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航海气象 第一章

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一、气温与温标： 1、气温：用来表示空气冷热程度的物理量。 2、物理意义：气温是天气预报的直接对象。各种天气形势和气压场和风场变化都与气温有关，是一种重要的气象要素。

3、温标：温度的数值表示法。常用的有以下几种： 摄氏温标℃：冰点0℃～沸点100℃，多用于实际业务和日常生活中。 绝对温标K：冰点273K～373K，多用于理论计算。 华氏温标F：冰点32F～212F（180等分），英语国家使用较多。 各种温标之间的关系： ℃=Ｋ-273 ℃=5/9（F-32） K=273+℃ F=9/5℃+32 二、控制气温变化的因子： 1、热传导：只有贴近地面层几厘米以内才起作用。通常不予考虑。 2、辐射：地面和大气之间主要通过辐射进行热量交换。 3、对流和平流： ①对流 1)热力对流：下垫面受热不均匀而引起的空气有规则地升降运动。 2)动力对流：气流受地形阻挡或另一气流冲击而形成的对流。 ②平流 指某种物理量的水平输送，如温度平流、湿度平流。它与平常意义的空气水平运动（风）不是一回事。

平流与风的区别：平流运动范围大得多，持续时间长得多。从整个地球来看,平流是大气中最重要的热量传递方式。

4、乱流：空气微团的无规则运动，称为乱流。 一般只发生在1KM以下的气层内。但因为乱流的产生比对流更经常和普遍，所以它是下垫面与空气之间热量交换的重要方式之一。

5、水相变化：是空气间进行热量交换的方式。 地面和大气之间的热量交换以辐射为主，乱流和水相变化次之；各地空气间的热量交换以平流为主；上下层空气之间的热量交换以对流和乱流为主。

海陆热力性质的差异及其对气温变化的影响： 吸收同样的热量，海面温度变化缓和，陆面变化剧烈。原因： ① 海水的容积热容量较大。（1立方厘米海水升温1℃所需的热量） ② 水具有流动性。 ③ 太阳辐射穿透陆地只限于表面一层，在海洋却可达几十米。 三、气温的变化规律： 1、气温的日变化：陆地上，最低值出现在近日出前；最高值出现在14:00左右。 海洋上，最高气温大约出现在12:30。 气温日较差:一昼夜最高气温与最低气温之差。 其大小与以下五个因素有关： 纬度：随纬度的增高而减小。 季节：中纬度的气温日较差有明显的季节变化，夏季大（10～15℃），冬季小（3～5℃）这与太阳照射的高度角和昼夜长短有关。

下垫面性质：海洋比内陆小，且自沿海向内陆逐渐增大，沙漠最大。 海拔高度：高度越高，气温日较差越小。盆地气温日较差大于高原。 天气状况：晴天比阴天大。 2、气温的年变化： 一年中，气温最高的月份是：陆地上7月，海洋上8月；最低的月份是：陆地上1月，海洋上2月。

气温年较差:一年中最热月份的平均气温与最冷月份的平均气温之差。 其大小与以下三个因素有关： 纬度：随纬度增高而变大，赤道附近最小，两极地方最大。 下垫面性质：海洋上气温年较差小,陆地上则较大。从沿海向内陆气温年较差逐渐增大。

海拔高度：高度越高，气温年较差越小。 注意：在赤道地区，气温年较差很小，但一年中却出现两个高值：春分、秋分；出现两个低值：冬至、夏至。这是赤道地区一年内接受太阳辐射能量的年变化造成的。

气温历史极值： 南半球：无论冬夏，最低气温出现在南极。1967年，曾测到－94.5℃的低温。

北半球：夏季最低气温出现在北极。 冬季有两个北极：一是西伯利亚，1月平均在－48℃以下；二是格陵兰,1月平均在－40℃以下。

热赤道的高温还出现在沙漠地区，在索马里境内曾测到＋63℃高温。 〖引言〗气压与天气有着密切的联系。低压预示着坏天气，高压预示着晴好。气压表俗称“晴雨表”。 一、定义与单位： 气压P：单位面积上大气大气柱的重量称为大气压强，简称气压。 单位：hpa, mb, mmHg 它们的关系式为： 1hpa＝1mb＝3/4mmHg 气象中规定1000mb＝750mmHg 标准大气压：当气温为0℃，在纬度45的海平面上，760mm水银柱高时的大气压称为标准大气压。1标准大气压＝1013.25mb

二、气压随高度的变化规律： 1、气压随高度的增加而降低。根据气压的定义可知，随高度的增加，气柱变短，同时，空气密度变小，因此，气压自然减小。在地面上气压最大，到大气上界气压为零。

2、单位气压高度差（h）： 在铅直气柱中，气压变化1hpa时所对应的高度差，称为单位气压高度差。 定义式： h = －z /p h的大小表示气压随高度变化的快慢。高空的h比低空的h大。（在密度较大的低空大气层中，只要上升较小的高度气压就能降低1hpa，而在密度较小的高空大气层中，则要上升较大的高度才能使气压降低1hpa。）

在暖的地方，单位气压高度差h比冷地方要大。（温度越高,空气密度越小,h越大。）

船用压高公式：P＝P`＋H /8 即高度每增加8米，气压下降1hpa。 三、气压随时间的变化规律： 1、气压日变化： 气压的日变化有两个峰值出现在10:00和22:00两个谷值出现在04:00和16:00，呈现两个大致对称的半日波，每12小时为一个周期。

气压日较差：随纬度的增高而减小，即：低纬 > 高纬低纬气压日较差可达3～5hpa,中纬地区则小于 1hpa。

2、气压年变化： 大陆型：一年中气压最高值出现在冬季,最低值出现在夏季。气压年较差明显。例如北京气压年较差可达26hpa。 海洋型：与大陆相反。一年中气压最高值出现在夏季，最低值出现在冬季。气压年较差海洋小陆地大。由于海洋上气温的年变化比大陆小。气压年较差随纬度的增高而增大。与气温年较差规律相同。

海洋型与大陆型气压年变化的差异是由于海陆热力性质的差异而引起的。冬季大陆比同纬度的海洋冷，在冷区大气柱收缩，暖区大气柱膨胀，海洋上空有空气流向陆地上空，使陆地上单位面积的空气质量增加，而海洋上则相反，单位面积的空气质量减小。因此，大陆气压高，海洋气压低。夏季则相反，大陆比同纬度海洋热，于是形成大陆气压低，海洋气压高的情况。

四、海平面气压场的基本型式： 等压线：在某一平面或剖面上气压相等的点的连线称为等压线。 在天气图上绘制等压线表示的高、低气压，有以下五种基本型式：

1、低压L(low pressure)：由闭合等压线构成的中心气压比四周低的区域称为低压。其空间分布向下凹陷，形如盆地。

2、高压H(high pressure)：由闭合等压线构成的中心气压比四周高的区域称为高压。其空间分布向上凸起形如高山或丘陵。

3、低压槽（trough）：由低压向外延伸出来的狭长区域，或一组未闭合的等压线向气压较高的一方凸出的部分称为低压槽。在低压槽中，各等压线曲率最大处的连线，称为槽线。（trough line） 4、高压脊(ridge)：由高压向外延伸出来的狭长区域，或一组未闭合的等压线向气压较低一方凸出的部分，称为高压脊，简称脊。在高压脊中，各条等压线曲率最大处的连线称为脊线。(ridge line)

5、鞍型区(Col)：相对并相邻的两高压和两低压组成的中间区域，称为鞍型区，简称鞍。其等压线的空间分布形如马鞍。

上述等压线的五种基本组合型式称为气压系统。(pressure systems) 正确分析气压系统的生成、加强、减弱、消失和移动，是作好天气预报的重要环节。

一、湿度及其表示方法： 湿度－－－表示空气中水汽含量多少或空气潮湿程度的物理量。 航海中常用的表示方法有： 1、绝对湿度a－－－单位容积空气所含水汽的质量，实际就是水汽的密度。

单位： g/cm3 物理意义： 直接表示了空气中水汽含量多少，但不易观测，多用于理论推导。

绝对湿度的大小取决于下垫面的蒸发量。温度高，自然条件下蒸发快，a就大；反之，温度低，则蒸发慢，a就小。

变化规律：日变化，白天大于黑夜。海洋上，a最大值出现在午后，最低值出现在清晨。

年变化，夏季大于冬季。 2、水汽压e－－－大气中由于水汽的存在所产生的那一部分压强。 单位：hpa、mb、mmHg 物理意义： 直接反映了空气中水汽含量的多少。 水汽压理论公式：e = aRT 说明e的变化与温度成正比。 a与e在一定条件下，数值上可互相代替：当e以mmHg为单位时，a  e 。且当T ＝ 16℃时，a = e。但是，a与e是意义不同的物理量，这只是一种巧合，为了使用方便而已。

变化规律：与绝对湿度a相同。 在一定温度下，一定体积的空气所能容纳的水汽量有一个最大限度，超过这个限度时，多余的水汽会发生凝结或凝华现象。

饱和水汽压E－－－饱和空气的水汽压称为E。

物理意义： 对于一定的蒸发表面，E唯一决定于温度。温度越高，对应的E越大，且随着温度的增高呈指数变化。

当气温增高，E增大，可使饱和空气变为不饱和空气。反之，气温降低，E减小，可使饱和空气达到过饱和，则多余的水汽将变成水滴产生露水或降雨或形成云、雾等。

降低同样温度时，高温时的饱和空气凝结的水汽量比低温饱和空气要多。 3、相对湿度r－－－实际空气的水汽压e与同温度下饱和水汽压E的比值，用百分数表示。

r = e/E×100% 物理意义： r直接反映了空气的潮湿程度或空气距离饱和的程度。 r 100％时，空气未饱和；r ＝100%时，空气饱和；r 100％时，过饱和

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一、名词解释天气：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。

气候：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平均结果。

露点温度：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到饱和时的温度，称为露点温度水平气压梯度力：单位距离内气压的改变量称气压梯度。

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-ΔP/Δn。

其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位体积空气上的力。

水平地转偏向力：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，称地转偏向力，又称可科利奥里力(Coriolis force)或科氏力。

地转风;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。

梯度风:在自由大气中，当水平气压梯度力、地转偏向力和惯性离心力达到平衡时，空气沿等压线作水平、无摩擦、等速作曲线运动。

在自由大气中，空气的水平圆周运动称为梯度风（Gradient Wind）。

梯度风可以看成是水平气压梯度力、水平地转偏向力和惯性离心力三者平衡时的水平运动。

大气稳定度:某一气块受到垂直方向的扰动后，大气层结（周围大气），使其具有返回或远离其平衡位置的趋势和程度，称大气稳定度，又称大气层结稳定度。

海陆风：在海岸附近，由于海陆间热力差异的日变化引起的。

白天：风从海洋吹向陆地称海风；夜间：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，多在夏季晴朗天气条件下。

辐射雾: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。

•多见于陆地上，又称陆地雾。

平流雾：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。

此雾多形成于冷暖海流交汇处的冷水面一侧。

气团在广大空间里存在着水平方向上物理属性（主要指温度、湿度和稳定度等）相对比较均匀的大块空气,称气团。

航海气象与海洋学

航海气象与海洋学

1、形成条件 ――大范围物理性质比较均匀的下垫面（源地）。 ――适合的环流，指准静止大型高压系统中的下沉辐 散 气流。 在适合的环流条件下，通过辐射、乱流、对流、蒸发、凝 结、大范围垂直运动等物理过程，大范围空气与下垫面进行 1 航海气象观测与分析 热量和水汽交换。气团属性决定于下垫面性质。
2、变性 ――气团在移行过程中物理属性和天气特征逐渐发生变化 的过程。 变了性的气团又称为变性气团（Modified Air Mass）。 气团变性的快慢和程度，取决于新、旧下垫面性质差异的 大小、气团离开源地时间的长短、路程的远近和气团本身 的性质。 三、气团的分类和气团天气特征 1、地理分类－－按源地的纬度和海、陆位置分 1) 冰洋气团 ――形成于常年冰雪覆盖的极地地区， 又分为冰洋大陆气团（Ac）和冰洋海洋气团（Am）。 天气特征：寒冷、干燥，天气晴朗； 低层常有强逆温层，气层非常稳定。
§14
气团和锋
气 团 锋
14.1 14.2
航海气象观测与分析
1
14.1
气 团
一、气团（Air Mass）的概念
――同一时段内在水平方向上物理属性（主要指温度、 湿度和大气稳定度）分布较均匀的大块空气。水平范围 可达几百到几千公里，垂直范围可达几公里到十几公里， 内部天气特点也大致相同。
二、气团的形成与变性
航海气象观测与分析
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三、锋面天气模式
1、暖锋天气――稳定性天气为主 1）云（锋上常产生广阔的层状云系） 云系顺序：卷云（Ci）→卷层云（Cs）→高层云（As） →雨层云（Ns）（从东向西） 越近地面锋线，云层越厚，云底高度越低。 2）降水 Ns、As内连续性降水，降水区位于锋前冷气团中，一 般 为300～400km。
航海气象观测与分析 1
航海气象与海洋学

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航海气象观测与分析 1
江 淮 气 旋
航海气象观测与分析
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3、东海气旋 1）多发季节：春季，其次为冬季。 2）影响地区：东海和黄海南部海域。 3）发展路径：向东北方向移动，到达日本南部后常会强烈 发展。 4）天气特点：水汽丰富，多阴雨天气，降水区主要分布在 气旋中心附近。 气旋后部常突然出现偏北大风，风力以靠近气旋中心的 苏南、浙江和福建北部沿海为最强，有时可达7～8级。台湾 海峡冷锋过境时风力更大。
航海气象观测与分析
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2、成熟阶段（青年气旋） 1）数条闭合等压线，低压中心气压比四周低10～20hPa； 2）冷、暖锋进一步发展，锋面降水增强，雨区扩大，出 现大风； 3）锋面气旋仍沿暖区气流方向移动，速度较快，24h移动 10个经距。
3、锢囚阶段（锢囚气旋） 1）气旋发展最强，中心气压降到最低，比四周低20hPa 以上； 2）出现锢囚锋，降水强度及范围均增大，风力最强，大 风范围进一步扩大； 3）锋面气旋沿暖区气流方向移动，移速大大减慢。 4）随着锢囚锋的发展，气旋在低层逐渐成为冷性涡旋， 冷涡旋厚度越来越大。
航海气象观测与分析 1
一、雷暴（Thunderstorm） 1、概述 1）定义 ――积雨云中发生的激烈放电、雷鸣现象，一般伴，是小尺度天 气系统。多个雷暴单体成群成带地聚集在一起，叫做雷 暴群或雷暴带（又称多单体雷暴）。 普通雷暴――伴有阵雨的雷暴。 强雷暴――伴有暴雨、阵性大风、冰雹、龙卷等强对流 天气的雷暴，也叫“强风暴”。 2）活动地区 低纬多于中纬，中纬多于高纬； 山地多于平原，内陆多于海洋。 3）季节性：夏季出现较多，冬季几乎绝迹。
航海气象观测与分析
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2、日本海低压 日本海低压在春季较多。产生于黄海、东海的低压移 至日本海后迅速加深，可引起全日本吹强劲的西南风， 海况恶劣，但天气一般较好（北海道除外）。
航海气象图文解说

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代号说明代号说明A: 分析图：C: 气候图：AS 地面分析CO 海洋气候（海温）AU 高空分析CS 地面气候AW 海浪分析CU 高空图AN 云层分析S: 地面资料F: 预报图：SO 海洋气象资料（表层海流）FS 地面预报ST 海冰情报FU 高空预报W 警报图：FW 波浪预报WT 热带气旋警报图FO 海流预报WH 飓风警报图FI 海冰预报VS(VIS) 可见光云图FE 中期预报IRWEATHER INFORMATION:WEATHER BULLETIN FOR SHIPPINGPART ONE NO STORMS STOPPART TWO GENERAL SITUATION WEAK SOUTHWEST MONSOON STOPPART THREE FORECAST VALID 12 HRS FROM 100100Z STOP PUKET WINDS SOUTHWESTERLY 15 KTS WEATHER ISOLATED SHOWERS AND THUNDERSTORMS SEA SLIGHT TO MODERATE STOP MALACCA AND TIOMAN WINDS SOUTHEASTERLY 5 TO 10 KTS WEATER ISOLATED SHOWERS AND THUNDERSTORMS SEA SLIGHT STOP CONDORE WINDS SOUTHWESTERLY 10 TO 15 KTS WEATHER SCATTERED SHOWERS AND THUNDERSTORMS SEA SLIGHT TO MOSERATE STOP REEF WINDS SOUTHWESTEERLY 5 TO 10 KTS WEATHER ISOLATED SHOWERS SEA SLIGHT STOP BUNGURAN WINDS SOUTHEASTERLY 5 TO 10 KTS WEATHER ISOLATED SHOWERS AND译文：航海气象公告。