《海洋學(xué)》課件 第六章 大氣環(huán)流

第六章大氣環(huán)流11大氣與海洋

太陽(yáng)和大氣直接或間接地驅(qū)動(dòng)著海洋的所有動(dòng)力學(xué)過(guò)程在相互制約的大氣海洋系統(tǒng)中，海洋主要通過(guò)向大氣輸送熱量，尤其是提供潛熱，來(lái)影響大氣運(yùn)動(dòng)；大氣主要通過(guò)風(fēng)應(yīng)力向海洋提供動(dòng)量，改變洋流及重新分配海洋的熱含量。在大尺度海氣相互作用中，海洋對(duì)大氣的作用主要是熱力的，而大氣對(duì)海洋的作用主要是動(dòng)力的。22地球與太陽(yáng)地球繞太陽(yáng)的軌道近乎圓形，平均半徑為1.5X108km地球赤道面與其軌道面的夾角為23.5度南、北緯23.5度范圍內(nèi)稱為熱帶33大氣的鉛直分層

最常用的分層方法是按大氣的溫度結(jié)構(gòu)分層，即根據(jù)鉛直溫度梯度的方向，把大氣分成

對(duì)流層平流層中間層熱成層散逸層各層之間分別由稱為“頂”的隔層（如對(duì)流層頂）分開(kāi)。44大氣對(duì)流層對(duì)流層是大氣的最低層，下界為地球表面，上界是對(duì)流層頂。對(duì)流層的厚度大約為10km.低層大氣受地、海面加熱，產(chǎn)生強(qiáng)烈的鉛直運(yùn)動(dòng)。對(duì)流層內(nèi)溫度隨高度降低，大氣的鉛直混合強(qiáng)，大氣處于不穩(wěn)定狀態(tài)（為什么？）對(duì)流層內(nèi)大氣溫度的平均遞減率為6.5K/km，大氣溫度隨高度下降到-500~700C。（高處不勝寒）當(dāng)溫度遞減率下降到2K/km時(shí)，稱為對(duì)流層頂。55大氣對(duì)流層對(duì)流層里集中了大氣質(zhì)量的3/4和幾乎全部水汽，所有的天氣現(xiàn)象和天氣過(guò)程均發(fā)生在該層對(duì)流層頂?shù)母叨入S季節(jié)和緯度變化，赤道附近約為15~20km高，極地和溫帶約8~12km.對(duì)流層高度低緯度地區(qū)比高緯度高？在同一地區(qū)，則夏天高、冬天低（為什么？）66大氣平流層由對(duì)流層向上到50km左右的氣層稱為平流層平流層的底層溫度隨高度無(wú)大變化，上部的溫度隨高度增加而增大，到平流層的上界溫度可達(dá)0oC左右平流層包含臭氧層，臭氧層在25km左右濃度最大。平流層溫度增大是臭氧強(qiáng)烈吸收太陽(yáng)輻射的結(jié)果。平流層溫度層結(jié)穩(wěn)定，水汽含量少，幾乎沒(méi)有在對(duì)流層中經(jīng)常出現(xiàn)的各種天氣現(xiàn)象飛機(jī)適宜在平流層中飛行？77大氣中間層從平流層頂?shù)?0-85km高度的氣層稱為中間層中間層的溫度隨高度升高而降低得很快，到中間層頂溫度下降到-900C，是大氣中最冷的部分中間層內(nèi)有強(qiáng)烈的鉛直運(yùn)動(dòng)（？）平流層和中間層約包含了大氣質(zhì)量的1/488大氣熱成層從中間層頂?shù)?00km左右的氣層稱為熱成層在該層內(nèi)，溫度隨高度升高，太陽(yáng)輻射中波長(zhǎng)小于0.17μm的紫外線輻射幾乎全部被該層吸收在100km以上，大氣熱量的傳輸主要靠熱分子傳導(dǎo)過(guò)程，傳導(dǎo)效率很低在熱層層內(nèi)，溫度很快升到幾百度，最終趨于常數(shù)，約在1000K以上，是大氣中溫度最高的層（？）99大氣熱成層熱成層內(nèi)直接受太陽(yáng)照射影響，白天和夜間的溫差可達(dá)幾百度在高緯地區(qū)，熱成層內(nèi)會(huì)出現(xiàn)極光現(xiàn)象（來(lái)自大氣外的高能粒子撞擊高層大氣中的原子，常發(fā)生在地球磁極周?chē)鷧^(qū)域

）熱成層以上的大氣邊緣層稱為散逸層101085km以下（對(duì)流和平流層）的大氣定常成分：各成分間大致保持固定比例，主要是氮、氧和微量惰性氣體如氬、氦、氪、氙、氖等可變成分：包括水汽、二氧化碳、臭氧和一些碳、硫、氮的化合物干空氣：除水汽以外的純凈大氣濕空氣：含有水汽的空氣在85km以下，由于大氣運(yùn)動(dòng)和分子擴(kuò)散，空氣充分混合，干潔大氣中各成分的比例得以維持恒定，可將干空氣當(dāng)作平均摩爾質(zhì)量為28.9644g/mol

的單一氣體1111大氣中的二氧化碳大氣中二氧化碳僅占整個(gè)大氣容積的萬(wàn)分之三，多集中在20km以下；二氧化碳可以強(qiáng)烈地吸收地球表面發(fā)出的長(zhǎng)波輻射并放出長(zhǎng)波輻射，產(chǎn)生“溫室效應(yīng)”地球變暖已經(jīng)成為全世界關(guān)注的問(wèn)題！！1212高層大氣的成分高層大氣的主要成分為氮和氧，其他氣體的含量非常少臭氧主要分布在10-40km高度處，近地面含量很少，極大值在20-25km附近，它具有強(qiáng)烈吸收太陽(yáng)紫外輻射0.2-0.3μm的能力1313氣象要素表示大氣中物理現(xiàn)象與物理過(guò)程的物理量稱為氣象要素。以氣溫、氣壓、濕度和風(fēng)最為重要?dú)鉁兀簹庀笊鲜褂脭z氏溫標(biāo)和開(kāi)氏溫標(biāo)，開(kāi)氏溫標(biāo)的零度是絕對(duì)零度，即分子完全停止運(yùn)動(dòng)的溫度通常所說(shuō)的地面氣溫是指離地面1.5m高度上百葉箱所測(cè)得的溫度熱帶溫度最高，最冷的地區(qū)是冬季的西伯利亞和加拿大的東北部以及全年中的南極洲1414全球氣溫1515南半球不論冬夏，最低溫度都出現(xiàn)在南極。北半球僅夏季最低溫度出現(xiàn)在極地附近，冬季最冷地區(qū)出現(xiàn)在東部西伯利亞和格陵蘭地區(qū)。

氣象要素—濕度濕度：大氣中水汽含量的比例水汽壓：濕空氣中，由水汽所引起的那一部分壓強(qiáng)稱為水汽壓飽和水汽壓：當(dāng)溫度一定時(shí)，若從純水的水平面逸入空氣中的水分與空氣中進(jìn)入水面的水分達(dá)到平衡時(shí)，此時(shí)水汽所造成的那部分壓強(qiáng)稱為飽和水汽壓飽和水汽壓隨溫度升高而增大相對(duì)濕度：空氣中的實(shí)際水汽壓與同溫度下的飽和水汽壓之比露點(diǎn)溫度：濕空氣等壓降溫到飽和時(shí)的溫度1616氣象要素—風(fēng)空氣相對(duì)于地面作水平運(yùn)動(dòng)即為風(fēng)風(fēng)向是指風(fēng)的來(lái)向，氣象上用16個(gè)方位風(fēng)速的單位用m/s或km/h。國(guó)際上通用蒲福風(fēng)力等級(jí)表風(fēng)能的利用風(fēng)的危害171718180級(jí)：風(fēng)煙直上1級(jí)：風(fēng)煙稍斜2級(jí)：風(fēng)樹(shù)葉響3級(jí)：風(fēng)旗飄動(dòng)4級(jí)：風(fēng)灰塵起5級(jí)：風(fēng)水起波6級(jí)：風(fēng)大樹(shù)搖7級(jí)：風(fēng)步難行8級(jí)：風(fēng)樹(shù)枝斷9級(jí)：風(fēng)煙囪毀10級(jí)：風(fēng)樹(shù)根拔11級(jí)：風(fēng)陸罕見(jiàn)12級(jí)：風(fēng)浪滔天風(fēng)級(jí)(m/s)0-0.20.3-1.51.6-3.33.4-5.45.5-7.98.0-10.710.8-13.8(m/s)13.9-17.117.2-20.720.8-24.424.5-28.428.5-32.0>32.0蒲福風(fēng)力等級(jí)表1919風(fēng)級(jí)名稱風(fēng)速(m/s)(km/h)陸地地面物象海面波浪浪高(m)最高(m)0無(wú)風(fēng)0.0-0.2<1靜,煙直上平靜0.00.01軟風(fēng)0.3-1.51-5煙示風(fēng)向微波峰無(wú)飛沫0.10.12輕風(fēng)1.6-3.36-11感覺(jué)有風(fēng)小波峰未破碎0.20.33微風(fēng)3.4-5.412-19旌旗展開(kāi)小波峰頂破裂0.61.04和風(fēng)5.5-7.920-28吹起塵土小浪白沫波峰1.01.55勁風(fēng)8.0-10.729-38小樹(shù)搖擺中浪折沫峰群2.02.56強(qiáng)風(fēng)10.8-13.839-49電線有聲大浪白沫離峰3.04.07疾風(fēng)13.9-17.150-61步行困難破峰白沫成條4.05.58大風(fēng)17.2-20.762-74折毀樹(shù)枝浪長(zhǎng)高有浪花5.57.59烈風(fēng)20.8-24.475-88小損房屋浪峰倒卷7.010.010狂風(fēng)24.5-28.489-102拔起樹(shù)木海浪翻滾咆哮9.012.511暴風(fēng)28.5-32.6103-117損毀重大波峰全呈飛沫11.516.012颶風(fēng)>32.6>117摧毀極大海浪滔天14.0-

全球平均風(fēng)場(chǎng)20201982-2011再分析風(fēng)場(chǎng)莊曉宵、林一驊，2014氣象要素—?dú)鈮捍髿鈮簭?qiáng)簡(jiǎn)稱氣壓，指觀測(cè)高度到大氣上界單位面積上鉛直空氣柱的重量氣象學(xué)上規(guī)定，將溫度為0oC時(shí)、緯度為45度的海平面的氣壓作為標(biāo)準(zhǔn)大氣壓，稱為1個(gè)大氣壓。其值為760mm水銀柱高，或相當(dāng)于1013.25hPa國(guó)際單位制用“帕（Pa）”，氣象學(xué)上常用百帕（hPa）2121氣象要素—?dú)鈮旱孛鏆鈮褐翟?80-1040hPa之間氣壓值隨高度增加指數(shù)減小，近地面氣層中，鉛直方向每升高8m，氣壓就減少1hPa氣壓在鉛直方向上滿足靜力方程，即與重力取得平衡2222氣壓的變化水平分布由于地表非均一及動(dòng)力、熱力影響，不呈簡(jiǎn)單緯向分布。可分為高壓區(qū)、低壓區(qū)、高壓脊、低壓槽等（？）2323高壓和低壓的差異為什么會(huì)出現(xiàn)高、低壓區(qū)？?jī)烧哂泻尾煌?424全球氣壓分布2525大尺度大氣運(yùn)動(dòng)的基本特征將有天氣意義的大氣運(yùn)動(dòng)，按其水平運(yùn)動(dòng)尺度分為：大尺度系統(tǒng)：水平尺度達(dá)數(shù)千公里，如大氣長(zhǎng)波、大型氣旋和反氣旋中尺度系統(tǒng)：水平尺度數(shù)百公里，如小型氣旋和反氣旋、熱帶風(fēng)暴小尺度系統(tǒng)：水平尺度幾十公里，如小型渦旋、雷暴微尺度系統(tǒng)：水平尺度幾公里，如積云、濃積云特征量系統(tǒng)量L／mH／mU／（m·s-1）W／（ms-1）τ/s大尺度系統(tǒng)10610410110-2105中尺度系統(tǒng)10510410110-2105小尺度系統(tǒng)104102～104101～10210-1104微尺度系統(tǒng)103103100～10110-1～100102～1042626大氣運(yùn)動(dòng)的基本特征大氣運(yùn)動(dòng)的水平尺度越大，生命史越長(zhǎng)，鉛直速度越??；水平尺度越小，生命史越短，鉛直速度越大大氣運(yùn)動(dòng)受到地球偏向力—科氏力的影響，水平尺度越大科氏力的影響越重要（？）何謂科氏力？如果沒(méi)有科氏力，臺(tái)風(fēng)就不可能產(chǎn)生?。?！2727何為科氏力？科氏力是一種慣性力科氏力是由于地球自轉(zhuǎn)引起的地轉(zhuǎn)偏向力2828科里奧利1792---1843O2929地球的自轉(zhuǎn)對(duì)單擺的運(yùn)動(dòng)會(huì)產(chǎn)生影響，單擺的振動(dòng)平面將順時(shí)針?lè)较虿粩嗥D(zhuǎn)。傅科1851年在巴黎的教堂第一次用擺長(zhǎng)達(dá)67m，擺球質(zhì)量為28kg，擺的振動(dòng)周期為16s，而隨圓旋轉(zhuǎn)的周期則為32h。在歷史上，傅科以此第一次顯示了地球的自轉(zhuǎn)。傅科擺地球上的科氏力只要物體有相對(duì)地球的運(yùn)動(dòng)，就會(huì)有科氏力產(chǎn)生由于科氏力總是垂直于運(yùn)動(dòng)方向，它僅使運(yùn)動(dòng)方向發(fā)生改變，而不改變速度的大小通常人們僅考慮水平方向的科氏力，忽略鉛直方向的（？）科氏力的大小等于科氏參數(shù)與速度乘積科氏參數(shù)3030地球自轉(zhuǎn)角速度為地球緯度地球上科氏力的方向在北半球，沿著運(yùn)動(dòng)方向看，科氏力總是垂直于運(yùn)動(dòng)方向向右。在南半球，沿著運(yùn)動(dòng)方向看，科氏力總是垂直于運(yùn)動(dòng)方向向左。3131為什么?科氏力效應(yīng)舉例在北半球，向北平射的炮彈會(huì)偏向東還是西？假設(shè)有一物體從高度為h的塔上自由落下，問(wèn)落點(diǎn)是偏東還是偏西？還是不偏？可以證明向東偏離的距離為將一物體鉛直上拋到一定高度后下落，會(huì)落回原地點(diǎn)嗎？3232其他例子江河中的水流相對(duì)于地球運(yùn)動(dòng)，在科氏力作用下，河水右偏(北半球)，使得右岸沖刷較為嚴(yán)重南半球則左岸沖刷較為嚴(yán)重。對(duì)于雙軌鐵路，由于列車(chē)總是單方向行駛，在北半球右側(cè)鐵軌磨損較為嚴(yán)重；在南半球左側(cè)鐵軌磨損較為嚴(yán)重。

3333自由大氣的地轉(zhuǎn)平衡在1.0-1.5km以上的大氣中，摩擦力很小可忽略，稱為自由大氣地轉(zhuǎn)平衡：在自由大氣中，大尺度水平運(yùn)動(dòng)是水平氣壓梯度力和科氏力相平衡下的運(yùn)動(dòng)，稱之為地轉(zhuǎn)平衡。地轉(zhuǎn)平衡的數(shù)學(xué)表達(dá)式3434其中f=2sin為科氏參數(shù)，ω為地球自轉(zhuǎn)角速度，為地理緯度自由大氣的地轉(zhuǎn)平衡地轉(zhuǎn)風(fēng)沿水平面上等壓線吹，在北半球背風(fēng)而立，高壓在右低壓在左，南半球則相反。在赤道上由于科氏力的水平分量為零，地轉(zhuǎn)關(guān)系不成立接近地面時(shí)，由于摩擦力的存在，產(chǎn)生加速度，出現(xiàn)非平衡運(yùn)動(dòng)3535平均大氣環(huán)流大氣環(huán)流：凡是大范圍的、半球的或全球、對(duì)流層、平流層或整層大氣長(zhǎng)期的平均運(yùn)動(dòng)狀態(tài)在鉛直方向上，鉛直氣壓梯度力與重力基本達(dá)到平衡大氣的大尺度運(yùn)動(dòng)近似為水平運(yùn)動(dòng)水平方向上，自由大氣中的主要作用力是水平氣壓梯度力和科氏力，兩者近似達(dá)到地轉(zhuǎn)平衡大氣運(yùn)動(dòng)大致平行于等壓線，風(fēng)速反比于等壓線之間的距離3636氣壓帶熱帶低氣壓區(qū)、副熱帶高氣壓區(qū)、副極地低壓區(qū)、極地高壓區(qū)3737極地高壓區(qū)副極地低壓區(qū)副熱帶高壓區(qū)熱帶低壓區(qū)如何形成？平均大氣環(huán)流的鉛直結(jié)構(gòu)觀測(cè)表明，在南北半球沿經(jīng)圈各有3個(gè)閉合環(huán)流圈。熱帶和極地各有一個(gè)直接環(huán)流圈，分別稱為哈得來(lái)（Hadley）環(huán)流和極地環(huán)流在兩個(gè)直接環(huán)流圈之間的中高緯度地區(qū)存在一個(gè)與直接環(huán)流相反的閉合環(huán)流圈，稱為間接環(huán)流圈或費(fèi)雷爾（Ferrel）環(huán)流3838哈得來(lái)（Hadley）環(huán)流最近研究表明，1979年以來(lái)，哈得來(lái)環(huán)流增寬，干旱區(qū)向極地移動(dòng)溫室氣體和臭氧損耗對(duì)哈得來(lái)環(huán)流變寬的作用非常顯著高壓和低壓控制天氣有何不同？3939極地環(huán)流在氣候變暖和極地冰融化的背景下，極地環(huán)流會(huì)如何變化？4040大氣環(huán)流形成原因太陽(yáng)輻射地球自轉(zhuǎn)假如地表均一、地球不自轉(zhuǎn)、太陽(yáng)直射在赤道上，就會(huì)形成由赤道到極地的單圈環(huán)流4141科氏力的效應(yīng)42424343赤道貿(mào)易東風(fēng)帶西風(fēng)帶西風(fēng)帶熱帶輻合帶哈德萊環(huán)流哈德萊環(huán)流極地環(huán)流極地環(huán)流平均風(fēng)場(chǎng)利用CCMP風(fēng)場(chǎng)數(shù)據(jù)給出了太平洋2002-2013的平均風(fēng)場(chǎng)44441982-2011再分析風(fēng)場(chǎng)莊曉宵、林一驊，2014哥倫布為何沒(méi)有到達(dá)北美洲？4545海平面氣壓場(chǎng)熱帶輻合帶（ITCZ）：赤道附近幾乎連續(xù)的低壓帶4646夏季冬季熱帶輻合帶熱帶輻合帶（ITCZ）又稱赤道輻合帶，是赤道低壓帶兩側(cè)南北半球信風(fēng)形成的氣流輻合帶熱帶輻合帶是熱帶地區(qū)熱量、水汽集中最多的地帶，是熱帶擾動(dòng)發(fā)生的主要源地，熱帶風(fēng)暴、臺(tái)風(fēng)和颶風(fēng)多是輻合帶上的擾動(dòng)發(fā)展起來(lái)的4747熱帶輻合帶的移動(dòng)4848與冬季相比，夏季的熱帶輻合帶向北移動(dòng)（？）熱帶輻合帶（降雨）

（IntertropicalConvergenceZone）4949海平面氣壓場(chǎng)南、北半球的副熱帶地區(qū)（30oN和30oS附近）有半永久性的高壓，由若干高壓?jiǎn)误w組成，稱為副熱帶高壓（副高）或反氣旋夏季，南北半球副熱帶高壓向極地方向稍有推移夏季北大西洋和北太平洋上的副高顯著增強(qiáng)冬季北半球的低壓系統(tǒng)顯著增強(qiáng)，而南半球不明顯5050夏季冬季為何陸地夏季多為低壓、冬季多為高壓？5151地面氣壓分布和850hPa風(fēng)場(chǎng)分布（河海大學(xué)博士論文）副熱帶高壓影響中國(guó)的副熱帶高壓是太平洋熱帶高壓，其次是青藏高壓太平洋副熱帶高壓常年存在，是一個(gè)深厚的高壓系統(tǒng)。太平洋副熱帶高壓的范圍和強(qiáng)度，夏季遠(yuǎn)超過(guò)冬季（？）5252夏季冬季副熱帶高壓太平洋副熱帶高壓呈東西扁平狀，其長(zhǎng)軸多呈西西南-東東北走向太平洋副熱帶高壓強(qiáng)度隨高度增強(qiáng)，兩側(cè)的風(fēng)速隨高度增大，太平洋副熱帶高壓北側(cè)在200hPa出現(xiàn)西風(fēng)急流，風(fēng)速在40m/s以上；南側(cè)為東風(fēng)急流，中心位于130hPa附近，風(fēng)速比西風(fēng)急流小5353副熱帶高壓太平洋副熱帶高壓的主體一般位于海上，其西端的高壓脊在夏季可伸入中國(guó)大陸太平洋副高從5月到8月由南向北推進(jìn)，8月達(dá)到最北，8月后南退太平洋副高對(duì)西太平洋、東亞的天氣、氣候有很大影響5454熱帶氣旋與臺(tái)風(fēng)熱帶氣旋是發(fā)生在熱帶海洋上的一種具有暖心結(jié)構(gòu)的氣旋性渦旋，呈逆時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)（北半球），中心為低壓臺(tái)風(fēng)是達(dá)到一定強(qiáng)度的熱帶氣旋，伴有狂風(fēng)暴雨熱帶氣旋分類：熱帶低壓（Tropicaldepression）熱帶風(fēng)暴（Tropicalstorm）強(qiáng)熱帶風(fēng)暴(Severetropicalstorm)臺(tái)風(fēng)(Typoon)風(fēng)速<8級(jí)（<17.2m/s）風(fēng)速8~9級(jí)（17.2~24.4m/s）風(fēng)速10~11級(jí)（24.5~32.6m/s）風(fēng)速>=12級(jí)(>=32.7m/s)5555熱帶氣旋與臺(tái)風(fēng)臺(tái)風(fēng)在東太平洋和大西洋稱為颶風(fēng)；在印度洋稱為熱帶風(fēng)暴；在南半球稱為熱帶氣旋。臺(tái)風(fēng)的生命期一般為3~8天，臺(tái)風(fēng)直徑一般為600~1000km，最大可達(dá)2000km，最小只有100km5656熱帶氣旋與臺(tái)風(fēng)在北半球，臺(tái)風(fēng)集中發(fā)生在7~10月熱帶氣旋的多發(fā)地帶集中在5o~10o緯度帶內(nèi)，而南北半球緯度5o以內(nèi)幾乎沒(méi)有熱帶氣旋發(fā)生（？）全球每年大約有80個(gè)熱帶氣旋發(fā)生，其中半數(shù)以上可發(fā)展成臺(tái)風(fēng)全球的80個(gè)熱帶氣旋僅有5%發(fā)生在印度洋（？）5757印度洋季風(fēng)同期發(fā)生，使得垂直風(fēng)剪切增強(qiáng)，不利于熱帶氣旋的發(fā)展臺(tái)風(fēng)的編號(hào)中國(guó)把進(jìn)入東經(jīng)l50度以西、北緯l0度以北、近中心附近風(fēng)力大于8級(jí)的熱帶低壓、按每年出現(xiàn)的先后順序編號(hào)。開(kāi)始國(guó)際接軌？5858臺(tái)風(fēng)的形成形成臺(tái)風(fēng)（氣旋）的條件能量（海表溫度不低于27oC）地球的偏轉(zhuǎn)力—科氏力5959臺(tái)風(fēng)的結(jié)構(gòu)臺(tái)風(fēng)是一種天氣尺度、暖中心的強(qiáng)氣旋性渦旋，在北半球呈逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，在南半球呈順時(shí)針旋轉(zhuǎn)6060臺(tái)風(fēng)中心氣壓值一般在960hPa以下，表現(xiàn)為圓形（或橢圓形）對(duì)稱的、氣壓梯度值極大的閉合低壓系統(tǒng)在深厚云區(qū)的中間有一個(gè)直徑為幾十公里的近似圓形的晴空少云區(qū)，稱為臺(tái)風(fēng)眼，眼區(qū)為微風(fēng)或靜風(fēng)6161臺(tái)風(fēng)的結(jié)構(gòu)臺(tái)風(fēng)眼區(qū)外圍的圓環(huán)狀云區(qū)稱為臺(tái)風(fēng)云墻或眼壁。云墻高度可達(dá)15km以上、寬度為20~30km。云墻附近是風(fēng)雨最劇烈的地區(qū)臺(tái)風(fēng)云墻到臺(tái)風(fēng)外緣是臺(tái)風(fēng)的螺旋云雨帶6262臺(tái)風(fēng)的移動(dòng)臺(tái)風(fēng)移動(dòng)是臺(tái)風(fēng)預(yù)報(bào)中最關(guān)鍵的問(wèn)題臺(tái)風(fēng)在低緯度海區(qū)形成后，在貿(mào)易風(fēng)作用下由東向西移動(dòng)跨越海盆，同時(shí)受到科氏力作用，向北（北半球）或向南（南半球）移動(dòng)6363登陸我國(guó)的臺(tái)風(fēng)路徑年均9個(gè)臺(tái)風(fēng)登陸我國(guó)，路徑分為西向、西北向和轉(zhuǎn)向路徑，最集中的登陸地點(diǎn)粵西到海南一帶，其次是閩浙沿海6464圓圈代表副熱帶高壓，箭頭為臺(tái)風(fēng)路徑Saffir-Simpsonhurricanescale（SSHS）用于大西洋和國(guó)際日期變更線以東北太平洋海域1969年由Saffir提出，Simpson增加了風(fēng)暴潮和洪澇指標(biāo)，1973年在美國(guó)國(guó)家颶風(fēng)中心正式采用2010年，開(kāi)始采用僅保留風(fēng)速參數(shù)的颶風(fēng)分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)原因：颶風(fēng)katria(2005),Ike(2008)預(yù)報(bào)失誤等級(jí)（Category）風(fēng)速133–42

m/s,64–82

knots

74–95

mph,119–153

km/h243–49

m/s,83–95

knots

96–110

mph,154–177

km/h350–58

m/s,96–112

knots

111–129

mph,178–208

km/h458–70

m/s,113–136

knots

130–156

mph,209–251

km/h5≥70

m/s,≥137

knots

≥157

mph,≥252

km/h6565分類風(fēng)速熱帶低壓（Tropicaldepression）18-32m/s,34-63knots39-73mph,63-118km/h熱帶風(fēng)暴（Tropicalstorm）17m/s,33knots38mph,62km/h對(duì)Saffir-Simpson颶風(fēng)等級(jí)的質(zhì)疑無(wú)法正確反映災(zāi)害程度，3級(jí)的Katrina颶風(fēng)比5級(jí)的Camille颶風(fēng)造成的危害大災(zāi)害大小與颶風(fēng)半徑、移動(dòng)速度有關(guān)6666颶風(fēng)對(duì)總初級(jí)生產(chǎn)力（GrossPrimaryProductivity）的影響颶風(fēng)所帶來(lái)的降雨使美國(guó)東南部2004年的GPP增加39%67LowmanandBarros,JGR,2016海洋上的天氣系統(tǒng)鋒面氣團(tuán)：低層大氣中物理屬性（溫度、濕度等）相對(duì)均勻的大規(guī)?？諝饧瘓F(tuán)根據(jù)溫度不同，可將氣團(tuán)分為冷氣團(tuán)和暖氣團(tuán)性質(zhì)不同的兩種氣團(tuán)之間有一狹窄的過(guò)渡區(qū)稱為鋒區(qū)或鋒面被冷空氣推動(dòng)移向暖氣團(tuán)的鋒面稱為冷鋒；被暖空氣推動(dòng)移向冷氣團(tuán)的鋒面稱為暖鋒；冷暖氣團(tuán)相當(dāng)形成靜止鋒；冷暖鋒面相遇形成錮囚鋒鋒面附近的云雨現(xiàn)象是鋒面天氣的主要特征（梅雨）6868溫帶氣旋依流場(chǎng)的觀點(diǎn)，稱低壓系統(tǒng)為氣旋帶有鋒面的氣旋稱鋒面氣旋；鋒面氣旋多產(chǎn)生于溫帶，亦稱溫帶氣旋溫帶氣旋是中緯度的主要天氣系統(tǒng)，其直徑從幾百到數(shù)千公里，其中心強(qiáng)度一般在1000hPa左右，最強(qiáng)可達(dá)960hPa左右鋒面氣旋天氣有很多因素決定，云雨天氣是其主要特征6969溫帶氣旋的發(fā)展、錮囚、成熟和消散7070溫帶氣旋的發(fā)展、錮囚、成熟和消散7171爆發(fā)性氣旋在中緯度海洋上經(jīng)常發(fā)生的一種急速發(fā)展的氣旋，其中心氣壓在24小時(shí)內(nèi)下降達(dá)24hPa以上，引起海上強(qiáng)風(fēng)，風(fēng)速可達(dá)20~30m/s，形象地稱之為“氣象炸彈”爆發(fā)性氣旋主要發(fā)生在大陸東岸，太平洋和大西洋的西部，尤其在黑潮流域和灣流流域；多發(fā)生在冬半年，以1月份最頻繁（？）7272季風(fēng)（Monsoon）季風(fēng)是大范圍盛行風(fēng)向隨季節(jié)有顯著變化的風(fēng)系，主要是由于海陸溫度對(duì)比的季節(jié)性變化和地球上行星風(fēng)系的季節(jié)性南北移動(dòng)所致季風(fēng)特點(diǎn)：（1）盛行風(fēng)向隨季節(jié)的變化有很大的不同（2）兩個(gè)季節(jié)各有不同的源地，其氣團(tuán)性質(zhì)有本質(zhì)的差異（3）能夠給天氣現(xiàn)象造成不同的各種季節(jié)，如雨季和旱季等7373季風(fēng)全球有三個(gè)季風(fēng)區(qū)，分別為印度季風(fēng)區(qū)、東亞季風(fēng)區(qū)和西非季風(fēng)區(qū)影響季風(fēng)的因素

1.海陸影響：主要成因

2.行星環(huán)流:沿緯線的行星風(fēng)帶，冬夏交替時(shí)有顯著的經(jīng)線方向的位移，盛行風(fēng)會(huì)相反

3.青藏高原7474夏天冬天印度（南亞）季風(fēng)印度季風(fēng)是經(jīng)典季風(fēng)概念的典型，又稱為南亞季風(fēng)夏季盛行來(lái)自印度洋和阿拉伯海的西南季風(fēng)。冬季盛行來(lái)自亞洲大陸的東北季風(fēng)。主要是因行星風(fēng)帶季節(jié)性位移引起7575印度（南亞）季風(fēng)冬季：因行星風(fēng)帶南移，赤道低壓帶移到南半球，亞洲高壓強(qiáng)大，其南部的東北風(fēng)就成為亞洲南部的冬季風(fēng)。7676冬東北風(fēng)（？）印度（南亞）季風(fēng)夏季：北印度洋盛行西南季風(fēng)特別強(qiáng)盛，成為世界海洋上最著名的狂風(fēng)惡劣區(qū)之一。原因：夏季，亞洲南部增溫強(qiáng)烈，形成高溫低壓區(qū)，而此時(shí)南半球?yàn)槎?，澳大利亞高壓發(fā)展，并與南印度洋副熱帶高壓合并加強(qiáng)，位置偏北，使北印度洋地區(qū)氣壓梯度加大，盛行西南風(fēng)。

南半球的東南信風(fēng)越過(guò)赤道進(jìn)入北半球之后，受地轉(zhuǎn)偏向力作用轉(zhuǎn)變?yōu)槲髂巷L(fēng)。來(lái)自南半球索馬里的低空急流，沿海北上經(jīng)阿拉伯海到印度，它的風(fēng)速經(jīng)常在25～50m/s，此急流每年6～8月最盛，正好與SW季風(fēng)最盛期一致。7777夏東亞季風(fēng)東亞季風(fēng)主要因海陸熱力差異而形成，是世界上最強(qiáng)盛的海陸季風(fēng)。東亞季風(fēng)區(qū)范圍包括南海及西北太平洋沿岸地區(qū)

7878東亞季風(fēng)冬季：西伯利亞高壓盤(pán)據(jù)著亞洲大陸，寒潮和冷空氣不斷爆發(fā)南下，高壓前緣的偏北風(fēng)就成為亞洲東部的冬季風(fēng)。7979東亞季風(fēng)

夏季：亞洲大陸為熱低壓，南部大洋為高壓區(qū)，這兩個(gè)高、低壓之間的偏南風(fēng)成為伸向亞洲東部的夏季風(fēng)。8080東亞季風(fēng)與南亞季風(fēng)區(qū)別成因：南亞：行星風(fēng)帶季節(jié)性位移東亞：海陸差異強(qiáng)度：南亞：冬季風(fēng)弱于夏季風(fēng)東亞：冬季風(fēng)強(qiáng)于夏季風(fēng)發(fā)生快慢：南亞：夏季西南季風(fēng)來(lái)得很快，氣象學(xué)上稱為季風(fēng)爆發(fā)；東亞：夏季風(fēng)到來(lái)很慢；相反，冬季風(fēng)來(lái)得很快，不到一個(gè)月，即能從渤海擴(kuò)展到南海。

8181中國(guó)季風(fēng)中國(guó)季風(fēng)區(qū)與非季風(fēng)大致以大興安嶺—陰山—賀蘭山—岡底斯山一線為界東部季風(fēng)區(qū)從南往北分布有熱帶季風(fēng)區(qū)、亞熱帶季風(fēng)區(qū)、溫帶季風(fēng)區(qū)季風(fēng)區(qū)冬季受來(lái)自大陸內(nèi)部的冬季風(fēng)的影響，寒冷干燥；夏季受來(lái)自海洋的夏季風(fēng)的影響明顯，高溫多雨。

8282青藏高原對(duì)季風(fēng)的影響8383青藏高原對(duì)季風(fēng)的影響8484夏季冬季區(qū)域性天氣系統(tǒng)海陸風(fēng)海風(fēng)：白天，海向陸吹陸風(fēng)：夜晚，從陸地吹向海洋8585區(qū)域性天氣系統(tǒng)迎海面潮濕、強(qiáng)降雨區(qū)背海面干燥、低降雨區(qū)8686區(qū)域性天氣系統(tǒng)山谷風(fēng)：山地區(qū)域在天氣晴朗日風(fēng)向晝夜變化顯著的風(fēng)。谷風(fēng)：白天山的斜坡加熱，氣流上升，周?chē)鷼饬鲝乃胶拖旅嫜a(bǔ)充，形成沿山坡向上吹的谷風(fēng)。山風(fēng)：夜晚降溫，氣流下沉，形成向下吹的山風(fēng)。熱帶和副熱帶在干季（溫帶在夏季）山谷風(fēng)最顯著

8787龍卷風(fēng)龍卷風(fēng)是一種強(qiáng)烈的、小范圍的空氣渦旋，是在極不穩(wěn)定天氣下由空氣強(qiáng)烈對(duì)流運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生的，由雷暴云底伸展至地面的漏斗狀云(龍卷)產(chǎn)生的強(qiáng)烈的旋風(fēng)，其風(fēng)力可達(dá)12級(jí)以上，最大可達(dá)100米每秒以上。8888區(qū)域性天氣系統(tǒng)龍卷風(fēng)中心附近風(fēng)速可達(dá)100m/s～200m/s，最大300m/s，比臺(tái)風(fēng)近中心最大風(fēng)速大好幾倍。龍卷風(fēng)總是氣旋性的，中心氣壓很低，一般可低至400hPa，最低可達(dá)200hPa。它具有很大的吸吮作用，可把海(湖)水吸離海(湖)面，形成水柱，然后同云相接，俗稱“龍取水”。

8989龍卷風(fēng)的形成（1）大氣的不穩(wěn)定性產(chǎn)生強(qiáng)烈的上升氣流。（2）由于與在垂直方向上速度和方向均有切變的風(fēng)相互作用，上升氣流在對(duì)流層的中部開(kāi)始旋轉(zhuǎn)，形成中尺度氣旋。（3）隨著中尺度氣旋向地面發(fā)展和向上伸展，初生的龍卷在氣旋內(nèi)部形成，形成龍卷核心。（4）當(dāng)發(fā)展的渦旋到達(dá)地面高度時(shí)，地面氣壓急劇下降，地面風(fēng)速急劇上升，形成龍卷。9090龍卷風(fēng)的形成龍卷風(fēng)常發(fā)生于夏季的雷雨天氣時(shí)，尤以下午至傍晚最為多見(jiàn)（?)龍卷風(fēng)的直徑一般在十幾米到數(shù)百米之間。龍卷風(fēng)的生存時(shí)間一般只有幾分鐘，最長(zhǎng)也不超過(guò)數(shù)小時(shí)云柱不著地的叫漏斗云，云柱下垂到陸地上的叫“陸龍卷”，到海面或水上的稱“水龍卷”。9191寒潮寒潮是北方的冷空氣大規(guī)模地向南侵襲我國(guó)，造成大范圍急劇降溫和偏北大風(fēng)的天氣過(guò)程定義：北方冷空氣大規(guī)模南侵，使該地氣溫24小時(shí)內(nèi)下降10°C以上，最低氣溫降至5°C以下，同時(shí)伴有六級(jí)左右偏北大風(fēng)。

92922016年1月“霸王級(jí)”寒潮2016年1月21日起，霸王級(jí)寒潮幾乎將0℃線趕出中國(guó)大陸，76地低溫突破歷史極值形成原因：北極渦旋一般盤(pán)踞在北極，2015年底，數(shù)個(gè)溫帶氣旋不斷向北入侵，北極渦旋被迫退讓遷居西伯利亞，使得北極點(diǎn)的溫帶甚至達(dá)到0度以上，暖高壓繼續(xù)擠壓北極渦旋，使得大批冷空氣沖出極渦南下，形成大寒潮。9393風(fēng)的觀測(cè)1806年，BeaufortWindScale由SirF.Beaufort為船舶航行提出1838年，BWS被英國(guó)海軍采用，很快被廣泛使用1874年，BWS被國(guó)際氣象委員會(huì)定為國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)1926年，將蒲福等級(jí)與6m高度處的風(fēng)速相對(duì)應(yīng)1946年，與10m高度的風(fēng)速相對(duì)應(yīng)1995年之前，普遍采用蒲福風(fēng)力等級(jí)（Beaufortwindscale），利用船舶觀測(cè)9494BeaufortWindScale9595風(fēng)的觀測(cè)1995年之后，利用衛(wèi)星散射計(jì)（主動(dòng)遙感）測(cè)量海上風(fēng)速，空間分辨率25km，大小誤差±1m/s，方向誤差±17度，每天1次Windsat：微波輻射計(jì)，空間分辨率25km，大小誤差±2m/s，方向誤差±20度，每天1次SpecialSensorMicrowaveSSM/I：空間分辨率25km，大小誤差±2m/s，方向誤差±22度，6小時(shí)1次船載風(fēng)速計(jì)，志愿商船，對(duì)衛(wèi)星測(cè)量的補(bǔ)充，誤差±2m/s校準(zhǔn)用浮標(biāo)風(fēng)速計(jì)：大約100個(gè)，誤差±1m/s9696風(fēng)應(yīng)力的計(jì)算海面風(fēng)應(yīng)力，或稱動(dòng)量通量CD為拖曳系數(shù)authorsabSheppard(1958)0.80.114DeaconandWebb(1962)1.00.07Miller(1964)0.750.067ZubkovskiiandKravchenko(1967)0.720.12BrocksandKrugermeyer(1970)1.180.016Sheppardetal.(1972)0.360.1Wieringa(1974)0.860.058Kondo(1975)1.20.025SmithandBanke(1975)0.610.075Smith(1980)0.610.063Wu(1980)0.80.065Donelan(1982)0.960.041Geernaertetal.(1987)0.57770.0847YellandandTaylor(1996)0.600.079797第六章回顧大氣對(duì)海洋的動(dòng)力作用，海洋對(duì)大氣的熱力作用地軸與其軌道面法向夾角為23.5度，南北緯23.5度為熱帶大氣可分為5層：對(duì)流層、平流層、中間層、熱成層和散逸層對(duì)流層高度10km，鉛直混合強(qiáng)烈、主要天氣現(xiàn)象發(fā)生地對(duì)流層高度低緯度地區(qū)比高緯度高？在同一地區(qū)，則夏天高、冬天低？平流層包含臭氧層，強(qiáng)烈吸收太陽(yáng)輻射使溫度隨高度增大中間層的溫度隨高度增大而減小，鉛直對(duì)流強(qiáng)烈平流層和中間層包含了大氣質(zhì)量的1/4熱成層強(qiáng)烈吸收紫外輻射，使溫度隨高度增大。在熱成層的地磁極附近，常發(fā)生極光現(xiàn)象氣象要素：氣溫、氣壓、飽和水汽壓、水汽壓、相對(duì)濕度、露點(diǎn)溫度、風(fēng)自由大氣、地轉(zhuǎn)平衡、科氏參數(shù)。北半球背風(fēng)而立，高壓在右，低壓在左氣壓帶：熱帶低壓、副熱帶高壓、副極地低壓，極地高壓風(fēng)帶：東信風(fēng)帶、西風(fēng)帶和極地東風(fēng)帶9898第六章回顧大氣鉛直運(yùn)動(dòng)平衡、水平運(yùn)動(dòng)的平衡為何大氣水平運(yùn)動(dòng)大致平行于等壓線？副熱帶高壓和熱帶輻合帶鉛直面上的環(huán)流：哈德萊環(huán)流、極地環(huán)流和間接環(huán)流（費(fèi)雷爾環(huán)流）季風(fēng)及其影響因素：海陸分布、行星環(huán)流和青藏高原三個(gè)季風(fēng)區(qū)：東亞、印度和西非鋒面、冷鋒、暖鋒、靜止鋒和錮囚鋒溫帶氣旋、溫帶爆發(fā)性氣旋。爆發(fā)性氣旋主要發(fā)生在大陸東岸，太平洋和大西洋的西部，尤其在黑潮流域和灣流流域；多發(fā)生在冬半年，以1月份最頻繁？熱帶氣旋、臺(tái)風(fēng)、颶風(fēng)和熱帶風(fēng)暴。臺(tái)風(fēng)形成的條件和區(qū)域臺(tái)風(fēng)的旋轉(zhuǎn)方向？為何多向西和西北方向移動(dòng)？為何多局限于副熱帶高壓向赤道區(qū)域？為何副熱帶高壓的北側(cè)為西風(fēng)急流，南側(cè)為東風(fēng)急流？海陸風(fēng)、山谷風(fēng)的形成，考慮科氏力嗎？龍卷風(fēng)的生成。為何多發(fā)生于夏季和下午？寒