第三章航海氣象

第一節(jié)航海氣象基礎知識一、大氣概況

1、大氣的組成干潔空氣（DryAir）——主要成分：氮氣（N2）、氧氣（O2），二者占空氣總?cè)莘e的99％。次要成分：二氧化碳（CO2）、臭氧（O3）、氫氣、惰性氣體，體積比不足1％。水汽（Vapour）——濕空氣（WetAir）：含有水汽的空氣。氣溶膠粒子——懸浮在大氣中的固體或液體顆粒，又稱為雜質(zhì)，包括水汽凝結(jié)物（水滴、冰晶）、微小鹽粒等。城市污染——總懸浮顆粒物，二氧化硫、氮氧化物

2023/2/6第一節(jié)航海氣象基礎知識2、大氣的垂直結(jié)構(gòu)大氣密度和范圍空氣密度：標準狀況下，近地面附近干空氣的密度為1293g/m3。大氣上界：大氣與星際空間的分界面，通常以“極光”出現(xiàn)的最大高度1000km作為大氣上界的高度垂直分層：1)分層依據(jù)：氣溫和水汽的垂直分布、大氣的擾動程度和電離現(xiàn)象等。2)分層：自地面向高空，大氣分為對流層、平流層、中間層、熱層、散逸層。2023/2/6第一節(jié)航海氣象基礎知識二、主要氣象要素氣象要素――表征大氣狀態(tài)的物理量或物理現(xiàn)象。如氣溫、濕度、氣壓、風、云、能見度、霧、雷暴、雨、雪、冰雹等。1、氣溫的定義和單位氣溫（AirTemperature）：表示空氣冷熱程度的物理量三種常用溫標三種溫標對純水冰點和沸點的定義：冰點沸點等分攝氏溫標（℃）0100100華氏溫標（℉）32212180絕對溫標（K）2733731002023/2/6第一節(jié)航海氣象基礎知識三種溫標的換算關(guān)系已知X℃，則對應的華氏溫標F（℉）＝9/5C＋32C＝5/9（F-32）絕對溫標T（K）＝273＋t

t=T-273氣溫的日、年變化日變化特點：一天中最高氣溫（Tmax）：陸地上在13～14時，海洋上在12時30分。最低氣溫（Tmin）：近日出前。年變化特點：一年中月平均最高氣溫（Tmax）：北半球，陸地在7月，海洋在8月。最低氣溫（Tmin）：北半球，陸地在1月，海洋在2月地球上的冷極：北半球，冬季兩個——西伯利亞、格陵蘭；夏季——北極附近。南半球，南極附近，是全球氣溫最低的地方。

2023/2/6第一節(jié)航海氣象基礎知識2、氣壓（氣壓的定義和單位）

大氣壓強(AirPressure)――簡稱氣壓，在重力方向上，單位截面上垂直大氣柱的重量，單位“百帕(hPa)”、“mb”、“mmHg”

1標準大氣壓P0――標準情況下（氣溫O℃、緯度45°），海平面上，760mmHg高的大氣壓P0＝l013.25hPahPa、mb和mmHg兩單位之間有如下關(guān)系:1hPa＝1mb=3mmHg/4

氣壓隨高度的升高而降低，近地面下降快，高空下降慢。

2023/2/6第一節(jié)航海氣象基礎知識海平面氣壓場

等壓面――空間由氣壓相等的點所組成的曲面。等壓面上凸的地區(qū)，其氣壓比四周高；等壓面下凹的地區(qū)，其氣壓比四周低。等壓線――用海平面去截海平面附近的一組等壓面，在海平面上得到的一組截線，不同截線上氣壓不相等，而同一條截線上，每一點的氣壓值相等，這些截線稱為等壓線（Isobar）。2023/2/6第一節(jié)航海氣象基礎知識海平面氣壓場的基本型式（1）、低氣壓（Lowpressure；Depression）――由閉合等壓線構(gòu)成的中心氣壓比四周低的區(qū)域，其空間等壓面形狀下凹，如盆地。

（2）、低壓槽（Trough）――由低壓向外延伸出來的狹長區(qū)域，或一組未閉合的等壓線向氣壓較高一方凸出的部分，簡稱槽。（3）、高氣壓（Highpressure）――由閉合等壓線構(gòu)成的中心氣壓比四周高的區(qū)域，其空間等壓面形狀上凸，如山丘。

（4）、高壓脊（Ridge）――由高壓向外延伸出來的狹長區(qū)域，或一組未閉合的等壓線向氣壓較低一方凸起的部分，簡稱脊。

（5）、鞍型區(qū)(Col)――相對并相鄰的兩高壓和兩低壓組成的中間區(qū)域，簡稱鞍，其空間等壓面的形狀類似馬鞍。

鞍型區(qū)內(nèi)氣壓分布較均勻，又有勻壓區(qū)之稱，主要天氣特征是風2023/2/63、空氣的水平運動――風

風(wind)的定義、單位和表示方法1）定義――空氣相對海底所作的水平運動，稱為風。2）風速――單位時間內(nèi)空氣在水平方向上移動的距離，單位：m/s，km/h，kn（節(jié)，nm/h）。1m/s≈2kn風級（Beaufort）：0～17級風速與風級的關(guān)系：V＝0.836B3/23）風向――風的來向，用方位度數(shù)（0°～360°）表示，或方位表示。

2023/2/64、濕度水汽壓（e）——大氣中所含水汽引起的分壓強，單位――百帕(hPa)或毫米水銀柱高(mmHg)?？諝庵袑嶋H水汽含量越多，e值越大；實際水汽含量越少，e值越小。飽和空氣的水汽壓稱為飽和水汽壓(E)，當e<E時，空氣未飽和；當e=E時，空氣正好達到飽和；當e>E時，空氣過飽和。絕對濕度（a)――單位容積空氣中包含的水汽質(zhì)量，單位g?cm-3或g·m-3。

相對濕度(RelativeHumidity，用f表示)——f=e×100%/Ef的大小，表示空氣距離飽和的程度。露點(Td)——空氣中的水汽含量不變且氣壓一定時，降低氣溫，使末飽和空氣剛好達到飽和時的溫度稱為露點溫度(Dew-pointTemperature)，簡稱露點。單位同氣溫。2023/2/65、云

云的組成成份：滴、冰晶或二者的混合體。

云的形成條件：上升運動＋水汽凝結(jié)云的消散條件：下沉運動＋水汽蒸發(fā)觀測分類：高云——卷云、卷層云、卷積云；中云——高層云、高積云；

低云——層積云、層云、雨層云、碎雨云、積云、積雨云。降水量(Precipitation)

―降水未經(jīng)蒸發(fā)、滲透、流失，在水平面上所積聚的水層深度，以mm為單位。降水強度――單位時間內(nèi)的降水量，單位mm/h，mm/d，（12h或24h總降水量）。2023/2/6第一節(jié)航海氣象基礎知識三、天氣系統(tǒng)1、氣團（AirMass）定義和分類氣團定義――同一時段內(nèi)在水平方向上物理屬性（主要指溫度、濕度和大氣穩(wěn)定度）分布較均勻的大塊空氣。水平范圍可達幾百到幾千公里，垂直范圍可達幾公里到十幾公里，內(nèi)部天氣特點也大致相同。氣團的分類

（1）地理分類（四種）冰洋氣團――形成于常年冰雪覆蓋的極地地區(qū)；極地氣團（PolarAirMass）――形成于中、高緯度地區(qū)的氣團；熱帶氣團（TropicalAirMass）――形成于副熱帶和熱帶地區(qū)的氣團；赤道氣團（EquatorialAirMass）――形成于赤道洋面上的氣團2023/2/6第一節(jié)航海氣象基礎知識（2）熱力分類：冷氣團（ColdAirMass）――氣團溫度低于流經(jīng)地區(qū)下墊面溫度，或比所遇氣團溫度低。使所經(jīng)之地變冷，而本身低層迅速增溫，穩(wěn)定度減小，對流易發(fā)展，變性快。具有不穩(wěn)定的天氣特點：夏季，形成積云或積雨云，出現(xiàn)陣性大風、陣性降水或雷暴天氣；冬季，晴天多。暖氣團（WarmAirMass）――氣團溫度高于流經(jīng)地區(qū)下墊面溫度，或比所遇氣團溫度高。使所經(jīng)之地變暖，而本身逐漸冷卻，穩(wěn)定度增加，不利于對流發(fā)展，變性慢。具有穩(wěn)定的天氣特點：常形成層云、層積云，下毛毛雨、小雨或小雪；會形成平流霧；低層能見度較差。2、鋒（Front）定義和分類鋒（Front）――兩個性質(zhì)不同的氣團相遇時，兩者之間形成的狹窄而又傾斜的過渡帶。鋒兩側(cè)，氣溫、濕度、風等氣象要素差異很大，天氣變化劇烈。2023/2/6第一節(jié)航海氣象基礎知識鋒的分類

:冷鋒（ColdFront，冷氣團起主導作用，推動鋒面向暖氣團一側(cè)移動）

暖鋒（WarmFront，暖氣團起主導作用，推動鋒面向冷氣團一側(cè)移動）；準靜止鋒（Quasi-StationaryFront，冷、暖氣團勢均力敵，鋒面移動緩慢）；錮囚鋒（OccludedFront，冷鋒趕上暖鋒，迫使兩鋒面之間暖空氣抬離地面，錮囚到高空，近地面層由冷鋒后部冷氣團與暖鋒前冷氣團構(gòu)成的交界面）。3、氣旋（Cyclone）（低氣壓）——大型水平空氣渦旋。北半球逆時針方向旋轉(zhuǎn)，南半球順時針方向旋轉(zhuǎn)。中心氣壓值：越低，氣旋越強；中心最大風速：越大，氣旋越強。4、反氣旋（Un-cyclone）（高氣壓）——大型水平空氣渦旋。北半球順時針方向旋轉(zhuǎn)，南半球逆時針方向旋轉(zhuǎn)。中心氣壓值：越高，氣旋越強；中心最大風速：越大，氣旋越強。5、副熱帶高壓——在南北半球的副熱帶地區(qū)，強度、范圍和位置隨季節(jié)有明顯變化。6、季風低壓——發(fā)生在西南季風盛行的南亞地區(qū)，活動于夏季，有強烈的暴雨。2023/2/6第二節(jié)天氣觀測與預報一、天氣觀測二、天氣圖近地面層的天氣系統(tǒng)主要有氣旋、反氣旋、鋒、颮線等；高空的天氣系統(tǒng)主要表現(xiàn)為大氣波動。天氣（Weather）――一定區(qū)域在較短時間內(nèi)各種氣象要素的綜合表現(xiàn)。天氣圖是觀察、跟蹤和研究天氣系統(tǒng)發(fā)生、發(fā)展和移動等情況的基本工具，是進行天氣分析和預報的主要工具。天氣圖――填有某地區(qū)同一時刻觀測的氣象要素記錄的特種地圖，描述了某一地區(qū)、某一時刻的天氣形勢和天氣狀況。分類：按高度分：地面圖、高空圖；按內(nèi)容分：分析圖、預報圖圖上資料觀測時間：地面分析圖圖時為每日00、06、12、18（北京時為08、14、20和02時）。高空分析圖圖時為每日00和12時（北京時間08和20時）。2023/2/6第二節(jié)天氣觀測與預報三、天氣預報

天氣形勢與天氣的關(guān)系天氣形勢（SynopticSituation）――同一時間眾多天氣系統(tǒng)分布的概貌，包括高壓、低壓、鋒、熱帶氣旋的位置、強度等的分布狀況和大范圍環(huán)流型（如高空長波槽、脊的分布型式等）。天氣系統(tǒng)是天氣現(xiàn)象的制造者和傳播者；天氣形勢決定天氣變化。天氣圖預報方法的主要依據(jù)――天氣形勢決定天氣變化，天氣形勢預報是天氣預報的基礎。早期的天氣圖預報與預報人員的經(jīng)驗有很大關(guān)系，稱為主觀預報。20世紀50年代以來，數(shù)值天氣預報得到了迅猛發(fā)展，稱為客觀預報。在我國，短期預報通常指1～3天的預報，3～10天的預報稱為中期預報，10天以上（月、季、年等）的預報稱為長期預報，又稱氣候預報。2023/2/6第二節(jié)天氣觀測與預報四、海上天氣報告和警報海岸無線電臺：例如，我國大陸的大連、上海、廣州臺，香港臺，臺灣的基隆、花蓮和高雄臺等，每天定時用中、英文明碼電報向國內(nèi)外商船轉(zhuǎn)發(fā)海上天氣報告和警報。天氣報告的內(nèi)容：各岸臺均按統(tǒng)一規(guī)定的格式和內(nèi)容編發(fā)報文，完整的報文由10部分組成，通常船舶只抄收前面第一到第三部分內(nèi)容：第一部分――警報（如大風、風暴、熱帶氣旋、濃霧警報等）；第二部分――天氣形勢摘要（高壓、低壓、鋒、熱帶氣旋等天氣系統(tǒng)的位置、強度、移向、移速等）；第三部分――海區(qū)天氣預報（天空狀況、天氣現(xiàn)象、風力、風向、浪級等）。2023/2/6第二節(jié)天氣觀測與預報閱讀天氣報告后應明確的兩個問題：1）目前船舶所在海域處于何天氣系統(tǒng)及該系統(tǒng)的何部位控制。目前天氣狀況是該系統(tǒng)控制下的一般天氣還是包括地方性特殊天氣；該系統(tǒng)是新生的還是趨于加強或減弱，還是穩(wěn)定少變等。2）未來的天氣形勢和天氣狀況。在未來24h內(nèi)，推算船位附近海域?qū)⑻幱诤蜗到y(tǒng)及該系統(tǒng)的何部位控制，在該系統(tǒng)控制下將出現(xiàn)什么樣天氣。氣象傳真圖的種類適合航海使用的主要有三大類：①傳真天氣圖：地面分析圖（AS）、地面預報圖（FS）、高空分析圖（AU）和高空預報圖（FU）；②傳真海況圖：波浪分析圖（AW）、波浪預報圖（FW）、表層海流圖（SO，F(xiàn)O）、表層海溫圖（CO，F(xiàn)O）和海冰狀況圖（ST，F(xiàn)I）；③傳真衛(wèi)星云圖：紅外（IR）和可見光（VIS）云圖。2023/2/6第三節(jié)熱帶氣旋熱帶氣旋（TropicalCyclone）――發(fā)生在熱帶洋面上的具有暖中心結(jié)構(gòu)的氣旋性渦旋（低氣壓）。一、熱帶氣旋的等級和名稱

國際標準

2023/2/6第三節(jié)熱帶氣旋東北太平洋和大西洋的熱帶氣旋被分為3級熱帶低壓TD（TropicalDepression）近中心最大風力≤7級（風速≤33kn）熱帶風暴TS（TropicalStorm）8～11級（34～63kn）颶風H（Hurricane）≥12級（≥64kn）二、熱帶氣旋發(fā)生的源地與季節(jié)及其移動規(guī)律1）源地

熱帶氣旋主要發(fā)生在南北半球5～20緯度帶的海洋上，大洋西部多于東部，北半球多于南半球，北半球總數(shù)占全球總數(shù)的3/4，又以北太平洋最多，占全球總數(shù)的12以上。相對集中出現(xiàn)在以下8個特定區(qū)域（源地）：西北太平洋、東北太平洋、西北大西洋、孟加拉灣、阿拉伯海、南印度洋東部和西部、西南太平洋2）季節(jié)熱帶氣旋一年四季均能發(fā)生。但北半球除孟加拉灣和阿拉伯海外，出現(xiàn)最多的月份是7～10月。在南半球出現(xiàn)最多的月份是1～3月。其它月份則顯著減少。2023/2/6第三節(jié)熱帶氣旋三、熱帶氣旋的生命史對于中心風力達到12級的強熱帶氣旋（臺風）來說，其生命史通常分為四個階段：①形成期，由最初形成低壓環(huán)流到強度達熱帶風暴時（中心附近最大風力達到8級）；②發(fā)展期，熱帶風暴繼續(xù)發(fā)展，直到中心氣壓達到最低值，近中心最大風速達到最大值時；③成熟期，中心強度不再發(fā)展，中心氣壓不再降低，風速不再增大，但大風和雨區(qū)范圍逐漸擴大，直到大風范圍達到最大；④衰亡期，臺風登陸減弱填塞，或進入中高緯度減弱消亡或轉(zhuǎn)變?yōu)闇貛庑?023/2/6第三節(jié)熱帶氣旋四、熱帶氣旋的天氣結(jié)構(gòu)

1、外圈（外圍區(qū)）由臺風邊緣向內(nèi)：風力逐漸增大，一般在8級以下，呈陣性；天空出現(xiàn)輻射狀卷云、卷層云、高層云、高積云，低空有被稱為“飛云”或“豬頭云”的塔狀層積云和濃積云；積云有時帶來分散的小陣雨，出現(xiàn)高層云時，開始下雨，并逐漸增大；氣溫升高，濕度增大，天氣悶熱。2、中圈（渦旋區(qū)）進入渦旋區(qū)（風力8級以上）：風力向臺風中心急速增大，并在臺風眼壁處達最大；出現(xiàn)雨層云時開始降大暴雨，積雨云云墻下下傾盆大雨，能見度惡劣，是臺風中最大降水所在之處。3、內(nèi)圈（臺風眼區(qū)）進入眼區(qū)后：風速向中心迅速減小，風小甚至靜風；

2023/2/6第三節(jié)熱帶氣旋五、船舶測算和避離熱帶氣旋的方法

1、熱帶氣旋來臨前的征兆（1）海況：如果無風來涌浪，說明遠處可能有熱帶氣旋存在。（2）天色和氣象要素的變化

天色：當距熱帶氣旋中心約1000km時，有時會看到天空的顏色由正常轉(zhuǎn)變成好像早晚霞一般的色彩。

云：熱帶氣旋外圍接近時，天空出現(xiàn)輻射狀卷云并逐漸變厚、變密。

風：當熱帶氣旋接近時，當?shù)氐氖⑿酗L會發(fā)生改變。若觀測到東風或東北風出現(xiàn)并逐漸加強，說明可能有熱帶氣旋來臨。氣壓：隨著熱帶氣旋的接近，氣壓明顯下降，日變化消失。2023/2/6第三節(jié)熱帶氣旋3、船舶所處熱帶氣旋部位及其判定法1）危險半圓和危險象限沿熱帶氣旋移動方向往前看，將其分成左、右兩個半圓，右半圓――北半球危險半圓（DangerousSemicircle）；南半球可航半圓（NavigableSemicircle）左半圓――北半球可航半圓；南半球危險半圓。危險象限――北半球右前象限、南半球左前象限（DangerousQuadrant）。2）臺風進路上真風向少變或不變，但真風速增大、氣壓降低，處于熱帶氣旋中心進路的正前方；真風向少變或不變，但真風速減小、氣壓升高，則表明船舶處于熱帶氣旋中心的尾跡上。2023/2/62023/2/6第四節(jié)霧與能見度霧（Fog）――懸浮于近地面氣層中的小水滴、小冰晶或兩者混合物的集合體，使水平能見度小于1km（或0.5nmile）的現(xiàn)象。若能見度降至1～10km之內(nèi)時，稱為輕霧(Mist)。一、霧的種類與特點

平流霧（AdvectionFog，海霧）：濃度大，厚度大；水平范圍廣，持續(xù)時間長；平流霧消散的條件：風向大角度改變，風力增至很大或減至很小。如冷鋒過境。輻射霧（RadiationFog，陸霧）：夜間形成，日出前最濃，日出后隨氣溫升高而消散。蒸汽霧（SteamFog）：冬季最常見；濃度不大，厚度薄，范圍不廣。鋒面霧（FrontalFog，雨霧或降水蒸發(fā)霧）：霧區(qū)隨鋒面和降水區(qū)的移動而移動。此外，還有地形霧和海陸輕風霧。

2023/2/6第四節(jié)霧與能見度二、中國近海的霧1、地理分布特點霧區(qū)呈帶狀分布，南早北晚，霧區(qū)范圍南窄北寬，霧日數(shù)南少北多。三個多霧中心：黃海中、南部；長江口至舟山群島；北部灣。霧窟：山東半島成山頭（年霧日超過80天，最長連續(xù)霧日達29天）。無霧海區(qū)：渤海內(nèi)（內(nèi)海，暖流不易到達，不存在水溫不連續(xù)帶）。2、季節(jié)分布特點從冬到夏，霧出現(xiàn)的時間南早北晚：霧區(qū)逐漸由南向北推移，8月除朝鮮半島西南面偶爾發(fā)生霧外，大部分海域霧已很少見。黃海的霧始于4月，4～8月為霧季，6～7月最盛；東海的霧始于3月，3～7月為霧季，其中浙江沿海至長江口4～6月最盛；南海的霧出現(xiàn)在12月至次年5月，2～3月最多，8～11月基本無霧。2023/2/6第五節(jié)船舶海洋氣象導航

一、氣象導航概述船舶氣象定線（ShipWeatherRouting）——根據(jù)大洋氣候歷史資料、準確的長期、中期、短期天氣和海況預報