天气学原理与方法——对流性天气过程

天气学原理与方法复习第四章大气环流1.大气环流的纬向特征是什么？⏹低纬：东风带⏹中高纬：西风带（北半球冬季最大风速40m/s,30ºN ,200hPa，夏季最大风速16m/s,40ºN ,200hPa）即西风带冬强夏弱，随季节南北位移⏹极区：北半球夏季近地面：弱东风对流层：西风平流层：东风⏹南半球的情况与北半球类似，随季节南北位移,但西风中心强度冬夏变化不大2.大气环流的经向特征是什么？⏹冬季：对流层低层30ºN以南：偏北风40ºN 以北：南风对流层高层：低纬30ºN以南：南风；高纬40ºN以北：北风对流层中层：经向分量很弱⏹夏季：13-40ºN之间：低层：北风；高层：南风；低纬（近赤道）：低层：南风；高层：北风。

3.对流层中、底部冬季、夏季的主要系统，季节转换的特点？（北半球）对流层底部：a)冬季：阿留申低压（与高空东亚大槽对应）、冰岛低压（与高空北美大槽对应）、西伯利亚高压、北美高压、格陵兰大陆高压、太平洋高压和大西洋高压。

b)夏季：亚洲低压、北美低压、阿留申低压、冰岛低压、太平洋副热带高压、大西洋副热带高压。

夏季与冬季最突出的差别是冬季大陆上的两个冷高压到夏季变成了两个热低压；阿留申低压、冰岛低压仍存在，但强度比冬季弱得多。

海上的两个副热带高压变得非常强大，而其冬季强度比较弱。

对流层中部（500hPa）：a)冬季：①极区：2个低涡中心（格陵兰西部、东西伯利亚)；②中高纬:冬季三个长波槽：东亚大槽—140°E在亚洲东岸;北美大槽—70°w位于北美东岸;欧洲浅槽—40°E由欧洲东北部海面向西南方向伸展；在三个槽之间有三个平均脊，分别位于阿拉斯加、西欧沿岸和青藏高原的北部。

③低纬度:副高弱—其范围在20°N以南。

b)夏季：①极区：1个低涡中心。

②中高纬:夏季四个长波槽：东亚大槽—160°-180°E；北美大槽—60°w；欧洲西海岸槽—0°-10°E；贝加尔湖西部槽—90°E沿岸和青藏高原的北部。

天气学原理与方法——对流性天气过程天气是大气系统中的一种自然现象，是指其中一地区在一段时间内的气象状况。

天气的变化是由大气的物理过程所引起的，而天气学就是研究天气变化的科学。

其中，对流性天气过程是天气学中的一个重要方面。

对流性天气过程是指在大气中形成对流环流的过程，其中包括强烈的上升气流和下沉气流，以及它们所带来的降水、云、雷电等现象。

对流性天气过程通常发生在较为暖湿的气团中，由于气团内部的不稳定性和外界的刺激，导致上升气流的形成。

对流性天气过程的形成需要满足以下条件：首先，需要有一个热源，例如太阳辐射可以加热地面，地面再通过对流将热量传递给大气。

其次，需要有一定的湿度，水汽的蒸发可以提供上升气流所需要的热量。

最后，需要有一种上升的机制，例如地形的隆起或强大的热对流可以促使空气上升。

在大气中，由于地表的不规则性和地形的差异，气团的稳定性也会不同，从而引发对流性天气过程。

当较为湿热的气团受到地表的加热，气团内部的温度会上升，使得气团变得不稳定。

随着气团的上升，地面上方的冷空气会下沉，形成一个闭合的环流系统。

而上升气流在达到饱和后会形成云和降水，降水过程中释放的潜热又会进一步加强气团的上升。

对流性天气过程的研究可以通过多种方法来进行。

其中，观测是最直接的方法，通过观测云型、降水量、气温等气象要素的变化，可以获得对流性天气过程的一些基本信息。

此外，气象雷达和卫星遥感技术也可以提供对流性天气过程的相关数据，例如雷达可以观测到降水的分布和强度，卫星可以观测到云的形态和发展。

除了观测外，天气模式是研究对流性天气过程的重要工具。

天气模式可以通过复杂的数学方程描述大气的运动和热力过程，从而预测未来几天的天气情况。

通过对模式的数据输出进行分析和诊断，可以了解对流性天气过程的发展和变化趋势。

在对流性天气过程的研究中，还需要考虑到不同尺度上的变化。

对于较小尺度的对流系统，如雷暴和阵雨，通常采用雷达和卫星观测的数据进行研究；而对于较大尺度的对流系统，如台风和冷锋，需要借助于气象观测站的数据和天气模式的模拟。

第八章一：填空1、雷暴一般伴有阵雨，有时则伴有大风、（冰雹）、（龙卷）等天气现象，通常把只伴有阵雨的雷暴称为（一般雷暴），而把伴有雷暴、大风、（冰雹）、（龙卷）等严重的灾害性天气现象之一的雷暴叫做（强雷暴）。

2、产生雷暴的积雨云叫（雷暴云），一个雷暴云叫做一个雷暴单体，多个雷暴单体成群成带地聚集在一起叫（雷暴群或雷暴带）。

每个雷暴单体的生命史大致可分为（发展）、（成熟）（消亡）三个阶段。

3、雷电是由积雨云中冰晶（温差起电）以及其他作用所造成的。

一般云顶高度到达（-20℃等温线高度以上）是才产生雷电。

4、雷暴云中放电强度和频繁程度与雷暴云的（高度）和（强度）有关。

5、在雷暴云下形成一个近乎饱和的冷空气堆，因其密度较大而气压较高，这个高压叫（雷暴高压），当雷暴云向前移动经过测站时，使该站产生气温（下降）、气压（涌升）、相对湿度（上升）、露点或绝对湿度（下降）等气象要素的显著变化。

6、以严重降雹的雷暴叫（雹暴），以强烈阵风为主的叫（飑暴），强雷暴和一般雷暴的区别是（系统中的垂直气流的强度）、（垂直气流的有组织程度）和（不对称性）。

7、超级单体是具有单一的特大垂直环流的巨大强风暴云，它的结构具有以下特征：（风暴云顶）、（气流）、（无（弱）回波区）、（风暴的移动方向）、（环境风）。

8、强雷暴按其结构特征划分不同的类型，常分为（超级单体风暴）、（多单体风暴）、（飑线）。

9、风暴的运动方向一般偏向于对流云中层的风的（右侧），所以这类风暴也叫（右移强风暴）。

10、由许多雷暴单体侧向排列而形成的强对流云带叫做（飑线）。

11、当强雷暴云来临的瞬间，风向（突变），风力（猛增），由静风突然加强到大风以上的强风。

与此同时，气压（涌升）、形成明显的（雷暴鼻），气温（急降），相对湿度也（大幅度上升）。

12、雷暴云底伸展出来并到达地面的（漏斗状）云叫做龙卷。

龙卷伸展到地面时会引起强烈的旋风，这种旋风叫（龙卷风）。

13、天气系统按其空间、时间尺度可以划分为（大尺度）、(中尺度)、(小尺度)三类天气系统。

天气学原理与方法复习气团：指气象要素（主要指温度和湿度）水平分布比较均匀的大范围的空气团。

水平尺度可达几千千米，垂直范围可达几千米到十几千米。

锋面：锋为密度不同的两个气团之间的过渡区。

在近地面层中过渡带宽约数十公里，在高层可达200-400公里。

宽度与其水平长度相比(长达数百-数千公里)是很小的。

在天气图上由于比例尺小，可把它近似地看成一个面，即锋面。

锋生：指密度不连续性形成的一种过程或指已经有的一条锋面，其温度或位温水平梯度加大的过程。

锋消：指与锋生过程相反的过程。

气旋：是占有三度空间，在同一高度上中心气压低于四周的大尺度涡旋。

在北半球，气旋范围内气流作逆时针旋转，南半球相反。

反气旋：是占有三度空间，在同一高度上中心气压高于四周的大尺度涡旋。

在北半球，反气旋范围内气流作顺时针旋转，南半球相反。

锋面气旋：气旋中有锋面的气旋叫锋面气旋，其温压场是不对称的，移动性较大，而且是带来云和降水的主要天气系统。

大气环流：是指在全球范围内，水平尺度横跨数千公里，垂直尺度延伸数十公里以上，时间尺度在1-2日以上的平均运动。

是各种不同尺度的天气系统发生发展和移动的背景条件。

经圈环流：是指风的经向分量和空气的垂直运动在子午面上组成的环流圈。

三风四带：如果不计经向风速分量，平均而言，近地面层的纬向风带可分为三个：极地东风带、中纬度西风带和低纬度信风带。

与这三个风带相应的地面气压带是四个：极地高压带、副极地低压带、副热带高压带和赤道低压带。

通常称为“三风四带”。

季风：一般来说，季风指近地面层冬夏盛行风向接近相反且气候特征明显不同的现象。

大气活动中心：北半球的平均海平面气压场形势表现为沿纬圈方向的不均匀性，而呈现一个个闭合的高、低压系统，称为大气活动中心。

（当活动中心长年存在，但是有强弱变化的称为半永久性活动中心，有冰岛低压、阿留申低压、太平洋副热带高压、大西洋副热带高压、格陵兰高压，而有季节变化的则称为季节性活动中心，有亚洲高压（亦称蒙古或西伯利亚高压）、亚洲热低压、北美冷高压和北美热低压等。

南京信息工程大学硕士研究生招生入学考试《天气学》考试大纲科目代码：805科目名称：天气学第一部分目标与基本要求一、目标：天气学原理与方法（天气学）主要内容是以天气动力学原理揭示大气运动的基本特征和用此原理论述天气系统及天气过程生、消演变规律的天气学原理及中国天气，为进一步学习动力气象学、低纬度天气动力学、中尺度天气学、大气环流及中长期预报，也为将来天气预报业务及研究工作打下基础。

二、基本要求：要求学生掌握有关内容基本概念、基本理论和基本方法，以便提高综合分析及解决问题的能力。

第二部分内容与考核目标第一章大气运动的基本特征1.了解大气运动各作用力含义、表达式及理解它的物理意义2.了解个别变化、局地变化、平流变化含义3. 会推导连续方程，了解质量散度、速度散度含义、表达式及其物理意义，4.了解尺度分析含义、掌握在自由大气中大尺度系统运动，可以作为准地转、准静力处理5.理解热力学能量方程中引起固定点温度变化的因子6.了解实际工作中高空分析等压面图而不分析等高面图（P坐标系的优越性）7.了解位势、位势高度、位势米、几何米概念8.理解等高面上水平气压梯度力可以用等压面上位势梯度或等压面坡度表示9.理解地转风、梯度风、热成风、地转偏差含义、表达式及掌握它的讨论10.了解正压大气、斜压大气概念；掌握热成风发生在斜压大气中11.了解地转风、梯度风及热成风实用意义12.掌握低压中心附近及其边缘，还有高压边缘等压线可以分析密大风经常出现，而高压中心附近不能有上述现象13.理解变压风及切向、法向地转偏差含义，要求会画图解释第二章气团与锋1.了解锋、锋面、锋线、锋区含义及锋倾斜原因2.了解冷性锢囚锋、暖性锢囚锋含义，要求会画出剖面图中锋位置及等温线分布3.了解以密度零级不连续面模拟锋时，锋面坡度公式物理意义4.理解锋附近温度分布特征及锋面附近气压、变压分布特征5.掌握锋面分析中，高空测风资料应用图2.27(a)(b)(c)6.了解锋生带（线）、锋生函数、锋生条件概念7.掌握锋生、锋消公式讨论第三章 气旋与反气旋1. 了解大气作水平运动、绝对涡度概念及理解 2h H ∇含义2. 理解大尺度系统运动中，固定点相对涡度变化可以用此点位势高度变化表示3. 掌握涡度方程、位势倾向方程及ω方程等式右端各项名称及画出有关图,用相关因子进行讨论4. 掌握在温带气旋发展中,动力因子(涡度因子)及热力因子对500hpa 高空槽及温带气旋变化,要求会画图解释5. 了解气旋族含义6. 了解北方、南方气旋活动范围及包括哪些气旋7. 掌握“倒槽锋生型”、“静止锋波动型”，要求画图解释江淮气旋生成过程第四章 大气环流1. 了解控制大气环流基本因子、了解三圈环流的形成2. 了解三圈径向环流、极锋锋区与副热带锋区及其对应急流概念3. 了解信风与季风概念4. 了解沃克环流含义5. 了解我国各季环流概况及主要天气天气过程特点第五章 天气形势及天气要素预报1. 理解运动学公式中t δδ及t∂∂含义，掌握用运动学公式推导锋面移速公式并会讨论冷锋、暖锋移速情况与变压分布特征2. 掌握用运动学公式讨论非闭合系统及闭合系统移动及强度3. 高空形势预报方程中，由于各层等温线平行，因此各层热成风方向相同，这样任意层风速 P p T V V AV =+注意理解A 的系数确定4. 掌握相对涡度平流在自然坐标系中展开分成三项，其中曲率项及散合项在实际天气图中会应用5. 掌握用高空形势预报方程有关项，结合等高线等温线分布解释500hpa 槽、脊变化6. 熟悉地面形势预报方程由哪几项组成，要求会讨论应用7. 掌握地形对低值系统(槽、低压)移动及强度影响8. 了解数值预报产品的“释用”第六章 寒潮天气过程1.了解极涡及上下游游效应含义2.了解长波波速公式的推导，会对该公式进行讨论3.会运用形势预报原理解释“小槽发展型”、“横槽转竖型”的寒潮短、中期过程第七章 大型降水天气过程1.理解水汽通量、水汽通量散度概念、表达式及物理意义2.了解中国及其各地暴雨有何天气系统影响3.熟悉我国东部雨带活动概况4.理解行星尺度、天气尺度系统对暴雨作用第八章对流天气过程1.了解飑中系统含义及飑线与冷锋区别2.理解对流性不稳定与条件性不稳定概念3.理解强雷暴发生发展有利条件第九章低纬度与高原环流系统1.熟悉西太平洋副热带高压变动与我国天气关系2.掌握南亚高压与西太平洋副热带高压区别3.掌握台风结构4.掌握台风发生发展第十章东亚季风环流1.了解季风的概念，了解东亚冬、夏季风环流系统的组成2.了解东亚季风形成的原因第三部分有关说明与实施要求1.考试目标的能力层次的表述本课程对各考核点的能力要求一般分为三个层次用相关词语描述: 较低要求——了解一般要求——理解、熟悉、会较高要求——掌握、应用一般来说,对概念、原理、理论知识等,可用“了解”、“理解”、“掌握”等词表述；对应用方面，可用“会”、“应用”、“掌握”等词。

空气对流原理
空气对流是一种重要的物理现象，它涉及到空气的流动和传输。

空气对流是指空气流动的过程，当空气的温度不同时，空气便会发生流动，从高温的地方流向低温的地方，直到温度均衡。

空气对流的原理很简单，就是密度不同的空气层，因为温度不同，而彼此之间有着自然的对比，最上层的空气会向上流动，最下层的空气会向下流动，这就形成了一种天然的对流，就是温度差越大，空气流动的速度就越快，而温度差越小，空气流动的速度就越慢。

空气对流的过程其实是一种能量传输，空气对流会使高温空气的能量传输到低温空气，从而使空气的温度均衡，而温度均衡又能使空气的湿度均衡。

空气流动的过程中，也会传输物质和其他物质，例如水汽、灰尘等，而这些物质也会影响空气的温度、湿度和质量。

空气对流对大气中的物质传输有非常重要的作用，它可以促进大气中物质的均衡，改善大气环境，促进生物的生长。

尤其是在大气污染严重的地方，空气对流可以帮助减少污染物的排放。

总之，空气对流是一种重要的物理现象，它可以使空气的温度、湿度和质量得到均衡，促进大气中物质的均衡，改善大气环境，促进生物的生长，甚至减少污染物的排放。

南京信息工程大学硕士研究生招生入学考试考试大纲科目代码：805科目名称：天气动力学第1部分目标与基本要求《天气动力学》主要涵盖了《天气学原理》、《中国天气》及《动力气象学》三部分内容。

《天气学原理》和《中国天气》主要以天气学理论揭示大气运动的基本特征并阐述天气系统及天气过程生、消演变规律以及影响中国的主要天气过程。

《动力气象学》在热力学和流体力学的基础上，研究大气运动的动力过程、热力过程，从理论上探讨大气环流、天气系统演变的过程、规律和机理。

要求学生掌握系统掌握天气学和大气动力学的基本概念、基本理论和基本方法，理解天气系统演变的基本规律和机理，并理解各理论、学说之间的有机联系，提高分析问题、解决问题的能力，能理论联系实际并提高自己吸收新知识的能力。

第2部分内容与考核目标第一章大气运动的基本特征1. 了解大气运动各作用力含义、表达式及理解其物理意义2. 了解个别变化、局地变化、平流变化含义3. 掌握连续方程推导，了解质量散度、速度散度含义、表达式及其物理意义4. 了解尺度分析含义、掌握并理解自由大气中大尺度系统运动的特征5. 掌握Ro数的定义、物理意义和重要性6. 理解大尺度系统热力学能量方程的物理意义7. 了解P坐标系的优越性8. 了解位势、位势高度、位势米、几何米的概念9. 理解等高面上水平气压梯度力可以用等压面上位势梯度或等压面坡度表示10. 理解并掌握地转风、梯度风、热成风、地转偏差的含义、表达式、讨论及应用11. 了解正压大气、斜压大气的概念及物理意义第二章气团与锋1.了解锋、锋面、锋线、锋区含义及锋倾斜的原因2.了解冷性锢囚锋、暖性锢囚锋含义，要求会画出剖面图中锋位置及等温线分布3.了解马古列斯锋面坡度公式的物理意义4.理解锋附近温度分布特征及密度零级不连续面模拟锋面时，锋面附近要素场特征5.理解以密度一级不连续面模拟锋面时，锋面附近要素场特征6.掌握锋面分析中，高空测风资料应用7.了解锋生、锋消概念及概况；了解锋生带（线）、锋生函数、锋生条件概念8.理解锋生、锋消的运动学特点9.了解锋生、锋消的动力学特点第三章气旋与反气旋1.了解气旋和反气旋特征及分类2.理解绝对涡度、相对涡度和行星涡度概念、表达式、物理含义及含义2h H 3.理解大尺度系统运动中，固定点相对涡度变化可以用其位势高度变化表示4.掌握环流定理与涡度方程的物理意义；掌握大气中涡旋系统演变的主要物理机制5.理解位涡的概念，了解位涡方程的推导，了解“位涡思想”在天气学中的应用，会初步应用位涡守恒定律解释实际过程。

对流性天气的预报方法对流性天气的预报方法现在气象台站进行对流性天气预报时，主要应用当地的天气气候资料、天气图（包括区域天气图），T－LnP图，单站高空测风分析图，综合图表，单站预报图表和群众经验，雷达和卫星资料等等。

根据对流性天气预报的物理基础，具体进行对流性天气预报时，大致上要遵照以下几个步骤。

1．根据天气气候资料，找出各种主要的对流性天气的季节、地理分布等天气气候规律（划定雷暴季节，雹季开始、结束时段和容易出现冰雹的地区等）。

2．在雷雨、冰雹季节开始之前，根据经验和历史资料，做出冰雹或雷暴的长中期天气预报。

3．短期预报应与中、长期预报配合。

首先利用天气图分析天气形势，看何处已有（或预报可能有）雷雨、冰雹或其它强对流往天气形成。

应在总结本地过过去历次冰雹或雷雨等对流性天气出现时的天气形势的基础上进行，最好能找出一些客观的预报指标，以鉴别一般降水与雷暴，以及雷暴与冰雹和其它对流性天气的分界。

4. 分析本地区的大气稳定度和水汽条件,看它是否已达到或预报它是否可能达到形成雷雨或冰雹的程度。

可以利用一些稳定度指标来确定对流性天气的强度，是否已达到雷雨、冰雹或其它天气现象的标准。

这一步也应在总结本地区过去历次雷暴和冰雹的稳定度的基础上进行，并应找出客观的预报指标。

5．根据天气图查算稳定度指标和其它表征气团特性的参数，找出最不稳定的地区。

同时根据各种天气系统综合影响来大致划定对流性天气的出现范围。

6．根据本地区预报经验、单站探空、测风和地面资料，以及单站预报工具《如点聚图、曲线图、相关图表等）与天气图配合起来，进一步判断本地区发生对流性天气的可能性和天气的强度、性质。

7．当对流性天气已在其它地区发生时，可以利用卫星、雷达来观测、监视和估计对流性风暴的移动和变化。

8. 当综合以上所有方面的分析，最后作出本地区将受强对流性天气袭击的预报之后，应及针对国防和国民经济部门进行服务。

对流是怎么形成的 对流，字⾯意思是指流体内部由于各部分温度不同⽽造成的相对流动。

也是对流性天⽓的简称，对流性天⽓主要指雷暴、飑、冰雹、龙卷等天⽓。

那么你对对流有多少了解?下⾯由店铺为你详细介绍对流的相关知识。

对流是怎么形成的 ⾸先，对流性天⽓的产⽣离不开⽔汽。

⼤家都知道，没有云就不会下⾬，⽽⽔汽就是成云致⾬的最基本条件。

⽔汽越多，空⽓湿度越⼤，可降⽔量越⼤。

因此，当发⽣持续源源不断的⽔汽输送，⼀个地区就会长时间的处在空⽓饱和的状态。

其次，⼤⽓必须处于不稳定状态，也就是不稳定层结条件。

听上去很难懂，但解释起来很简单。

众所周知，⽔⽐油密度⼤，将它们装在⼀个瓶⼦⾥的时候，必然是⽔在下层油在上层。

如果倒转瓶⼦，油和⽔就会⾸先进⾏混合、翻滚，最后再次形成油在上、⽔在下的情况。

说到这⾥相信⼤家也就清楚了：油在上、⽔在下的情况是稳定的，如果是⽔在上、油在下的不稳定情况，⼆者之间就会混合、翻滚。

⼤⽓也与之类似，冷空⽓⽐暖空⽓密度⼤，因此稳定的⼤⽓层结是冷空⽓在下暖空⽓在上，但由于种种原因出现了与之相反的情况，⼤⽓层结就不稳定了。

⼀旦有触发机制，冷暖⽓团激烈碰撞，就产⽣了雷⾬⼤风等对流性天⽓。

“触发机制”便是对流性天⽓产⽣的最后⼀个条件。

它的学名叫做“抬升条件”。

举⼀个最简单的例⼦：夏季的午后，太阳辐射强，在强烈的阳光照射下，地表增温迅速，地表温度远⾼于空⽓温度。

在地表加热作⽤下，越接近地⾯的空⽓温度越⾼，⽽空⽓温度越⾼，密度越⼩，因此越接近地⾯的空⽓密度越⼩，就越容易向上层运动。

当这样“向上”的运动达到⼀定的程度时，不稳定的空⽓就被激发，如果再有较好的⽔汽条件，对流性天⽓就产⽣了。

对流性天⽓的天⽓现象成因分析 发⽣雷暴时，通常出现雷电、降⾬、阵风等天⽓现象以及压、温、湿等⽓象要素的变化。

这些现象主要发⽣在雷暴云的成熟阶段;下⾯分别讨论它们的成因。

雷电 雷电是由积⾬云中“温差起电”以及其它起电作⽤所造成的。