大氣環(huán)流形勢(shì)

1、1第二章大氣環(huán)流形勢(shì)（P13P13）0.10.1 大氣環(huán)流 是指世界規(guī)模的大氣運(yùn)動(dòng)狀況，主要包括 長(zhǎng)波和超長(zhǎng)波糟脊、行星鋒區(qū)和急流、阻塞高壓、極渦、副 高等行星尺度的天氣系統(tǒng)。大氣環(huán)流的基本狀態(tài)， 即通常所謂的天氣系統(tǒng)， 是各 種天氣過程發(fā)生的環(huán)流背景。在具有一定特征的環(huán)流形勢(shì) 下，產(chǎn)生一定類型的天氣系統(tǒng)，盛行特定的天氣過程，并出 現(xiàn)相應(yīng)的天氣狀況。因此，天氣預(yù)報(bào)須從分析環(huán)流形勢(shì)入手， 以環(huán)流形勢(shì)的預(yù)報(bào)為基礎(chǔ)。一大氣環(huán)流的演變規(guī)律1 1 大氣環(huán)流演變的階段性1.11.1 “天氣階段”一一大氣環(huán)流的演變存在著階段性。一年 之中，大氣環(huán)流隨季節(jié)而發(fā)生多次大變動(dòng)，從而引起天氣氣 候的突變。在兩次突變

2、之間的漸變時(shí)期，大氣環(huán)流形勢(shì)保持 相對(duì)穩(wěn)定，出現(xiàn)一定的天氣氣候特點(diǎn)，這段時(shí)間可看作一個(gè)“天氣階段”。1.21.2 天氣階段有以下特點(diǎn)：1 1）時(shí)間尺度介于自然天氣季節(jié)和自然天氣周期之間，一般為 1010 - - 3030 天；2 2）空間尺度與一定的天氣氣候區(qū)相聯(lián)系；3 3）天氣階段按一定的順序更替，反映了氣候變化規(guī)律；24 4）在同一天氣階段內(nèi)有一定的盛行天氣過程和天氣特點(diǎn)。因此，研究大氣環(huán)流演變的階段性，掌握天氣階段持續(xù)和更 替的規(guī)律，對(duì)長(zhǎng)、中、短期天氣預(yù)報(bào)都大有幫助。1.31.3 根據(jù)東亞大氣環(huán)流演變的階段性，可將山東夏季劃分為 以下五個(gè)天氣階段：1 1）假雨季，5 5 月下句至 6 6

3、 月上句。2 2）初夏，6 6 月中、下句。3 3）梅雨，6 6 月下句至 7 7 月中句。4 4）盛夏，7 7 月下句至 8 8 月中句。5 5）晚夏，8 8 月下句至 9 9 月上句。2 2 經(jīng)向、緯向環(huán)流的轉(zhuǎn)換2.12.1 北半球中、高緯度高空盛行環(huán)繞極地的西風(fēng)環(huán)流。西風(fēng)環(huán)流有時(shí)比較平直，盛行沿緯圈的氣流，稱為“緯向環(huán)流”；有時(shí)糟脊發(fā)展，氣流南北交換劇烈，盛行沿經(jīng)圈的氣流，稱 為“經(jīng)向環(huán)流”。2.22.2 西風(fēng)帶緯向環(huán)流（高指數(shù)）與經(jīng)向環(huán)流（低指數(shù)）總是 互相轉(zhuǎn)換，往復(fù)循環(huán)地變化著，這種變化過程稱為“指數(shù)循 環(huán)”。3 3 上、下游效應(yīng)與能雖頻散3.13.1 上游效應(yīng)一一是指上游某地區(qū)長(zhǎng)波

4、系統(tǒng)發(fā)生某種顯著變 化后，接著就以相當(dāng)快地速度（一般要比系統(tǒng)本身移動(dòng)速度及 平均西風(fēng)風(fēng)速都快）逐步影響到下游，最后使廣大范圍內(nèi)地環(huán) 流發(fā)生變化。相反，下3游長(zhǎng)波系統(tǒng)地顯著變化，也會(huì)對(duì)上游 產(chǎn)生影響，稱為“下游效應(yīng)”。3.23.2 上、下游效應(yīng)常表現(xiàn)在：1 1）上游長(zhǎng)波系統(tǒng)的移動(dòng)；2 2）上游長(zhǎng)波系統(tǒng)強(qiáng)度的變化；3 3）上游長(zhǎng)波波長(zhǎng)的變化；4 4）上游長(zhǎng)波波數(shù)的變化；5 5）上游阻塞高壓的顯著變動(dòng)；6 6）下游長(zhǎng)波系統(tǒng)的移動(dòng)；7 7）下游長(zhǎng)波系統(tǒng)的強(qiáng)度變化。3.33.3 能雖頻散某地上空低壓糟強(qiáng)烈加深后，緊鄰其下游的高壓脊便會(huì)跟 著加強(qiáng)，隨后高壓脊下游的低壓糟乂接著發(fā)展加深，這種現(xiàn) 象就是能雖頻

5、散作用的表現(xiàn)。上游糟和脊的發(fā)展是能雖增大 的表現(xiàn)，這種現(xiàn)象逐步向下游傳播，使下游糟和脊也隨之發(fā) 展。因此，下游糟、脊發(fā)展的能雖來源，可以看成是上游能 雖傳播所提供的。這種能雖傳播的速度是很快的，它不但比 長(zhǎng)波系統(tǒng)本身的移速快，而且一般也比平均西風(fēng)速度大，通 常為每天 2020 - - 3030 個(gè)經(jīng)度。4 4 高空鋒區(qū)與急流（p16p16）4.14.1 高空鋒區(qū)在對(duì)流層中上層等壓面上，彎彎曲曲地環(huán) 繞半球且寬度為幾白公里地水平溫度梯度最大的帶狀區(qū)域， 就是高空鋒區(qū)，也稱“行星鋒區(qū)”。高空等壓面圖上的等高線密集區(qū)幾乎總是和等溫線密集區(qū) 同時(shí)存在，4且位置偏離不大，因而也常將等高線密集區(qū)稱為 行星

6、鋒區(qū)。行星鋒區(qū)實(shí)際上就是不同氣團(tuán)之間的過渡區(qū)域。4.24.2 極鋒在北半球主要有兩支行星鋒區(qū)，北支介于冰洋 氣團(tuán)與極地氣團(tuán)之間，稱為極鋒。4.34.3 副熱帶鋒 南支介于極地氣團(tuán)與熱帶氣團(tuán)之間，稱為 副熱帶鋒。4.44.4 鋒區(qū)是大氣斜壓性最強(qiáng)的地區(qū)，所以氣旋、反氣旋一般 都在鋒區(qū)上發(fā)生、發(fā)展，它們的移動(dòng)也與行星鋒區(qū)有密切關(guān) 系。行星鋒區(qū)是三度空間現(xiàn)象。地面鋒是地面與鋒區(qū)相交割的 結(jié)果，是鋒區(qū)在地面上的反映。鋒區(qū)的上、下界在高空等壓面圖上一般都表現(xiàn)的比較清楚， 但在地面圖上往往只反映鋒區(qū)的下界比較清楚，因此只能定 一條鋒線。4.54.5 急流 在水平溫度梯度最大的區(qū)域（即鋒區(qū)）上空的 一定高度

7、上，必然會(huì)出現(xiàn)與溫度場(chǎng)相適應(yīng)的強(qiáng)風(fēng)區(qū)。若強(qiáng)風(fēng) 區(qū)風(fēng)速達(dá)到 30m/s30m/s 以上，即稱為急流。急流是出現(xiàn)在大氣層中的一支強(qiáng)而窄的氣流，是大氣環(huán)流 的一種重要現(xiàn)象；在局空和低空中局緯西風(fēng)帶和低緯東風(fēng)帶 中均可出現(xiàn)，但集中出現(xiàn)在對(duì)流層上部到對(duì)流層頂附近或平 流層中。在正常情況下，急流長(zhǎng)度可達(dá)數(shù)千公里至上萬(wàn)公里，寬幾 白公里，厚幾公里。它有一個(gè)或多個(gè)高風(fēng)速值中心，稱為急流中心。急流中心 軸呈準(zhǔn)水平，其兩側(cè)風(fēng)速水平切變和上下垂直切變均很大。如果強(qiáng)風(fēng)區(qū)的中心風(fēng)速小于 30m/s,30m/s,則不再稱為急流。4.64.6 根據(jù)急流所在的高度和氣候帶位置，可將急流劃分為下 列幾類：51 1）溫帶急流，乂

8、稱極鋒急流或北支急流。2 2）副熱帶急流，乂稱南支急流。3 3）熱帶東風(fēng)急流。4.74.7 低空急流低空急流是指對(duì)流層下部風(fēng)速較強(qiáng)的部分。這種低空急 流多是局部現(xiàn)象，只有夏季出現(xiàn)在東非到亞洲南部的索馬里 急流的范圍較廣，也最穩(wěn)定。低空急流中心風(fēng)速值一般達(dá)不 到急流定義的要求，但急流軸附近風(fēng)速的水平和垂直切變還 是相當(dāng)明顯的。我國(guó)華南和長(zhǎng)江流域一帶 （夏季在黃淮流域），在 500hPa500hPa 附近或?qū)α鲗酉聦樱?00hPa700hPa 和 850hPa850hPa）也常出現(xiàn)低空急流，它一般是指副高邊緣的強(qiáng)西南風(fēng)帶，并可以有鋒區(qū)配合，有 時(shí)像是高空副熱帶急流向下延伸的結(jié)果。低空急流與暴雨、

9、颼線及龍卷風(fēng)等強(qiáng)烈天氣的發(fā)生有著密切聯(lián)系。5 5 阻塞形勢(shì)5.15.1 阻塞形勢(shì)一一西風(fēng)帶長(zhǎng)波糟、脊強(qiáng)烈發(fā)展時(shí)會(huì)形成阻塞 高壓和切斷低壓，兩者常同時(shí)出現(xiàn)。通常把阻塞、切斷系統(tǒng) 出現(xiàn)后的大范圍環(huán)流形勢(shì)稱為阻塞形勢(shì)。5.25.2 阻塞高壓一一西風(fēng)帶長(zhǎng)波脊發(fā)展，向北伸展到較高緯度 并在脊中出現(xiàn)閉合等高線，形成暖高壓中心。若暖高壓符合 下列條件時(shí)稱為阻塞高壓：1 1）有閉合暖高壓中心，且處于較高緯度。2 2）暖高壓至少維持三天以上，一般呈準(zhǔn)靜止?fàn)顟B(tài)。63 3）在阻高區(qū)域內(nèi)，急流自高壓西側(cè)分為南北兩支，繞過高壓后再匯合起來，其分支點(diǎn)與匯合點(diǎn)間的范圍一般要大于4040-50-50 個(gè)經(jīng)度。5.35.3 阻

10、局是局空深厚的曖局壓系統(tǒng)。阻局穩(wěn)定時(shí)，一般在阻 高范圍內(nèi)及其東側(cè)的低壓西部地區(qū)天氣晴朗，而在其西側(cè)低 壓的大部分地區(qū)則是降水區(qū)。在亞洲地區(qū)，阻高常出現(xiàn)在烏拉爾山及鄂霍茨克海地區(qū)（中心多在北緯 55-55- 5959 度之間）以 5-75-7 月出現(xiàn)最多，持續(xù)日數(shù)平均 8 8 天，最短 3 3 5 5 天。5.45.4 阻高是如何形成和崩潰的（p18p18）。5.55.5 切斷低壓一一切斷低壓乂叫冷渦，是指對(duì)流層中、上層出現(xiàn)的一堆孤立的冷空氣它與北方冷空氣之間被暖空氣所切斷，在氣壓場(chǎng)上表現(xiàn)為 低壓。切斷低壓有兩種：1 1 是無(wú)明顯阻高存在，但在切斷低 壓北部存在著近于平直的強(qiáng)西風(fēng)；2 2 是與阻

11、高同時(shí)出現(xiàn)的切斷低壓。5.65.6 切斷低壓是發(fā)生發(fā)展在高空的低壓系統(tǒng)，一般在 700hPa700hPa 以上才有明顯表現(xiàn)，在300hPa300hPa 面上最清楚，而在地面圖上一般只看到一個(gè)冷性高壓，找不到氣旋的痕跡。在切斷低壓 的南側(cè)，地面可發(fā)生鋒面氣旋，因此云雨天氣多出現(xiàn)在切斷 低壓的東南方。5.75.7 切斷低壓形成與消失過程（p18p18）76 6 極渦活動(dòng)極渦一一在對(duì)流層和平流層下部，極區(qū)經(jīng)常為一個(gè)繞極氣旋 控制，稱為極渦。冬季和夏季，極渦的強(qiáng)度相差甚大。夏季極渦比冬季弱的 多。只有一個(gè)中心，一般偏在西半球，對(duì)亞洲中緯度影響不 明顯。冬季極渦是北半球100hPa100hPa 形勢(shì)圖上

12、最強(qiáng)大的一個(gè)環(huán)流系統(tǒng)，它的活動(dòng)對(duì)中、高緯度天氣系統(tǒng)和大范圍天氣過程 可產(chǎn)生直接影響。6.26.2 根據(jù)極渦中心的分布，一般把極渦分為四種類型：1 1）繞極型，簡(jiǎn)稱 O O 型；2 2）非對(duì)成型，亦稱偏極型，簡(jiǎn)稱 I I 型；3 3）偶極型，簡(jiǎn)稱 IIII 型；4 4）多極型，簡(jiǎn)稱 IIIIII 型。6.36.3 當(dāng)繞極型和偏極型盛行時(shí)，對(duì)流層極渦與平流層極渦同 位相，形成很深厚的低渦，有利于中、高緯度緯向環(huán)流的維 持和加強(qiáng)。這時(shí)冷空氣很難脫離極渦而爆發(fā)南下，所以這種 形勢(shì)是我國(guó)暖冬的典型形勢(shì)。當(dāng)繞極型和偏極型減弱，北美大西洋地區(qū)和亞洲有高壓脊向 高緯度伸展，在極區(qū)出現(xiàn)所謂橋式打通現(xiàn)象甚至為高壓

13、系統(tǒng) 時(shí)，極渦便由單極型過渡到偶極型，因而亞洲北部低渦南掉 且強(qiáng)烈加深，使極地冷空氣源源不斷南下，形成我國(guó)的寒潮 天氣。偶極型的維持，則會(huì)形成我國(guó)持續(xù)低溫天氣。7 7 低緯度環(huán)流系統(tǒng)87.17.1 低緯度環(huán)流系統(tǒng)一般是指100hPa100hPa 層的南壓局壓，500hPa500hPa 層的副高、赤道輻合帶及與其相連的臺(tái)風(fēng)、東風(fēng)波等。山東地處中緯度，冬半年完全受西風(fēng)帶環(huán)流控制，低緯 度系統(tǒng)只有在夏半年才能影響。7.27.2 南亞高壓南壓高壓亦稱 “青藏高壓”，是盛夏期間出現(xiàn)在中國(guó)青藏高原的高層反氣旋。它是夏季北半球100hPa100hPa等壓面上最強(qiáng)大、最穩(wěn)定的環(huán)流系統(tǒng)，也是夏季副熱帶地區(qū) 的大

14、氣活動(dòng)中心。7.37.3 南壓高壓一般分為三種形態(tài)：東部型，西部型，帶狀型。7.47.4 500hPa500hPa 副高在廣大副熱帶地區(qū)經(jīng)常維持一個(gè)高壓帶，即通常所謂的“副高”。它常表現(xiàn)為若干具有閉合中心的高壓?jiǎn)误w。在北半球副熱帶地區(qū)，大西洋和北非兩環(huán)副高夏季強(qiáng)大，冬季趨于消失；太平洋副高四季都存在， 冬半年較弱并偏東、 偏南，夏半年較強(qiáng)且偏西、偏北。副高是一個(gè)動(dòng)力性高壓，它控制的范圍內(nèi)是比較均勻的曖 氣團(tuán)，大氣基本為正壓狀態(tài)，盛行下沉氣流，天氣晴朗。它 在某地長(zhǎng)期維持，可造成大范圍持續(xù)干旱，北非一環(huán)副高就 在北非和亞洲西部造成了大片沙漠。副高是較低緯度最重要 的大型環(huán)流系統(tǒng)，也是整個(gè)大氣環(huán)流

15、的一個(gè)重要角色。7.57.5 西太平洋副高脊的活動(dòng)對(duì)我國(guó)天氣氣候影響巨大。副高 西部和西北部邊緣是與西風(fēng)帶相互作用的地區(qū)，有鋒面、氣 旋、切變線、低渦9等天氣系統(tǒng)活動(dòng)；在副高西南邊緣的東風(fēng) 氣流里，有臺(tái)風(fēng)、熱帶低壓、東風(fēng)波等熱帶天氣系統(tǒng)活動(dòng)。所以在副高的這些邊緣地區(qū)常產(chǎn)生暴雨、大風(fēng)以及強(qiáng)雷暴等 天氣。7.67.6 赤道輻合帶一一是北半球東北信風(fēng)和南半球東南信風(fēng)在 赤道附近相遇而形成的氣流輻合帶。就氣壓場(chǎng)來說，赤道輻 合帶是處于南、北半球副高之間的一寬廣低壓區(qū)內(nèi)，這個(gè)低 壓區(qū)稱為赤道糟。在赤道輻合帶上，當(dāng)氣流輻合很強(qiáng)時(shí)，容易形成熱帶低壓并逐漸發(fā)展成臺(tái)風(fēng)。輻合帶穩(wěn)定時(shí)，特另 U U 是輻合帶上有一

16、連串的臺(tái)風(fēng)活動(dòng)時(shí)，副高一般比較穩(wěn)定。當(dāng)輻合帶北上到較高緯度時(shí)，會(huì)有低層 東風(fēng)擾動(dòng)影響山東。當(dāng)臺(tái)風(fēng)登陸北上時(shí)，它與副高之間的東 南低空急流，是形成山東大暴雨或特大暴雨的重要條件。8 8 中、低緯度環(huán)流系統(tǒng)的相互作用8.18.1 我國(guó)氣象工作者通過對(duì)大型天氣過程分析，特別是對(duì)夏 季暴雨過程的分析，明確提出中、低緯度系統(tǒng)相互作用的觀 點(diǎn)。在暴雨預(yù)報(bào)中，立足于低緯度，強(qiáng)調(diào)中、低緯度環(huán)流系 統(tǒng)的相互作用，特別強(qiáng)調(diào)低緯度系統(tǒng)對(duì)暴雨的主導(dǎo)作用。8.28.2 影響山東的天氣系統(tǒng)，既有中緯西風(fēng)帶的北支糟、北方 氣旋、冷鋒、冷渦，也有副熱帶的南支糟、西南渦、切變線、 副高，還有熱帶的臺(tái)風(fēng)、東風(fēng)擾動(dòng)等。西風(fēng)糟是中緯

17、西風(fēng)代最主要、最有天氣學(xué)意義的系統(tǒng)，所以 中、低緯系統(tǒng)的相互作用，主要表現(xiàn)緯西風(fēng)糟與熱帶、副熱 帶系統(tǒng)之間構(gòu)成各10種不同的配置形勢(shì)，并產(chǎn)生降水、大風(fēng)等 各種天氣系統(tǒng)。8.38.3 其中對(duì)山東影響較大的有以下集中形勢(shì)和過程：1 1）西風(fēng)糟與登陸北上臺(tái)風(fēng)結(jié)合類暴雨、大風(fēng)過程；2 2）西風(fēng)糟與東風(fēng)擾動(dòng)結(jié)合類暴雨過程；3 3）西風(fēng)糟與東風(fēng)倒糟疊加類暴雨過程；4 4）弱冷空氣與北上登陸臺(tái)風(fēng)結(jié)合類暴雨、大風(fēng)過程；ii5 5）北支糟與西南渦結(jié)合類降水、大風(fēng)過程。8.48.4 在中、低緯系統(tǒng)相互作用形成暴雨的過程中，注意淺薄冷空氣的作用；東南氣流的作用。9 9 海陸地形對(duì)東亞大氣環(huán)流的影響9.19.1 由于

18、海陸熱力作用，冬半年在東亞沿岸形成的東亞大糟， 是北半球最深厚的低糟之一，作為下游系統(tǒng)，它的強(qiáng)度和位 置對(duì)山東天氣氣候有非常重要的影響。9.29.2 青藏高原對(duì)東亞大氣環(huán)流的影響十分顯著，表現(xiàn)在動(dòng)力 作用和熱力作用兩個(gè)方面。動(dòng)力作用，表現(xiàn)為迫使氣流分支繞行、爬坡、滑坡。冬半 年西風(fēng)被青藏高原分為南北兩支，然后在其下游匯合，形成 我國(guó)東南沿海至日本上空一支全球最強(qiáng)的急流。南支西風(fēng)急 流在高原南側(cè)形成孟加拉灣低糟，糟前西南氣流將印度洋的 暖濕氣流輸送到我國(guó)東部，是冬半年降水的主要水汽來源。 另外，在對(duì)流層低層，由于高原東側(cè)邊界摩擦和地形曲率的 作用，南支氣流繞過高原時(shí)，常在我國(guó)西南地區(qū)產(chǎn)生低渦， 而北支氣流常在祁連山東南側(cè)形成小高壓。熱力作用，在冬季，高原是個(gè)冷源，加強(qiáng)了高原南側(cè)的溫度 梯度，使得南支西風(fēng)強(qiáng)而穩(wěn)定。在夏季，高原是個(gè)熱源，它 的加熱作用使得高原北側(cè)的溫度梯度增大，西風(fēng)增強(qiáng)，而使 得高原南側(cè)的西風(fēng)減弱甚至消失，被東風(fēng)所取代。高原的加 熱作用還使得對(duì)流層上部的南亞高壓成為北半球最強(qiáng)大的系統(tǒng)。12二亞歐環(huán)流形勢(shì)分型1 1 分型的原則和方法有 6 6 條原則：1)1) 分型范圍：亞洲、西太平洋、歐洲兼顧，以亞洲為主；2)2) 西風(fēng)帶、副熱帶兼顧，冬半年以西風(fēng)帶為主，夏半年以 副熱帶為主；3)3) 各層環(huán)流兼顧，以 500hPa500