压压气气流
76、流北北 半半 球球气象要素l在摩擦层中，地面实际风与等压线的夹角取决于下垫面的粗糙度、大气在摩擦层中，地面实际风与等压线的夹角取决于下垫面的粗糙度、大气稳定稳定度度和纬度。和纬度。通常在中纬度通常在中纬度陆地上夹角为陆地上夹角为35-4535-45 ，海面上为，海面上为10-2010-20 。在陆地在陆地上上实际风实际风速速约为相应地转风约为相应地转风速速的的1/3-1/2(35-50 1/3-1/2(35-50 ) )，在海上约为，在海上约为地转风地转风速速的的3/5-2/3(60-70 3/5-2/3(60-70 ) )。l在气压梯度不随高度变化的前提下，风随高度的变化主要取决于摩擦力在气
77、压梯度不随高度变化的前提下，风随高度的变化主要取决于摩擦力随高度的变化。随高度的变化。在北半球，风速随高度增大，风向逐渐右偏在北半球，风速随高度增大，风向逐渐右偏；在南半球，；在南半球，风速随高度增大，风向逐渐左偏。风速随高度增大，风向逐渐左偏。 实际风向的确定和风随高的变化实际风向的确定和风随高的变化风随高度的变化风随高度的变化气象要素七、地形动力作用七、地形动力作用t绕绕流流和和阻阻挡挡作作用用：当当气气流流遇遇到到孤孤立立的的山山峰峰与与岛岛屿屿时时，有有绕绕山山峰峰两两侧侧而而过过的的现现象象，并并且且在在迎迎风风面面风风速速增增强强，在在背背风风面面风风速速减减弱弱。在在背背风风面面
78、还还会会产产生生气气旋旋式和反气旋式涡流，如图所示。式和反气旋式涡流，如图所示。 t山山脉脉的的阻阻挡挡作作用用和和绕绕流流，使使实实际际风风向向与与根根据据大大范范围围气气压压场场确确定定的的风风向向之之间间可可能能发发生生显显著著偏偏差差，其其差差值值可可达达900，甚甚至至1800。因因此此在在背背风风面面常常形形成成低低压或低压槽压或低压槽。气象要素岬角效应：岬角效应：岬角效应：岬角效应：t因因陆陆地地（如如山山脉脉尽尽头头或或半半岛岛附附近近）向向海海中中突突出出造造成成气气流流辐辐合合，流流线线密密集集，风风力力明明显显增增强强，称称为为岬岬角角效效应应，如如图图所示。所示。t如如
79、南南非非的的好好望望角角，是是个个令令航航海海者者生生畏畏的的地地方方，因因岬岬角角效效应应而而助助长长了了那那里里的的狂狂风风恶恶浪浪。我我国国山山东东半半岛岛的的成成山山头头附附近近海海面面，偏偏北北风风通通常常比比周周围围要要大大12级级左左右右，有有中中国国“好好望角望角”之称。之称。气象要素第五节第五节 空气垂直运动和大气稳定度空气垂直运动和大气稳定度l对流对流: 指热力作用下的暖空气上升冷空气下沉。由垂指热力作用下的暖空气上升冷空气下沉。由垂直方向的运动方程，状态方程和静力关系可以证明，直方向的运动方程，状态方程和静力关系可以证明，当气块温度当气块温度TT与周围环境温度与周围环境温
80、度 T T 不同时，就发生垂不同时，就发生垂直运动，即直运动，即: : T T T T T T 上升运动上升运动t特特点点：水水平平范范围围小小（几几公公里里到到几几十十公公里里），持持续续时时间间短短（几几十十分分钟钟到到几几小小时时），垂垂直直速速度度大大（1-30m/s1-30m/s）。通常造成雷雨大风，冰雹和阵性降水等不稳定天气。通常造成雷雨大风，冰雹和阵性降水等不稳定天气。气象要素l水平辐散水平辐散、辐合引起的垂直运动：辐合引起的垂直运动：低层辐散引起下沉运动，低低层辐散引起下沉运动，低层辐合引起上升运动。层辐合引起上升运动。高压多为下沉运动，低压多为上升运动。高压多为下沉运动，低压
81、多为上升运动。l锋面上的垂直运动：锋面上的垂直运动：指暖空气沿锋面坡度爬升产生上升运动。指暖空气沿锋面坡度爬升产生上升运动。l地形引起的垂直运动：地形引起的垂直运动：当气流遇到高大地形或山脉时，在迎风当气流遇到高大地形或山脉时，在迎风坡产生上升运动，在背风坡产生下沉运动。坡产生上升运动，在背风坡产生下沉运动。一、空气垂直运动一、空气垂直运动水平辐合水平辐合水平辐散水平辐散气象要素l垂直运动中气温的绝热变化：垂直运动中气温的绝热变化：气体作功或传递气体作功或传递热量都能改变系统的内能。从而引起温度的变热量都能改变系统的内能。从而引起温度的变化。若系统与外界没有热量交换，称该系统是化。若系统与外界
82、没有热量交换，称该系统是绝热的。绝热的。l绝热过程：绝热过程：空气块在垂直运动过程中与外界无空气块在垂直运动过程中与外界无热量交换时的状态变化过程，称绝热过程，即热量交换时的状态变化过程，称绝热过程，即 dQ0dQ0l干绝热过程干绝热过程: : 干空气或未饱和湿空气块作垂直干空气或未饱和湿空气块作垂直升降运动时与周围环境不发生热量交换的变化升降运动时与周围环境不发生热量交换的变化过程，称干绝热过程。过程，称干绝热过程。二、大气稳定度二、大气稳定度(Atmospheric Stability)气象要素干绝热直减率干绝热直减率(Dry Adiabatic Lapse Rate)(Dry Adiab
83、atic Lapse Rate)(Dry Adiabatic Lapse Rate)(Dry Adiabatic Lapse Rate)l干绝热直减率干绝热直减率: : 在干绝热过程中在干绝热过程中, ,气块温度随高度的变气块温度随高度的变化率称干绝热直减率。即：化率称干绝热直减率。即：t因此因此, ,在干绝热上升过程中在干绝热上升过程中, ,气块每升高气块每升高100100米温度下降米温度下降1 1度度, ,每下降每下降100100米温度升高米温度升高1 1度。度。 d d = 1/100m= 1/100m气象要素湿绝热直减率湿绝热直减率l湿绝热过程湿绝热过程: : 饱和湿空气块作垂直升降运
84、动时与周围饱和湿空气块作垂直升降运动时与周围环境不发生热量交换的变化过程，称湿绝热过程。环境不发生热量交换的变化过程，称湿绝热过程。l湿绝热直减率湿绝热直减率:(Wet Adiabatic Lapse Rate):(Wet Adiabatic Lapse Rate) 在湿绝在湿绝热过程中热过程中, ,气块温度随高度的变化率称湿绝热直减率。气块温度随高度的变化率称湿绝热直减率。即：即：t可以证明，可以证明，m m d d ，因为在湿绝热过程中，水汽凝，因为在湿绝热过程中，水汽凝结释放潜热使冷却作用变的缓慢。结释放潜热使冷却作用变的缓慢。mm不是常数，而是不是常数，而是随气压和温度变化随气压和温度
85、变化, ,其中主要随气温的降低而增大。通其中主要随气温的降低而增大。通常取常取 m m0.6 /100m0.6 /100ml干绝热线干绝热线：在干绝热过程中气体状态的变化曲线。：在干绝热过程中气体状态的变化曲线。 湿绝热线：湿绝热线：在湿绝热过程中气体状态的变化曲线。在湿绝热过程中气体状态的变化曲线。气象要素焚焚 风风l焚风焚风：是一种干热风，是干、湿绝热过程中，在迎风坡和：是一种干热风，是干、湿绝热过程中，在迎风坡和背风坡作用的结果。背风坡作用的结果。d dmdd气象要素l大气稳定度大气稳定度: : 某一气块受到垂直方向某一气块受到垂直方向的扰动的扰动后后，大气层结大气层结（周围大气），使其
86、具有返回或远离其平（周围大气），使其具有返回或远离其平衡位置的趋势和程度，称衡位置的趋势和程度，称大气稳定度大气稳定度，又称大气层又称大气层结稳定度。结稳定度。l下图下图分别是稳定平衡，不稳定平衡和随遇平衡。分别是稳定平衡，不稳定平衡和随遇平衡。气象要素稳定度判别的气块法稳定度判别的气块法l通常采用通常采用“气块法气块法”判断大判断大气稳定度。当一气块受外力气稳定度。当一气块受外力作用在垂直方向上产生扰动作用在垂直方向上产生扰动后，周围大气有使它返回起后，周围大气有使它返回起始位置的趋势时，这种大气始位置的趋势时，这种大气层结是稳定的；反之，大气层结是稳定的；反之，大气有使它继续远离起始位置的
87、有使它继续远离起始位置的趋势时，这种大气层结是不趋势时，这种大气层结是不稳定的；若气块随时与周围稳定的；若气块随时与周围大气取得平衡时，这种大气大气取得平衡时，这种大气层结是中性的。层结是中性的。气象要素大气稳定度判据大气稳定度判据 d d 绝对不稳定绝对不稳定 m 绝对稳定绝对稳定 m m d d 条件性不稳定条件性不稳定大气稳定度判据大气稳定度判据气象要素稳定度与天气稳定度与天气s当大气稳定时，能有效地抑制对流发展，产生稳当大气稳定时，能有效地抑制对流发展，产生稳定天气现象，如层云、雾、毛毛雨等；定天气现象，如层云、雾、毛毛雨等；s当大气不稳定时，有利对流发展，产生积状云，当大气不稳定时，
88、有利对流发展，产生积状云，出现不稳定天气，如阵雨、雷暴、大风、冰雹、出现不稳定天气，如阵雨、雷暴、大风、冰雹、龙卷等。龙卷等。s气层上暖下冷起稳定作用，上冷下暖不稳定。下气层上暖下冷起稳定作用，上冷下暖不稳定。下层空气中，夜间冷却为稳定作用，白天增温为不层空气中，夜间冷却为稳定作用，白天增温为不稳定作用。空气气流经较冷表面时起稳定作用，稳定作用。空气气流经较冷表面时起稳定作用，流经较暖表面时起不稳定作用流经较暖表面时起不稳定作用。气象要素l逆温定义逆温定义：在对流层中，某一时刻某气层温度随在对流层中，某一时刻某气层温度随高度上升或不变的状态称逆温。逆温所在的气层高度上升或不变的状态称逆温。逆温
89、所在的气层称逆温层。称逆温层。（0 0或或=0 =0 ）三、大气中的逆温三、大气中的逆温气象要素大气中的逆温大气中的逆温l逆温对天气的影响逆温对天气的影响：逆温的存在好象一个盖子，能有效地抑：逆温的存在好象一个盖子，能有效地抑制对流的发展，阻挡水汽和尘埃等向上输送。低层逆温，易制对流的发展，阻挡水汽和尘埃等向上输送。低层逆温，易发生雾或低云天气。发生雾或低云天气。l逆温的种类逆温的种类（1 1）辐射逆温：夜间辐射冷却形成的逆温。条）辐射逆温：夜间辐射冷却形成的逆温。条件是陆地，晴朗和微风，常伴有辐射雾等；（件是陆地，晴朗和微风，常伴有辐射雾等；（2 2）平流逆温：）平流逆温：暖空气流到冷的下垫
90、面（陆面或水面）上形成的逆温。常伴暖空气流到冷的下垫面（陆面或水面）上形成的逆温。常伴有平流雾；（有平流雾；（3 3）下沉逆温：高空空气绝热下沉增温而形成）下沉逆温：高空空气绝热下沉增温而形成的逆温。多出现在高压区，范围广，晴朗；（的逆温。多出现在高压区，范围广，晴朗；（4 4）乱流逆温：）乱流逆温：低层空气的乱流混合作用形成的逆温。多发生在摩擦层中部。低层空气的乱流混合作用形成的逆温。多发生在摩擦层中部。（5 5）锋面逆温：冷暖气团交界的过渡层内形成的逆温。）锋面逆温：冷暖气团交界的过渡层内形成的逆温。气象要素第六节第六节 大气环流大气环流（General CirculationGenera
91、l CirculationGeneral CirculationGeneral Circulation）l一、大气环流：一、大气环流：一般是指具有全球性、大范围空的气一般是指具有全球性、大范围空的气运行现象。它的水平尺度在数千公里，垂直尺度在十运行现象。它的水平尺度在数千公里，垂直尺度在十公里以上，时间尺度大于公里以上，时间尺度大于2424小时。小时。l大气环流反映了大气运动的基本状态和基本特征，是大气环流反映了大气运动的基本状态和基本特征，是各种不同尺度天气系统活动的基础。同时也是气候形各种不同尺度天气系统活动的基础。同时也是气候形成和演变的重要背景条件。成和演变的重要背景条件。l影响大气环
92、流的主要因子有：影响大气环流的主要因子有：太阳辐射、地球自转、太阳辐射、地球自转、海陆分布不均匀等因素影响。海陆分布不均匀等因素影响。气象要素太阳辐射太阳辐射单圈环流单圈环流l假设假设：地球是静止的，：地球是静止的，下垫面性质均一。只考下垫面性质均一。只考虑太阳辐射随纬度的不虑太阳辐射随纬度的不均匀性，赤道低纬由于均匀性，赤道低纬由于空气受热垂直上升，极空气受热垂直上升，极地高纬冷却下沉，高层地高纬冷却下沉，高层空气由赤道流向极地，空气由赤道流向极地，低层空气由极地流向赤低层空气由极地流向赤道，从而产生了一个简道，从而产生了一个简单的一圈环流，称单圈单的一圈环流，称单圈环流。环流。气象要素地球
93、自转地球自转三圈环流三圈环流l假设假设：下垫面性质下垫面性质均一。在太阳辐射均一。在太阳辐射随纬度不均匀和地随纬度不均匀和地球自转（地转偏向球自转（地转偏向力）二个因子的作力）二个因子的作用下，从赤道到极用下，从赤道到极地形成三圈环流，地形成三圈环流，即赤道环流（哈德即赤道环流（哈德莱环流）、极地环莱环流）、极地环流和中间环流（费流和中间环流（费雷尔环流）。雷尔环流）。三圈环流三圈环流三圈环流三圈环流直接加热环流直接加热环流直接加热环流直接加热环流间接加热环流间接加热环流极锋极锋气象要素l赤道环流圈空气由赤道上空流向极地，起初：沿水平气压梯度方平行与经圈，随着纬度增加地转偏向力增大气流向东偏转
94、纬度30左右气流转向纬圈方向阻碍自低纬向高纬的气流流动空气堆积形成一个自上而下高压带副热带高压带（副高）。 近地面层空气自副高向四周流散，一部分流向低纬受地转偏向力作用北半球形成东北信风带，南半球形成东南信风带补偿赤道地区上升的空气。气象要素l中间环流圈近地面层，自副高向极地方向流去的暖湿气流在地转偏向力作用下，形成盛行西风带。极地高压辐散的干冷气流在地转偏向力作用下形成极地东风带。西风气流与东风气流在60附近相遇，由于温度不同，暖湿气流被干冷气流抬升，在地面形成副极地低压带。低压上升气流的一部分流向低纬，与副高的下沉气流形成闭合环流中间环流气象要素三三圈圈环环流流和和行行星星风风带带哈德莱环
95、流哈德莱环流极地环流极地环流费雷尔费雷尔环流环流气象要素气压带和风带的分布气压带和风带的分布l气压带：气压带：赤道低压带，赤道低压带，副热带高压带，副极地副热带高压带，副极地低压带和极地高压，南低压带和极地高压，南北半球对称。北半球对称。l风带：风带：赤道无风带，赤道无风带，信风带，副热带无风带，信风带，副热带无风带，西风带和极地东风带，西风带和极地东风带，南北半球对称。南北半球对称。气象要素风风 带带1. 赤道无风赤道无风（Doldrums）l平均位于南北纬平均位于南北纬10范围内。范围内。l特征：特征：对流旺盛、对流旺盛、平流微弱、云量多、平流微弱、云量多、温高、湿大、多雷温高、湿大、多雷
96、雨、风微弱不定向，雨、风微弱不定向，位置随季节南北移位置随季节南北移动。动。气象要素2信风带信风带（Trades Wind Zone）l位于副热带高压带与赤道低压带之间，平位于副热带高压带与赤道低压带之间，平均位置在南北纬均位置在南北纬10-28附近。北半球吹东附近。北半球吹东北信风，南半球吹东南信风。北信风，南半球吹东南信风。l特征：特征：风向常年稳定少变，风力一般风向常年稳定少变，风力一般34级，天气晴朗，大洋西部降水较多，位置级，天气晴朗，大洋西部降水较多，位置随季节南北移动。随季节南北移动。3. 副热带无风带副热带无风带（Horse Latitudes）l位于信风带和西风带之间，平均位
97、于南北位于信风带和西风带之间，平均位于南北纬纬30附近。附近。l特征：特征：内部多下沉气流，天气晴朗、少云、内部多下沉气流，天气晴朗、少云、微风、陆上干燥、海上潮湿，位置随季节微风、陆上干燥、海上潮湿，位置随季节南北移动。南北移动。信风带信风带副热带无风带副热带无风带盛行西风带盛行西风带气象要素4盛行西风带盛行西风带（Westerlies）l位于副热带高压带与副极地低压带之间，在南北纬位于副热带高压带与副极地低压带之间，在南北纬30-60之之间。大气主要自西向东运动，北半球主要为间。大气主要自西向东运动，北半球主要为 SW风，南半球风，南半球为为NW风。风。l特征：特征：此区域气旋活动频繁，天
98、气十分复杂，常有大风和雷此区域气旋活动频繁，天气十分复杂，常有大风和雷雨，风速较大，南半球在此范围内，除南美尖端外几乎没有雨，风速较大，南半球在此范围内，除南美尖端外几乎没有陆地，常年盛行强劲的西风，陆地，常年盛行强劲的西风，7级以上的大风频率每月可达级以上的大风频率每月可达10天以上，故有天以上，故有“咆哮西风带咆哮西风带”之称。位置随季节南北移动。之称。位置随季节南北移动。5极地东风带极地东风带（Polar Easterlies）l位于南北纬位于南北纬60-90之间，北半球吹之间，北半球吹NE风，南半球吹风，南半球吹SE风风。 气象要素 实际海平面平均气压场的基本特征实际海平面平均气压场的
99、基本特征l冬季：冬季：北半球受四个大范围的气压系统（又称大气活动中心）控制，北半球受四个大范围的气压系统（又称大气活动中心）控制，它们是阿留申低压，冰岛低压，蒙古高压和北美高压。蒙古高压前部的它们是阿留申低压，冰岛低压，蒙古高压和北美高压。蒙古高压前部的偏北气流就是亚洲稳定的冬季季风。南半球在南太平洋，南大西洋和南偏北气流就是亚洲稳定的冬季季风。南半球在南太平洋，南大西洋和南印度洋分别是三个高压中心，在南非，澳大利亚和南美大陆上是热低压印度洋分别是三个高压中心，在南非，澳大利亚和南美大陆上是热低压组成的低压带。组成的低压带。l夏季：夏季：北半球的大气活动中心有印度低压，北美低压，太平洋副高北半
100、球的大气活动中心有印度低压，北美低压，太平洋副高和大西洋副高，同时冰岛低压和阿留申低压明显减弱，范围大大缩小。和大西洋副高，同时冰岛低压和阿留申低压明显减弱，范围大大缩小。南半球大陆上的高压加强伸展，在副热带纬度上，高压带环绕全球。南半球大陆上的高压加强伸展，在副热带纬度上，高压带环绕全球。l春秋两季属于过渡季节，北半球春季，原有的四个大气活动中心减弱，春秋两季属于过渡季节，北半球春季，原有的四个大气活动中心减弱，副热带高压开始增强。副热带高压开始增强。气象要素1月海平面平均气压场月海平面平均气压场西伯利亚西伯利亚高压高压阿留申阿留申低压低压气象要素7月海平面平均气压场月海平面平均气压场印度低
101、压印度低压北太平洋副高北太平洋副高气象要素l永久性大气活动中心永久性大气活动中心：指常年存在的大范围气压区。如赤道指常年存在的大范围气压区。如赤道低压带、海上副热带高压、南极高压、低压带、海上副热带高压、南极高压、 冰岛低压、阿留申低压和冰岛低压、阿留申低压和南半球副极地低压带。南半球副极地低压带。l半永久性大气活动中心半永久性大气活动中心：指大范围的气压区随季节改变。如指大范围的气压区随季节改变。如蒙古高压、北美高压、印度低压、北美低压、澳大利亚高压、南美蒙古高压、北美高压、印度低压、北美低压、澳大利亚高压、南美高压、非洲高压、澳大利亚低压、南美低压和非洲低压。高压、非洲高压、澳大利亚低压、
102、南美低压和非洲低压。l影响我国天气和气候的大气活动中心主要有：影响我国天气和气候的大气活动中心主要有：西伯利亚西伯利亚高压、阿留申低压、西太平洋副高、印度低压。高压、阿留申低压、西太平洋副高、印度低压。l大气活动中心的季节变化必然引起大气环流的季节变化，而大气大气活动中心的季节变化必然引起大气环流的季节变化，而大气活动中心的短期变化对大范围的天气造成重大影响，它们是制作天活动中心的短期变化对大范围的天气造成重大影响，它们是制作天气预报的背景条件。气预报的背景条件。大气活动中心大气活动中心(Atmospheric Center of Action(Atmospheric Center of Ac
103、tion(Atmospheric Center of Action(Atmospheric Center of Action）气象要素二、季风环流二、季风环流（MonsoonsMonsoonsMonsoonsMonsoons）l季风定义季风定义：大范围风向随季节而有规律改变的盛行风。要求：大范围风向随季节而有规律改变的盛行风。要求盛行风的方向至少改变盛行风的方向至少改变120120，盛行风频率，盛行风频率 40 40。l季风的成因季风的成因（Formation of MonsoonsFormation of Monsoons）：）：t海陆季风海陆季风(Sea-Land Monsoon)(Sea
104、-Land Monsoon)：由海陆之间热力异差引起的：由海陆之间热力异差引起的风系，随季节有极明显的变化，风系，随季节有极明显的变化， 称海陆季风。称海陆季风。t行星季风行星季风(Plantary Monsoon)(Plantary Monsoon)：由于行星风带随季节移动而：由于行星风带随季节移动而引起的风系变化，典型代表是南亚季风。引起的风系变化，典型代表是南亚季风。t青藏高原的地形作用青藏高原的地形作用：青藏高原在夏季的热源作用和冬季的：青藏高原在夏季的热源作用和冬季的冷源作用对维持和加强南亚季风起了重要的作用。冷源作用对维持和加强南亚季风起了重要的作用。气象要素季风的分布季风的分布l
105、季风主要分布在南亚、东亚、东南亚和赤道非季风主要分布在南亚、东亚、东南亚和赤道非洲四个区域。洲四个区域。气象要素1.1.东亚季风东亚季风（我国季风）（我国季风）（我国季风）（我国季风）l成因成因: : 主要是由于海陆间的热力差异引起的。主要是由于海陆间的热力差异引起的。l范围范围：我国大部分地区，朝鲜半岛和日本附近洋面。：我国大部分地区，朝鲜半岛和日本附近洋面。冬季风特征冬季风特征：蒙古高压盘踞亚洲大陆，寒潮和冷空气不断爆发南：蒙古高压盘踞亚洲大陆，寒潮和冷空气不断爆发南下，高压前缘的偏北风成为东亚的冬季风。我国大部、朝鲜半岛下，高压前缘的偏北风成为东亚的冬季风。我国大部、朝鲜半岛和日本附近洋
106、面吹西北风，东海南部、南海、台湾海峡吹东北风，和日本附近洋面吹西北风，东海南部、南海、台湾海峡吹东北风，风力均在风力均在5-65-6级，最大可达级，最大可达8-98-9级或以上。级或以上。夏季风特征夏季风特征：陆地是印度低压（亚洲低压），海上是西太平洋副：陆地是印度低压（亚洲低压），海上是西太平洋副热带高压。我国东部沿海、朝鲜、日本吹东南风；南海、台湾海热带高压。我国东部沿海、朝鲜、日本吹东南风；南海、台湾海峡、菲律宾附近洋面吹西南风。风力一般峡、菲律宾附近洋面吹西南风。风力一般3-43-4级。级。l季风的天气气候特征季风的天气气候特征：夏季风：高温、潮湿、多阴雨，来临慢；：夏季风：高温、潮湿
107、、多阴雨，来临慢； 冬季风：来临快、强度大、大风、干冷等。冬季风大于夏季风冬季风：来临快、强度大、大风、干冷等。冬季风大于夏季风。气象要素东亚季风东亚季风印度低压印度低压北太平洋副高北太平洋副高西伯利亚西伯利亚高压高压阿留申阿留申低压低压气象要素2.2.南亚季风南亚季风 ( ( ( (印度季风印度季风印度季风印度季风) ) ) )l成因成因：主要是南半球东南信风带北移引起的，也有海陆间的热力：主要是南半球东南信风带北移引起的，也有海陆间的热力差异和大地形（青藏高原）的作用。差异和大地形（青藏高原）的作用。l范围范围：东非、西南亚、南亚、中印半岛一带，又称印度季风。：东非、西南亚、南亚、中印半岛
108、一带，又称印度季风。t夏季风特征夏季风特征：由南半球东南信风越过赤道，在地转偏向力的作用：由南半球东南信风越过赤道，在地转偏向力的作用下，变为西南风，迭加上印度低压南侧的西南风。另外还有高原下，变为西南风，迭加上印度低压南侧的西南风。另外还有高原的阻挡作用，印度半岛岬角作用，强劲的西南风，的阻挡作用，印度半岛岬角作用，强劲的西南风，7-87-8月份风力月份风力常达常达8-98-9级以上，并伴有雷雨。级以上，并伴有雷雨。9-109-10月份开始减弱，阿拉伯海的风月份开始减弱，阿拉伯海的风大于孟加拉湾，尤其是索科特拉岛南侧的北印度洋，西南风特别大于孟加拉湾，尤其是索科特拉岛南侧的北印度洋，西南风特
109、别大，是世界上最著名的狂风恶浪海区之一。大，是世界上最著名的狂风恶浪海区之一。t冬季风特征冬季风特征：行星风带南移，亚洲大陆高压强大，其南部的东北：行星风带南移，亚洲大陆高压强大，其南部的东北风成为南亚的冬季风。北印度洋吹东北风，风力一般为风成为南亚的冬季风。北印度洋吹东北风，风力一般为3-43-4级，是级，是航海的航海的“黄金季节黄金季节”。l季风转换时间季风转换时间：5 5月冬季风转夏季风；月冬季风转夏季风；1010月夏季风转冬季风。月夏季风转冬季风。气象要素 印印 度度 洋洋 航航 线线气象要素3.3.其他地区的季风其他地区的季风l北澳、印尼和伊里安的季风北澳、印尼和伊里安的季风 由于信
110、风带的移动引起。冬季（南半球）东南由于信风带的移动引起。冬季（南半球）东南风，夏季西北风。风，夏季西北风。l西非的季风西非的季风 夏季西南季风，潮湿多雨；冬季东北季风，干夏季西南季风，潮湿多雨；冬季东北季风，干燥少雨。燥少雨。l北美北美( (得克萨斯得克萨斯):):冬季北风，夏季南风。冬季北风，夏季南风。l南美南美( (巴西巴西):):冬季东北风，夏季东南风。冬季东北风，夏季东南风。气象要素l海陆风海陆风(Sea and Land Breeze)(Sea and Land Breeze)：在海岸附近，由于海在海岸附近，由于海陆间热力差异的日变化引起的。白天：陆间热力差异的日变化引起的。白天：风
111、风从海洋吹向陆地从海洋吹向陆地称海风；夜间：称海风；夜间：风风从陆地吹向海洋称陆风。海风陆风从陆地吹向海洋称陆风。海风陆风，主要出现在中低纬度，气温日较差较大，多在夏季晴朗天主要出现在中低纬度，气温日较差较大，多在夏季晴朗天气条件下。气条件下。三、局地环流三、局地环流（地方性风）（地方性风）（地方性风）（地方性风）气象要素l山谷风山谷风(Mountain and Valley Breeze)(Mountain and Valley Breeze) ：在山区，在山区，由于由于山峰山谷的温度差异产生的局地环流。白天：山峰山谷的温度差异产生的局地环流。白天：风风从山谷吹向从山谷吹向山顶称谷风；夜间：
112、山顶称谷风；夜间：风风从山顶吹向山谷称山风。从山顶吹向山谷称山风。谷风谷风 山风，山风，如巴山夜雨。如巴山夜雨。l在我国海陆风和山谷风均盛行的港口是连云港和秦皇岛。在我国海陆风和山谷风均盛行的港口是连云港和秦皇岛。地方性风地方性风山谷风山谷风气象要素l峡谷风：峡谷风：当当气流从开阔地气流从开阔地区吹进峡口时，区吹进峡口时，形成的强风。形成的强风。如台湾海峡、如台湾海峡、直布罗陀海峡直布罗陀海峡等。等。“峡管效峡管效应应”地方性风地方性风峡谷风峡谷风气象要素l从山地或高原经过低矮隘道向下倾落寒从山地或高原经过低矮隘道向下倾落寒冷而又干燥的风暴，称布拉风。冷而又干燥的风暴，称布拉风。t典型的布拉风
113、出现在黑海的冬季，其破典型的布拉风出现在黑海的冬季，其破坏力很大，最大平均风速可达坏力很大，最大平均风速可达40m/s60m/s，气温可迅速降低到气温可迅速降低到-27 ，可造成可造成严重的严重的“船舶积冰船舶积冰”。类似现象在土耳其。类似现象在土耳其沿海和亚得利亚海均可出现。沿海和亚得利亚海均可出现。l其它地方性风甚多。其它地方性风甚多。地方性风地方性风布拉风布拉风（Bora）气象要素X第七节第七节 大气大气湿度湿度和海水盐度和海水盐度l湿度湿度(Humidity(Humidity）：）：是表示大气中水汽含量多是表示大气中水汽含量多少或空气潮湿程度的物理量。大气中的水汽少或空气潮湿程度的物理
114、量。大气中的水汽是形成云、雾和降水等天气现象的主要因子，是形成云、雾和降水等天气现象的主要因子，同时对船运货物是否受潮变质有很大的影响。同时对船运货物是否受潮变质有很大的影响。通常表示大气湿度的物理量有下列几种。通常表示大气湿度的物理量有下列几种。气象要素表示湿度的物理量表示湿度的物理量l绝对湿度绝对湿度(absolute humidity) (absolute humidity) a a ：t单位体积空气中所含水汽的质量（实际上就是水汽密度）。单位体积空气中所含水汽的质量（实际上就是水汽密度）。单位为单位为 g/cm g/cm3 3，g/mg/m3 3。t它直接表示空气中含水汽的多少，绝对湿
115、度大，水汽含量多，它直接表示空气中含水汽的多少，绝对湿度大，水汽含量多，绝对湿度小，水汽含量少。绝对湿度不能直接测量，一般通绝对湿度小，水汽含量少。绝对湿度不能直接测量，一般通过干湿球温度为引数查算过干湿球温度为引数查算 获得。获得。l水汽压水汽压（vapour pressurevapour pressure） e e ：t指大气中水汽所引起的那部分压强称水汽压。单位与气压相指大气中水汽所引起的那部分压强称水汽压。单位与气压相同。同。t它表示空气中水汽含量的多少，水汽压大，水汽含量多，水它表示空气中水汽含量的多少，水汽压大，水汽含量多，水汽压小，水汽含量少。水汽压也不能直接测得，通过干湿球汽压
116、小，水汽含量少。水汽压也不能直接测得，通过干湿球温度为引数查算温度为引数查算 获得。获得。气象要素表示湿度的物理量表示湿度的物理量l饱和水汽压饱和水汽压（saturation vapour pressuresaturation vapour pressure）E E: : t指空气达到饱和时的水汽压。饱和空气中的水汽压是指空气达到饱和时的水汽压。饱和空气中的水汽压是温度的函数，即温度的函数，即 E=E(T) E=E(T)，随着温度的升高而增大。，随着温度的升高而增大。t它表示空气它表示空气“吞食吞食”水汽的能力，不反映空气中水汽水汽的能力，不反映空气中水汽含量的多少。含量的多少。l相对湿度相对
117、湿度 （relative humidityrelative humidity） f f ：t指空气中的实际水汽压指空气中的实际水汽压(e)(e)与同温度下的饱和水汽压的与同温度下的饱和水汽压的百分比，即：百分比，即：f=e/E100f=e/E100。 当当 f f100100 未饱和；未饱和；当当 f=100 f=100饱和；当饱和；当f f100100过饱和。过饱和。t因此它表示空气距离饱和的程度，不直接反映空气中因此它表示空气距离饱和的程度，不直接反映空气中水汽含量的多少。目前，我国有些城市把相对湿度作水汽含量的多少。目前，我国有些城市把相对湿度作为日常天气预报的一个指标为日常天气预报的一
118、个指标。气象要素表示湿度的物理量表示湿度的物理量l露点露点 (dew point) (dew point) T Td d ：t指空气中水汽含量不变且气压一定时指空气中水汽含量不变且气压一定时,降低温度使其空气达降低温度使其空气达到饱和时的温度，称为露点温度。单位与气温相同。到饱和时的温度，称为露点温度。单位与气温相同。t它表示空气中水汽含量的多少，水汽含量多，露点高它表示空气中水汽含量的多少，水汽含量多，露点高; ;水汽水汽含量少含量少, ,露点低。通常以露点低。通常以e e为引数查算为引数查算 获得。获得。 l温度温度露点差露点差 (T-Td )(T-Td ) ：t它的大小反映空气距离饱和程
119、度。它的大小反映空气距离饱和程度。T-Td=0 T-Td=0 饱和；饱和；T-TdT-Td0 0 未饱和；未饱和； T-Td T-Td愈大，愈大，f f愈小。另外，若湿球温度趋于干球温愈小。另外，若湿球温度趋于干球温度，说明相对湿度大，一般有雾或降水。度，说明相对湿度大，一般有雾或降水。le e和和a a的关系的关系t若若e e的单位为的单位为hPahPa时，则时，则 a = 217e/T a = 217e/T t若若e e的单位为的单位为mmHgmmHg时，则时，则 a = 289e/T a e a = 289e/T a e气象要素 三、大气中水汽的分布三、大气中水汽的分布l大气中的水汽主要
120、来自下垫面的蒸发，水汽的凝结或凝大气中的水汽主要来自下垫面的蒸发，水汽的凝结或凝华改变水汽的含量，其分布是不均匀的。华改变水汽的含量，其分布是不均匀的。t垂直分布：垂直分布：绝对湿度随高度的增加而迅速减小。在绝对湿度随高度的增加而迅速减小。在2 2公里公里高度处不足地面的高度处不足地面的1/21/2，5 5公里处减到地面公里处减到地面1/101/10，90%90%的水的水汽集中在汽集中在3 3公里以下的低层大气中。公里以下的低层大气中。t水平分布：水平分布：绝对湿度的水平分布与气温的水平分布基本绝对湿度的水平分布与气温的水平分布基本一致。它与下垫面性质（如海面、陆地、沙漠、冰面等）一致。它与下
121、垫面性质（如海面、陆地、沙漠、冰面等）关系密切。赤道地区大，随纬度的增高而递减。关系密切。赤道地区大，随纬度的增高而递减。气象要素四、湿度的日年变化四、湿度的日年变化l绝对湿度的日年变化：绝对湿度的日年变化：绝对湿度的日年变化主要取决于绝对湿度的日年变化主要取决于温度和湍流作用。绝对湿度的日变化与温度的日变化一温度和湍流作用。绝对湿度的日变化与温度的日变化一样，最高值出现在午后，最低值出现在清晨。绝对湿度样，最高值出现在午后，最低值出现在清晨。绝对湿度的年变化与温度的年变化趋势一致，极大值出现在夏季的年变化与温度的年变化趋势一致，极大值出现在夏季（7 7月，月，8 8月），极小值出现在冬季（月
122、），极小值出现在冬季（1 1月，月，2 2月）。月）。l相对湿度的日年变化：相对湿度的日年变化：相对湿度的日变化与气温的日变相对湿度的日变化与气温的日变化相反，最大值在清晨，最小值在午后。相对湿度的年化相反，最大值在清晨，最小值在午后。相对湿度的年变化在季风盛行时，夏季大冬季小，而内陆相反。变化在季风盛行时，夏季大冬季小，而内陆相反。气象要素大气中水汽凝结途径大气中水汽凝结途径l水汽含量不变降低温度水汽含量不变降低温度: :大气存在许多冷却过程可以降低大气存在许多冷却过程可以降低温度，除上升运动中的绝热冷却外，还有辐射冷却、平流温度，除上升运动中的绝热冷却外，还有辐射冷却、平流冷却、乱流冷却和
123、接触冷却等过程。冷却、乱流冷却和接触冷却等过程。l气温不变增加水汽气温不变增加水汽: :增加水汽的途径主要是蒸发，如水面增加水汽的途径主要是蒸发，如水面蒸发和云雨滴在下降过程中的蒸发等。蒸发量的大小主要蒸发和云雨滴在下降过程中的蒸发等。蒸发量的大小主要取决于水面上空气的饱和差（取决于水面上空气的饱和差（E Ew w-e-e）和风速的大小。饱和）和风速的大小。饱和差和风速越大时差和风速越大时, ,蒸发量越大。蒸发量越大。l两者同时作用两者同时作用: :若增加水汽和降低温度同时进行，将加速若增加水汽和降低温度同时进行，将加速凝结过程。凝结过程。气象要素湿度与货运湿度与货运l某些海上运输货物因受潮而
124、遭受货损。货损的某些海上运输货物因受潮而遭受货损。货损的原因是货舱原因是货舱“出汗出汗”和货物和货物“出汗出汗”，前者水，前者水滴凝结于舱顶、舱壁，而后者水滴凝结于货物滴凝结于舱顶、舱壁，而后者水滴凝结于货物上。上。l一般而言，若舱内温度低于舱外露点，最好不一般而言，若舱内温度低于舱外露点，最好不要通风；若舱内温度高于舱外露点，有必要开要通风；若舱内温度高于舱外露点，有必要开舱通风。舱通风。气象要素X 第八节第八节 云云和降水和降水(Cloud and Precipitation)(Cloud and Precipitation)(Cloud and Precipitation)(Cloud
125、and Precipitation)l云的定义云的定义t定义：定义：云是由大量的小水滴、小冰晶或两者混合物云是由大量的小水滴、小冰晶或两者混合物组成的悬浮在空中的可见聚合体。组成的悬浮在空中的可见聚合体。t云不仅可以反映当时天气状况，同时也可预示未来云不仅可以反映当时天气状况，同时也可预示未来天气，天气，“看云识天看云识天”就是这个道理。云层能阻挡太就是这个道理。云层能阻挡太阳和大气辐射，影响气温和风的日变化；某些云能阳和大气辐射，影响气温和风的日变化；某些云能产生阵性大风、雷雨、冰雹、龙卷等恶劣天气。产生阵性大风、雷雨、冰雹、龙卷等恶劣天气。气象要素一、云的形成条件一、云的形成条件l云的形成
126、条件：云的形成条件：t水汽条件：水汽条件：充足的水汽使空气达到饱和状态。充足的水汽使空气达到饱和状态。t冷冷却却条条件件：上上升升运运动动促促使使未未饱饱和和的的空空气气绝绝热热上上升升降降温达到饱和状态。温达到饱和状态。t凝结核：凝结核：可以促使水汽在一定温度下凝结长大。可以促使水汽在一定温度下凝结长大。 故此，故此， 上升运动水汽条件上升运动水汽条件云形成；云形成； 下沉运动下沉运动云消散。云消散。气象要素二、云的物理分类二、云的物理分类l按照大气中上升运动的不同特点，将云分为积状云、层状云按照大气中上升运动的不同特点，将云分为积状云、层状云和波状云。和波状云。l积状云：积状云：由不稳定层
127、结的自由对流发展而形成的云。积状由不稳定层结的自由对流发展而形成的云。积状云是大气层结不稳定作用的产物，所以又称对流云。云是大气层结不稳定作用的产物，所以又称对流云。t特点：特点：块状，孤立分散，垂直发展的云块，底部水平，顶部块状，孤立分散，垂直发展的云块，底部水平，顶部隆起呈圆弧状，云内不稳定，水平范围小。隆起呈圆弧状，云内不稳定，水平范围小。t种类：种类：积云积云(Cu)(Cu)、积雨云、积雨云(Cb)(Cb)和卷云和卷云(Ci)(Ci)。晴天晴天阵雨阵雨雷雨大风冰雹雷雨大风冰雹气象要素层层 状状 云云l层状云：层状云：在稳定大气层结中，由系统性的抬升运动而形成在稳定大气层结中，由系统性的
128、抬升运动而形成的云。如暖锋抬升作用。的云。如暖锋抬升作用。t特点：特点：均匀成层，呈薄幕状，水平范围大，云顶如云海，云均匀成层，呈薄幕状，水平范围大，云顶如云海，云内较稳定。内较稳定。t种类：种类：卷层云卷层云(Cs)(Cs)、高层云、高层云(As)(As)、雨层云、雨层云(Ns)(Ns)、层云、层云(St)(St)。气象要素波波 状状 云云l波状云：波状云：在稳定大气层结中，由大气波动作用所产生的云。在稳定大气层结中，由大气波动作用所产生的云。常形成在逆温层上下。常形成在逆温层上下。t特点：特点：波浪起伏状的碎云块和云片，云顶常有逆温层，水波浪起伏状的碎云块和云片，云顶常有逆温层，水平范围较
129、大。平范围较大。t种类：种类：卷积云卷积云(Cc)(Cc)、高积云、高积云(Ac)(Ac)、层积云、层积云(Sc)(Sc)波波波波 状状状状 云的形成云的形成云的形成云的形成气象要素三、按云底高度分类三、按云底高度分类若按云底高度分类：若按云底高度分类：l高云高云（云底高（云底高5000m5000m）: : 包括包括卷云卷云( (CiCi) )、卷层云卷层云(Cs)(Cs)和卷积云和卷积云(Cc(Cc）；l中云中云（云底高（云底高250025005000m5000m）： 包括包括高积云高积云(Ac)(Ac)和高和高层云层云(As)(As)；l低云低云（云底（云底高高2500m2500m）：包括
130、包括层积云层积云(Sc) (Sc) 、层云层云(St) (St) 、雨层云雨层云(Ns)(Ns)、 碎雨云（碎雨云（FnFn）、）、积云积云(Cu)(Cu)和积和积雨云雨云( (CbCb) ) 。气象要素 四、降水四、降水 (Precipitation)(Precipitation)(Precipitation)(Precipitation)l降水：降水：大气中的水汽凝结（或凝华）物，从空中降到地面大气中的水汽凝结（或凝华）物，从空中降到地面的现象。种类：雨、毛毛雨、冻雨（雨夹雪）、雪、冰雹、的现象。种类：雨、毛毛雨、冻雨（雨夹雪）、雪、冰雹、冰粒、冰针等。冰粒、冰针等。l降水的性质：降水的性
131、质：连续性降水：连续性降水：指来自指来自NsNs和和AsAs的降水，具有持续稳定的性质，的降水，具有持续稳定的性质，常在常在10h10h以上。如暖锋降水。以上。如暖锋降水。间歇性降水：间歇性降水：指来自指来自ScSc和厚薄不均匀的和厚薄不均匀的AsAs的降水，降水强的降水，降水强度时大时小、时降时止，变化缓慢。度时大时小、时降时止，变化缓慢。阵性降水：阵性降水：指来自指来自CbCb和浓积云的降水，降水强度变化很快，和浓积云的降水，降水强度变化很快，骤降骤止，天空时明时暗，持续时间较短，几十分钟到几骤降骤止，天空时明时暗，持续时间较短，几十分钟到几小时，常伴有阵性大风。小时，常伴有阵性大风。气象
132、要素降雨量等级表降雨量等级表 （单位：（单位：mm） 降雪量等级表降雪量等级表 (单位：单位：)降水量和降水强度降水量和降水强度l降降水水（包包括括近近地地面面凝凝结结出出的的露露水水）未未经经蒸蒸发发、渗渗透透、流流失失，在在水水平平面面上上所积聚的水层深度，称为降水量，以所积聚的水层深度，称为降水量，以mm为单位表示。为单位表示。l单单位位时时间间内内的的降降水水量量，称称为为降降水水强强度度。常常用用”mm/h”、”mm/d”等等单单位位表示。我国气象部门规定的常用降水量分级情况如表所示。表示。我国气象部门规定的常用降水量分级情况如表所示。气象要素 第九节第九节 海洋上的雾海洋上的雾 (
133、Fog)(Fog)一、雾的分类和特征一、雾的分类和特征二、平流雾的生消条件二、平流雾的生消条件三、海洋上雾的分布三、海洋上雾的分布四、海雾的简易测算方法四、海雾的简易测算方法气象要素一、一、 雾的分类与特征雾的分类与特征l雾雾(Fog) (Fog) ：由大量小冰滴、小冰晶或两者由大量小冰滴、小冰晶或两者的混合体所组成悬浮在近地面气层中，使的混合体所组成悬浮在近地面气层中，使水平能见度小于水平能见度小于0.50.5海里的天气现象。水海里的天气现象。水平能见度在平能见度在0.50.55 5海里海里, ,称称轻雾轻雾(Mist) (Mist) 。l雾与风暴不同，风暴伴随狂风、暴雨、巨雾与风暴不同，风
134、暴伴随狂风、暴雨、巨浪呼啸而来。雾则是静悄悄地来，造成一浪呼啸而来。雾则是静悄悄地来，造成一场混乱后，又静悄悄地离去，雾是航海的场混乱后，又静悄悄地离去，雾是航海的天敌。天敌。气象要素雾与航海的关系雾与航海的关系l据世界海事组织统计，有据世界海事组织统计，有60607070的海事与雾有关系。的海事与雾有关系。雾不仅影响船舶的航行安全，还影响船舶天、地文的定雾不仅影响船舶的航行安全，还影响船舶天、地文的定位。雾中含有许多有毒物质位。雾中含有许多有毒物质, ,对人体十分有害。对人体十分有害。(52(52年伦年伦敦的大雾，造成敦的大雾，造成48004800多人死亡。多人死亡。19221922年，英邮
135、轮年，英邮轮“埃及埃及”号在法国沿岸雾中与法破冰船号在法国沿岸雾中与法破冰船“西奈西奈”号相撞，船上号相撞，船上的近百名旅客和的近百名旅客和80008000公斤黄金公斤黄金,3,3万公斤白银一同沉入大万公斤白银一同沉入大海，故称海，故称“吞金夺银的雾吞金夺银的雾”)”)。l雾在自然界中可以装点山川，使其呈现千姿百态，在军雾在自然界中可以装点山川，使其呈现千姿百态，在军事上作隐蔽物等。事上作隐蔽物等。气象要素1.1.辐辐 射射 雾雾 (Radiation fog)(Radiation fog)(Radiation fog)(Radiation fog)l定义：定义：由下垫面辐射冷却，使低层气温降
136、到露点由下垫面辐射冷却，使低层气温降到露点或以下时所形成的雾。或以下时所形成的雾。 多见于陆地上，又称陆地多见于陆地上，又称陆地雾。雾。l特点：特点：四季均可发生，秋、冬频。范围、厚度均四季均可发生，秋、冬频。范围、厚度均较小。日变化明显，通常，夜间形成，较小。日变化明显，通常，夜间形成， 清晨最浓，清晨最浓，日出则散；可随风飘到海上日出则散；可随风飘到海上1010海里左右。海里左右。l形成条件：形成条件：晴夜，下垫面辐射强，水汽含量充沛，晴夜，下垫面辐射强，水汽含量充沛，低层微风，层结稳定。低层微风，层结稳定。 多见于晴朗、微风、少云多见于晴朗、微风、少云的冷高压中心附近。（十雾九晴）的冷高
137、压中心附近。（十雾九晴）气象要素2.2.平平 流流 雾雾 (Advection Fog)(Advection Fog)(Advection Fog)(Advection Fog)l定义：定义：暖湿空气流经冷的下垫面，导致气温下降，水汽凝结暖湿空气流经冷的下垫面，导致气温下降，水汽凝结所形成的雾所形成的雾, ,称为平称为平 流流 雾，（又称海雾）雾，（又称海雾） 。此雾多形成于。此雾多形成于冷暖海流交汇处的冷水面一侧。冷暖海流交汇处的冷水面一侧。l特点：特点：l(1) (1) 浓度大：雾滴浓密，能见度恶劣，有时小于浓度大：雾滴浓密，能见度恶劣，有时小于5050米。米。l(2) (2) 水平范围广
138、：遍及整个海区，最大可达水平范围广：遍及整个海区，最大可达3030万平方公里。万平方公里。l(3) (3) 垂直厚度大：几十到几百米。垂直厚度大：几十到几百米。l(4) (4) 持续时间长：可数日不散。持续时间长：可数日不散。l(5) (5) 一天中任何时刻均可发生，大洋中无明显的日变化：一天中任何时刻均可发生，大洋中无明显的日变化： l(6)(6)随风飘移：伸入大陆几十公里。随风飘移：伸入大陆几十公里。气象要素3.3.锋锋 面面 雾雾 (Frontal fog)(Frontal fog)(Frontal fog)(Frontal fog)l定义：定义：锋面上暖气团中的较暖水滴落到冷空气中，水
139、锋面上暖气团中的较暖水滴落到冷空气中，水滴蒸发所形成的雾。多见于锢囚锋两侧、暖锋前和第滴蒸发所形成的雾。多见于锢囚锋两侧、暖锋前和第一型冷锋后。一型冷锋后。l特点：特点：范围不大，浓度和厚度均小，随锋移动，持续范围不大，浓度和厚度均小，随锋移动，持续时间短，不受日变化影响。时间短，不受日变化影响。锋面雾锋面雾气象要素4.4.蒸蒸 汽汽 雾雾 (Steam fog)(Steam fog)(Steam fog)(Steam fog)l定义：定义：寒冷的空气覆盖在较暖的水面上，由水面寒冷的空气覆盖在较暖的水面上，由水面蒸发而形成的雾。多见于水面温度远高于空气温蒸发而形成的雾。多见于水面温度远高于空气
140、温度时，冬季较高纬度的早上多见。度时，冬季较高纬度的早上多见。l特点：特点：范围和浓度不大，厚度小，离水面几米，范围和浓度不大，厚度小，离水面几米，有时遮不住大船桅杆，持续时间短。有时遮不住大船桅杆，持续时间短。l形成条件：形成条件：大的水气温差，即水温、气温差不应大的水气温差，即水温、气温差不应小于小于1515，空气层结稳定，与风速无关。北冰洋，空气层结稳定，与风速无关。北冰洋蒸汽雾最有名。在我国见于冬季渤海和黄海。蒸汽雾最有名。在我国见于冬季渤海和黄海。l蒸汽雾和锋面雾统称为蒸发雾。蒸汽雾和锋面雾统称为蒸发雾。气象要素二、平流雾的生消条件二、平流雾的生消条件l平流雾形成条件平流雾形成条件t
141、冷的海面和适当的海气温差冷的海面和适当的海气温差: :观测表明观测表明, ,平流雾多形平流雾多形成于冷暖海流交汇处的冷水面一侧。在北太平洋海成于冷暖海流交汇处的冷水面一侧。在北太平洋海雾发生的区域限于表层水温低于雾发生的区域限于表层水温低于2020的冷海面上。的冷海面上。海气温差在海气温差在0 066范围内，范围内，2 233时雾出现的频率时雾出现的频率最大。最大。t适宜的风场适宜的风场: : ( (环流条件环流条件) )要求风力在要求风力在2 24 4级，风向级，风向与海水等温线垂直，如我国近海与海水等温线垂直，如我国近海S-SE-ES-SE-E利于成雾。利于成雾。t充沛的水汽：充沛的水汽：
142、有源源不断的水汽输送，雾才能维持。有源源不断的水汽输送，雾才能维持。t低层逆温低层逆温: :层结稳定层结稳定, ,抑制对流发展。抑制对流发展。气象要素l平流雾消散条件平流雾消散条件t风向突变；风向突变；（冷锋过境）（冷锋过境）t风力增加；风力增加；（大洋上风力再大有时也不散）（大洋上风力再大有时也不散）t暖湿平流中断；暖湿平流中断；t水水-汽温差拉大；汽温差拉大；t近地面层结不稳定。近地面层结不稳定。气象要素三、三、 海洋上雾的分布海洋上雾的分布l1.1.我国近海雾的分布：我国近海雾的分布：l我国近是北太平洋多雾区之一。主要以平流雾为主，锋我国近是北太平洋多雾区之一。主要以平流雾为主，锋面雾和
143、辐射雾次之。面雾和辐射雾次之。 l雾区分布：雾区分布：自渤海到北部湾基本呈带状分布。自渤海到北部湾基本呈带状分布。l地理分布：地理分布：南少北多南少北多 ，南窄北宽。，南窄北宽。 l季节变化：季节变化：南早北晚，从春到夏由南向北推进。南海北南早北晚，从春到夏由南向北推进。南海北部沿岸部沿岸12-412-4月为雾季，月为雾季，2-32-3月最多。东海月最多。东海3-73-7月为雾季，月为雾季，4-64-6月最多。黄海月最多。黄海4-84-8月为雾季，月为雾季，6-76-7月最多。月最多。8 8月，除黄月，除黄海北部外，我国整个沿海的雾骤然减少。海北部外，我国整个沿海的雾骤然减少。t在渤海和台湾海
144、峡东部雾较少，南海南部几乎没有雾。在渤海和台湾海峡东部雾较少，南海南部几乎没有雾。气象要素l我国近海三个相对多雾区：我国近海三个相对多雾区： 1. 1.山东半岛南部成山头到石岛山东半岛南部成山头到石岛一带，年雾日超过一带，年雾日超过8080天，最天，最多多9595天，曾发生连续雾日达天，曾发生连续雾日达2727天，有天，有“雾窟雾窟”之称。之称。 2. 2.闽浙沿岸到长江口一带，年闽浙沿岸到长江口一带，年雾日平均雾日平均50506060天。天。 3. 3.琼州海峡到北部湾一带，年琼州海峡到北部湾一带，年雾日平均雾日平均20203030天。天。 气象要素我国近海雾的成因我国近海雾的成因l成因：成
145、因：主要与我国近海的主要与我国近海的两支海流有关。两支海流有关。黑潮暖流：黑潮暖流：世界著名暖流世界著名暖流之一。由北赤道流在菲律之一。由北赤道流在菲律宾以东向北，到台湾岛东宾以东向北，到台湾岛东南转向东北，分出一支称南转向东北，分出一支称台湾暖流。在日本西南分台湾暖流。在日本西南分出两支，一支流向日本海，出两支，一支流向日本海，称对马暖流。一支流向黄称对马暖流。一支流向黄海，绕过老铁山到渤海，海，绕过老铁山到渤海，称黄海暖流。称黄海暖流。我国近海海流系统我国近海海流系统气象要素沿岸冷流沿岸冷流：大陆江河入大陆江河入海径流，包括辽南沿岸流、海径流，包括辽南沿岸流、辽东沿岸流、渤海沿岸流、辽东沿
146、岸流、渤海沿岸流、苏北沿岸流和闽浙沿岸流苏北沿岸流和闽浙沿岸流等。夏季弱小仅在等。夏季弱小仅在渤海渤海湾湾，冬季冬季强盛时达南海沿岸。强盛时达南海沿岸。春、夏东南风不断地将黑春、夏东南风不断地将黑潮上空的暖湿空气输送到潮上空的暖湿空气输送到我国近海，便在我国沿岸我国近海，便在我国沿岸冷水域上形成雾区。冷水域上形成雾区。我国近海海流系统我国近海海流系统气象要素2.2.世界海洋上的雾世界海洋上的雾l世界海洋雾区分布特点：世界海洋雾区分布特点：春夏多，秋冬少；中高纬多于低春夏多，秋冬少；中高纬多于低纬；大洋西海岸多于东海岸；北大洋多于南大洋；大西洋纬；大洋西海岸多于东海岸；北大洋多于南大洋；大西洋多
147、于太平洋。多于太平洋。l日本北海道东部至阿留申群岛常年多雾日本北海道东部至阿留申群岛常年多雾: :其成因主要是黑其成因主要是黑潮和亲潮交汇的结果，夏季最多，出现频率高达潮和亲潮交汇的结果，夏季最多，出现频率高达4040, ,是是世界著名雾区之一。主要影响中世界著名雾区之一。主要影响中- -加和中加和中- -美西航线。美西航线。l北美圣劳伦斯至纽芬兰附近海面终年多雾北美圣劳伦斯至纽芬兰附近海面终年多雾: :春夏最盛，平春夏最盛，平均每月超过均每月超过1010个雾日，最大频率达个雾日，最大频率达4040。成因主要是墨西。成因主要是墨西哥湾流与拉布拉多冷流交汇处，是世界最著名雾区。主要哥湾流与拉布拉
148、多冷流交汇处，是世界最著名雾区。主要影响欧影响欧- -美航线。美航线。气象要素l挪威、西欧沿岸与冰岛之间海域常年多雾挪威、西欧沿岸与冰岛之间海域常年多雾: :夏夏季雾很频，成因主要是北大西洋暖流与冰岛冷季雾很频，成因主要是北大西洋暖流与冰岛冷流交汇形成。夏季多平流雾，秋冬季多锋面雾流交汇形成。夏季多平流雾，秋冬季多锋面雾和蒸汽雾。这一雾区位于北美与西欧和北欧的和蒸汽雾。这一雾区位于北美与西欧和北欧的主要航道上，尤其是英吉利海峡和多佛尔海峡，主要航道上，尤其是英吉利海峡和多佛尔海峡，来往船舶众多，水流急且流向多变，再加上雾来往船舶众多，水流急且流向多变，再加上雾频，船舶航行困难。据统计，此水域雾
149、中撞船频，船舶航行困难。据统计，此水域雾中撞船事故在世界上首屈一指事故在世界上首屈一指l南半球的整个西风带上终年有雾。南半球的整个西风带上终年有雾。l信风带海洋的东岸信风带海洋的东岸气象要素7月世界海洋雾的频率（月世界海洋雾的频率（%）气象要素1月世界海洋雾的频率（月世界海洋雾的频率（%）总分布特征总分布特征:北大洋多于南大洋、大西洋多于太平洋、大北大洋多于南大洋、大西洋多于太平洋、大洋西部多于大洋东部、中高纬多于低纬、春夏多于秋冬。洋西部多于大洋东部、中高纬多于低纬、春夏多于秋冬。气象要素四、四、 海雾的简易测算方法海雾的简易测算方法l1.1.干湿球温度表法干湿球温度表法t用干湿球温差来判断
150、：当干球温度高于湿球用干湿球温差来判断：当干球温度高于湿球温度，并且差值向增大的趋势发展时，不会温度，并且差值向增大的趋势发展时，不会出现雾；差值愈来愈小，向成雾的趋势发展，出现雾；差值愈来愈小，向成雾的趋势发展，差值趋于零出现雾。差值趋于零出现雾。 实际上在海上，相对湿实际上在海上，相对湿度达到度达到80%80%时，就可能出现雾。时，就可能出现雾。气象要素2.2.露点水温图解法露点水温图解法l当水温当水温TwTw高于露点温度高于露点温度TdTd时，不可能出现雾；时，不可能出现雾；l当当 T Td d- Tw2- Tw2，且其它条件适当时，出现海，且其它条件适当时，出现海雾的概率为雾的概率为8
151、0%80%。露点水温曲线图露点水温曲线图露点水温曲线图露点水温曲线图气象要素3.3.天气形势判断法天气形势判断法l在海雾多发区，应连续接收地面预报图和在海雾多发区，应连续接收地面预报图和表层水温图，分析是否存在成雾条件：适表层水温图，分析是否存在成雾条件：适当的环流条件，充足的水汽来源和冷的海当的环流条件，充足的水汽来源和冷的海面条件。结合船舶单站观测资料进行分析面条件。结合船舶单站观测资料进行分析和测算。和测算。l下图是我国近海出现平流雾的四种典型天下图是我国近海出现平流雾的四种典型天气形势：气形势：气象要素入入海海冷冷高高压压西西部部气气旋旋东东部部副副高高西西伸伸脊脊西西部部静静止止锋锋和和冷冷锋锋前前部部我国近海出现平流雾的四种典型天气形势我国近海出现平流雾的四种典型天气形势气象要素
