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1、天气学 气旋和反气旋中国气象局气象干部培训学院中国气象局气象干部培训学院湖北分院湖北分院 业务培训部业务培训部徐丽娅徐丽娅12气旋和反气旋气旋和反气旋参考书：天气学原理与方法，朱乾根等，气象出版社参考书：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，高等教现代天气学原理，伍荣生，高等教育出版社育出版社 天气学教程，张元箴，气象出版社天气学教程，张元箴，气象出版社一、准地转理论一、准地转理论3 将零级近似的地转关系应用于一级近似运将零级近似的地转关系应用于一级近似运动方程中的某些项中去，这种假定称为准地转假定动方程中的某些项中去，这种假定称为准地转假定或准地转近似。或准地转近似
2、。 物理量的物理量的“尺度尺度” ，是指具有代表意义能反映，是指具有代表意义能反映该物理量一般大小的量值，又称该物理量一般大小的量值，又称“特征值特征值”。其大。其大小是用数量级来表示的。小是用数量级来表示的。尺度分析尺度分析 尺度分析是针对某种类型的运动估计基尺度分析是针对某种类型的运动估计基本方程各项量级的一种简便方法。通过尺度分析，本方程各项量级的一种简便方法。通过尺度分析，保留大项，略去小项，可以使方程得到简化。保留大项，略去小项，可以使方程得到简化。步骤：步骤： 写出方程中各项的特征值写出方程中各项的特征值 根据运动的类型写出各项的数量级根据运动的类型写出各项的数量级 略去小项、保留
3、大项得到近似简化方程略去小项、保留大项得到近似简化方程52024/8/2251.1.零级简化：方程中只保留最零级简化：方程中只保留最大量级的项。大量级的项。2.2.一级简化：除保留最大项外，一级简化：除保留最大项外，还保留比最大项小一个量级的还保留比最大项小一个量级的项。项。大气运动方程组的简化大气运动方程组的简化66三、三、 二、位势倾向方程由中纬带大尺度准地转涡度方程及与厚度的关系得到由热流量方程作 运算得 （ 为静力稳定度和比容）77位势倾向方程意义将涡度方程和热流量方程相加，消去垂直运动项，得(3.19)式位势倾向绝对涡度平流厚度平流的垂直变化非绝热加热的垂直变化若不考虑非绝热加热，公
4、式中第三项可以略去：8分别表示地转涡度和相对涡度的地转风平流对于短波（3000km）来说，第二项大于第一项。槽前脊后沿气流方向相对涡度减少，为正涡度平流， 0，等压面的高度降低（ ）槽后脊前 g，则地转涡度平流更重要。正正地转涡度平流地转涡度平流 ，等压面高度等压面高度降低降低。负地转涡度平流负地转涡度平流 ，等压面高度等压面高度升高升高。 地转涡度平地转涡度平流使长波槽流使长波槽脊西移脊西移暖平流随高度减弱，则此项小于零，冷平流随高度减弱，此项大于零，槽线附近有冷平流，等压面位势降低，槽发展脊线附近有暖平流，等压面位势升高，脊发展1213当非绝热加热项随高度增加时，等压面高度降低；当非绝热加
5、热项随高度减小时，等压面高度升高。1414 对方程对P偏微商，得： 对作2的运算，得三、 方程将准地转涡度方程对p微商，再以静力方程代入 得到与热力学方程作 运算并相加 （消去 ）得 方程1515 方程的意义 方程是一诊断方程，由右端项可以诊断出垂直速度的分布。第一项为涡度平流随高度变化项第一项为涡度平流随高度变化项，当涡度平流随高度增加时，有上升运动 LsLLs的波为后退波，的波为后退波，LLsLLs的波为前进波。静止波波长的波为前进波。静止波波长LsLs是临界波长。在固定纬度，是临界波长。在固定纬度，是常数，静止波波长是常数，静止波波长随西风增强而增大。随西风增强而增大。5. 5. 公式用
6、在公式用在600hPa600hPa或者或者500hPa500hPa比较好，因为近似无比较好，因为近似无辐散层。辐散层。6. 6. 由于地形作用，或者南北部西风强度不同，南北由于地形作用，或者南北部西风强度不同，南北部波长不同，波动各部分的移动情况有很大不同，部波长不同，波动各部分的移动情况有很大不同，应用波速公式时应特别注意。根据经验，公式应用应用波速公式时应特别注意。根据经验，公式应用在最大风速轴上较好。在最大风速轴上较好。6162 预报长波移动定性经验预报长波移动定性经验（a a）预报上游槽的移动时，要看它下游一个波长和两）预报上游槽的移动时，要看它下游一个波长和两个波长处的两个槽的情况：
7、如下游槽变慢，上游槽也要个波长处的两个槽的情况：如下游槽变慢，上游槽也要变慢；如下游槽发展，上游槽也要变慢。变慢；如下游槽发展，上游槽也要变慢。（b b）长波数目不变而且比较稳定时，如上游槽突然移）长波数目不变而且比较稳定时，如上游槽突然移动，则下游槽也将依次移动。动，则下游槽也将依次移动。 （c c）当长波槽位于平均槽位置时（如冬季东亚大槽）当长波槽位于平均槽位置时（如冬季东亚大槽位置），尽管上游槽移来，下游槽也将不动，只有当形位置），尽管上游槽移来，下游槽也将不动，只有当形势有大的变动时（长波调整），它才明显变化。势有大的变动时（长波调整），它才明显变化。62长波调整长波调整一般仅把长波波
8、数的变化及长波的更替称为长波一般仅把长波波数的变化及长波的更替称为长波调整。调整。长波稳定，环流很少变动，天气过程按一定型式长波稳定，环流很少变动，天气过程按一定型式发展，预报容易；长波调整，天气过程发生剧烈发展，预报容易；长波调整，天气过程发生剧烈变化，预报容易失败。变化，预报容易失败。6364七、阻塞高压和切断低压七、阻塞高压和切断低压在西风带长波槽脊的发展演变过程中，当槽不断在西风带长波槽脊的发展演变过程中，当槽不断向南加深时，高空冷槽与北方冷空气的联系会被暖空气向南加深时，高空冷槽与北方冷空气的联系会被暖空气切断，在槽的南边形成一个孤立的闭合性冷低压中心，切断，在槽的南边形成一个孤立的
9、闭合性冷低压中心，叫做叫做切断低压切断低压。在脊不断北伸时，其南部与南方暖空气。在脊不断北伸时，其南部与南方暖空气的联系会被冷空气所切断，在脊的北面出现闭合环流，的联系会被冷空气所切断，在脊的北面出现闭合环流，形成孤立的暖高压中心，叫做形成孤立的暖高压中心，叫做阻塞高压阻塞高压。两者往往同时出现，由于这种阻塞高压和切断低两者往往同时出现，由于这种阻塞高压和切断低压的形成与维持阻挡着上游波动向下游传递，破坏了正压的形成与维持阻挡着上游波动向下游传递，破坏了正常的西风带环流，使地面天气图上的气旋和反气旋的移常的西风带环流，使地面天气图上的气旋和反气旋的移动受到阻挡，所以这种环流形势称之为动受到阻挡
10、，所以这种环流形势称之为阻塞形式阻塞形式。65（一）阻塞高压概述（一）阻塞高压概述具备以下几个条件的高空高压称为阻塞高压：具备以下几个条件的高空高压称为阻塞高压：（1 1）中高纬度（一般在）中高纬度（一般在5050 N N以北以北）高空有闭合暖高）高空有闭合暖高压中心存在，表明南来的强盛暖空气被孤立于北方高压中心存在，表明南来的强盛暖空气被孤立于北方高空。空。（2) 2) 暖高至少要维持暖高至少要维持三天以上三天以上，但它维持时期内，但它维持时期内，一般呈准静止状态，有时可以一般呈准静止状态，有时可以向西倒退向西倒退，偶而即使向，偶而即使向东移动时，其速度也不超过东移动时，其速度也不超过787
11、8经度经度/ /天天。66（3 3）在阻塞高压区域内，西风急流主流显著减弱，同时急流）在阻塞高压区域内，西风急流主流显著减弱，同时急流自高压西侧分为南北两支，绕过高压后再会合起来，其分支自高压西侧分为南北两支，绕过高压后再会合起来，其分支点与会合点间的范围一般点与会合点间的范围一般大于大于40504050个经度个经度。阻塞高压是高空深厚的暖性高压系统，在它的东西两阻塞高压是高空深厚的暖性高压系统，在它的东西两侧盛行南北气流，其南侧有明显的偏东风，暖高凌驾于地面侧盛行南北气流，其南侧有明显的偏东风，暖高凌驾于地面变性冷高之上，地面图上高压的东西两侧都有气旋活动，常变性冷高之上，地面图上高压的东西
12、两侧都有气旋活动，常以以西侧西侧更为活跃。更为活跃。在亚洲地区，阻塞高压经常出现在在亚洲地区，阻塞高压经常出现在乌拉尔山乌拉尔山及及鄂霍次鄂霍次克克海地区，一般维持海地区，一般维持8 8天天左右，最短为左右，最短为3535天天。一年中，亚洲。一年中，亚洲以以5 5、6 6、7 7三个月三个月出现最多，以出现最多，以3 3、1111月月为最少。为最少。67（二）阻塞高压的建立过程（二）阻塞高压的建立过程阻高建立以前，环流要从纬向转为经向。通常，上游阻高建立以前，环流要从纬向转为经向。通常，上游有槽发展，接着槽加深，下游脊也发展，然后阻高从脊中切有槽发展，接着槽加深，下游脊也发展，然后阻高从脊中切
13、断出来。断出来。500mb500mb温压场上有两种类型：温压场上有两种类型：第一型第一型：开始阶段开始阶段，阻高生成区的上游，约40个经度处，有一个高空槽强烈发展，并伴有强烈的冷空气向南爆发。第二阶段第二阶段，在这个高空槽的下游，高压脊的西部，有强烈的暖平流。高空高压脊亦同时发展。在这个高压脊的下游，又有一个低槽正在发展。第三阶段第三阶段，环流的经向度继续发展，在第一阶段中冷空气强烈向南爆发的地方，已建立一个稳定的低槽，并有切断低压；而在其下游，高压脊已发展成为阻塞高压。686970第二型第二型：开始阶段开始阶段，在未来阻高生成区域，在未来阻高生成区域40704070 N N范围内，基本属于范
14、围内，基本属于纬向气流，已经有一个长波脊存在并且很少移动，在它的上纬向气流，已经有一个长波脊存在并且很少移动，在它的上游有一个低槽（游有一个低槽（1 1）沿长波脊向东北移去。每一次低槽在发）沿长波脊向东北移去。每一次低槽在发展东移的过程中，伴随一次暖平流向东北扩充。展东移的过程中，伴随一次暖平流向东北扩充。第二阶段第二阶段，低槽（，低槽（2 2）的发展已达到顶点，暖平流也发展到）的发展已达到顶点，暖平流也发展到最强，低槽（最强，低槽（2 2）前面的移动性脊开始并入长波脊，使得长）前面的移动性脊开始并入长波脊，使得长波脊有一次发展，这时上游又出现一个低槽（波脊有一次发展，这时上游又出现一个低槽（
15、3 3）与暖舌）与暖舌第三阶段第三阶段，低槽（，低槽（3 3）的槽前暖平流区开始并入长波脊。）的槽前暖平流区开始并入长波脊。第四阶段第四阶段，长波脊加强成为阻塞高压。，长波脊加强成为阻塞高压。 7172总之，阻高建立时期的共同特点是：总之，阻高建立时期的共同特点是：（1 1）阻高形成的上游地区，有较强的冷空气向南爆发，与冷空气）阻高形成的上游地区，有较强的冷空气向南爆发，与冷空气联系的低槽明显加深，致使槽前出现较强的暖平流与明显的暖舌。联系的低槽明显加深，致使槽前出现较强的暖平流与明显的暖舌。于是，暖平流与负的热成风涡度平流输入前面的高脊，使高脊不断于是，暖平流与负的热成风涡度平流输入前面的高
16、脊，使高脊不断发展。发展。（2 2）高脊西侧有槽向东南伸展，成为西北）高脊西侧有槽向东南伸展，成为西北东南走向的槽，高脊东南走向的槽，高脊东侧的槽向西南发展，成为东北东侧的槽向西南发展，成为东北西南走向的槽，这样，高压脊西南走向的槽，这样，高压脊才会断开，成为阻塞中心。这种槽的斜伸，常与冷平流造成的负才会断开，成为阻塞中心。这种槽的斜伸，常与冷平流造成的负变高相联系。变高相联系。（3 3）从阻高建立时期各等压面之间配合示意图看来，平流层下部）从阻高建立时期各等压面之间配合示意图看来，平流层下部200200百帕的脊线上和脊线以西，为冷平流。而在百帕的脊线上和脊线以西，为冷平流。而在500500百
17、帕的脊线上和百帕的脊线上和脊线以西为暖平流。这种冷暖平流随高度的分布，有利于高压脊的发脊线以西为暖平流。这种冷暖平流随高度的分布，有利于高压脊的发展。展。73（三）阻塞高压的重建及阻塞高压的连续后退和不连续后退有时候阻高会在某一地区重复出现。阻高在某地建立相当长时间又趋于消失后，另一个阻高又相继建立起来，这个新阻高若是在旧阻高的原地建立，那么新的阻高建立叫做阻塞高压重建。74 阻高有时候会后退（向西移动）。后退的情况有两阻高有时候会后退（向西移动）。后退的情况有两种：一为连续性后退，一为不连续性后退。如果一个阻种：一为连续性后退，一为不连续性后退。如果一个阻高的西侧为正变高（如暖平流作用），东
18、侧为负变高高的西侧为正变高（如暖平流作用），东侧为负变高（冷空气南下），那么阻高将西退。这种后退是连续的，（冷空气南下），那么阻高将西退。这种后退是连续的，称为连续后退。如果一个阻高趋于消失，而在消失的阻称为连续后退。如果一个阻高趋于消失，而在消失的阻高西侧一段距离的地方又新生成一个阻高，看起来好像高西侧一段距离的地方又新生成一个阻高，看起来好像是阻高在后退，其实是一个生成，另一个消失，阻高位是阻高在后退，其实是一个生成，另一个消失，阻高位置做幅度较大后退，称为不连续后退。置做幅度较大后退，称为不连续后退。阻高的重建阻高的重建阻高的重建过程主要有四个阶段：阻高的重建过程主要有四个阶段：开始阶段
19、：纬度开始阶段：纬度50-70N范围内的流型变为前进的移范围内的流型变为前进的移动系统，而在动系统，而在30-50N范围内，系统则维持稳定，很范围内，系统则维持稳定，很少移动。北边的第二个槽移动过程中，槽前有明显的少移动。北边的第二个槽移动过程中，槽前有明显的冷平流侵入阻高后部，将使阻高减弱。冷平流侵入阻高后部，将使阻高减弱。第二阶段：由于在中高纬度和中纬度南北两列波动有第二阶段：由于在中高纬度和中纬度南北两列波动有相对运动，便使得原阻塞高压两侧的高空槽开始发生相对运动，便使得原阻塞高压两侧的高空槽开始发生南北断裂。南北断裂。第三阶段：北部西风带在阻塞高压上游的槽略有发第三阶段：北部西风带在阻
20、塞高压上游的槽略有发展并东移。原来的阻塞高压由于正涡度平流和冷平展并东移。原来的阻塞高压由于正涡度平流和冷平流共同作用而崩溃，第二个低槽后部的高压脊也随流共同作用而崩溃，第二个低槽后部的高压脊也随着东移，脊后的暖平流明显。着东移，脊后的暖平流明显。第四阶段：第二个地槽后部的高压脊东移，与原崩第四阶段：第二个地槽后部的高压脊东移，与原崩溃的阻高遗留下的高压脊叠加，并且在第三个低槽溃的阻高遗留下的高压脊叠加，并且在第三个低槽前又有暖平流共同作用，便有新的阻高在原来阻塞前又有暖平流共同作用，便有新的阻高在原来阻塞高压所在地点附近建立起来。高压所在地点附近建立起来。 从阻高重建的过程可以看出：阻高后部
21、有冷槽侵从阻高重建的过程可以看出：阻高后部有冷槽侵入，较强的冷平流使原来的阻塞高压崩溃，借南北两入，较强的冷平流使原来的阻塞高压崩溃，借南北两只基本气流中波动的南北同相叠加，和冷暖平流及正只基本气流中波动的南北同相叠加，和冷暖平流及正负热成风涡度平流的减、加压作用，导致高空槽（第负热成风涡度平流的减、加压作用，导致高空槽（第三个槽）与高压脊的强烈发展，并被切断成阻塞高压。三个槽）与高压脊的强烈发展，并被切断成阻塞高压。这样看来，除了冷暖平流及热成风涡度平流以外，南这样看来，除了冷暖平流及热成风涡度平流以外，南北两支波动的同相叠加也很重要，它可以导致阻高的北两支波动的同相叠加也很重要，它可以导致
22、阻高的生成。生成。阻高的崩溃主要分为三个阶段：主要分为三个阶段：开始阶段：阻高西部环流不再稳定，上游槽开始东开始阶段：阻高西部环流不再稳定，上游槽开始东移，槽前有明显冷平流；移，槽前有明显冷平流；第二阶段：阻高西部系统接连东移，原先位于阻高第二阶段：阻高西部系统接连东移，原先位于阻高西边的槽已侵入阻塞高压区域，阻高减弱东移；西边的槽已侵入阻塞高压区域，阻高减弱东移；第三阶段：在上游槽一次次侵袭之下，阻高中心消第三阶段：在上游槽一次次侵袭之下，阻高中心消失，蜕变成为一个弱脊向东移去。在原阻高附近广失，蜕变成为一个弱脊向东移去。在原阻高附近广大范围内，环流由经向式转为纬向式。大范围内，环流由经向式
23、转为纬向式。81开始阶段：阻高西部环流不再稳定，上游槽开始东移，槽前有明显冷平流；第二阶段：阻高西部系统接连东移，原先位于阻高西边的槽已侵入阻塞高压区域，阻高减弱东移；第三阶段：在上游槽一次次侵袭之下，阻高中心消失，蜕变成为一个弱脊向东移去。在原阻高附近广大范围内，环流由经向式转为纬向式。82阻高崩溃过程：上游各个系统的经向度逐渐减弱，变阻高崩溃过程：上游各个系统的经向度逐渐减弱，变成移动系统，紧邻上游槽向阻塞高压侵袭，不断向阻成移动系统，紧邻上游槽向阻塞高压侵袭，不断向阻塞高压区域输送正涡度和冷平流。塞高压区域输送正涡度和冷平流。向阻高侵袭的低槽温压场结构特点有两种：一向阻高侵袭的低槽温压场
24、结构特点有两种：一是温度槽振幅大于高度槽振幅，两者位相基本一致；是温度槽振幅大于高度槽振幅，两者位相基本一致；另一种是温度槽位相比高度槽超前，前两者振幅大致另一种是温度槽位相比高度槽超前，前两者振幅大致一样。他们的共同特点是：槽前有显著的冷平流。一样。他们的共同特点是：槽前有显著的冷平流。各高度等压面之间的配置：在对流层中层各高度等压面之间的配置：在对流层中层500500百百帕，阻高后部与脊线上转为冷平流，在平流层下部帕，阻高后部与脊线上转为冷平流，在平流层下部200200百帕图上，冷中心建立期间在脊后移到脊前，阻百帕图上，冷中心建立期间在脊后移到脊前，阻高后部与脊线附近转为无平流或暖平流。此
25、时利于高高后部与脊线附近转为无平流或暖平流。此时利于高压脊崩溃。压脊崩溃。83（二）切断低压（二）切断低压切断低压又叫切断低压又叫冷涡冷涡，是指对流层中上层出现的，是指对流层中上层出现的一堆孤立的冷空气（气压场上表现为低压），与北方一堆孤立的冷空气（气压场上表现为低压），与北方冷空气之间被暖空气所切断，南北方的冷空气只在底冷空气之间被暖空气所切断，南北方的冷空气只在底层连接起来。层连接起来。在高空图上切断低压有两种形式：在高空图上切断低压有两种形式：一种一种是无显是无显著的阻塞高压存在，在切断低压西侧，虽有一比较强著的阻塞高压存在，在切断低压西侧，虽有一比较强的高压脊或闭合高压，但在切断低压北
26、部却存在着近的高压脊或闭合高压，但在切断低压北部却存在着近于平直的强西风，西侧的高压脊很少抵达高纬度。于平直的强西风，西侧的高压脊很少抵达高纬度。另另一种一种是与阻塞高压同时出现并与之密切关联的切断低是与阻塞高压同时出现并与之密切关联的切断低压。压。 84切断低压是发生、发展在高空的低压系统，一切断低压是发生、发展在高空的低压系统，一般在般在700mb700mb以上才有明显表现，以上才有明显表现，300mb300mb上上最清楚。在地最清楚。在地面图上一般只看到一个冷性高压，找不到明显的气旋面图上一般只看到一个冷性高压，找不到明显的气旋的痕迹。的痕迹。在切断低压东南侧地面上可能有锋面气旋波动在切
27、断低压东南侧地面上可能有锋面气旋波动发生，因此一般说，切断低压的云雨天气区多出现在发生，因此一般说，切断低压的云雨天气区多出现在东南方。我国最常见的切断低压是东北冷涡。它一年东南方。我国最常见的切断低压是东北冷涡。它一年四季都可能出现，而以春末、夏初活动最频繁。它的四季都可能出现，而以春末、夏初活动最频繁。它的天气特点是造成天气特点是造成低温低温和不稳定性的和不稳定性的雷阵雨天气雷阵雨天气。85东北冷涡的西部，常有冷空气不断补充南下，东北冷涡的西部，常有冷空气不断补充南下，在地面图上常表现为一条条副冷锋向南移动，有利于在地面图上常表现为一条条副冷锋向南移动，有利于冷涡的西、西南、南至东南部发生
28、雷阵雨天气，且类冷涡的西、西南、南至东南部发生雷阵雨天气，且类似的天气可以似的天气可以连续几天连续几天地重复出现。地重复出现。切断低压的形成过程：切断低压的形成过程：两种情况：一种与阻塞高压相伴出现；另一种两种情况：一种与阻塞高压相伴出现；另一种是西风槽加深，即西风槽切断，不伴有阻塞高压。是西风槽加深，即西风槽切断，不伴有阻塞高压。这里对后一种情况作简单介绍。这里对后一种情况作简单介绍。 切断低压形成之前等温线振幅比等高线大，而且切断低压形成之前等温线振幅比等高线大，而且等温线位相落后于等高线（等温线位相落后于等高线（a a）；）；槽前和槽内有明显的冷平流，槽后有很强的暖平槽前和槽内有明显的冷
29、平流，槽后有很强的暖平流，在对流层中上部这种冷暖平流的分布有利于槽脊流，在对流层中上部这种冷暖平流的分布有利于槽脊的发展（的发展（b)b)；槽加深以后，冷舌赶上气压槽，二者近于重合，槽加深以后，冷舌赶上气压槽，二者近于重合，并逐渐形成闭合冷低中心。并逐渐形成闭合冷低中心。与此同时，槽后高压脊也增强并向东伸，与槽东与此同时，槽后高压脊也增强并向东伸，与槽东北侧的暖空气逐渐连接起来。使槽内冷空气与北方冷北侧的暖空气逐渐连接起来。使槽内冷空气与北方冷空气主体脱离并孤立起来，并发展加深形成一个完全空气主体脱离并孤立起来，并发展加深形成一个完全被暖空气包围的冷性大气旋。切断低压北部就形成一被暖空气包围的
30、冷性大气旋。切断低压北部就形成一支平直的强西风带。支平直的强西风带。8687切断低压消失切断低压出现后，一般可以维持二、三天或更长时间。消失过程有两种：（1）由于本身的摩擦作用，在向西南移动过程中逐渐消失；（2）当北方有新的冷空气南下，促使它很快向东南移动，冷堆中空气迅速下沉，水平辐散而气柱下沉增温很快，气旋性涡度逐渐减弱而使切断低压消失。8889八、西太平洋副热带高压八、西太平洋副热带高压从低纬地区多年平均的环流图上看，在南北半球的副热从低纬地区多年平均的环流图上看，在南北半球的副热带地区有一个几乎环绕地球一周的带状高压区，这就是带地区有一个几乎环绕地球一周的带状高压区，这就是副热带副热带高
31、压带高压带。由于海陆和地形差异，高压带的强度沿纬圈的分布并不由于海陆和地形差异，高压带的强度沿纬圈的分布并不是均匀的，在副热带海洋上存在着高压中心。具体地说，在北是均匀的，在副热带海洋上存在着高压中心。具体地说，在北半球的太平洋、大西洋上分别有一个高压中心，我们分别称为半球的太平洋、大西洋上分别有一个高压中心，我们分别称为北太平洋副高和北大西洋副高北太平洋副高和北大西洋副高，在南半球的太平洋、大西洋、，在南半球的太平洋、大西洋、印度洋上也存在高压中心。这些高压在流场上表现为一个个反印度洋上也存在高压中心。这些高压在流场上表现为一个个反气旋环流系统，并具有暖性结构。气旋环流系统，并具有暖性结构。
32、影响我国的副热带高压，是北太平洋副高向西伸出的脊影响我国的副热带高压，是北太平洋副高向西伸出的脊或高压单体，即所谓的或高压单体，即所谓的西太平洋副热带高压（脊）西太平洋副热带高压（脊）。90911.1.成因成因经典解释：赤道附近的大气比其它纬度的大气受热更多经典解释：赤道附近的大气比其它纬度的大气受热更多，形成上升运动，到高空后流向高纬。受地转偏向力的，形成上升运动，到高空后流向高纬。受地转偏向力的作用，向高纬流去的气流产生向东的分量，纬度愈高向作用，向高纬流去的气流产生向东的分量，纬度愈高向东的分量愈大，而向极分量愈小，因而在副热带地区对东的分量愈大，而向极分量愈小，因而在副热带地区对流层高
33、层产生辐合下沉气流，引起对流层中下层气压升流层高层产生辐合下沉气流，引起对流层中下层气压升高形成高压。这支下沉气流是高形成高压。这支下沉气流是HadleyHadley环流的下沉支，除环流的下沉支，除它之外，它之外，FerrelFerrel环流的下沉支也作用于副热带地区，在环流的下沉支也作用于副热带地区，在它们的共同作用下形成它们的共同作用下形成副热带高压副热带高压。92费雷尔环流圈哈得来环流圈赤道低气压带副热带高压带副热带高压带副热带高压带副热带高压带u赤道上空向北气流在副热带地区辐合u哈得来和费雷尔环流在副热带地区形成2支下沉气流u海陆热力差异使高压带分裂为高压单体。2 2、西太平洋副热带高
34、压的形成、西太平洋副热带高压的形成赤道赤道北纬北纬10北纬北纬20北纬北纬30受地转偏向力作用，空受地转偏向力作用，空气向北运动方向改变气向北运动方向改变932024/8/2293西太平洋副高东太平洋副高大西洋副高（亚速尔高压)北非高压南半球的副热带高压带南半球的副热带高压带北半球副热带高压分布图北半球副热带高压分布图94太平洋副热带高压基本情况太平洋副热带高压基本情况庞大的暖气团，强度大，范围广 多呈东西扁长形状 强度和范围，冬夏都有很大不同：夏季强，位置偏北偏西；冬季弱，位置偏南偏东95对副热带高压的形成，一般认为对副热带高压的形成，一般认为HadleyHadley环流起主环流起主要作用。
35、要作用。但是，一年中南北两个半球的但是，一年中南北两个半球的HadleyHadley环流的位置环流的位置均均1 1月偏南，月偏南，7 7月偏北；而强度则月偏北；而强度则冬天强冬天强，夏天，夏天弱弱。南。南北半球的副热带高压的位置与强度均在北半球的副热带高压的位置与强度均在1 1月偏南偏弱月偏南偏弱，7 7月偏北偏强月偏北偏强。南半球副热带高压的位置、强度变化和。南半球副热带高压的位置、强度变化和HadleyHadley环流的变化完全一致，而北半球副热带高压仅环流的变化完全一致，而北半球副热带高压仅位置变化与位置变化与HadleyHadley环流一致，强度变化与之相反。环流一致，强度变化与之相反
36、。 这说明北半球副热带高压的强度还受到其它一些这说明北半球副热带高压的强度还受到其它一些因子的影响。因子的影响。2.2.副高结构副高结构西太平洋副高在西太平洋副高在对流层低层对流层低层表现得比较明显，表现得比较明显，200hPa200hPa高压强度比较弱。在高压区内，高压强度比较弱。在高压区内，中下层以辐散为中下层以辐散为主主，主要位于，主要位于高压南部高压南部，高压西北侧有辐合高压西北侧有辐合；在对流层上层，南部是辐合，北部为辐散。任一高在对流层上层，南部是辐合，北部为辐散。任一高度上，高压区内都是反气旋性环流，高度越高，反气旋度上，高压区内都是反气旋性环流，高度越高，反气旋性环流越弱。在对
37、流层下半层高压内主要为下沉运动。性环流越弱。在对流层下半层高压内主要为下沉运动。就温度场而言，高压区基本上为暖区，但暖中心和就温度场而言，高压区基本上为暖区，但暖中心和高压中心并不重合。高压中心并不重合。96973.3.副高位置和强度的变动副高位置和强度的变动影响我国的并不是副高主体，而是伸向我国大陆的脊。因此影响我国的并不是副高主体，而是伸向我国大陆的脊。因此副高的变动是指脊的变动。副高的变动是指脊的变动。在我国常用以下几个量来表示副热带高压的变动：在我国常用以下几个量来表示副热带高压的变动： (1)(1)副高脊线。东西风的分界线，纬向风速为零。常用副高脊线。东西风的分界线，纬向风速为零。常
38、用120120 E E上副上副高脊线所在纬度的变化来表示副高南北移动。高脊线所在纬度的变化来表示副高南北移动。（2 2）副高西伸脊点。）副高西伸脊点。500hPa500hPa月平均图上月平均图上588588位势什米最西端所在经位势什米最西端所在经度。度。（3 3）面积指数。取）面积指数。取500hPa500hPa月平均图上月平均图上1010 N N以北、以北、110110 180180 E E范围范围内内588588位势什米所包含的范围，用来表示副高的面积大小。位势什米所包含的范围，用来表示副高的面积大小。 (4) (4) 强度指数。取强度指数。取500500百帕等压面上西太平洋地区最高的等高
39、线百帕等压面上西太平洋地区最高的等高线数值数值 。98副高的变动副高的变动主要是指其强度、位置的变动。主要是指其强度、位置的变动。副高季节性变动是指副高的位置、强度随季节副高季节性变动是指副高的位置、强度随季节而发生的变化。一般来说，西太副高从冬到夏位置北而发生的变化。一般来说，西太副高从冬到夏位置北移，强度增大；从夏到冬，位置南撤，强度减弱。移，强度增大；从夏到冬，位置南撤，强度减弱。8 8月份到达一年中的最北点。月份到达一年中的最北点。副高一年中北进与南撤并不是匀速进行的，而副高一年中北进与南撤并不是匀速进行的，而是是稳定少变稳定少变、缓慢移动缓慢移动与与跳跃跳跃三种形式。三种形式。99平
40、均而言，冬季副高脊线在平均而言，冬季副高脊线在1515 N N附近，附近， 3 3、4 4月份开始缓慢北移，月份开始缓慢北移，5656月月间（一般在间（一般在6 6月中旬）出月中旬）出现现第一次北跳第一次北跳，脊线北跳到，脊线北跳到2020 N N以北以北，并稳定在，并稳定在20252025 N N之间一个月左右。之间一个月左右。7 7月中旬月中旬，脊线，脊线再次北跳再次北跳，越过越过2525 N N。在。在7 7月底或月底或8 8月初，副高达到一年中月初，副高达到一年中最北最北位置位置，9 9月以后，副高向南撤退。月以后，副高向南撤退。 100副高季节性变动存在显著的年际变化，有的年份副高季
41、节性变动存在显著的年际变化，有的年份北跳早，有的年份北跳的时间迟。副高稳定在某一位北跳早，有的年份北跳的时间迟。副高稳定在某一位置上持续的时间长短也不相同。例如，置上持续的时间长短也不相同。例如，19911991年，副高年，副高在在20252025 N N之间维持达到之间维持达到5959天之久，而在天之久，而在19781978年，只维年，只维持了持了3 3天，就北跳到天，就北跳到2525 N N以北。以北。副高除了季节变动外，还存在周期分别为副高除了季节变动外，还存在周期分别为1515天天的的中期变动和中期变动和一周一周左右的短期活动。左右的短期活动。1014月5月6月7月8月9月152025
42、3010月北纬日期西太平洋副高脊的位置随季节变化1024.4.西太副高活动与我国天气西太副高活动与我国天气副高内部盛行下沉气流，天气晴好，所以当副副高内部盛行下沉气流，天气晴好，所以当副高长时间控制某一地区时，往往会造成该地区干旱。高长时间控制某一地区时，往往会造成该地区干旱。西太副高季节性的活动与我国东部各地雨季的西太副高季节性的活动与我国东部各地雨季的起止时间有着密切关系。平均来说，当副高脊线位于起止时间有着密切关系。平均来说，当副高脊线位于2020 N N以南以南时，雨带位于华南，称为时，雨带位于华南，称为华南雨季华南雨季或或华南前华南前汛期雨季汛期雨季；当副高脊线位于；当副高脊线位于2
43、0252025 N N时，雨带位于时，雨带位于江江淮流域淮流域，这时为江淮梅雨季节；当脊线位于，这时为江淮梅雨季节；当脊线位于25302530 N N时，雨带推进至黄淮流域，时，雨带推进至黄淮流域，黄淮雨季黄淮雨季开始；当副高脊开始；当副高脊线线越过越过3030 N N，则，则华北雨季华北雨季开始。开始。103104105西北、西西北、西u来自低纬暖湿气流u北侧与西风带相邻，常有气旋、锋面气旋活动，多阴雨天气中心：中心：下沉气流强，晴朗少云，风力弱，炎热。西南西南u受东风气流影响，一般天气较好；u但当有热带天气系统出现时，会产生暴雨大风等恶劣天气东南、东东南、东受偏北、偏东气流的影响，较冷，以
44、下沉气流为主，多晴朗少云的天气。（三）西太平洋副高对我国天气影响（三）西太平洋副高对我国天气影响1 1、西太平洋副高控制下的天气、西太平洋副高控制下的天气我国主要降雨带我国主要降雨带106副高异常活动会造成极端天气气候事件副高异常活动会造成极端天气气候事件反常的副高是造成我国大范围反常的副高是造成我国大范围旱涝灾害天气的祸首，我国夏旱涝灾害天气的祸首，我国夏半年，在同一时期常常是此处半年，在同一时期常常是此处涝、彼处旱；在同一地区，则涝、彼处旱；在同一地区，则常常会此时涝、彼时旱常常会此时涝、彼时旱 107副高异常活动会造成极端天气气候事件1085.5.影响和预报副高变异的因子影响和预报副高变
45、异的因子环流因子环流因子（1 1）西风急流：比副高脊北跳迟）西风急流：比副高脊北跳迟1212个候个候（2 2）赤道辐合带（）赤道辐合带（ITCZITCZ）：副热带高压脊的移动比）：副热带高压脊的移动比ITCZITCZ晚晚3434候候（3 3）极涡：夏季极涡面积扩张时，副高强度减弱，位）极涡：夏季极涡面积扩张时，副高强度减弱，位置南移，脊点西伸；极涡面积缩小时则相反。置南移，脊点西伸；极涡面积缩小时则相反。（4 4）阻塞高压：东亚阻塞形势建立时，副高不能按时）阻塞高压：东亚阻塞形势建立时，副高不能按时北上。北上。（5 5）北方冷空气：冬季北方冷空气的爆发造成的强对）北方冷空气：冬季北方冷空气的爆
46、发造成的强对流过程可引起副热带高压断裂。流过程可引起副热带高压断裂。（6 6）南海对流：南海对流活动增强将促使西太）南海对流：南海对流活动增强将促使西太副高北抬。副高北抬。（7 7）南半球环流：南半球马斯克林高压和澳大）南半球环流：南半球马斯克林高压和澳大利亚高压的发展加强，使得越赤道气流加强，利亚高压的发展加强，使得越赤道气流加强，进而增强菲律宾周围的对流活动，从而导致西进而增强菲律宾周围的对流活动，从而导致西太平洋副高增强。太平洋副高增强。（8 8）副高产生的次级环流：副高脊南侧存在平）副高产生的次级环流：副高脊南侧存在平均经圈逆环流，这一现象并不限于平均环流，均经圈逆环流，这一现象并不限
47、于平均环流，而在夏季每天环流过程中都存在。而在夏季每天环流过程中都存在。109110高原作用高原作用高原热源作用有利于副高夏季加强，热源减弱高原热源作用有利于副高夏季加强，热源减弱时不利于夏季副高的发展。（下沉支在太平洋地时不利于夏季副高的发展。（下沉支在太平洋地区，加强副高）区，加强副高）纯大地形的动力作用可使北半球副热带高压带纯大地形的动力作用可使北半球副热带高压带断裂成多个单体。断裂成多个单体。动力与热力的非线性作用动力与热力的非线性作用当山体高度超过当山体高度超过1km1km临界高度时，大气对地形的临界高度时，大气对地形的响应就是非线性的。地形的动力与热力的联合作用同响应就是非线性的。
48、地形的动力与热力的联合作用同样是非线性的。样是非线性的。在不同的经向和纬向热力差异下副热带高压可在不同的经向和纬向热力差异下副热带高压可以出现不同类型的北跳。以出现不同类型的北跳。111东亚季风东亚季风副高的季节性跳跃及季节内进退是东亚大陆雨带副高的季节性跳跃及季节内进退是东亚大陆雨带变化的原因。西太副高与东亚雨带之间是一种彼此相变化的原因。西太副高与东亚雨带之间是一种彼此相互作用与制约的关系。互作用与制约的关系。东亚雨带凝结加热支持一向南运行的次级辐散环东亚雨带凝结加热支持一向南运行的次级辐散环流，与流，与HadleyHadley环流在东亚副热带大陆上空汇合成一支环流在东亚副热带大陆上空汇合
49、成一支下沉辐散环流，诱导副高西伸；副高的西伸先促使雨下沉辐散环流，诱导副高西伸；副高的西伸先促使雨带加强和向西发展；随着副高进一步西伸，切断西南带加强和向西发展；随着副高进一步西伸，切断西南气流，大陆雨带减弱，副高随之退出大陆。气流，大陆雨带减弱，副高随之退出大陆。112强调了雨带的热力强迫作用和东亚环流的背景作强调了雨带的热力强迫作用和东亚环流的背景作用对副高活动的制约。用对副高活动的制约。HoskinsHoskins（19961996）推测，北半球夏季副热带高压的）推测，北半球夏季副热带高压的存在和增强的基本原因，是其东部的季风潜热释放而存在和增强的基本原因，是其东部的季风潜热释放而产生的
50、暖性产生的暖性RossbyRossby波与西风气流作用造成的下沉运动。波与西风气流作用造成的下沉运动。何金海等（何金海等（19961996）认为，南海）认为，南海- -西太平洋地区夏季西太平洋地区夏季风的建立与中印半岛对流的活跃及副热带风的建立与中印半岛对流的活跃及副热带TBBTBB高值带高值带（相应于西太平洋副高）的连续东撤密切相关。（相应于西太平洋副高）的连续东撤密切相关。113海温海温（1 1）赤道太平洋海面温度的变异，与西太平洋副高）赤道太平洋海面温度的变异，与西太平洋副高的强弱趋势变化密切相关。的强弱趋势变化密切相关。ENSOENSO循环作为海气相互作循环作为海气相互作用的强信号，被
51、认为是引起气候异常的重要因子。用的强信号，被认为是引起气候异常的重要因子。多多数数ENSOENSO爆发年西太平洋副热带高压强度偏弱，位置偏爆发年西太平洋副热带高压强度偏弱，位置偏东，次年夏季副高明显偏强，位置偏西。东，次年夏季副高明显偏强，位置偏西。但科学家们但科学家们认为赤道东太平洋海温异常对西太平洋副高的位置和认为赤道东太平洋海温异常对西太平洋副高的位置和强度变化无直接的、物理意义上的贡献，可能是伴随强度变化无直接的、物理意义上的贡献，可能是伴随ENSOENSO而变化的西太平洋对流活动引起了而变化的西太平洋对流活动引起了ENSOENSO年西太平年西太平洋副高的相应变化。洋副高的相应变化。
52、114（2 2）当热带西太平洋暖池增温时，从菲律宾周围经）当热带西太平洋暖池增温时，从菲律宾周围经南海到中印半岛上空对流活动将增强，西太副高位置南海到中印半岛上空对流活动将增强，西太副高位置偏北；从东南亚经东亚到北美西海岸上空大气环流的偏北；从东南亚经东亚到北美西海岸上空大气环流的异常呈现出一个遥相关型异常呈现出一个遥相关型东亚东亚- -太平洋型（太平洋型（EAPEAP）。）。强调了热力强迫作用产生的准定常波的影响。强调了热力强迫作用产生的准定常波的影响。冬春及梅雨期北印度洋和南海海区海温偏暖，冬春及梅雨期北印度洋和南海海区海温偏暖，有利于梅雨期西太平洋副热带高压偏强并西伸。有利于梅雨期西太平
53、洋副热带高压偏强并西伸。115海冰海冰极冰不仅具有明显的局地效应，而且通过冷流作极冰不仅具有明显的局地效应，而且通过冷流作用影响海温或陆地降雪，进而影响副高的活动。用影响海温或陆地降雪，进而影响副高的活动。冬季喀拉海和巴伦支海海冰偏多时有利于西太平冬季喀拉海和巴伦支海海冰偏多时有利于西太平洋副热带高压北上，且范围偏大，强度偏强。冬季海冰洋副热带高压北上，且范围偏大，强度偏强。冬季海冰少时则相反。北极海冰通过影响欧亚大陆和西太平洋高少时则相反。北极海冰通过影响欧亚大陆和西太平洋高纬度地区高度场、东亚季风和南海海温及其上空的对流纬度地区高度场、东亚季风和南海海温及其上空的对流活动，从而影响副热带高
54、压的强度。活动，从而影响副热带高压的强度。116太阳辐射太阳辐射一些研究认为，太阳辐射的第二特征向量及其时间变化一些研究认为，太阳辐射的第二特征向量及其时间变化与西北太平洋副高南北移动和季节性北跳存在显著的同步相关；与西北太平洋副高南北移动和季节性北跳存在显著的同步相关；第四特征向量及其变化与副高季节性东西进退密切相关，第四特征向量及其变化与副高季节性东西进退密切相关，且太阳辐射超前一个月。且太阳辐射超前一个月。也有人推测，西太平洋副高脊线存在也有人推测，西太平洋副高脊线存在1111年的变化周期，年的变化周期，与太阳黑子活动的与太阳黑子活动的1111年周期有关。年周期有关。地球自转速度地球自转
55、速度地球自转速度由春到夏加快，根据角动量守恒原理，北地球自转速度由春到夏加快，根据角动量守恒原理，北半球中纬西风指数要降低，或作为大气密度较大地区的低层副半球中纬西风指数要降低，或作为大气密度较大地区的低层副热带高压北移，这与大气环流形势的演变相一致。热带高压北移，这与大气环流形势的演变相一致。117复习思考题复习思考题1.1.什么是准地转理论？什么是准地转理论？2.2.理解位势倾向方程和理解位势倾向方程和方程的物理意义。方程的物理意义。3.3.请描述温带气旋的经典模型。请描述温带气旋的经典模型。4.4.温带气旋从生成到消亡经历哪几个过程？温带气旋从生成到消亡经历哪几个过程？5.5.锋面气旋的天气过程有哪几个？锋面气旋的天气过程有哪几个？6.6.理解长波波速公式。理解长波波速公式。7.7.什么是阻塞高压和切断低压？阻塞高压必须具备哪什么是阻塞高压和切断低压？阻塞高压必须具备哪几个条件？请叙述阻塞高压和切断低压所带来的天气。几个条件？请叙述阻塞高压和切断低压所带来的天气。8.8.阻塞高压的建立有哪几个共同特点？建立时期各等阻塞高压的建立有哪几个共同特点？建立时期各等压面之间冷暖平流如何配置？压面之间冷暖平流如何配置？9. 9. 西太平洋副热带高压怎样影响我国的天气？西太平洋副热带高压怎样影响我国的天气？
