-大氣環(huán)流形勢

1、第二章大氣環(huán)流形勢P130.1大氣環(huán)流一一是指世界規(guī)模的大氣運(yùn)動(dòng)狀況,主要包括 長波和超長波槽脊、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)流的根本狀態(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)流形勢下, 產(chǎn)生一定類型的天氣系統(tǒng),盛行特定的天氣過程,并由現(xiàn)相 應(yīng)的天氣狀況.因此,天氣預(yù)報(bào)須從分析環(huán)流形勢入手,以 環(huán)流形勢的預(yù)報(bào)為根底.一大氣環(huán)流的演變規(guī)律1大氣環(huán)流演變的階段性1.1 “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)生屢次大變動(dòng),從而引起天氣氣 候的突變.在兩次突變之間的漸變時(shí)期,大氣環(huán)流形勢保

2、持 相對穩(wěn)定,由現(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.1.2 天氣階段有以下特點(diǎn)：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1030 天；2空間尺度與一定的天氣氣候區(qū)相了解；3天氣階段按一定的順序更替,反映了氣候變化規(guī)律；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,對長、中、短期天氣預(yù)報(bào)都大有幫助.1.3 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假雨季,5月下旬至6月上旬.2初夏,6月中、下旬.3梅雨,6月下旬至7月中旬.4盛夏,7月下旬至8月中旬.5晚夏,8月下旬至9

3、月上旬.2經(jīng)向、緯向環(huán)流的轉(zhuǎn)換2.1 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)比擬平直,盛行沿緯圈的氣流, 稱為“緯向環(huán)流；有 時(shí)槽脊開展,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.2.2 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上、下游效應(yīng)與能量頻散3.1 上游效應(yīng)一一是指上游覽地區(qū)長波系統(tǒng)發(fā)生莫種顯著變化后,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,最后使廣闊范圍內(nèi)地環(huán) 流發(fā)生變化.相反,下游長波系統(tǒng)地顯著變化,也會(huì)對上游 產(chǎn)生影響,稱為“下游效應(yīng).3.2 上、下

4、游效應(yīng)常表現(xiàn)在：1上游長波系統(tǒng)的移動(dòng)；2上游長波系統(tǒng)強(qiáng)度的變化；3上游長波波長的變化；4上游長波波數(shù)的變化；5上游阻塞高壓的顯著變動(dòng)；6下游長波系統(tǒng)的移動(dòng)；7下游長波系統(tǒng)的強(qiáng)度變化.3.3能量頻散奧地上空低壓槽強(qiáng)烈加深后,緊鄰其下游的高壓脊便會(huì)跟 著增強(qiáng),隨后高壓脊下游的低壓槽又接著開展加深,這種現(xiàn) 象就是能量頻散作用的表現(xiàn).上游槽和脊的開展是能量增大 的表現(xiàn),這種現(xiàn)象逐步向下游傳播,使下游槽和脊也隨之發(fā) 展.因此,下游槽、脊開展的能量來源,可以看成是上游能 量傳播所提供的.這種能量傳播的速度是很快的,它不但比 長波系統(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2030個(gè)經(jīng)度.4高

5、空鋒區(qū)與急流p164.1 高空鋒區(qū)一一在對流層中上層等壓面上,彎彎曲曲地環(huán) 繞半球且寬度為幾百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,且位置偏離不大,因而也常將等高線密集區(qū)稱為 行星鋒區(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.4.2 極鋒一一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.4.3 副熱帶鋒一一南支介于極地氣團(tuán)與熱帶氣團(tuán)之間,稱為 副熱帶鋒.4.4 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、開展,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

6、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)的比擬清楚, 但在地面圖上往往只反映鋒區(qū)的下界比擬清楚,因此只能定 一條鋒線.4.5 急流一一在水平溫度梯度最大的區(qū)域即鋒區(qū)上空的一定高度上,必然會(huì)由現(xiàn)與溫度場相適應(yīng)的強(qiáng)風(fēng)區(qū).假設(shè)強(qiáng)風(fēng)區(qū) 風(fēng)速到達(dá)30m/s以上,即稱為急流.急流是由現(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；在高空和低空中高緯西風(fēng)帶和低緯東風(fēng)帶 中均可由現(xiàn),但集中由現(xiàn)在對流層上部到對流層頂附近或平 流層中.在正常情況下,急流長度可達(dá)數(shù)千公里至上萬公里,寬幾百公里,厚幾公里.它有一個(gè)或多個(gè)高風(fēng)速值中央,稱為

7、急流中央.急流中央 軸呈準(zhǔn)水平,具兩側(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)的中央風(fēng)速小于30m/s,那么不再稱為急流.4.6 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：1溫帶急流,又稱極鋒急流或北支急流.2副熱帶急流,又稱南支急流.3熱帶東風(fēng)急流.4.7 低空急流低空急流是指對流層下部風(fēng)速較強(qiáng)的局部.這種低空急流多是局部現(xiàn)象,只有夏季由現(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.低空急流中央風(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.我國華南和長江流域一帶夏季在黃淮流域,在500hPa附近或?qū)α鲗酉聦?00hPa和850

8、hPa也常由現(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、 肥線及龍卷風(fēng)等強(qiáng)烈天氣的發(fā)生有著密切了解.5阻塞形勢5.1 阻塞形勢一一西風(fēng)帶長波槽、脊強(qiáng)烈開展時(shí)會(huì)形成阻塞高 壓和切斷低壓,兩者常同時(shí)由現(xiàn).通常把阻塞、切斷系統(tǒng)由 現(xiàn)后的大范圍環(huán)流形勢稱為阻塞形勢.5.2 阻塞高壓一一西風(fēng)帶長波脊開展,向北伸展到較高緯度 并在脊中生現(xiàn)閉合等高線,形成暖高壓中央.假設(shè)暖高壓符合 以下條件時(shí)稱為阻塞高壓：1有閉合暖高壓中央,且處于較高緯度.2暖高壓至少維持三天以上,一般呈準(zhǔn)靜止?fàn)顟B(tài).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

9、壓后再集合起來,其分支點(diǎn)與集合點(diǎn)間的范圍一般要大于40-50個(gè)經(jīng)度.5.3 阻高是高空深厚的暖高壓系統(tǒng).阻高穩(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 壓的大局部地區(qū)那么是降水區(qū).在亞洲地區(qū),阻高常由現(xiàn)在烏拉爾山及鄂霍茨克海地區(qū) 中央多在北緯55 59度之間以57月由現(xiàn)最多,持續(xù)日數(shù)平均8天,最短35天.5.4 阻高是如何形成和崩潰的p18o5.5 阻斷低壓一一切斷低壓又叫冷渦,是指對流層中、上層由現(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,在氣壓場上表現(xiàn)為 低壓.切斷低壓有兩種：1是無明顯阻高存在,但在切斷低 壓北部存在著近于平直的強(qiáng)西風(fēng)；2是與阻高同時(shí)

10、由現(xiàn)的切斷低壓.5.6 切斷低壓是發(fā)生開展在高空的低壓系統(tǒng),一般在 700hPa 以上才有明顯表現(xiàn), 在300hPa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,因此云雨天氣多由現(xiàn)在切斷低 壓的東南方.5.7 切斷低壓形成與消失過程p186極渦活動(dòng)極渦一一在對流層和平流層下部,極區(qū)經(jīng)常為一個(gè)繞極氣旋 限制,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)中央,一般偏在西半球,對亞洲中緯度影響不 明顯.冬季極渦是北半球100hPa形勢圖上最強(qiáng)大的一個(gè)環(huán)流 系統(tǒng),它的活動(dòng)對中、高緯度天氣系統(tǒng)和大范圍天氣過程可

11、產(chǎn)生直接影響.6.2 根據(jù)極渦中央的分布,一般把極渦分為四種類型：1繞極型,簡稱O型；2非對成型,亦稱偏極型,簡稱 I型；3偶極型,簡稱II型；4多極型,簡稱III型.6.3 當(dāng)繞極型和偏極型盛行時(shí),對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 持和增強(qiáng).這時(shí)冷空氣很難脫離極渦而爆發(fā)南下,所以這種 形勢是我國暖冬的典型形勢.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)由現(xiàn)所謂橋式打通現(xiàn)象甚至為高壓系統(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,形成我國的寒潮 天氣.偶極型的維持,那么

12、會(huì)形成我國持續(xù)低溫天氣.7低緯度環(huán)流系統(tǒng)7.1 低緯度環(huán)流系統(tǒng)一般是指100hPa層的南壓高壓,500hPa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)流限制,低緯度系統(tǒng)只有在夏半年才能影響.7.2 南亞高壓一一南壓高壓亦稱“青藏高壓,是盛夏期間由現(xiàn)在中國青藏高原的高層反氣旋.它是夏季北半球100hPa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) 的大氣活動(dòng)中央.7.3 南壓高壓一般分為三種形態(tài)：東部型,西部型,帶狀型.7.4 500hPa 副高在廣闊副熱帶地區(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)為假設(shè)干具有閉合中央的高壓單體.在北半

13、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,它限制的范圍內(nèi)是比擬均勻的暖 氣團(tuán),大氣根本為正壓狀態(tài),盛行下沉氣流,天氣晴朗.它 在奧地長期維持,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)流的一個(gè)重要角色.7.5 西太平洋副高脊的活動(dòng)對我國天氣氣候影響巨大.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

14、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.7.6 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)稱為赤道槽.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開展成臺(tái)風(fēng).輻合帶穩(wěn)定時(shí),特別是輻合帶上有一連串的臺(tái)風(fēng)活動(dòng)時(shí),副高一般比擬穩(wěn)定.當(dāng)輻合帶北上到較高緯度時(shí),會(huì)有低層?xùn)| 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中、低緯度環(huán)流系統(tǒng)的相互作用8.1 我國氣象工整理通過對大型天氣

15、過程分析,特別是對夏 季暴雨過程的分析,明確提由中、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)對暴雨的主導(dǎo)作用.8.2 影響山東的天氣系統(tǒng),既有中緯西風(fēng)帶的北支槽、北方 氣旋、冷鋒、冷渦,也有副熱帶的南支槽、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)槽是中緯西風(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)槽與熱帶、副熱 帶系統(tǒng)之間構(gòu)成各種不同的配置形勢,并產(chǎn)生降水、大風(fēng)等 各種天氣系統(tǒng).8.3 其中對山東影響較大的有以下集中形勢和過程：1西風(fēng)槽與登陸北上臺(tái)風(fēng)結(jié)合類暴雨、大風(fēng)過程；2

16、西風(fēng)槽與東風(fēng)擾動(dòng)結(jié)合類暴雨過程；3西風(fēng)槽與東風(fēng)倒槽疊加類暴雨過程；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；5北支槽與西南渦結(jié)合類降水、大風(fēng)過程.8.4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海陸地形對東亞大氣環(huán)流的影響9.1 由于海陸熱力作用,冬半年在東亞沿岸形成的東亞大槽, 是北半球最深厚的低槽之一,作為下游系統(tǒng),它的強(qiáng)度和位 置對山東天氣氣候有非常重要的影響.9.2 青藏高原對東亞大氣環(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,然后在其下游集合,形成

17、我國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)形成孟加拉灣低槽,槽前西南氣流將印度洋的 暖濕氣流輸送到我國東部,是冬半年降水的主要水汽來源. 另外,在對流層低層,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,增強(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 熱作用還使得對流層上部的南亞高壓成為北半球最強(qiáng)大的系二亞歐環(huán)流形勢分型1分型的原那么和方法有6條原那么：1)分型范圍：亞洲、西太平洋、歐洲兼顧,以亞洲為主；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)各層環(huán)流兼顧,以 50