高等天气学第五讲67页PPT

4、准静止锋与天气
(1)准静止锋:冷暖气团(气流)势均力敌，或遇地形阻挡， 锋面移动缓慢，或较长时间在一个地区摆动，造成阴雨连 绵的天气。这种移动幅度很小的锋叫做准静止锋。
(2).影响我国的准静止锋
①.江淮准静止锋
每年夏初，来自海洋上的暖湿气流与大陆上南下的冷空气交 锋、对峙（冷暖空气势均力敌），在长江中下游和淮河流域形成 了一种著名的天气系统——江淮准静止锋。“黄梅时节家家雨”， 都是梅雨天气的真实写照。
2．图中甲、乙、丙、丁四地目前可能出现逆温的是
A．只有甲 B．只有丁 C．甲和丁 D．乙和丙
3．如果图中天气系统以每小时15千米的速度向正东方向移动，8小时后A地
的风向和风力变化为
A．风向变为西南风，风力减弱
B．风向变为西北风，风力减弱
C．风向变为西南风，风力增强 D．风向变为东北风，风力增强
高压(反气旋)系统
116.3 31.0 66 918.1 103.6
278.5 80.9 77 849.8 95.0
相对 温度 （%）
79
76
（1）根据材料一，概括昆明、贵阳四季分配特点。（2分） （2）根据材料二，比较昆明和贵阳气温年较差、日较差的不同点。（4分）
（1）昆明：全年无夏，春秋相连（长达9个月，约有3个月的冬季）， 或四季如春。贵阳：四季分明。
请思考:
1、A、B、C三点的风向（） A、B为偏北风，C为偏南风 2.A、B、C三点的风向的性质（）
A、B为冷空气，C为暖空气 3.分析判断甲处的锋面类型。 暖锋
下图是北半球中纬度某地区天气系统图，读图，回答1～3题。
1．下列叙述正确的是
A．图中气压中心C数值小于1020 B．图中B地吹东北风

U U2 U / f 0U / f0U R0 L L f0 L U
9
对中纬度天气尺度而言：
• 特征尺度：f0～10-4s-1 ; • 带入上式： L～106m; U～10m s-1
U ～10-1=0.1 f0 L
• 表示：惯性加速度项与柯氏加速度项相比是一小 项，因而可以略去。
10
• 若再不考虑摩擦项，则P坐标中的水平运动 方程可简化为：
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2.2 准地转理论的推广及应用
• 2.2.1位势倾向方程
对于绝热和准地转平衡的大气，热力学方程近 似为：
p Vg T 0 t R
RT p 将 p p 代入上式 （T ） R p
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p p Vg ( ) 0 R p R t
'
df f (0) ( )0 2 cos 0 a , dy 0 0; y=0, 0 为参考纬度。
'
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d 2 sin 0 2 cos 0 df ( )0 dy ad 0 a
• 在中纬度天气尺度运动：f=f0+β y（中纬 度β 近似）右端两项之比
两边同除以p/R得：
Vg ( ) 0 t p
或：
( ) Vg ( ) t p p
（2.7）
这里， p
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令 表示位势倾向 t
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d gVg dV dt dt
• 将（2.1）式中的柯氏参数对纬度可用泰勒展开， 只保留前两项：
•
f f0 y
为中纬度β 近似。
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泰勒展开公式：

未来集合预报研究方向（THORPEX建议） （1）初条件对预报的不确定性 如果小尺度运动的初值有不确定性，可通过 逆尺度使预报误差迅速增长。而分析和预报 不确定是以缓变，更强的大尺度运动为主。 应研究上述与其它初始不确定性在限制预报 技巧中的相对作用，应研究更合理的集合预 报系统的初始扰动方案。
（2）改进集合预报系统 这包括集合的初始扰动（陆面和海面），分 析不确定性，非参数化，不可分辨现象对可 分辨尺度的影响，预报模式（数值计算与参 数化）等。还应研究多模式，多参数集合预 报方法以及随机参数化和集合样本数的最佳 选取。 （3）在生成集合中，利用适用方法，包括集 合预报系统的构造，使其适合天气状态和用 户需求。如分辨率与样本数之间的最佳选取 等。
对一些早期模式实验的误差增长率研究发现，剩余 均方差误差大约5天增加一倍。但后来又发现，误差 增长率与模式的空间分辨率有关，在高分辨时，误 差加倍时间减少到3天左右。Lorenz试图从实际大气 观测中估计误差增长率，这可避免模式的影响。他 估计出小误差的加倍时间约为2.5天。根据湍流理论 所做的误差增长率计算大致也是这个量值。增长率 的快慢与可预报性密切相关，如果误差增长很快， 则可预报性短，如果增长很慢，可预报性就长。
（1）Rossby波列 Rossby波列的激发和频散代表了局地扰动对高影响 天气的全球性传播。这是天气尺度预报的前提。 Rossby波列可由下列因素激发：1）下游的斜压发 展；2）温带气流与大尺度地形的相互作用；3）湿 热带对流加热的变化（由MJO，ENSO造成）与 ITCZ或季风槽中高频对流变率。Rossby波列传播的 群速度相当于预报误差向下游散布的速度。两者在 12天内在45°N可绕地球一圈。位涡（PV）可描述 天气尺度系统之发展，可识别与追踪活动中心。由 PV扰动的传播可研究中纬对低纬的影响。Rossby 波与PV是强烈互补的（一向北，一向南）。

⑥绘制等压线时，应尽可能地参考风的记录。 ⑦等压线通过锋面时，必须有明显的折角， 或为气旋性曲率的突然增加，而且折角指向 高压一侧。
此外，等压线的暖锋前有比较明显的 气旋性弯曲，冷锋后有明显的反气旋性弯 曲。
绘制等压线的技术规定
绘制地面图上等压线时，应遵循下列规定： 1)等压线每隔2.5hPa画一条（在冬季气压梯度很 大时，也可以每隔5hPa画一条），其等压线的数 值规定为：1000.0，1002.5，1005.0hPa等，其 余依此类推。
1、海平面气压场的分析
海平面气压场分析就是在地面图 上绘制等压线，即把气压数值相 等的各点连成线。绘制成等压线 后，就能清楚地看出气压在海平 面的分布情况。
绘图规定
1. 画等压线
每隔2.5hPa分析一条
2. 标等压线值
开曲线标在两端，闭曲线标在北方（上方）
3. 标高低压符号：G D （环流中心+几何中心） 4. 标高低压中心强度值：标在G/D符号的正下方
500hPa
700hPa
850hPa
（1） 天气图底图
用来填写各地气象站观测记录的特种空白地图： 绘有经纬度、海陆分布、河流、湖泊、山脉等
地形信息，并标有气象区、站号以及主要的城 市名称。 有不同投影方式、比例尺和范围的天气图底图， 根据天气分析内容、预报时效和季节等选用。
地图的投影
将地球上的经、纬线及海岸线在平 面上表示出来的方法叫做地图投影。
2)PPPP代表海平面气压，以数字表示，以为hPa 单位。填写后三位数字，最后一位为小数。如 “035”，代表气压为1003.5hPa；“995” ，代 表气压为999.5hPa。
②在地面天气图上等压线应画到图边，否则应 闭合起来。在没有记录的地区可作例外，但应 将各条并列的等压线末端排列整齐，落在一定 的经线或纬线上。在非闭合的等压线两端应标 注等压线的百帕数值。如等压线是闭合的，则 在等压线的上端开一小缺口，在缺口中间标注 百帕数值。

引起高空锋生和对流层顶（虚线）折叠的横向/ 垂直环流示意图（Danielsen，1968）
图5.5是一个高空急流－锋系移过一个天气尺度斜 压波时的概略图。这可代表一个短波槽移过长波槽的 天气型式。开始在一极槽和中纬度脊间有一汇合区， 这种气流汇合区一般可导致高空锋和急流的形成和加 强（图5.5a）。大约一天之后（图5.5b），急流和锋 在西南－东北倾斜的辐散槽后西北气流中移到了拐点 处。这时温度槽落后于气压槽四分之一波长，因而锋 面位于冷平流区。如果在发展的短波扰动附近，基本 纬向风随纬度出现西风不断增加，则高度场的倾斜意 味着有正压发展，而温度波和高度波的分离对斜压发 展最有利。
1954年2月27日15时，最大风层（a）等风速线，（b）平均高度，（c）12小时后 的等风速线，（d）图是（a）和（c）图的槽以西最大风等风速线的空间—时间剖 面。这张图的绘法是根据每个时间的图，在穿过急流带中心而正交于急流轴的一 条线上填上各点的风，然后分析等风速线，稍加平滑。
图5.5 72小时期间一个对流层上部急流—锋系通过一中纬斜压波传播的 理想概略图。（a）急流—锋在中高纬气流间的汇合区中形成；（b） 急流—锋位于增辐波西北气流拐点中；（c）急流—锋位于强烈发展的 波槽槽底；（d）急流—锋位于阻尼波西南气流拐点处。粗实线是等高 线，粗虚线是等风速线，细虚线是等温线。
d u 2 v2 等值线，即： K V V F dt 2

上式 F 是摩擦力， 是位势高度。由图可见，在急流入口区出现正 K 的最 大值，而在急流出口区为负 K 的大值区。前者表明位能向动能转换，后者是动 能向位能转换。 K 的这些正负中心位置与相对静止的急流风速最大值区是相配 合的。 急流也与锋区相一致。 在入口区辐散的气流向量表现出一单圈的直接力管 环流，冷空气下沉，暖空气上升。这支简单的环流与极锋和急流横交，厚度达整 个对流层， 它可以解释该区强的动能制造。 在急流出口区为明显的深厚间接力管 环流圈，这说明动能向位能的转换很强。

（二）锋面坡度公式
下面分别讨论温度为零级不连续和一级不连 续的情况下锋面坡度公式 1，温度为零级不连续时的锋面坡度
2 温度为一级不连续时，我们就来看看锋附近各种气象要素如温度、风、气压等的分 布特征。 （一）锋附近的温度场
１、平面图上的特征
相应的850hPa、700hPa、500hPa上的锋区在水平面上的投 影如下图。可见，空中锋区位于地面锋线靠冷区一侧，随高度 增加偏离越远。而锋面坡度越大，即锋面越陡，偏离越小
堡状层积云
荚状层积云
层云
层云 St
碎层云
雨层云 Ns
雨层云 碎雨云
云类 简写 Cu hum Fc Cu cong Cb calv Cb cap Sc tra Sc op Sc cug Sc cast Sc lent St Fn Ns Fn
积云
概述
积雨云 层积云
层云和碎层云 雨层云和碎雨云
高层云 As
(1)、锋具有一定的宽度并向冷区倾斜；
(2)、冷空气密度大，楔入暖空气之下。
二、锋面的分类
根据需要锋可有不同的分类方法。
（一）按照锋的移动情况可以分为冷锋、暖锋、准静止锋。 冷锋：向暖空气一侧移动的锋，或者说是冷空气推动暖空气 运动的锋。(a)
暖锋：向冷空气一侧移动的锋, 或者是暖空气推动冷空气运 动的锋。(b)
第四节 （一）暖锋天气
锋面天气
云和降水的分布大致有如下情况： 1、暖空气比较稳定，水汽又比较充沛
在锋上： 在锋下冷气团中： 在离锋线较远的冷气团中：
暖锋的云系
暖锋经过前后的天气状况比较
通过前
通过时 通过后
风 南-东南
不定
南-西南
温度 冷
逐渐上升 暖

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总结词
天气学在人类生产生活中具有重要意义，它关乎人类 生存和社会发展。
详细描述
天气学的研究成果对于保障人类生命财产安全、促进 经济发展和提高生活质量等方面具有重要作用。例如 ，准确的天气预报可以帮助人们提前做好应对措施， 减少自然灾害造成的人员伤亡和经济损失；气候变化 研究有助于人们更好地了解地球气候系统的运行机制 ，为应对全球气候变化提供科学依据；而空气质量监 测和污染防治则直接关系到人们的健康和生活质量。
气候变化与极端事件 未来天气预报将更加关注气候变 化和极端事件的影响，为应对全 球气候变化提供科学支持。
精细化预报 随着观测技术和数值模式的进步 ，天气预报将更加精细化，能够 提供更高时空分辨率的预报结果 。
集合预报 集合预报方法将克服单一预报的 不确定性，提供更全面的概率信 息，提高决策服务的可靠性。
准确率。
风场分析
总结词
风场分析是高等天气学中研究天气系统的重要方法之一，它通过对大气的风速、 风向等气象要素的分析，揭示天气系统的演变规律。
详细描述
风场是指大气中风的分布和运动状态，其形成和发展与天气系统的演变密切相关 。风场分析主要研究风速、风向的变化规律、风场的结构特征等方面。通过对风 场的分析，可以深入了解天气系统的变化机制，提高天气预报的准确率。
高等天气学
contents
目录
• 天气学概述 • 天气系统的基本理论 • 天气现象与天气系统 • 数值预报与天气模型 • 天气预报的现代技术 • 高等天气学的应用与发展趋势
01 天气学概述
天气学的定义与特点
总结词
天气学是一门研究大气状态、变化及其与地球表面相互作用的科学。它具有综合性、实践性和动态性的特点。

1954年2月27日15时，最大风层（a）等风速线，（b）平均高度，（c）12小时后 的等风速线，（d）图是（a）和（c）图的槽以西最大风等风速线的空间—时间剖 面。这张图的绘法是根据每个时间的图，在穿过急流带中心而正交于急流轴的一 条线上填上各点的风，然后分析等风速线，稍加平滑。
图5.5 72小时期间一个对流层上部急流—锋系通过一中纬斜压波传播的 理想概略图。（a）急流—锋在中高纬气流间的汇合区中形成；（b） 急流—锋位于增辐波西北气流拐点中；（c）急流—锋位于强烈发展的 波槽槽底；（d）急流—锋位于阻尼波西南气流拐点处。粗实线是等高 线，粗虚线是等风速线，细虚线是等温线。

图5.5b的流场结构反映了早期发展阶段非对称槽结 构的特征。在48小时后(图5.5c)，急流锋系达到长波槽 底，且具有弯曲的取向。由于温度场和高度场间南北倾 斜和位相差的消失，而变成对称结构，这表明正压和斜 压发展停止。最后(图5.5d)，急流和锋移到长波槽下游 西南气流中的拐点处，而长波槽具有汇合的结构，槽轴 的西南－东北向倾斜及温度波超前于高度波分别意味着 正压和斜压阻尼。这时波槽的非对称结构与图5.5b相反。 上面的过程清楚地说明了一个移动性急流－锋系与一缓 慢移动的斜压波相互作用的情况。
用地转动量近似可进一步讨论急流中心的垂直 运动分布，请参看书中P142-143内容。这是 Uccellini等人得到的。
5.4 5.4
Q1 Q1
x
（a）1979年2月19日0000GMT通过对流层上部锋区的剖面图。细实线：θ 线， 粗实线：位涡（10×10-6K mb-1S-1）。 （b）等风速线（虚实线）和流函数线（100=3.100×105m2S-1） （c）同（b），但是对19日1200GMT
图5.7 地转动量平流使近急流中心处的风速减小（切变减小）

根据观测数据和气象模型来 预测未来天气的变化。
天气雷达
使用雷达技术来探测并跟踪 降水和风暴系统。
气象灾害和防御
飓风
龙卷风
巨大的风暴系统，可以带来暴雨、 风暴潮和强风。
旋转的空气柱，破坏力极大。
野火
燃烧植被的大火，可以迅速蔓延 并造成严重破坏。
气候和气候变化
气候类型
描述了不同地区长期平均天气条件的分类。
平流层
对流层顶部到平流层顶部的 部分，其中包含高空飞行和 喷气发动机活动。
同温层
平流层顶部到同温层顶部的 部分，其中温度保持稳定。
气象要素介绍
温度
测量空气的热度，对了解天气 的变化至关重要。
湿度
测量空气中水汽的含量，对预 测降水和了解大气中的水分循 环至关重要。
气压
测量空气对物体施加的力，对 预测天气变化和了解风的产生 很有帮助。
大气环流和风系统
全球大气环流
描述了热量在地球表面和大气层 之间的循环流动。
信风
季风
一种持续吹向大陆的稳定风系统， 对海洋运输和贸易至关重要。
一种季节性变化的风系统，对农 业和天气变化产生深远影响。
云的形成和变化
1
蒸发和冷却
水蒸气在上升时冷却并形成云。
凝结和成长
2
水蒸气在云中凝结成小水滴或冰晶，并
气候变化影响
讨论了全球变暖和气候模式变化对环境和生态系统欢迎来到《高等天气学》PPT课件！本课程将深入探讨天气学的各个方面，包 括天气概述、大气层结构、气象要素介绍等内容。
天气概述
天气是我们日常生活中最直接感受到的自然现象之一。了解天气对我们的日 常活动和健康至关重要。
大气层结构
对流层