天气学原理知识点汇总备课讲稿
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《天气学原理》复习重点天气学是研究大气的物理、化学、动力学等性质以及它们在天气现象中的应用的学科。
了解天气学的基本原理是预测天气和了解气候变化的关键。
下面是《天气学原理》复习的重点内容:一、大气的组成和结构1.大气的组成:大气主要由氮氧和氩组成,同时还有一些稀有气体和水蒸气等。
2.大气的结构:大气主要分为对流层、平流层、中间层、热层和外层等不同层次。
二、大气的物理性质1.大气的密度和压强:大气密度随着高度的增加而减小,压强也呈现类似的变化趋势。
2.大气的温度:大气温度随着高度的升高或降低而发生变化,不同层次的大气温度分布呈现不同的特征。
三、大气的水循环1.蒸发和蒸腾:水在地表蒸发后形成水蒸气,植物通过蒸腾作用将水从根部吸收并释放到空气中。
2.云的形成:当空气中的水蒸气达到饱和时,会形成云,不同云的形成条件和特征。
四、大气的运动1.风的形成:气压差是风的主要驱动力,气压差越大,风速越快。
2.风的分类:大气运动可以分为垂直运动和水平运动,根据水平运动的方向可以将风分为经向风和纬向风。
五、气象要素和观测方法1.气温:常用温度计进行测量,测量站点和高度的选择对结果也有一定影响。
2.湿度:常用湿度计进行测量,相对湿度和绝对湿度的计算和测量方法。
3.气压:常用气压计进行测量,气压的变化对天气的影响程度。
4.风速和风向:常用风速计和风向标进行测量,气象要素的重要参数之一六、天气的形成和变化1.水平天气系统:高压和低压系统的形成和特征,冷、暖锋的形成和移动规律。
2.垂直天气系统:不同层次的大气运动引起的各种天气现象如云、雨、雪等。
七、天气的预报方法1.经验法预报:基于过去的天气观测,根据类似天气现象出现的规律进行预测。
2.数值模式预报:利用气象数值模型模拟大气的物理过程,通过计算机进行精细的数值预报。
3.卫星和雷达预报:利用卫星和雷达观测到的大气云图和降水信息进行天气预报。
以上是《天气学原理》复习的重点内容,掌握这些知识可以帮助我们更好地理解天气的形成和变化规律,提高天气预报的准确性。
天气学原理知识点汇总
一、大气的组成:
1、大气是由气体组成的,其中78.1%是氮气,20.9%是氧气,0.9%-0.04%是其他气体,其中CO2最多,约为0.04%;
2、气压:由气体组成的大气中,每个分子相互排斥,而气体分子重量的积累就会形成气压,单位是帕(Pa),它表示一个平面每平方厘米(cm²)受到的压力。
3、温度:温度是大气的第三要素,表示大气中热量的多少。
温度单位是摄氏度(°C),也有另一种称为开氏度(K)的单位,它表示的是在0°C时大气的温度。
二、气压分层:
大气是由气体组成,而气体重量的积累就会导致大气压力的分层,这种分层称为大气层。
大气层一般分为5层:同行层、对流层、平流层、副热层和外层,其中:
1、同行层距地面高度约10千米,气压强度开始减低,属于大气层中的第一层;
2、对流层,距地面约10-15千米,气压强度继续减低,属于大气层中的第二层;
3、平流层,距地面约15-50千米,此过程中气压强度急剧减低,属于大气层中的第三层;
4、副热层,距地面约50-85千米,气压强度再次减低,属于大气层中的第四层;
5、外层,距地面约85千米上,气压强度极小,属于大气层中的最外层。
三、气象形势:
正常情况下的大气体系形态称为气象形势。
第五章天气形势及天气要素的预报天气形势是指大范围流场、气压场、温度场三度空间的分布形势。
它包含了大范围的环流及环流形势的各个天气系统。
天气形势预报:预报未来大范围的环流及环流形势的各个天气系统,具体的是各个天气系统的变天气要素是指晴、阴、雨、风力、风向、温度等要素。
天气要素预报是预报未来晴、阴、雨、风力、风向、温度等情况。
第一节天气系统及天气形势的天气学预报方法一天气系统的外推预报法外推法是指利用过去天气系统变化的强度、移动,外推未来系统变化的强度、移动。
图5.1闭合系统的外推图5.2槽线的外推图5.3槽线移速和强度的外推(一)闭合系统的外推法(二)高空槽脊的外推法(三)应用外推法时应注意的问题二天气系统的运动学预报法(变压法)(一)运动坐标系与固定坐标系中局地变化的关系1.运动学公式固定坐标系与运动坐标系局地转换公式:,其中表示对运动坐标系的局地变化,表示对固定坐标系的局地变化。
证明:= (5.1)(空气质点在固定坐标系个别变化)= + (5.2)(空气质点在运动坐标系中个别变化)=(空气质点个别变化不因坐标系的选择而发生变化)=+(5.3)天气系统基本特征辅助特征槽线脊线低压中心高压中心锋面(二)运动学方法预报气压系统的移动1. 假设条件在运动系统上,选取一些特定点或特定线,使得在这些点或线上一要素在运动坐标系中的局地变化为零,即,并取X轴与系统运动方向一致,则2. 槽脊线移动预报=++=0=00=+=或 = (5.6)其中表示瞬时变高沿系统移动方向变化率,- 为变高梯度,表示系统强度(等压面凹凸程度)。
A.在低压槽中图5.5因为槽线上 >0, ~-,若槽前负变高,槽后正变高(L<3000km),则- =,即 >0,槽线向变高梯度方向移动;相反,若槽前正变高,槽后负变高(L>3000km),则 <0,槽线向变高梯度方向移动。
B.在高压脊中图5.6因为脊线上 <0, ~ ,若脊前正变高,脊后负变高(L<3000km),则 =,即 >0,脊线向变高升度方向移动;相反,若脊前负变高,脊后正变高(L>3000km),则 <0,脊线向变高升度方向移动C. 结论ⅰ.槽(线)的移动方向是变高梯度的方向。
天气原理知识点总结天气是指大气层中的各种气象要素在一定时间内的状态,是大气运动、能量转移和水循环等多种因素综合作用的结果。
天气的变化对人类的日常生活、农业生产、交通运输等都有重要影响。
了解天气原理对于预测天气、应对天气变化具有重要意义。
本文将对天气原理的相关知识进行总结,重点包括大气的组成和结构、大气压力、风、降水等方面的知识。
一、大气的组成和结构1.1 大气的组成大气主要由氮气、氧气、水蒸气、氩气以及一些稀有气体和微粒组成。
其中氮气占78%,氧气占21%,水蒸气约占0.01%。
1.2 大气的结构大气按照温度分布可以分为对流层、平流层、同温层和电离层四个层次。
其中对流层是大气的最底层,温度递减;平流层是对流层上方,温度逐渐上升;同温层是接在平流层之上,温度不再下降;电离层位于同温层之上,是大气的最顶层。
1.3 大气的垂直结构在垂直上,大气的结构可以分为对流层、平流层、中间层和外部层。
其中对流层是大气的最底层,高度约为10-15千米;平流层位于对流层之上,高度约50-60千米;中间层是对流层和外部层之间,高度约80-85千米;外部层是大气的最外层,高度约400千米。
二、大气压力2.1 大气压力的概念大气压力是大气对地球表面单位面积作用的力,是大气重要的物理性质之一。
大气压力大小受到大气的密度和温度的影响。
2.2 大气压力的分布地球表面大气压力的分布不均匀,通常大气压力随着海拔的升高而递减。
大气压力的分布受到地球自转和地球形状的影响。
2.3 测定大气压力测定大气压力的主要仪器是水银气压计和无水银气压计。
水银气压计的测量原理是通过平衡大气压力和水银柱压力之间的关系来测定大气压力。
三、风的形成和特点3.1 风的形成原理风是由于地球自转和地球表面的不同性质引起的气体运动。
地球自转产生了科里奥利力,使得风在不同纬度上呈现不同的风向。
3.2 风的分类根据风向和强度的不同,风可以分为定常风和急风两种。
定常风是按固定方向吹来的风,如副热带高压区的东风和副热带低压区的西风;急风是按固定方向吹来的阵风,如暴风和龙卷风。
天气学原理讲稿ch第三章气旋与反气旋各种尺度的气旋与反气旋是造成大气中千变万化的天气现象的重要天气系统。
因此,研究气旋和反气旋的主要特征及其发生、发展的机制。
第一节气旋、反气旋的特征和分类一.气旋和反气旋的定义气旋气旋是占有三度空间的,在同一高度上中心气压低于四周的流场中的涡旋。
涡旋中的空气在北半球逆时针旋转,在南半球顺时针旋转。
反气旋反气旋是占有三度空间的,在同一高度上中心气压高于四周的流场中的涡旋。
涡旋中的空气在北半球顺时针旋转,在南半球逆时针旋转。
二.气旋、反气旋的水平尺度以最外围的闭合等压线作为涡旋的范围气旋直径平均而言,东亚气旋比欧洲和北美的尺度小反气旋直径一般;小者数百公里;大者面积可达亚洲大陆的3/4 三.气旋反气旋的强度(强度一般用中心气压表示)气旋中心气压平均而言,温带的气旋冬季强于夏季,海上的强于陆上的反气旋中心气压平均而言,温带的反气旋冬季强于夏季,陆上的强于海上的四.气旋、反气旋的分类气旋地理分类按热力结构分类反气旋地理分类按热力结构分类第二节涡度与涡度方程一.涡度概念1.定义度量空气块旋转程度和旋转方向的物理量2.表达式相对涡度(3.1)水平风垂直风3.3 3.绝对涡度 3.2 图 3.1 相对涡度与绝对涡度关系示意图绕z轴旋转K 4.地转风涡度 3.6 二.涡度方程1.P坐标系中的涡度方程推导(1)(2)①②③④⑤ 3.12 2.讨论①相对涡度平流输送项图 3.2 相对涡度平流物理意义槽前脊后借助西南风将正相对涡度大的往小的方向输送,使得其固定点正相对涡度增加(),反映等压面高度降低(),相反,槽后脊前引起等压面高度增加(),槽线处变高为零(),所以,槽无加深减弱,向东,即向前。
②地转涡度平流输送项槽前脊后槽后脊前结论与①相矛盾,所以讨论以为界线③涡度的垂直输送项④扭转项或倾侧项斜压大气在斜压大气中,有风的垂直切变,有绕沿水平轴旋转的空气块(涡管),同时垂直速度在水平方向分布不均,使得绕水平轴旋转的空气块发生倾斜,在垂直方向有涡度的变化⑤水平散度项地转参数~~三.绝对涡度守恒 3.14 四.简化涡度方程表 1 涡度方程的尺度分析方程数量级简化涡度方程为五.位势涡度守恒即1.推导条件近似正压大气(*)大气不可压根据水平散度定义再考虑整层大气不可压代入(*)中即,位势涡度守恒2.讨论假设不变研究青藏高原附近的低值高值系统的变化处在西风带中,在青藏高原西风带中,底值系统(高空槽、低中心)上(下)山,气柱缩短(伸长),为了保证整层大气的不可压缩性,必伴有水平辐散(合),同时在水平地转偏向力作用下,反气旋(气旋)涡度生成,考虑准地转运动有等压面高度升高(降低)低值系统(槽、低中心)减弱(加强);反之,高值系统上山,加强;下山,减弱。
《天气学原理》复习重点一、大气的组成和结构1.大气的组成与占比:氮气、氧气、水蒸气、稀有气体和杂质气体的比例。
2.大气层的划分:对大气层的名称和划分高度进行了解,如对流层、平流层、中间层和外层的特点。
二、大气的物理过程1.大气的物理特性:密度、压强、温度、相对湿度等。
2.大气的垂直结构:通过暖气团、冷气团和锋面的形成和运动来了解大气的垂直结构。
3.大气辐射的基本原理:了解辐射的传播、吸收和反射规律,以及太阳辐射和地球辐射对气候和天气的影响。
三、大气运动1.气压场的形成:了解气压区域的形成机制,如高压区、低压区。
2.热力学平衡的概念和原理:了解热力学平衡的条件和影响,如水平压槽、气压平差等。
3.地转偏向力和底层风的形成:了解科氏力和切向风的关系,以及风的分类和规律。
四、大气中的水循环1.饱和水汽压的计算:了解饱和水汽压的概念和计算方法。
2.云的形成和发展:了解云的分类、形态和形成机制,如云的垂直发展和降水过程。
3.降水的类型和形成:了解降水的分类和形成原理,如锋面降水、对流降水等。
五、天气系统与预报1.大尺度天气系统:了解地球尺度的天气系统,如副热带高压带、赤道低压带等。
2.中尺度天气系统:了解中尺度天气系统的形成和影响,如台风、锋面等。
3.微尺度天气系统:了解微尺度天气系统的形成和特点,如雷暴、龙卷风等。
4.天气预报方法:了解气象观测和数值模型的应用,以及常用的天气预报方法。
以上是《天气学原理》课程的复习重点,对于理解和掌握天气学的基本原理和规律非常重要。
通过对这些重点的复习,可以帮助我们更好地理解气象学知识,也能够应用到日常生活和工作中。
小学科学天气讲课稿范文大家好!今天我来给大家讲解有关天气的科学知识。
天气是我们日常生活中最常接触到的自然现象之一,而了解天气的原理和规律,可以帮助我们更好地预测和适应不同的天气情况。
让我们开始今天的天气科学之旅吧!一、天气的定义与成因天气是指地球上不同地区随时间而变化的大气状态。
它包括气温、气压、湿度、风向、风速、降水等诸多要素。
而天气变化是由大气运动和能量交换所驱动的。
1. 大气运动:地球上的能量来源主要是太阳,当太阳的辐射照射到地球表面时,会让地面变暖。
而不同地区的阳光照射程度不同,使得地球表面温度产生差异。
这种温度差异会导致空气的密度不同,从而引发大气的运动,形成了我们常说的气流。
气流的形成又会对天气产生影响,比如造成气温的升高或降低以及风的产生等。
2. 能量交换:地球表面的水体会蒸发,形成水蒸气进入大气中。
当水蒸气遇到冷空气时,会凝结成为云和降水,如雨、雪、冰雹等。
云和降水的形成也对天气产生重要影响,比如阴天、晴天、雨天等。
二、天气预报的方法对于天气的预测,科学家们通过观察和收集大量的数据来进行分析和推断。
下面我将介绍两种常用的天气预报方法:1. 经验法:这种方法是基于长期观察和数据积累的经验总结。
人们通过记录和分析过去的天气情况和相应的变化规律,来推断未来天气的可能发展趋势。
这种方法对于短期天气的预测比较准确,但对于长期的预测则不太靠谱。
2. 数值预报模型:这种方法主要通过使用计算机模拟大气现象的变化来预测天气。
科学家们将大量的气象数据输入到计算机中,并运行复杂的数学模型进行模拟。
通过这种模拟,我们可以得到未来一段时间内,不同地区可能出现的天气情况。
这种方法对于中长期天气预测有一定的可靠性,但也存在一定的误差。
三、常见的天气现象和原理接下来,我将介绍一些常见的天气现象和它们的成因。
1. 晴天:晴天是指天空中没有云朵遮挡的天气状况。
这种情况下,阳光直射地面,使地面温度升高。
同时,地面也会反射一部分太阳光,使上升的热气流动,产生微风。
气候及天气系统知识点总结一、气象学基础知识1. 大气的组成及结构地球的大气是由氮气、氧气、水蒸气、二氧化碳等气体组成的。
大气的结构可分为对流层、平流层、中间层、顶层和磁层。
2. 大气的物理性质大气是地球表面上空气的层状分布,具有一定的厚度和质量。
大气环境有一定的透明性和气体密度,对太阳光的散射和吸收有一定的能力。
3. 大气的动力性质大气环境在地球表面上形成大气的压力差,产生风力和气压变化。
大气层的环流和气流分布也会影响天气的变化。
4. 大气的化学性质大气中的气体会在空气中发生化学反应,并且空气中的某些成分会在大气环境中造成气候变化。
例如,因二氧化碳和温室气体的增加,导致地球气候变暖。
二、气候系统1. 气候的概念和分类气候是指一个地区在长时间内的一种平均天气特征,包括气温、湿度、风力和降水等要素。
气候可分为热带气候、亚热带气候、温带气候和寒带气候等类型。
2. 气候变化的原因气候变化是由于诸多因素造成的,包括自然因素和人为因素。
自然因素包括太阳活动、地球轨道变化和火山喷发等,人为因素主要是工业化和城市化的活动导致的大气污染和温室气体排放。
3. 气候系统的影响气候的变化会影响人类的生活和物种的适应性。
气候变化也会导致生态系统的改变和资源的分布变化,例如植被的变化和水资源的供应变化。
4. 气候预测和控制通过对气候系统进行观测和研究,科学家们可以预测气候的变化,为相关部门提供决策依据。
同时也可以通过改善工业活动和环境保护来减缓气候变化的影响。
三、天气系统1. 天气的概念和特征天气是指短时间内的气象特征,包括气温、湿度、降水、风力和云量等。
天气可以分为晴朗天气、多云天气、阴天和降雨等不同类型。
2. 天气系统的形成和变化天气系统的形成和变化是由大气环流、气压系统和温度分布等因素共同作用的结果。
冷暖气团的移动和相遇会导致降水和天气变化。
3. 天气预报和观测天气预报通过对大气环流和气象要素的观测和分析来预测未来的天气情况,为社会和生产提供决策依据和保障。
第一节 影响大气运动的作用力一、基本作用力:大气与地球或大气之间的相互作用而产生的真实力,它们的存在与参考系无关。
1气压梯度力G =- — \ P 作用于单位质量气块上的净压力。
P地心引力g^ g0 2:- g 0地球对单位质量空气的引力。
(1+z/a )2 切应力/雷诺应力z = I U 作用于单位面积上的粘滞力(」动力粘滞系数) GZ称为运动学粘滞系数、视示力/外观力: 惯性离心力C=Q 2R (0 =2兀/24h ):大小与向心力相等而方向相反。
地转偏向力A =-2门V地转偏向力与地球自转角速度相垂直,在纬圈平面内;地转偏向力与V 相垂直,对运动气块不做功,它只能改变气块的运动方 向,而不能改变其速度大小;对于水平运动而言,A 在北半球使运动向右偏,南半球使运动向左偏; 地转偏向力的大小与相对速度大小成正比, 当V 二0时地转偏向力消失三、重力 ^g^-2R :单位质量大气所受的地心引力和惯性离心力的合力 探※※此处有重点图示,请大家加强理解图1.8重力与惯性引力区别① 地心引力指向地心② 静止的气块,惯性离心力在纬圈平面内,并朝向外③ 重力是地心引力与惯性离心力的合力④ 除开极地和赤道外,重力并不指向地心,但重力都垂直于水平面⑤ 重力在赤道上最小,随纬度而增大第二节控制大气运动的基本定律局地温度变化等于气块运动中温度的个别变化(加热或冷却)加上温度的平 流变化(气块在温度水平分布不均匀的区域内保持原有的温度作水平运动而对局 地温度变化所提供的贡献)和对流变化(垂直运动引起的局地温度变化)。
、旋转坐标系中的大气运动方程 (称为单位质量空气的相对运动方程) ?- ■-2 JZ k 单位质量气块所受到的净粘滞力 摩擦力F 二;:2v . -2 j ;2T.:t 全导数手与局地导数手:dT dt -'Z由动量守恒定律导出dV 1P _2^ V g F dt :气压梯度力、地转偏向力、重力、摩擦力三、连续方程由质量守恒定律导出一(2) - 0 固定在空间的单位体积内;:t流体的净流出量,等于该单位体积内流体质量的减小。
气团与锋1.气团气团性质的改变是如何发生的?气团是空气在气团源地经过对流、湍流、辐射、蒸发等物质和热量交换作用后,取得与下垫面相同的物理属性而形成的,当它离开源地移至与源地性质不同的下垫面时,二者之间又会产生水汽与热量交换,气团的物理属性发生变化,即发生气团变性。
老气团的变性亦是新气团形成的过程。
2.锋附近要素场的分布特征T(温度)场:水平温度梯度大(等温线密集);垂直温度梯度小(因下面是冷气团,上为暖气团,会出现温度垂直减率很小的情况甚至出现逆温);等位温线密集(锋区内,特别大,强稳定层)。
P(气压)场:等压线通过锋面时呈气旋式弯折,且折角指向高压;锋线一般位于地面气压槽内;锋区内等压线(等高线)的气旋式曲率大。
变压场:暖锋前负变压明显;冷锋后正变压明显。
(地面变压与温度平流的关系:冷平流使地面气压增加,暖平流使地面气压减小)风场:(前提:不考虑摩擦,认为满足地转关系)锋线附近的风场具有气旋式切变,这种现象在有摩擦的地方更为明显。
3.锋的强度的变化(1)补充一些:如何确定锋的强度(简单的说:锋的强度可用锋面两侧的温度差与水平距离(多用纬距)的比值来表示)850hPa 锋区内温度梯度判断,等温线越密集,锋区越强;剖面图上锋区内等位温线越密集、等假相当位温线折角越明显对流运动越强烈,锋区越强;各高度层对比,锋面坡度越小,锋面两侧温度差则越大,锋区越强。
(2) 锋强度的变化锋强度的增强、减弱可以用锋生锋消的条件来判断。
锋生函数可以表示为:)dt dQ (n n w r)(r n v T F p c 1d n n ∂∂+∂∂--∂∂-=F = 水平运动 (f1)+ 垂直运动(f2) + 非绝热加热项(f3) F>0:锋生; F<0:锋消。
影响锋生锋消的因素(影响锋强度变化的因子)i .水平运动 f1若水平气流沿着温度升度方向是辐合的, 当f1>0,有锋生作用。
若水平气流沿着温度升度方向是辐散的,当f1<0,有锋消作用。
有锋生作用并不一定有锋生成,还要求在相当广阔区域内,温度梯度或速度梯度都不能呈线性分面。
ii .垂直运动的影响f2若大气层结稳定(d γγ<),w 表示xyz 坐标下的垂直速度,当暖气团中下沉0<w ,冷气团中上升0>w ,即0<∂∂n w 时,F2〉0,有锋生作用,反之有锋消作用;若大气层结不稳定(d γγ>),当暖气团中上升0>w ,冷气团中下沉0<w ,即0>∂∂n w 时,F2〈0,有锋生作用,反之有锋消作用。
iii .非绝热加热f3冷空气冷却,暖空气加热最为有利于锋生。
非绝热过程的凝结潜热释放多在锋区暖空气一侧,因而有助于锋的生成及加强。
4. 地面图上锋移动速度的判断i .根据锋面移动速度公式x p x p t p t p C ∂∂-∂∂∂∂-∂∂-=2121,地面图上锋的移动速度与附近变压梯度成正比,与附近气压槽深度成反比;ii .地面锋的移动与锋线两侧风场的分布情况有关,即决定于锋两侧垂直于锋线的风速分量,锋沿着垂直于锋的气流方向移动,在不考虑其它因素的前提下,风速越大移动越快;iii .地面锋的移动还受高空引导气流控制。
700hPa 和500hPa 层上的气流对地面的锋面移动有引导作用,称此气流为引导气流,地面锋面移动速度与其上空引导气流垂直于地面锋线的分速成正比。
移速经验公式可写成A av c sin •=,其中a 为引导系数,v 为引导气流的速度,A 为引导气流与锋面的交角。
iv .地面上运动的锋受地面摩擦和地形的作用,运动状态(速度、方向、坡度等)发生变化。
移速因会地面摩擦而减小,锋面叠置状态有变化;当锋面遇到和自身大致平行的山脉时会受到阻滞,形成地形准静止锋(如天山准静止锋,南岭准静止锋,昆明准静止锋等),两侧锋面绕过山地时,整个锋线便成弓形;遇到高原、山地时若其后又有冷锋移近,可能会形成地形锢囚锋。
5.举例说明高空急流和行星锋区的联系。
在对流层中上层等压面图上,宽度为几百公里的等温线最密集的带状区域是所谓的高空锋区,也称为行星锋区。
由于等高线密集区常与等温线密集区同时存在,且位置偏离不大,有时也将等高线密集带称为行星锋区。
行星锋区实际上是中高纬度冷气团与较低纬度暖气团之间的过渡区域。
北半球行星锋区主要有两支:北支介于冰洋气团与极地气团之间,一般称为极锋;南支介于极地气团与热带气团之间,一般称为副热带锋。
急流是风场的一个特征,在高空和低空,低纬度和中高纬度都可以出现,位于对流层上层或平流层中,高度通常为10km 左右。
行星锋区与急流的关系非常密切,根据热成风原理:k T fT g Z V Z g⨯∇-=∂∂,高空锋区内温度梯度大,热成风大,高空急流在锋区之上形成。
例如,极锋急流与中、高纬度的高空行星锋区(极锋)相联系;副热带急流于中低纬度的高空行星锋区(副热带锋)相联系,形成于副热带高压的北部边缘,平均在200hPa 副热带高压脊线以北1000~1500km 处。
气旋的活动与行星锋区密切相关:地面锋线常常是极锋行星锋区在地面上的反映。
气旋的发生、发展一般都是在锋区上进行的,其出现的最大频数以及主要路径和锋区的平均位置基本一致。
在高空急流的南侧,强反气旋式切变涡度造成的气流辐散有利于地面气旋的发展,在高空急流的北侧,强气旋式涡度有利于地面反气旋发展气旋反气旋1. 地面气旋或反气旋与高空系统有什么对应关系?什么原因造成这种配置?高空槽前脊后对应地面气旋,槽后脊前对应地面反气旋。
造成这种配置的原因:大气系统具有斜压性,温度场位相落后于高度场,高空平均冷温度舌落后于高空槽。
由于高空槽前有正涡度平流,气旋性涡度将增加,流场与气压场不适应,在地转偏向力的作用下产生气流辐散,辐散运动使正涡度增加不致太快。
根据达因补偿原理,低层空气上升补偿,地面减压,地面空气在气压梯度力、科氏力和摩擦力的作用下向负变压区辐合以适应减压了的气压场,地面生成气旋,流场与气压场达到新的地转平衡。
同样道理,在高空槽后为负涡度平流区,该处反气旋性涡度增加,气流在地转偏向力的作用下辐合,使反气旋性涡度增加不致太快,辐合下沉运动使地面加压,又由于气压梯度力的作用,加压区气流辐散成为反气旋,流场与气压场达到新的地转平衡。
2. 地面气旋或反气旋的发展变化主要与什么因素有关?地形对气旋和反气旋有什么影响?根据地面气旋发展方程可知影响气旋反气旋发展变化的主要因素有四项:涡度平流(500hPa):正涡度平流区有利于地面气旋的发展;负涡度平流区有利于地面反气旋发展。
厚度(温度)平流(700hPa):暖平流区有利于地面气旋发展;冷平流区有利于地面反气旋发展。
大气稳定度:稳定大气不利于地面气旋反气旋的发展;不稳定大气有利于地面气旋反气旋的发展。
非绝热加热:加热有利于地面气旋发展;冷却有利于地面反气旋发展。
地形对气旋反气旋的影响:山脉的作用:迎风面使气流被迫抬生,背风坡产生下沉运动。
气旋在迎风面阻塞减弱,背风面加强;反气旋则相反。
气流越地形而过,产生垂直运动,引起辐合、辐散,通过位涡守恒(f+ζ)/H=const原理影响到气柱涡度,从而影响地面气旋和反气旋的发展。
气柱变长,涡度增大,有利于气旋发展;气柱缩短,涡度减小,有利于反气旋发展。
气流过山时,迎风坡抬升使H变小,有利于反气旋性涡度加强;背风坡下沉,H变大,有利于气旋性涡度加强。
大气环流1.大气环流的基本特征:⑴平均经向环流定义: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。
特点:北半球冬季子午面上有三个平均环流圈:高纬和低纬地区是两个正环流圈,中纬度地区是一个逆环流圈,低纬度的正环流圈,通常称之为信风环流圈,也叫哈德莱(Hadley)环流圈。
它对应着低空由副热带高压吹向赤道的信风和高空由赤道吹向副热带地区的反信风。
高纬度环流圈称为极地环流圈(Polar Cell),对应地面由极地高压吹向副极地低压的极地东风和高空西风;中纬度逆环流圈成为Ferrel环流。
南北向风速相对于纬向风小得多,南北空气交换冬强夏弱。
⑵平均纬向环流定义:平均纬向环流是指平均纬向风的经向分布。
特点:(1)不计经向风速分量,近地面层的平均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。
(2)与此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。
通常称它们为“三风四带”。
(3)平均水平环流I对流层中部(500hpa):冬季北半球对流层中部环流的最主要特点是盛行着以极地为中心的沿纬圈的西风环流,西风带上有行星尺度的平均槽、脊。
其中有三个明显的槽:一在亚洲东岸(由鄂霍次克海向较低纬度的日本及中国东海倾斜),称为东亚大槽;二是位于北美东岸(自大湖区向较低纬度的西南方倾斜),称为北美大槽;三是由欧洲白海向西南方向伸展的较弱的欧洲浅槽,是三槽中最弱的一个,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。
夏季北半球对流层中部的环流与冬季相比有显著的不同,西风带明显北移,等高线变稀,中高纬度的西风带上由三个槽转变为四个槽,其强度比冬季显著减弱。
II对流层底部(即海平面):冬季,北半球的主要活动中心是两个低压和几个高压。
一个是阿留申低压,与高空东亚大槽相对应;另一个是冰岛低压,与北美大槽相对应。
几个高压有西伯利亚高压、北美高压、太平洋高压和大西洋高压。
前两个为冷高压,后两个为副热带高压。
夏季与冬季的最突出的差别是冬季大陆上的两个冷高压到了夏季变成了两个热低压:亚洲低压和北美低压。
阿留申低压和冰岛低压在夏季虽仍存在,但比冬季弱得多。
副热带高压夏季显著北移,海上的两个副热带高压变得非常强大。
半永久性大气活动中心冬夏季均存在,包括冰岛低压、阿留申低压、太平洋副高、大西洋副高、格陵兰高压。
季节性活动中心包括亚洲高压、亚洲热低压、北美冷高压和北美热低压。
2.影响大气环流的主要影响因素有哪些?各起什么作用?1)太阳辐射作用太阳辐射能是大气环流形成与维持的基本能源,辐射强度随纬度分布的不均匀使温度场的分布随纬度变化而变化,地气系统吸收的太阳辐射能由赤道向两极迅速递减,而系统向宇宙空间发出的红外辐射随纬度变化很小,赤道仅略高于两极,导致低纬度能量盈余,高纬度能量亏欠,能量向极地输送,为了补充输送过程中因摩擦等损失的动能,赤道与极地之间的能量差异就维持一定的数值。
南北方向的温度差产生了高层从赤道指向极地的位势梯度,空气向极地运动并在两极下沉,质量堆形成对流层下部自极地指向赤道的气压梯度力,于是产生自极地向赤道的气流,成为一个闭合环流,称作直接热力环流圈。
2)地球自转由于地球自转的影响,单一的直接热力环流圈是不存在的,在北半球由赤道附近上升,向北运动的空气受地转偏向力的作用,逐渐转变为向东的运动,约在30o N附近气压梯度力与地转偏向力达到平衡,空气运动自西向东,在此发生辐合堆积,同时辐射冷却,使地面气压升高,产生下沉运动,下沉的空气分别向南向北辐散流去,其中向南的气流在地转偏向力的作用下形成东北信风,回到热带辐合带,由此形成哈得来环流。