高等天氣學(xué)(大氣所考博真題知識(shí)點(diǎn)歸納)講解

1、41一.定常波：定義：把緯向平均環(huán)流偏差的時(shí)間平均定義為定常波，即了。它表示時(shí)間平均圖上的緯 向偏差值，又稱定常渦旋項(xiàng)，主要反映大氣活動(dòng)中心、高空平均槽脊以及季風(fēng)等特征。其三 維結(jié)構(gòu)主要用半球時(shí)間平均場(chǎng)的緯向不對(duì)稱分布和經(jīng)度一高度剖面圖表征。形成原因：定常波的形成主要是地形和非絕熱加熱分布不均勻性強(qiáng)迫的結(jié)果，兩者對(duì)于定常波的維持都 是十分重要的。但熱力強(qiáng)迫和地形強(qiáng)迫產(chǎn)生的定常波有不同的結(jié)構(gòu)。熱力強(qiáng)迫的擾動(dòng)尺度比 地形強(qiáng)迫的大，尤其是在對(duì)流層上部。它們的位相隨高度也有更顯著、更系統(tǒng)的向西傾斜。 對(duì)大氣環(huán)流的作用：定常波對(duì)熱量、西風(fēng)動(dòng)量、位勢(shì)高度有經(jīng)向輸送作用：（1）熱量以50N為中心有很強(qiáng)的向

2、北輸送，這與中緯度定常波槽脊隨高度有明顯的向西傾斜有關(guān)。向北的輸送有兩個(gè)最大值區(qū), 一在對(duì)流層上部和平流層下部，一在近地面附近。（2）動(dòng)量通量分布的特征在50N以南有 向北的輸送，50N以北有向南的輸送。這種輸送特征與定常波槽脊在副熱帶有西南一東北傾 斜，在中高緯有東南一西北傾斜的特征有關(guān)。（3）因?yàn)榈剞D(zhuǎn)風(fēng)對(duì)位能的經(jīng)向輸送沿緯圈的平 均值為零，因此定常波對(duì)位能的輸送代表的是非地轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的作用。這種輸送的主要特點(diǎn)是在 中緯度有明顯的向赤道輸送。定常的輸送與瞬變波的輸送相比一般較弱，了和滔之差特別明顯。但是定常波的輸送 在熱量、動(dòng)量和渦度的局地時(shí)間平均的收支中起著重要作用，因而定常波和瞬變波的相對(duì)重

3、 要性不能只以上述方差和協(xié)方差量值來(lái)決定。北半球冬季定常波主要特征：（1）200hPa高度場(chǎng)在高緯度和低緯度有不同的流型，中緯度有明顯的緯向動(dòng)量向極通 量，這種向極通量表示有一個(gè)從高緯流型向低緯流型的EP通量。因此低緯度流型的波動(dòng)部 分是由較高緯度的波動(dòng)所強(qiáng)迫。中高緯負(fù)值中心位于140E和70W。在30N附近高度場(chǎng)分布 有明顯突變現(xiàn)象，30N南北高度場(chǎng)有明顯反位相分布。（2）地形作用是確定北半球冬季急流層次上定常波的主脊和主槽位置的主要因子，而 熱力作用對(duì)維持高緯度洋而低壓起重要作用。比如，500hPa高度場(chǎng)在西藏高原和落基山上 空有西北氣流，氣候平均急流向極一側(cè)有明顯下游糟。海平而低氣壓位于

4、高緯度海洋上，等 壓線沿海而線密集。GCM數(shù)值模擬中氣候平均海平面氣壓擾動(dòng)可由下邊界熱力影響產(chǎn)生。（3）定常波垂直結(jié)構(gòu)。在較高緯度上位勢(shì)高度場(chǎng)隨高度向西傾斜，而且定常波傾斜向 上伸展到平流層下部，這種西傾反映了定常波的熱量通量在各層上都是指向極地的。高度場(chǎng) 中定常波振幅隨高度明顯增加直到對(duì)流層頂，這表明定常波的垂直結(jié)構(gòu)中有一個(gè)相當(dāng)正壓分 量（即隨高度沒(méi)有位相傾斜）。在對(duì)流層頂上，特別在低緯度，高度場(chǎng)振蕩的振幅隨高度增 加而減??；N7和亓都與高緯有一明顯反位相分量。（4）在低于700hPa處,低層由定常波引起的向極熱量通量特別大，廠和尸之間的相關(guān)系 數(shù)達(dá)0. 8左右。地面溫度場(chǎng)的極大值和極小值多

5、數(shù)位于高度場(chǎng)中相應(yīng)值的兩邊約四分之一波 長(zhǎng)處，而高度場(chǎng)表現(xiàn)出隨高度明顯西傾，這種特殊的低層結(jié)構(gòu)在北半球夏季和南半球冬夏季 的定常波均不存在。北半球夏季定常波主要特征：（l） 200hPa上，夏季定常波在30N附近達(dá)到最大振幅，在這個(gè)緯度上，200hPa高度場(chǎng)的主 要特征是青藏高原和兩個(gè)大洋中部的低槽（即太平洋氣旋和大西洋氣旋）。其次，大西洋槽 擴(kuò)展到地中海；而北非和落基山存在高壓。（2）海平而氣壓場(chǎng)中，上述系統(tǒng)均反位相。這些系統(tǒng)的垂直結(jié)構(gòu)類似于熱帶天氣系統(tǒng)的垂 直結(jié)構(gòu)。這是由于較暖的大陸和較冷的海洋之間的熱力對(duì)比。這種結(jié)構(gòu)在夏季定常波位勢(shì)高 度及溫度的沿30N經(jīng)度一高度剖面圖上也很明顯。而由2

6、00hPa高度場(chǎng)和海平面氣壓場(chǎng)來(lái)看, 熱帶型結(jié)構(gòu)的影響一直延伸到太平洋和歐亞大陸相當(dāng)高的緯度。這兩個(gè)層次上的高度場(chǎng)干 的位相是相反的。夏季定常波高低層的反位相可以認(rèn)為是下墊而的加熱和冷卻作用，而熱帶 型結(jié)構(gòu)伸展到較高緯度又并非是季風(fēng)作用，因此在形成夏季定常波中分辨熱力和動(dòng)力作用是 困難的，尚待研究。（3）夏季定常波的垂直結(jié)構(gòu)有隨高度，向東傾斜的特征。這反映了夏季定常波地形強(qiáng)迫作 用不是主要的，而地形強(qiáng)迫作用主要表現(xiàn)在大地形上空是脊的形勢(shì)，在大地形的西側(cè)有明顯 的短波槽。東傾特征在500hPa上較明顯，200hPa、700hPa之間都有。槽脊的距離在1000 公里的量級(jí)，小于冬季特征半波長(zhǎng)。北半

7、球定常波的經(jīng)向結(jié)構(gòu)：（1）定常波動(dòng)能的緯向分量是占主導(dǎo)地位的。這說(shuō)明定常波的緯向尺度大于經(jīng)向尺度。（2）冬季緯向定常波動(dòng)丁的最強(qiáng)中心位于36N附近。在該緯度上恰是亞洲和北美東岸的 強(qiáng)急流以及歐洲和北美西部較弱的西風(fēng)帶，在該緯度上也伴隨著較大的緯向動(dòng)量的向極通 量。在10N附近具有定常波動(dòng)|了的第二極大值。這和定常波的緯向擾動(dòng)深入到熱帶地區(qū) 有關(guān)，這個(gè)極大值是以西風(fēng)動(dòng)量的向南通量為特征的。（3）夏季，7月的極大值在15N附近，位于對(duì)流層上部大洋中部槽區(qū)，7的極大值在 35N附近，在40N以北夏季定常波動(dòng)能比冬季小得多。（4）緯向動(dòng)能和經(jīng)向動(dòng)能產(chǎn)都是冬夏季較強(qiáng)，轉(zhuǎn)換季節(jié)較弱，而經(jīng)向分量冬季比 夏季

8、更強(qiáng)。最大值中心隨季節(jié)位置有變化。二.瞬變波定義：大氣變量A對(duì)時(shí)間平均的偏差稱為瞬變擾動(dòng)，又稱瞬變渦旋項(xiàng)，即A=A-其中又有 A =A+A，A表示瞬時(shí)的緯圈平均對(duì)其多年平均值的偏差，稱為瞬變緯圈平均項(xiàng)或瞬變軸對(duì)稱（緯向平均）環(huán)流。就逐日相對(duì)于多年月平均而言，這部分主要反映指數(shù)循環(huán)過(guò) 程：就逐年、逐月平均相對(duì)于多年平均而言，可以反映年際和季刊變化。A,表示瞬時(shí)偏差, 稱為瞬變渦旋項(xiàng)或瞬變緯向波動(dòng)。主要反映了天氣尺度系統(tǒng)，如移動(dòng)性氣旋、反氣旋、鋒而、 斜壓擾動(dòng)等系統(tǒng)。瞬變擾動(dòng)的強(qiáng)度和特征取決于取樣或平均時(shí)間間隔。瞬變擾動(dòng)的強(qiáng)度一般 用某一種物理量的均方根或方差來(lái)表示。對(duì)大氣環(huán)流的作用：瞬變渦旋是由

9、時(shí)間平均氣流的不穩(wěn)定產(chǎn)生的。它的主要作用是進(jìn)行順梯度的水平熱輸送，以 此減少水平溫度梯度（或斜壓分量）。中緯度瞬變渦動(dòng)動(dòng)量的主要作用是增強(qiáng)時(shí)間平均氣流 的正壓分量和補(bǔ)償?shù)孛婺Σ磷饔?。自由大氣中水平瞬變渦動(dòng)通量的凈局地作用是耗散性的。 這不僅對(duì)緯向平均的時(shí)間平均氣流是如此，對(duì)定常波也是如此。瞬變渦動(dòng)的斜壓過(guò)程（熱通量）在瞬變渦動(dòng)與時(shí)間平均氣流的相互作用上超了正壓過(guò)程（動(dòng) 量和渦度通量），但這并不意味著兩者在瞬變擾動(dòng)的內(nèi)部動(dòng)力學(xué)及氣流的每日局地變化上也 是如此。E-P通量：在研究瞬變渦度與平均氣流的相互作用時(shí)，可以在y, p平而上定義一個(gè)向量E = E（y）j + E（p）k = -,，一來(lái)討論水

10、平瞬變渦度動(dòng)量通量和熱量通量對(duì)緯向平均時(shí)間平均氣流的影響，這個(gè)向量稱為 E-P通量。其中4表示A的緯向平均項(xiàng)，T為A的緯向偏差項(xiàng)，-也，口為渦動(dòng)動(dòng)量的經(jīng)向通量，一W%為渦動(dòng)熱量的經(jīng)向通量。E-P通量中以熱量通量為主，決定了 E-P通 叫量的垂直分量。而動(dòng)量通量決定了 E-P通量的水平分量，在大部分地區(qū)是負(fù)的（輻合），這 會(huì)使東風(fēng)加速。E-P通量的散度等于位渦的經(jīng)向瞬變輸送，即有：E = W*g*,其中夕* 為準(zhǔn)地轉(zhuǎn)位勢(shì)渦度。渦動(dòng)熱輸送的基本特征：（1）熱量通量向量是順梯度的（從高值平均溫度到低值平均溫度），也即減小平均溫度梯度。 這些通量趨于向亞洲東北部和加拿大東北部輻合，而在較暖的海洋上輻散

11、，其作用是分別破 壞該處定常溫度場(chǎng)的負(fù)距平和正距平。因?yàn)闀r(shí)間平均的溫度場(chǎng)的緯向偏差代表了定常波的有 效位能，因而瞬變熱輸送可以看作是這些波動(dòng)能量平衡中的消耗機(jī)制。（2）瞬變渦動(dòng)熱輸送主要是由石悠成部分完成的。在300hPa,在海洋東部和鄰近大陸區(qū)， 瞬變渦動(dòng)熱輸送是沿著平均溫度線方向的。這種情況下，北美西部和西歐地區(qū)有明顯的向赤 道方向的經(jīng)向輸送，即逆梯度輸送。在這兩個(gè)地區(qū)擾動(dòng)更常處于衰減階段，而非增長(zhǎng)階段。 300hPa無(wú)旋的渦動(dòng)熱輸送主要是順平均溫度梯度的，雖其量值只是850hPa層的40%左右，但只有無(wú)整部分對(duì)熱量輸送的輻散輻合才是重要的。（3）冬季700hPa上，北美和亞洲東岸出現(xiàn)南而

12、冷卻、北而加熱的偶極性分布，而其間的零 線大致分別對(duì)應(yīng)兩個(gè)主要的風(fēng)暴路徑。因而可知：發(fā)展的移動(dòng)性氣旋在產(chǎn)生垂直其路徑的熱 通量，并在其南側(cè)造成冷卻、北側(cè)造成加熱上起著十分重要的作用。（4）冬季700hPa水平渦動(dòng)熱輸送的輻合圖上，輻散區(qū)主要由低頻擾動(dòng)（1090天）引起, 這與風(fēng)暴路徑情況不同（主要由天氣尺度擾動(dòng)引起）。（5）中緯度對(duì)流層的瞬變渦動(dòng)的垂直輸送與有效位能向動(dòng)能的轉(zhuǎn)換有關(guān)。Tw和而有很 好的相關(guān)，這種情況與斜對(duì)流的概念一致（暖空氣向北上升，冷空氣向南并下沉），因而兩 者在兩個(gè)氣旋生成區(qū)都有很大的值。（6）在北美、亞洲兩支急流入口區(qū)和風(fēng)暴路徑區(qū)，最大的向北熱能量位于近地面附近。在 20

13、0hPa有較弱的次最大值。由急流入口區(qū)和風(fēng)暴路徑區(qū)向東，向極地的熱通量輸送強(qiáng)度增 加。大陸西部為明顯的三層結(jié)構(gòu)，在850hPa和200hPa有最強(qiáng)的向極地?zé)彷斔汀?duì)于緯向平 均分布，300hPa有最小值，這主要是由大陸5OO-25OhPa層中有向赤道（負(fù)的）的熱輸送引 起。其它輸送量的基本特征：（1）瞬變渦動(dòng)對(duì)動(dòng)量水平輸送的通量散度分布依地區(qū)而異。在北美西部和西歐時(shí)間平均的 緯向氣流較弱的地區(qū)，西風(fēng)動(dòng)量的渦動(dòng)通量趨于輻合：反之，定常氣流較強(qiáng)的東亞地區(qū)，通 量趨于輻散。但在平均急流的風(fēng)速最大值區(qū)附近，渦動(dòng)動(dòng)量通量的作用比平均氣流對(duì)緯向動(dòng) 量的平流要小。瞬變渦動(dòng)的動(dòng)量輸送對(duì)平均氣流的強(qiáng)迫作用在對(duì)流

14、層上部和平流層下部有最大值，常常 能使平均副熱帶急流北移，并且在抵消由地而摩擦造成的平均渦源渦匯的作用上也很重要。北美急流入口區(qū)有強(qiáng)的向極地輸送，最大值位于急流軸偏北一些的地方。亞洲急流入口 區(qū)的輸送要弱得多。動(dòng)量通量強(qiáng)烈的向45N附近的風(fēng)暴路徑軸區(qū)輻合。大陸西部在中緯度角動(dòng)量有強(qiáng)的向極輸送。對(duì)于緯向平均分布，在對(duì)流層上部有強(qiáng)的向 北輸送，這是由大陸西岸和海洋風(fēng)暴路徑以南地區(qū)的向極地輸送共同引起的。（2）瞬變渦動(dòng)對(duì)位勢(shì)高度的水平輸送的通量向量是順著升等值線的，并且以順時(shí)針?lè)较?圍繞位勢(shì)脈動(dòng)的最大值的中心分布。此外，這些通量向量的量值應(yīng)正比于戶場(chǎng)水平梯度的 絕對(duì)值。在急流入口區(qū)和風(fēng)暴路徑區(qū)，對(duì)位

15、勢(shì)高度的輸送在40N以北是向極地的，以南是 向赤道的，在大陸西部主要是向赤道輸送的。對(duì)于緯向平均分布，輸送值很小，這是因?yàn)榻?jīng) 向輸送的地轉(zhuǎn)分量當(dāng)對(duì)一緯圈平均時(shí)其值為零。（3）瞬變渦動(dòng)對(duì)位渦的水平輸送與熱量、動(dòng)量通量有關(guān)。在對(duì)流層頂附近，瞬變渦動(dòng)對(duì)位 渦的輸送趨于向地而氣旋上方的地區(qū)輻合，而從地而反氣旋上方區(qū)向外輻散。位渦輸送的緯 向平均值主要表現(xiàn)為向極地輸送。最大值出現(xiàn)在40N和對(duì)流層頂附近。在急流入口區(qū)相應(yīng)于最大緯向風(fēng)速區(qū)位渦是向赤道輸送的。風(fēng)暴路徑區(qū)的中緯度地帶、大陸西岸對(duì)流層頂附近 是向極地輸送。三.鋒生局地鋒生在局地坐標(biāo)系中，當(dāng)某一屬性（如溫度）在某時(shí)刻沿鋒而兩側(cè)的梯度隨時(shí)間而增大的現(xiàn)

16、象叫 作局地鋒生。可導(dǎo)致鋒生的物理過(guò)程：（1）水平變形場(chǎng)。氣流在一個(gè)方向上伸長(zhǎng)，同時(shí)在另一個(gè)方向收縮。（2）水平切變運(yùn)動(dòng)。 （3）垂直變形場(chǎng)，在一個(gè)水平方向上的收縮和可引起補(bǔ)償?shù)拇怪蔽灰?。?）垂直運(yùn)動(dòng)分布 的不均勻。（5）地面摩擦。（6）湍流和混合作用。（7）非絕熱加熱，包括潛熱釋放，感熱加 熱（主要在地而）和輻射過(guò)程。四.低空急流定義:低空急流（LLJ）指對(duì)流層中下部，風(fēng)速最大值在12或16m/s以上，一般可達(dá)1525m/s 的急流，它在850hPa或700hPa （1.5 3km）最明顯，是一種動(dòng)量、熱量和水汽的高度集中 帶。它與暴雨、峋線、龍卷、雷暴等天氣有密切關(guān)系。特征：（1）很強(qiáng)的

17、超地轉(zhuǎn)風(fēng)。在夏季，對(duì)流層氣壓梯度和溫度梯度都很小，這種溫壓場(chǎng)結(jié)構(gòu)所造 成的熱成風(fēng)不足以維持急流軸以下很強(qiáng)的風(fēng)的垂直切變。一般情形下，實(shí)際風(fēng)速超過(guò)地轉(zhuǎn)風(fēng) 20%以上。這種超地轉(zhuǎn)風(fēng)特性與暴雨的發(fā)生有密切關(guān)系。（2）有明顯的日變化。低層風(fēng)速一 般在日落時(shí)開始增大，而到凌晨日出之前達(dá)到最大值，這時(shí)風(fēng)的垂直切變也最大，急流結(jié)構(gòu) 最清楚。急流在夜間加強(qiáng)的現(xiàn)象常用來(lái)解釋雷暴和暴雨常出現(xiàn)在夜間的觀測(cè)事實(shí)。（3）小的 Ri數(shù)分布。在低空急流區(qū)內(nèi)，里查遜數(shù)（Ri）往往很小，甚至為負(fù)值，這有利于對(duì)流或中尺度 天氣的發(fā)展。（4）強(qiáng)風(fēng)速中心的傳播.在一次暴雨過(guò)程中，可觀測(cè)到幾個(gè)風(fēng)速最大值中心沿 急流軸向下游傳播，每一個(gè)

18、風(fēng)速最大值幾乎由一垂直環(huán)流圈伴隨，風(fēng)速最大值前部為上升運(yùn) 動(dòng)，后部為下沉運(yùn)動(dòng)，隨著風(fēng)速最大值的傳播，熱量和水汽的中尺度最大值也沿急流軸傳播。 一般認(rèn)為沿LU軸傳播的中尺度風(fēng)速脈動(dòng)或風(fēng)速最大值甚至比低空急流本身更為重要。 分類：（1）大尺度的準(zhǔn)定常急流或強(qiáng)風(fēng)速帶。如北美落基山以東急流、東非沿岸索馬里急流。（2） 與地形無(wú)關(guān)，而與中緯度系統(tǒng)（如鋒面、氣旋、低渦、高空急流中心等）有關(guān)的低空急流。 這種急流主要出現(xiàn)在冷鋒前或低壓中心南惻，有時(shí)在暖鋒前。（3）與激烈的強(qiáng)對(duì)流活動(dòng)和暴 雨有關(guān)的中尺度急流。急流主要出現(xiàn)在900-600hPa, 一般在暴雨帶南側(cè)通過(guò)，常表現(xiàn)為大尺度急流帶中的強(qiáng)風(fēng)速中心，其日變

19、化不明顯。如梅雨鋒上的低空急流。一般認(rèn)為這種急流 是暴雨或?qū)α骰顒?dòng)的結(jié)果，由于水平動(dòng)量的垂直混合過(guò)程造成。作用：（1）通過(guò)低層暖濕平流的輸送產(chǎn)生位勢(shì)不穩(wěn)定層結(jié)。（2）在急流最大風(fēng)速中心的前方有明 顯的水汽輻合和質(zhì)量輻合或強(qiáng)上升運(yùn)動(dòng)，這對(duì)強(qiáng)對(duì)流活動(dòng)的連續(xù)發(fā)展是有利的。（3）在急流 軸之左前方是正切變渦度區(qū)，有利于對(duì)流活動(dòng)發(fā)生。（對(duì)暴雨和強(qiáng)對(duì)流天氣的作用）五.暴雨形成的各項(xiàng)物理?xiàng)l件一般情況下這些條件應(yīng)包括位勢(shì)不穩(wěn)定：逆溫層；低空濕舌或水汽輻合；釋放不穩(wěn)定的 機(jī)制，如低層輻合區(qū)、重力波、密度流、地形抬升等；低層和高層急流；風(fēng)的垂直切變、卷 入等。在上述熱力和動(dòng)力條件中低空急流和邊界作用十分重要。一般

20、日降水量達(dá)到或超過(guò)50mm的降水稱為暴雨，暴雨發(fā)生發(fā)展的物理?xiàng)l件是源源不 斷的充分的水汽供應(yīng)，大氣飽和比濕相當(dāng)高：持續(xù)而強(qiáng)烈的上升運(yùn)動(dòng)和大氣層結(jié)的不穩(wěn)定， 因?yàn)槿绱舜蟮拇怪边\(yùn)動(dòng)只有在不穩(wěn)定能量釋放時(shí)才能形成。大中小各種尺度天氣系統(tǒng)和下墊 而特別是地形的有利組合可產(chǎn)生較大的暴雨。對(duì)不同歷時(shí)、不同籠罩而枳的暴雨起主導(dǎo)作用的是不同尺度的天氣系統(tǒng)。小系統(tǒng)積雨云 是產(chǎn)生暴雨的降水單體。它的水平尺度為幾公里，生命史僅1030分鐘，降水強(qiáng)度很大，籠 罩范圍小。中尺度系統(tǒng)有若干個(gè)積雨云的對(duì)流活動(dòng)，形成雨帶，水平尺度為10300公里， 持續(xù)時(shí)間為幾小時(shí)，雨量可達(dá)到每小時(shí)10亳米以上，產(chǎn)生暴雨區(qū)。天氣系統(tǒng)可多次產(chǎn)

21、生中 尺度系統(tǒng)和雨帶，水平尺度在1000公里上下，持續(xù)時(shí)間約半天到3天，形成大范圍雨帶。 此外，組成大氣環(huán)流主要因子的行星尺度系統(tǒng)，影響大范圍降水區(qū)的穩(wěn)定或移動(dòng)，決定暴雨 區(qū)水汽的輸送，對(duì)長(zhǎng)時(shí)間大面積的持續(xù)暴雨有重要影響。中國(guó)大范圍暴雨：中國(guó)大范闈暴雨的天氣系統(tǒng)主要有西風(fēng)帶低值系統(tǒng)和低緯熱帶天氣系統(tǒng)。前者包括鋒、氣旋、 切變線、低渦和槽等，影響全國(guó)大部分地區(qū)。后者包括臺(tái)風(fēng)（熱低壓）、東風(fēng)波和熱帶輻合 帶，主要影響華南和東南沿海各地，但個(gè)別深入內(nèi)地的臺(tái)風(fēng)也能產(chǎn)生特大暴雨。此外，在干 旱半干旱的局部地區(qū)熱力性雷陣雨也可以造成短時(shí)小而積的特大暴雨。中國(guó)的持續(xù)性特大暴雨常在下列兩種天氣形勢(shì)下發(fā)生：（1

22、）高空為緯向環(huán)流型，副熱帶高壓 從北太平洋西伸，中緯度西風(fēng)帶上多小擾動(dòng)，高緯度烏拉爾山和鄂霍次克海附近常有阻塞高 壓。每當(dāng)西風(fēng)帶上有一個(gè)小低壓槽過(guò)境時(shí)，就下一場(chǎng)暴雨，而當(dāng)連續(xù)有幾次小低壓槽過(guò)境時(shí), 便造成持續(xù)性暴雨，如長(zhǎng)江流域的梅雨期暴雨和華南前汛期暴雨。（2）高空為經(jīng)向環(huán)流型， 副熱帶高壓偏北，日本海上有一副熱帶高壓?jiǎn)误w，中緯度西風(fēng)帶南北風(fēng)的分量較大，長(zhǎng)波槽 在日本高樂(lè)和青藏高壓之間。西南地區(qū)的低渦常沿長(zhǎng)波槽前的西南氣流北上，在日本海高壓西側(cè)的長(zhǎng)波槽產(chǎn)生持續(xù)暴雨。六.Elnino Lanina和南方濤動(dòng)定義:厄爾尼諾是一種海洋現(xiàn)象，一般它是指南美沿岸海洋水溫的異常增暖，通常在秘魯和智利沿 岸

23、地區(qū)同時(shí)有暴雨出現(xiàn)。目前一般用（0-10S, 180-90W）區(qū)域的平均海表水溫來(lái)代表赤 道東太平洋的SST。當(dāng)赤道東太平洋SST持續(xù)出現(xiàn)較大的正距平時(shí)，即稱為發(fā)生了臼Nino 事件：當(dāng)赤道東太平洋SST持續(xù)出現(xiàn)較強(qiáng)的負(fù)距平時(shí)，則稱發(fā)生了反臼Nino事件，又稱 La Nina。根據(jù)El Nin。事件開始的時(shí)間可將其分為春季型和秋季型，春季型多開始于5月， 秋季型多開始于78月。根據(jù)El Nin。持續(xù)的時(shí)間可分為1年型（持續(xù)時(shí)間為1年）和持 續(xù)型（持續(xù)2年時(shí)間）。一般地，秋季型也常為持續(xù)型。一般的厄爾尼諾事件是冬春形成， 到年底發(fā)展最盛，翌年冬春增曖過(guò)程結(jié)束。南方濤動(dòng)：南方濤動(dòng)是一種行星尺度的振

24、蕩現(xiàn)象，用來(lái)描述熱帶東太平洋和熱帶印度洋地區(qū)氣壓場(chǎng)變化 的蹺蹺板現(xiàn)象，其最大的振幅出現(xiàn)在波數(shù)1中。具體地說(shuō)，太平洋一些臺(tái)站的氣壓和印度與 爪哇的降水有同時(shí)增加的趨勢(shì)，而此時(shí)印度地區(qū)的氣壓減小。換言之，相對(duì)于平均值，當(dāng)太 平洋氣壓是高的情況下，從非洲到澳大利亞的印度洋地區(qū)氣壓是低的。降水的變化方向與氣 壓相反，當(dāng)太平洋一些臺(tái)站氣壓升高時(shí)，在該處降水減小，而印尼一帶氣壓降低，降水增加。（1）南方濤動(dòng)與赤道太平洋的降水有密切關(guān)系，在SO的正位相階段（南美氣壓升高，澳 大利亞氣壓降低）赤道太平洋的臺(tái)站降水一般偏少，是干期，而在負(fù)位相階段情況大致相反。（2）南方濤動(dòng)與中東赤道太平洋的海表溫度有密切關(guān)系。

25、SO指數(shù)與秘魯沿岸海溫呈反相關(guān), 這是聯(lián)系El Nion和SO及其有關(guān)現(xiàn)象的依據(jù)。一般用南方濤動(dòng)指數(shù)（SOI）描寫SO。它實(shí)際上是東太平洋與印度洋地面氣壓的差值。目 前最常用的SOI是塔希堤和達(dá)爾文之間的標(biāo)準(zhǔn)海平面氣壓差。SOI為負(fù)數(shù)表示東太平洋氣壓 低于印度洋氣壓，SOI為正數(shù)表示東太平洋氣壓高于印度洋氣壓：而負(fù)SOI往往同赤道東太 平洋SST的持續(xù)正異常相聯(lián)系。一般在高SOI時(shí)期，赤道東太平洋和秘魯沿岸的SST相對(duì) 偏冷，熱帶主要降水區(qū)位于印度尼西亞地區(qū)，沿赤道的Walker環(huán)流較強(qiáng)，經(jīng)向Hadley環(huán)流 偏弱，東南信風(fēng)較強(qiáng)。相反，在低SOI期，東南信風(fēng)較弱，赤道中太平洋有最強(qiáng)降水中心,

26、Hadley環(huán)流加強(qiáng)，而Walker環(huán)流減弱，赤道東太平洋SST增曖甚至出現(xiàn)El Nino事件。ENSO現(xiàn)象：ENSO是厄爾尼諾（ElNino）和南方濤動(dòng)（SouthernOscillation）的合稱，因?yàn)閮烧咧g有 非常好的相關(guān)關(guān)系，是大尺度海氣相互作用的突出反映。當(dāng)赤道東太平洋SST出現(xiàn)正（負(fù)） 距平時(shí)，南方濤動(dòng)指數(shù)往往是負(fù)（正）值。ENSO既包含有高SOI和低SOI的特征，又包 括赤道東太平洋的暖水事件（ElNino）和冷水事件（LaNina）：而且這種現(xiàn)象和事件的發(fā)生 又都有37年的準(zhǔn)周期性，因此近年ENSO又叫ENSO循環(huán)，即暖狀態(tài)（包括ElNino和低SOI特征）和冷狀態(tài)（包括L

27、a Nina和高SOI特征）的循環(huán)出現(xiàn)。厄爾尼諾事件的SST 異常分為兩類，其一主要在太平洋東部（秘魯沿岸）增暖，并且暖區(qū)向西擴(kuò)展：其二主要在 赤道中東太平洋出現(xiàn)大范圍增曖，并且暖區(qū)由西向東擴(kuò)展。ENSO發(fā)展過(guò)程：（1）先兆階段，春初南美沿岸出現(xiàn)增暖前的時(shí)段。盛行于熱帶太平洋的偏東信風(fēng)在北澳大 利亞一印尼低壓區(qū)輻合，上升并造成顯著的云量和降水。在高空空氣向東回流并在干冷的東 南太平洋高壓區(qū)下沉，此即為瓦克環(huán)流。El Nin。發(fā)生的前兆之一是瓦克環(huán)流的高空支東移， 即移到新幾內(nèi)亞與日界線之間的地區(qū)。同時(shí)澳大利亞達(dá)爾文港的地面氣壓上升，日界線以西 的信風(fēng)減弱，日界線附近的表層水略有增暖，印度尼西亞

28、的降水開始減少，但日界線附近降 水增加。ENSO事件的另一先兆是ITCZ南移。（2）異常條件發(fā)展階段。此階段最明顯特征是初期出現(xiàn)在秘魯和厄瓜多爾的異常條件向西 擴(kuò)展。在11月和1月之間，ENSO達(dá)到成熟階段，這時(shí)在熱帶太平洋大部分地區(qū)出現(xiàn)異常 暖的表層海水和特別弱的信風(fēng)，ITCZ的位置比正常偏南，哈得萊環(huán)流加強(qiáng)。在日界線以西， 西風(fēng)在瓦克環(huán)流的上升支輻合，這時(shí)它已經(jīng)移向中太平洋地區(qū)。中太平洋地區(qū)的降水和整個(gè) 對(duì)流層大氣溫度特別高。海洋中有大量熱量損失于大氣中，并且赤道與10N間的強(qiáng)海流把 表層暖水從西太平洋帶向東，這種情況下，西太平洋的溫躍層厚度和海平而高度急劇減小， 而沿美洲西海岸，海平而高

29、度增加，并在兩半球向極地方向傳播。（3）回復(fù)到正常條件。在南美沿岸，異常條件的振幅在ENSO爆發(fā)后幾個(gè)月開始減少。異 常條件的衰減首先出現(xiàn)在熱帶東南太平洋，以后向西傳播，直到ENSO爆發(fā)后18個(gè)月，在 整個(gè)熱帶太平洋建立。（4）總結(jié)上述過(guò)程的三個(gè)特點(diǎn)：A、在厄爾尼諾發(fā)生前期，西、中熱帶太平洋的東風(fēng)減弱 或轉(zhuǎn)變?yōu)槲黠L(fēng)，同時(shí)在中太平洋有弱的增溫；B、在秘魯沿岸首先出現(xiàn)明顯增溫，隨后在東 太平洋東風(fēng)減弱：C、秘魯沿岸的增溫向西傳播，可達(dá)中太平洋。ENSO循環(huán)對(duì)全球和區(qū)域氣候變化的重要影響：（1）對(duì)熱帶大氣環(huán)流的影響。在正常情況下，沿赤道的東西向Walker環(huán)流，其上升支主要 位于枳云對(duì)流活動(dòng)區(qū)的印度

30、尼西亞上空。但當(dāng)El Nin。發(fā)生時(shí)，其上升支東移到了日界線附 近，降水區(qū)也從印度尼西亞?wèn)|移到了那里。El Nino期間，會(huì)導(dǎo)致Hadley環(huán)流增強(qiáng)，北半球 地面有明顯的北風(fēng)距平，而南半球有南風(fēng)距平。同時(shí)，ElNin。發(fā)生時(shí)對(duì)應(yīng)赤道輻合帶ITCZ 向赤道推進(jìn)，并進(jìn)而影響西太平洋臺(tái)風(fēng)活動(dòng)，并使西太平洋副高偏南，強(qiáng)度偏弱。El Nino 還對(duì)QBO有一定影響。（2）對(duì)中高緯度大氣環(huán)流的影響。研究表明，El Nin。發(fā)生后很容易激發(fā)PNA型遙響應(yīng)， 對(duì)流層上層和平流層低層的緯向風(fēng)發(fā)生明顯變化，高緯度西風(fēng)減弱，副熱帶西風(fēng)增強(qiáng)。 由于ENSO的發(fā)生造成了大氣環(huán)流，特別是熱帶大氣環(huán)流的嚴(yán)重持續(xù)異常，因而對(duì)

31、全球氣 候變化產(chǎn)生重要影響。首先，由于赤道東西向環(huán)流的異常，造成哥倫比亞、厄瓜多爾和秘魯?shù)鹊氐某掷m(xù)大雨，河水流量猛增，發(fā)生嚴(yán)重的洪澇災(zāi)害；同時(shí)，臼Nin。的發(fā)生往往造成南 亞、印度尼西亞和東南非洲以及澳大利亞，特別是其東南部的大范闈干旱。El Nin。事件的 發(fā)生常給北美西岸地區(qū)造成頻繁的強(qiáng)風(fēng)暴活動(dòng)，導(dǎo)致嚴(yán)重的暴雨和風(fēng)暴。ENSO循環(huán)對(duì)我國(guó)氣候及東亞季風(fēng)的重要作用：El Nin。情況下，多對(duì)應(yīng)西太平洋臺(tái)風(fēng)較少。可能原因是El Nino使得西太平洋臺(tái)風(fēng)源區(qū)有異 常下沉運(yùn)動(dòng)，對(duì)流活動(dòng)受到抑制，副高位置偏南，ITCZ也偏南，西太平洋溫度較低等，不 利于臺(tái)風(fēng)的產(chǎn)生。El Nin。多對(duì)應(yīng)東北溫度偏低，主

32、要是發(fā)生El Nino時(shí)，東北上空常有低壓 槽活動(dòng)。El Nin。事件發(fā)生的年份多對(duì)應(yīng)華北降水偏多。統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明ENSO與東亞夏季風(fēng) 之間，大致存在這樣的關(guān)系：El Nin。對(duì)東亞夏季風(fēng)有減弱的作用，對(duì)應(yīng)西太平洋副高偏南, 呈帶狀西伸，西太平洋臺(tái)風(fēng)偏少，華北降水增多：相反，La Nino對(duì)東亞夏季風(fēng)有增強(qiáng)作用， 對(duì)應(yīng)西太平洋副高偏北。但ENSO只是影響東亞夏季風(fēng)及夏季氣候的一個(gè)因素，很難看到 100%的對(duì)應(yīng)關(guān)系，而且這種影響還存在階段。El Nino年冬季中國(guó)東部地區(qū)的氣溫多比常年 偏高，東亞冬季風(fēng)偏弱。對(duì)大氣環(huán)流的診斷分析表明，El Nino情況下，赤道東太平洋的SST 正距平使北半球的Ha

33、dley加強(qiáng)，中緯度的Ferrel反環(huán)流加強(qiáng)，因此臼Nino年在3565N, 冬季將出現(xiàn)明顯的南風(fēng)異常及異常的向北熱量輸送，尤其在低層更明顯。北半球中緯度地區(qū) 緯向西風(fēng)增強(qiáng)以及對(duì)流層低層南風(fēng)的增大，一般都不利于極地冷空氣向南爆發(fā)。對(duì)于東亞地 區(qū)，大多數(shù)El Nin。年?yáng)|亞有明顯的異常高壓脊維持，高空鋒區(qū)位置偏北，因而不利于寒潮 向南爆發(fā)，東亞冬季風(fēng)偏弱：反之，La Nin。年，冬季風(fēng)偏強(qiáng)。七.中尺度對(duì)流復(fù)合體（MCC）定義：尺度A：小于一32c的紅外溫度的云區(qū)面積必須大于106km2。尺度B：小于一52c的溫度的 內(nèi)部冷云區(qū)的面積之5x10產(chǎn),開始時(shí)：尺度定義A和B首先滿足。生命期：滿足尺度

34、定義A和B的時(shí)期之6小時(shí)。最大范圍：連續(xù)的冷云區(qū)（紅外溫度432。）達(dá)到最大尺 度。外形：橢圓形，在最大范闈時(shí)刻偏心率至0.7。結(jié)束時(shí)：尺度定義A和B不再滿足。成熟MCC結(jié)構(gòu)的主要特征：（1）在對(duì)流層下半部（尤其在700hPa以下）相對(duì)流入從各方進(jìn)入系統(tǒng)。（2）中層相對(duì)氣流很弱，因?yàn)橄到y(tǒng)近于與中層氣流一起移動(dòng)。在對(duì)流層上部，系統(tǒng)周圍的 相對(duì)氣流是輻散的，下風(fēng)處比上風(fēng)處弱得多。（3）最強(qiáng)的對(duì)流單體經(jīng)常出現(xiàn)在系統(tǒng)的右后象限，有時(shí)具有線狀排列，取向與系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng) 方向一致。（4）在平均中尺度上升區(qū)也出現(xiàn)大范圍的弱降水和陣雨區(qū)，通常在強(qiáng)對(duì)流區(qū)左側(cè)。（5） MCC出現(xiàn)在偏南低空風(fēng)最大值前端的強(qiáng)暖平流和強(qiáng)輻

35、合區(qū)中。（6）在淺薄邊界層中，系統(tǒng)是冷心的，中層大部地區(qū)是暖心，再向上在對(duì)流層上部和平流層下部又是冷心。（7）上述熱力結(jié)構(gòu)在邊界層產(chǎn)生一中高壓，其上為中低壓，對(duì)流層上部為中高壓。中低壓 的作用是增強(qiáng)流入，而高空中高壓可使系統(tǒng)北緣之高度梯度增加，形成強(qiáng)反氣旋曲率流出的 急流帶。八.大氣遙相關(guān)定義：大氣遙相關(guān)是指某個(gè)區(qū)域的大氣環(huán)流的變化與遠(yuǎn)距離的某些區(qū)域的氣象要素場(chǎng)有很強(qiáng)的相 關(guān)關(guān)系。在地面氣壓場(chǎng)上表現(xiàn)為一些大氣活動(dòng)中心之間的相反變化關(guān)系即濤動(dòng)，如南方濤動(dòng)（SO） 是指印度洋和南太平洋氣壓變化的呈相反關(guān)系的現(xiàn)象，即印度洋上各站（如達(dá)爾文港）氣壓 下降時(shí)，太平洋各站的氣壓及爪哇降水增加的趨勢(shì)。北大西

36、洋濤動(dòng)（NAO）,冰島低壓與北 大西洋高壓氣壓變化呈現(xiàn)相反關(guān)系，即當(dāng)冰島低壓加深（中心氣壓下降）時(shí)，北大西洋高壓 加強(qiáng)（中心氣壓上升）：反之，當(dāng)冰島低壓減弱中心氣壓上升時(shí)，北大西洋高壓也減弱中心 氣壓下降。還有北太平洋濤動(dòng)。產(chǎn)生原因：在對(duì)流層中層500hPa高度場(chǎng)，取一些基點(diǎn)與所有格點(diǎn)求相關(guān)，可以看到一些正負(fù)相間的波 列，這些波列有的類似于射線沿著某種大圓路徑走向排列，發(fā)源于熱帶地區(qū)而后向東轉(zhuǎn)向與 某一緯圈相切，再向后彎曲進(jìn)入熱帶地區(qū)，如PNA太平洋北美型、EA大西洋東部型、EUP 歐亞-太平洋型：有的呈現(xiàn)為偶極子類型，如WA大西洋西部型、WP太平洋西部型。這些 波列表現(xiàn)為大氣對(duì)一切持續(xù)的局地

37、強(qiáng)迫作用在行星尺度上的響應(yīng)，對(duì)地形有很強(qiáng)的依賴性， 而氣候平均定常波的存在是這種相關(guān)結(jié)構(gòu)的成因之一。一方面遙相關(guān)對(duì)外源強(qiáng)迫如熱帶海表 溫度異?？梢杂袠O其明顯的響應(yīng)，例如赤道東太平洋SST的異常將形成比較穩(wěn)定的遙相關(guān) 型，如PNA、EUP等。另一方而，大氣內(nèi)部的非線性相互作用也是激發(fā)遙相關(guān)型的重要原 因，如基于行星波在球而上的二維能量頻散理論可以較好地解釋遙相關(guān)的大圓路徑，而時(shí)間 平均氣流的不穩(wěn)定發(fā)展也是重要的原因之一。熱帶地區(qū)熱源強(qiáng)迫所構(gòu)成的幾種大氣遙相關(guān)型：南方濤動(dòng)，PNA也與赤道東太平洋SST有 一定關(guān)系。九.熱帶大氣重要性：（1）熱帶是整個(gè)大氣的水汽、熱量和角動(dòng)量源。（2）熱帶大氣和擾動(dòng)

38、與中高緯的大 氣和擾動(dòng)有明顯的相互作用，不能將這兩個(gè)地區(qū)的環(huán)流視為完全孤立的。（3）熱帶地區(qū)是地 球上主要的海洋區(qū)，海氣相互作用以及遙相關(guān)最顯著，這是影響全球氣候形成和異常的一個(gè) 主要原因。特征尺度：L = 106/n, U = 107?/s, r = 105/w, D = H = 04m動(dòng)力學(xué)特征：（1）天氣尺度熱力學(xué)變量的相對(duì)變化比中緯度的準(zhǔn)地轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)約小一個(gè)量級(jí)。（2）天氣尺度 運(yùn)動(dòng)是水平無(wú)輻散的，高低層流場(chǎng)的垂直耦合很弱；行星尺度系統(tǒng)是有輻散的，在垂直方向 有密切的關(guān)聯(lián)，即福散環(huán)流。（3）存在著不同類型大尺度低頻變化的流型或波動(dòng)。如對(duì)于緯 向波數(shù)為1的情況有向西和向東傳播的重力波、向東傳

39、播的凱爾文波、向西傳播的混合 Rossby波（MY波），以及正壓和斜壓的Rossby波。（4）熱平衡有明顯的地理差異。（5）積 云對(duì)流及其垂直輸送的重要作用。（6）輻散環(huán)流。（與中高緯比）天氣尺度熱力學(xué)變量的相對(duì)變化比中緯度的準(zhǔn)地轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)約小一個(gè)量級(jí)，原因是由于熱帶 運(yùn)動(dòng)對(duì)于氣壓梯度場(chǎng)的不平衡會(huì)作出迅速的調(diào)整，這種調(diào)整受地轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)作用的約束（f較?。?較小。因而低緯行星尺度的運(yùn)動(dòng)與中高緯天氣尺度運(yùn)動(dòng)十分相似。這說(shuō)明，在熱帶，甚至靠 近赤道地區(qū)行星尺度系統(tǒng)（如季風(fēng)環(huán)流，南方濤動(dòng)等）比天氣尺度系統(tǒng)（如熱帶云團(tuán)或熱帶 擾動(dòng)）的變化大一個(gè)量級(jí)左右。天氣尺度運(yùn)動(dòng)是水平無(wú)輻散的，行星尺度系統(tǒng)是有輻散的。由于熱

40、帶天氣尺度系統(tǒng)的無(wú) 輻散性，過(guò)去一些人認(rèn)為這種的發(fā)展與來(lái)自中緯度的側(cè)向強(qiáng)迫作用有關(guān)。實(shí)際上這種機(jī)制并 不是必要的。熱帶天氣尺度擾動(dòng)的發(fā)展完全有可能從熱帶行星尺度運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)取得能量。例如 可以注意到，對(duì)流性天氣尺度的擾動(dòng)（包括熱帶氣旋）常在特定的地理區(qū)域形成，這些區(qū)域 正好對(duì)應(yīng)于行星尺度流型的上升區(qū)，如西太平洋、西大西洋地區(qū)等。（3）存在著不同類型大尺度低頻變化的流型或波動(dòng)。用經(jīng)典的潮汐理論不少人對(duì)行星尺度、 緩慢變化的熱帶大氣進(jìn)行了研究。在不同的環(huán)境條件和強(qiáng)迫作用下（如不同的非絕熱加熱） 得到了一些不同類型的大尺度流型或波動(dòng)。這些波型與觀測(cè)十分相近。例如對(duì)于緯向波數(shù)1 的情況，人們發(fā)現(xiàn)在熱帶存在

41、著向西和向東傳播的重力波、向東傳播的開爾文波、向西 傳 播的合Rossby波（或者叫M-Y波）以及斜壓和正壓的Rossby波?；虚_爾文波與混合Rossby 波尤其重要。（4）熱平衡有明顯的地理差異。在熱帶從氣候特征上大致可分為三種不同的地區(qū)：一是沙漠 或干旱地區(qū)，如沙特阿拉伯地區(qū)；三是季風(fēng)區(qū)，如南亞及孟加拉灣地區(qū)；三是熱帶海洋，它 的氣候特征處于一和二之間，如阿拉伯海地區(qū)。非絕熱加熱被絕熱加熱補(bǔ)償，由此產(chǎn)生了下 沉或上升運(yùn)動(dòng)。進(jìn)而又導(dǎo)致低層幅散、高層輻合（對(duì)沙漠區(qū)）或低層輻合、高層輻散（對(duì)季 風(fēng)區(qū)）。在高層，從季風(fēng)區(qū)流出的氣流在沙漠區(qū)上空輻合，以后下沉，低空輻散，再輻合入 季風(fēng)區(qū)并產(chǎn)生上升氣

42、流，從而形成熱帶的輻散環(huán)流。阿拉伯海的情況下好處于上兩種條件之 間。（5）積云對(duì)流及其垂直輸送的重要作用。積云對(duì)流是熱帶大氣經(jīng)常觀測(cè)到的現(xiàn)象，大部分熱 帶降水都來(lái)自對(duì)流云。在許多熱帶天氣系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和發(fā)展中積云對(duì)流都起著極其重要的作 用，尤其是深厚的對(duì)流系統(tǒng)。在研究熱帶擾動(dòng)的收支和數(shù)值預(yù)報(bào)時(shí)，對(duì)流是非常重要的，積 云加熱以及積云對(duì)熱量、水汽、動(dòng)量和渦度的垂直輸送是必須考慮的物理機(jī)制。熱帶地區(qū)大尺度環(huán)流的主要表現(xiàn)及特征：熱帶地區(qū)行星尺度的輻散環(huán)流有兩種形式：一種哈得萊型，出現(xiàn)在經(jīng)向剖面中；另一種是瓦 克型或東西型，出現(xiàn)在緯向平面中。夏季輻散環(huán)流特征；（1）全球最強(qiáng)的輻散風(fēng)區(qū)在菲律賓及其鄰近海區(qū)（1

43、5N, 122E）。一支 緯向氣流從上述巨大的輻散中心流向西南，越過(guò)赤道到達(dá)莫桑比克海峽輻合中心，另一支氣 流向西流入到埃及和阿拉伯半島北部地區(qū)；從西太平洋巨大的輻散中心向東，氣流流入到東 太平洋的輻合區(qū)，此即瓦克環(huán)流的高空支。（2）在美洲和大西洋地區(qū)，還有一個(gè)明顯的緯向 環(huán)流，氣流從中美州向西流入到東太平洋的輻合中心，同時(shí)又向東流入到東大西洋的輻合中 心。（3）第三個(gè)輻散區(qū)位于西非上空。（4）菲律賓處的流出中心氣流也向南北流出，最后分 別在華北到西伯利亞及南印度洋到西南太平洋下沉，從而形成行星尺度的經(jīng)向幅散環(huán)流（哈 得萊型）。從菲律賓流出的高空輻散氣流作為西風(fēng)帶向東并輻合入熱帶北太平洋，而作

44、為東 風(fēng)帶流向西并福合入阿拉伯和阿拉伯海西部地區(qū)。輻散環(huán)流是熱力直接的，對(duì)200hPa的準(zhǔn)靜止的行星波（如超長(zhǎng)波1和2）可以制作動(dòng)能。 一般認(rèn)為有效位能首先轉(zhuǎn)換成輻散風(fēng)動(dòng)能，以后再轉(zhuǎn)換為旋轉(zhuǎn)風(fēng)動(dòng)能。大尺度氣流的一個(gè)主 要特征是輻散風(fēng)動(dòng)能總是很小。這意味著從有效位能向輻散風(fēng)動(dòng)能的轉(zhuǎn)換量總是等于輻散風(fēng) 動(dòng)能向旋轉(zhuǎn)風(fēng)動(dòng)能的轉(zhuǎn)換量。換言之，輻散風(fēng)動(dòng)能在這個(gè)過(guò)程中起著一種極重要的存儲(chǔ)或催 化作用。全球三維輻散環(huán)流：冬季特征：（1）在1月，主要上升區(qū)位于印尼附近的冬季風(fēng)區(qū)，馬爾加什島以北的熱帶氣旋 活動(dòng)帶及巴西。相應(yīng)的主要下沉區(qū)位于中國(guó)一西太平洋一西南印度洋，南大西洋和東南太平 洋。一般下沉發(fā)生在30N附

45、近。（2）在北半球冬季主要哈得萊環(huán)流的上升支在5s附近，下 沉支在30N附近，造成這支哈得萊環(huán)流圈的因子主要是亞洲冬季風(fēng)。另一個(gè)哈得萊環(huán)流是在 5s上升，30s下沉，與澳大利亞季風(fēng)有關(guān)的環(huán)流圈，因而澳大利亞季風(fēng)是北半球冬季南半球 哈得萊環(huán)流圈的一個(gè)有機(jī)組成部分。澳大利亞北部的降水變率與印尼澳大利亞北部輻散環(huán) 流上升云的周期性經(jīng)向移動(dòng)有關(guān)。澳大利亞大部分地區(qū)的輻散風(fēng)屬于南半球哈得萊環(huán)流圈。 夏季特征：（1）上升區(qū)位于阿薩姆孟加拉地區(qū)，相應(yīng)有三支下沉氣流：太平洋的東西或瓦 克環(huán)流的下沉支，西南印度洋的季風(fēng)下沉區(qū)和地中海及沙漠熱低壓的下沉區(qū)。（2）與非洲季 風(fēng)有關(guān)的輻散環(huán)流比較局地性，在西非5N附近

46、為上升支，東南大西洋15s附近為下沉支。 該下沉區(qū)也與中美洲附近的強(qiáng)上升區(qū)密切有關(guān)。（3）鄰近中美洲（10N附近）的東太平洋地 區(qū)對(duì)流活動(dòng)很強(qiáng)，主要上升運(yùn)動(dòng)區(qū)位于此。這支輻散環(huán)流的下沉支在南太平洋和南大西洋，候。缺點(diǎn)：對(duì)流層中阻塞形勢(shì)的發(fā)生比平流層增暖要頻繁得多，并且也常是一種區(qū)域性的現(xiàn) 象，非行星尺度現(xiàn)象。因此雖然阻塞形勢(shì)也可能是平流層增暖的一個(gè)必要的先兆，但肯定不 是一個(gè)充分條件。十一 .北半球阻塞高壓定義：阻塞高壓：大氣長(zhǎng)波顯著加強(qiáng)，長(zhǎng)波槽不斷向南加深，長(zhǎng)波脊不斷向北伸展，這樣長(zhǎng)波脊中 ?？尚纬砷]合的暖高壓，為阻塞高壓。同時(shí)在阻塞一側(cè)或兩側(cè)可形成孤立的閉合的冷低壓， 稱為切斷低壓。兩者往

47、往可同時(shí)出現(xiàn)。它們的形成與維持阻擋著上游波動(dòng)向下游傳播，破壞 了下沉的西風(fēng)帶環(huán)流，使地而上的氣旋和反氣旋移動(dòng)受到阻擋，這種環(huán)流形勢(shì)又稱為阻塞形 勢(shì)。這是一種穩(wěn)定的形勢(shì)，可維持相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間，對(duì)其控制下的上下游大范圍地區(qū)的環(huán)流天 氣過(guò)程有重要影響。在阻塞高壓直接控制下的天氣一般是晴朗少云，其東部常有冷平流和下 沉運(yùn)動(dòng)，天氣以冷晴為主；而在西部一般為曖平流和上升運(yùn)動(dòng)，較暖而多云雨。其一般特征 定義為：在地而圖上和500hPa等壓而圖上必須同時(shí)出現(xiàn)閉合等值線，而且在500hPa圖上， 阻塞高壓將西風(fēng)急流分為南北兩支：阻塞高壓中心位于30N以北：持續(xù)時(shí)間至少不少于5 天。北半球的阻塞高壓最易出現(xiàn)太平洋東

48、部阿拉斯加地區(qū)和大西洋東部到歐洲西北部。發(fā)展和維持理論：（1）依靠運(yùn)動(dòng)尺度間的正壓相互作用使高壓系統(tǒng)增幅和維持，包括多平衡態(tài)理論、共振理 論等。（2）強(qiáng)調(diào)熱力作用在產(chǎn)生阻塞高壓的大尺度振幅和持續(xù)中的重要性。（3）較小尺度波 動(dòng)或渦動(dòng)（或次網(wǎng)格尺度運(yùn)動(dòng)）對(duì)阻塞高壓的發(fā)展作用。（4）孤立波理論、偶極子理論、包 絡(luò)Rossby孤立子理論。特點(diǎn)：（1）阻塞作用是高緯現(xiàn)象。（2）阻塞波強(qiáng)度隨緯度增加。（3）阻塞波速度隨緯度減少。（4） 阻塞波生命期隨緯度增加。阻塞高壓建立的特點(diǎn)：1、在阻塞高壓形成的上游地區(qū)，有較強(qiáng)的冷空氣向南爆發(fā)，與冷空 氣相聯(lián)系的低槽明顯加深，致使槽前出現(xiàn)較強(qiáng)的暖平流與明顯的曖舌。于

49、是曖平流與負(fù)的熱 成風(fēng)渦度平流輸入前面的高脊，使高脊不斷發(fā)展。2、僅有高脊發(fā)展，還不會(huì)出現(xiàn)閉合的阻 高中心，還必須在高脊西側(cè)有槽向東南伸展，成為西北-東南走向的槽，高脊東側(cè)的槽向西 南發(fā)展，成為東北-西南走向的槽，這樣，高脊才會(huì)斷開，成為阻塞中心。這種槽的斜伸， 常與冷平流造成的負(fù)變高相聯(lián)系。3、從阻高建立時(shí)期各等壓而之間配合示意圖看來(lái)，在平 流層下部200hPa的脊線上和脊線以西，為冷平流。而在500hPa的脊線上和脊線以西為曖平 流。這種冷暖平流隨高度的分布，根據(jù)位勢(shì)傾向方程的厚度平流（或溫度平流）隨高度的變化項(xiàng)標(biāo)（-匕!） o,等壓面高度詈o升高，有利于高壓脊的發(fā)展。十二.中尺度系統(tǒng)基本

50、動(dòng)力特征：（1）空間尺度小，生命期短。水平100200km,垂直10km左右,生命史一般在幾小時(shí)到 十幾小時(shí)；（2）具有較強(qiáng)的垂直運(yùn)動(dòng)。渦度和散度的量級(jí)一般比天氣尺度大一個(gè)量級(jí)，可以 造成強(qiáng)烈對(duì)流活動(dòng)的發(fā)生；（3）氣象要素的梯度大。變溫和變壓可以達(dá)到很大的值，故能造 成強(qiáng)烈的天氣：（4）非地轉(zhuǎn)平衡。加速度項(xiàng)與地轉(zhuǎn)偏向力和氣壓梯度力具有相同的量級(jí)，因 此一般不能在中尺度系統(tǒng)中運(yùn)用地轉(zhuǎn)風(fēng)關(guān)系：（5）非靜力平衡。風(fēng)場(chǎng)的垂直切變對(duì)中尺度系統(tǒng)的發(fā)生發(fā)展的影響：40年代，一般認(rèn)為風(fēng)垂直切變阻礙雷暴或積雨云發(fā)展。因?yàn)樵谇凶冏饔孟麓怪卑l(fā)展的云向 下風(fēng)方傾斜，而不能直立。在這種情況下由于對(duì)流上升的路徑加長(zhǎng)，環(huán)境

51、空氣混合入對(duì)流空 氣的作用增強(qiáng)。另外相繼的空氣不容易走相同的路徑以形成有利于以后對(duì)流上升的環(huán)境。因 而通過(guò)這些作用使對(duì)流受到抑制。50年代后觀測(cè)表明，有些大雷暴或強(qiáng)風(fēng)暴在強(qiáng)垂直切變或高空急流存在的環(huán)境下發(fā)展，并 能直立維持相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間，這表明垂直切變對(duì)積云或小積雨云和對(duì)強(qiáng)對(duì)流系統(tǒng)的影響是不同 的。對(duì)于強(qiáng)風(fēng)暴垂直切變不但不是阻礙發(fā)展的因子，而且是增強(qiáng)風(fēng)暴的因子。在出現(xiàn)強(qiáng)熱力 不穩(wěn)定的層結(jié)下，風(fēng)的垂直切變是有助于雷暴組織成持續(xù)性的強(qiáng)雷暴。風(fēng)的垂直切變是區(qū)別 強(qiáng)風(fēng)暴動(dòng)力學(xué)與積云動(dòng)力學(xué)的基本條件芻一。一般風(fēng)的垂直切變對(duì)強(qiáng)風(fēng)暴有四個(gè)方面的作用：（1）在切變環(huán)境中使上升氣流傾斜，這使上 升氣流中形成的降水

52、質(zhì)點(diǎn)能夠脫離出上升氣流，而不致會(huì)因施帶作用減弱上升氣流的浮力。（2）可以增強(qiáng)中層干冷空氣的吸入，加強(qiáng)風(fēng)暴中的下沉氣流和低層冷空氣外流。以后通過(guò) 強(qiáng)迫抬升使流入的暖濕空氣更強(qiáng)烈的上升，從而加強(qiáng)對(duì)流。（3）造成一定的散度分布，有利 于風(fēng)暴在順切變處不斷再生，使雷暴向前傳播。（4）能產(chǎn)生流體動(dòng)力學(xué)壓力。在風(fēng)暴右側(cè)有 利于新的對(duì)流單體增長(zhǎng)?；咎卣鳎海?）空間尺度小，生命期短。中尺度系統(tǒng)的水平尺度一般在100 - 200km,其垂直尺度為 10km左右，因而H/L=l/10,而大尺度為1/100,小尺度為1。中尺度的生命史一般在幾小 時(shí)到十幾小時(shí)，而天氣尺度在1224小時(shí)或以上。小尺度生命史一般在1小

53、時(shí)以下。（2） 具有較強(qiáng)的垂直運(yùn)動(dòng)。中尺度系統(tǒng)的渦度和散度的量級(jí)一般比天氣尺度大一個(gè)量級(jí)，即散度 -105-,渦度1。7廣，有些強(qiáng)烈的中尺度系統(tǒng)散度可達(dá)10-3/二垂直運(yùn)動(dòng)量級(jí)在幾十 厘米/秒到1米/秒，垂直運(yùn)動(dòng)較強(qiáng)，可造成強(qiáng)對(duì)流活動(dòng)。（3）氣象要素的梯度大。氣壓可達(dá) l-3hPa/100km,溫度3910公里。因而變壓和變溫可達(dá)很大的值。（4）非地轉(zhuǎn)平衡。中尺度系統(tǒng)中，由于加速度項(xiàng)與地轉(zhuǎn)偏向力和氣壓梯度力具有相同的量級(jí)，因而在中尺度分析中 一般不能運(yùn)用地轉(zhuǎn)風(fēng)關(guān)系來(lái)調(diào)整等壓線和流線（或風(fēng)場(chǎng)）分析。風(fēng)向和等壓線有明顯交角， 甚至相垂直的情況。（5）非靜力平衡。朋線特征：阿線的水平尺度為15030

54、0km,生命期為410個(gè)小時(shí)。在峋線中尺度系統(tǒng)中，氣壓梯度 可達(dá)13hPa/100km,有明顯的水平梯度，達(dá)5/10km,阿線過(guò)境，氣壓涌升lhPa/l2min, 與這種大的氣象要素梯度相聯(lián)系的是強(qiáng)烈的天氣現(xiàn)象，沿跑線經(jīng)?？梢钥吹酱箫L(fēng)、強(qiáng)雷暴、 強(qiáng)降水、冰隹等天氣現(xiàn)象，有時(shí)還出現(xiàn)下?lián)舯┝骰螨埦?，帶?lái)災(zāi)害性的破壞。有利于颶線產(chǎn) 生的環(huán)境條件是：大氣層結(jié)呈條件不穩(wěn)定，低層水汽充沛：中層有干、冷空氣入侵：高、低 空存在急流并恰當(dāng)耦合以及大氣中具有某種動(dòng)力機(jī)制以釋放不穩(wěn)定能量（如低空急流、重力 波等）。中尺度系統(tǒng)發(fā)生發(fā)展的主要物理?xiàng)l件位勢(shì)不穩(wěn)定層結(jié)，并常有逆溫層存在；低層有濕舌或強(qiáng)水汽輻合；有使不穩(wěn)定

55、釋放的機(jī)制： 常有低空急流存在；強(qiáng)的風(fēng)垂直切變；中層有干冷空氣入侵；低空輻合和上升運(yùn)動(dòng)，地形等 （位勢(shì)不穩(wěn)定層結(jié)：雷暴或強(qiáng)風(fēng)暴系統(tǒng)是一種熱對(duì)流現(xiàn)象，而對(duì)流運(yùn)動(dòng)的主要作用是浮力。浮力越強(qiáng)產(chǎn)生的上升運(yùn)動(dòng)越強(qiáng)，雷暴的垂直發(fā)展越高?？諝馍仙母×χ饕a(chǎn)生在位勢(shì)不穩(wěn) 定的層結(jié)中。因而要形成雷暴或強(qiáng)風(fēng)暴系統(tǒng)必須有明顯的位勢(shì)不穩(wěn)定層結(jié)。位勢(shì)不穩(wěn)定是指 對(duì)流不穩(wěn)定和條件不穩(wěn)定的結(jié)合，這時(shí)考慮的是一深厚氣層。在這樣一種層結(jié)中，只要通過(guò) 抬升或降水的蒸發(fā)使其達(dá)到飽和，建立的溫度遞減率超過(guò)濕絕熱遞減率，就會(huì)出現(xiàn)位勢(shì)不穩(wěn) 定。逆溫層：逆溫層或穩(wěn)定層的存在，哲時(shí)把低空濕層與對(duì)流層上部的干層分開，這樣能使風(fēng)暴 發(fā)展所需的

56、高靜力能量得以積累。最后由于某種機(jī)制使逆溫層破壞或除去，則會(huì)出現(xiàn)爆發(fā)性 的強(qiáng)對(duì)流活動(dòng)，使層積云或矮小的積云自由地向上滲透形成高大的積雨云。低層濕舌和水汽輻合：由于低層水汽輻合經(jīng)?？稍斐梢粭l明顯的濕舌，這在中低層天氣圖分 析中常?？吹?。濕舌實(shí)際上是在對(duì)流層下部的一條狹窄的暖濕輸送帶。也是一條高靜力能量 舌。在850hPa和700hPa尤其明顯。濕舌與暴雨和強(qiáng)風(fēng)暴天氣有密切的關(guān)系，幾乎大多數(shù)暴 雨和強(qiáng)天氣出現(xiàn)時(shí)都有濕舌存在。強(qiáng)對(duì)流系統(tǒng)常常在濕舌的西側(cè)開始爆發(fā)，以后向南向東傳 播。由于濕舌的作用在供應(yīng)水汽和建立不穩(wěn)定層結(jié)中的重要作用，目前有人把低空濕舌的存 在看作是風(fēng)暴發(fā)展的一個(gè)必要條件。地形：對(duì)暴

57、雨的作用主要有三個(gè)方面：1、地形對(duì)過(guò)山的氣流有動(dòng)力抬升和輻合作用，如喇 叭口狀的地形：2、地形對(duì)中小尺度系統(tǒng)的影響。地形在一定的氣流或條件下會(huì)生成中小尺度渦旋或切變。當(dāng)這種系統(tǒng)移出或加強(qiáng)時(shí)，可以造成暴雨。3、地形能影響中小尺度內(nèi)的造 雨過(guò)程。這種作用也叫地形對(duì)降水的增幅作用。風(fēng)的垂直切變：在出現(xiàn)強(qiáng)熱力不穩(wěn)定的層結(jié)下，風(fēng)的垂直切變是有助于雷暴組織成持續(xù)性的 強(qiáng)雷暴的。風(fēng)的垂直切變是區(qū)別強(qiáng)風(fēng)暴動(dòng)力學(xué)與積云動(dòng)力學(xué)的基本條件之一。四個(gè)方面的作 用：1、在切變環(huán)境中使上升氣流傾斜，這使上升氣流中形成的降水質(zhì)點(diǎn)能夠脫離出上升氣 流，而不致會(huì)因拖帶作用減弱上升氣流的浮力：2、可以增強(qiáng)中層干冷空氣的吸入，加強(qiáng)

58、風(fēng) 暴中的下沉氣流和底層冷空氣外流。以后通過(guò)強(qiáng)迫抬升使流入的曖濕空氣更強(qiáng)烈的上升，從 而加強(qiáng)對(duì)流：3、造成一定的散度分布，有利于風(fēng)暴在順切變處不斷再生，使雷暴向前傳播: 4、能產(chǎn)生流體動(dòng)力學(xué)壓力。在風(fēng)暴右側(cè)有利于新的對(duì)流單體增長(zhǎng)。低空急流：三方面的作用：1、通過(guò)底層暖濕平流的輸送產(chǎn)生位勢(shì)不穩(wěn)定層結(jié)：2、在急流最 大風(fēng)速中心的前方有明顯的水汽輻合和質(zhì)量輻合或強(qiáng)上升運(yùn)動(dòng)，這對(duì)強(qiáng)對(duì)流活動(dòng)的連續(xù)發(fā)展 是有利的；3、在急流軸之左前方是正切變渦度區(qū)，有利于對(duì)流活動(dòng)發(fā)生。）環(huán)境F空氣的作用：雷暴一般是在干冷的環(huán)境中增長(zhǎng)或者發(fā)展起來(lái)的，這種干冷的空氣通過(guò) 兩個(gè)作用影響雷暴的發(fā)展：一是通過(guò)補(bǔ)償?shù)南鲁吝\(yùn)動(dòng)：一是通

59、過(guò)吸入作用。吸入作用，一方 而使上升氣流減弱，枳云不能達(dá)到由氣塊理論所給出的高度；另一方面能使下沉氣流變得更 冷，增強(qiáng)下沉氣流，以有利于新的云系在前方形成，這兩種作用綜合的結(jié)果是使云體更快的 更替。然后以強(qiáng)風(fēng)暴為例說(shuō)明一下分為：基本條件（即水汽條件、能量-位勢(shì)不穩(wěn)定和觸發(fā)條件-上 升運(yùn)動(dòng)）；轉(zhuǎn)換條件（強(qiáng)的風(fēng)垂直切變）：增強(qiáng)條件（高空輻散場(chǎng)下方和有利的地形）十三.青藏高原高原熱力性質(zhì)：（1）無(wú)論冬夏就整個(gè)高原平均而言，相對(duì)于大氣，高原地而都是個(gè)熱源，也即全年從高原 地面都有不同形式的熱量向大氣輸送。從地而有三種熱量可以輸送給大氣：一是地面有效輻 射，一是潛熱，一是湍流感熱。以全年論，以湍流感熱輸

60、送為最大，有效輻射次之，蒸發(fā)最 小，在夏季的七八月，地面的蒸發(fā)潛熱最大，但也比湍流感熱小得多。其余的月份，從地而 蒸發(fā)的潛熱可忽略不計(jì)。在冬季則以地而有效輻射為最大，湍流感熱輸送次之。（2）全年平均高原大氣是個(gè)熱源。39月高原大氣有凈得的熱量，是熱源，它得到的熱量 一部分用于高原大氣本身的加熱，一部分向外輸送。晚秋和冬季是個(gè)冷源。全年高原大氣凈 得熱量的最大月份不在雨季的七八月，而在六月。冬季高原大氣是個(gè)冷源，12月和1月強(qiáng) 度最大。（3）就全年而論，高原地氣系統(tǒng)是個(gè)熱源。分季而論，冬季（122月）是個(gè)冷源，12月 和1月強(qiáng)度最大。春夏季是個(gè)強(qiáng)大的熱源，最強(qiáng)的是6月。高原東西部加熱差異：（1）