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谭老师地理工作室

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研究方向:中学地理教育教学、国家天文地理奥赛培训、地理冬夏令营野外实践活动策划与实施、户外生存徒步骑行爬山野驴训练、中学自主和研究性学习研究、学业规划和生涯指导分析、自主招生笔面试研究、在线移动互联网教育实践等。

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【转载】天气学原理 温带气旋和反气旋  

2013-11-24 03:15:52|  分类: 谭天说地 |  标签: |举报 |字号 订阅

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“7?18”:泉城雨殇

 

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  本报记者 郑燕峰

  “车与人像小船一样漂走了”

  7月18日,闷热难耐,济南人翘首企盼着一场大雨带来凉爽。17时10分左右,天突然黑下来,像一个黝黑的锅底。

  记者正站在办公室窗前探望,突然,一道闪电划过,雷鸣贯入耳底。

 

雨来了,起初是几滴,转瞬间凶猛起来,就像用盆在泼。

  当晚济南降雨量创历史纪录:市区一小时最大降雨量达到151毫米,两小时最大降雨量167.5毫米,三小时最大降雨量达到180毫米。城市很快变成了汪洋,那水甚至可以用滚滚滔滔来形容。

  今天,市民们相互讲述着他们看到的场景。

  “体育中心的推拉门跑到了百米之外。”

  “八一立交桥下东西向直行车道变成了湖泊,看不见中间的护栏。”

  “花园路许多车只能看到车顶的一点点,沥青路面被掀起来,冲到人行道上。”

  “七里河路口,自行车进去之后只能看见车座。”

  “一辆电动三轮车被冲出了几十米,撞到了墙上。电动三轮的主人,一个老太太,差点儿被冲走,幸亏有五六个小伙子帮忙。”

  “一名妇女卡在一辆汽车车轮下面,被大水冲得漂来漂去。车与人像小船一样漂走了,真是吓人。”

  7月18日18时许,济南公交驾驶员左建鹏驾驶的34路公交车行驶到省委二宿舍时,有一名小女孩站在站牌处正准备上车,水流湍急,马路与人行道已经分不清楚了。

  左建鹏尽量将公交车停靠在站牌附近。他拉上手刹,一只手抓住车门,另一只手伸向小女孩。左建鹏还没等抓牢小女孩的手,就一起被冲进急流中。

  左建鹏紧紧抓住小姑娘的胳膊,奋力游着,终于抱住一棵大树,回头看去,两个人已经被大水冲出近百米。

  当晚,济南市有51处路段积水严重,其中41处无法行车,交通断绝。各条马路上,停滞拥堵的车辆静静地成为这个城市的一道风景。

  19时左右,82路驾驶员王春雷行驶到泉城广场附近,看到前方湍急的水流中一个小女孩正在苦苦挣扎。王春雷将车尽量靠近她,拉上手刹打开车前门,一把把这位小姑娘从水中捞了出来。

  这时,王春雷又发现前方一辆米色的富康车停在水中,大水即将淹过车窗。女司机正准备弃车,但水太大,小轿车的车门已经打不开了。王春雷打开车边窗,让车上的乘客拉住他的腰带,自己探出大半个身子,奋力把小轿车上的女司机从轿车车窗中拽到了公交车上。女司机刚被救上来,小轿车就被大水冲走了。

  将近两米高的水打着漩涡在屋里盘旋

  明湖路315号院正靠着大明湖,住着七八户人家。

  “晚上7时许,将近两米高的水打着漩涡在屋里盘旋,床、沙发、桌子等家具全部漂了起来,孩子被举到了大衣橱顶上,吓得哇哇哭。”居民刘先生说。

  315号院和大明湖之间有道一人高的围墙。水流不断拍打着墙体。情急下,刘先生跟几名年轻力壮的男邻居,顶着齐胸的大水,一步步挪到围墙边,手脚并用地将围墙拆掉。

  “哗——”洪水裹挟着刘家的鞋子、衣服破墙而出,房子算是保住了。

  暴雨使济南护城河水位暴涨,18日18时左右,河水就漫过堤岸。附近泉城广场有个下沉式的银座购物广场,顷刻间成了一个大水池。  19日上午10时,这里水深还有两米左右,水面上漂浮着很多货物,广场灯柱的顶部还露在外面,30台水泵从昨晚10点开始排水,预计20日才能彻底排干。广场地下停车场约有200辆车未能撤出。银座商城损失估计达5000万元。

 

什么天气系统导致百年不遇的暴雨?

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济南正处在气旋的中心附近. 锋面气旋是影响夏季北方暴雨的主要天气系统

 

本章主要内容

 

温带气旋的定义

温带气旋的分布和结构特征

温带气旋发展的影响因素和模型

温带气旋的天气

温带气旋的预报

 

 众妙之门玄(旋)中玄, 气象万千出其间。

槽、脊幅增压强改,温、涡平流笑指点:

脊前地面应高压,槽前正涡有气旋。

500涡流槽脊移,700温流气压变。

涡度、高度合一体,位涡守恒用更泛:

高压增强迎风坡,气旋多见背风面。

天气原理何以知?平流、涡度是关键

 

第一节 一般特征、分类和问题

 

温带气旋的一般特征

温带气旋的分类

与学习温带气旋内容有关的问题:

为什么温带气旋的分布具有空间差异?

为什么温带气旋的分布随季节变化?

地面温带气旋与高空系统有什么关系?

如何分析温带气旋强度的变化和位置的移动?

 

最一般特征:旋转风场

 北半球气旋: 逆时针旋转, 南半球气旋: 顺时针旋转

 

水平尺度

 

气旋:天气尺度

反气旋:行星尺度,天气尺度

 

 

强度

 

中心气压数值

辨析:气旋{侧重风场}与低(气)压{侧重气压场}

          反气旋与高(气)压

 

一般配置关系: 高空波动与地面天气系统

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分类

 

气旋:有锋面气旋;无锋面气旋

             温带气旋;热带气旋

反气旋:冷性反气旋;暖性反气旋

             极地反气旋;温带反气旋、副热带反气旋(高压)

 

地面气旋的空间分布

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气候分布和路径(东亚)

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 气旋:南北方向:45°N - 60°N;25°N

            分别对应极锋锋区和副热带锋区

            东西方向:大山脉东侧

            季节变化: 冬季海上多,夏季陆上多. 夏季江淮气旋发生多

反气旋:(冬季)大陆腹地(冷性);副热带(暖性)

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深入思考:

 

为什么气旋的发生与季节变化有关?

为什么气旋多发生在大山脉的东侧?

为什么气旋多发生在两个纬度带上?

为什么冬季日本东部海区上空多发生气旋?

为什么气旋多由西南向东北方向移动?

为什么反气旋大体从西北向东南方向移动?

 

第二节 涡度方程

要求:深刻理解涡度、涡度方程中各项的物理意义,掌握从天气图上直接判断哪些地区是正涡度(平流),哪些地区是负涡度(平流)的方法,即从等高线的形状和风速的水平分布判断出涡度场的分布。从而用于判断槽脊的发展和地面气旋的发展。

 

涡度概念

 涡度是度量无限小空气微团的旋转程度和方向的物理量。

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涡度的正负与气旋、反气旋对应关系

 北半球取逆时针旋转的涡度为正

气旋:正涡度

 反气旋:负涡度

 

自然坐标中涡度的表达式:

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n为内法线方向

 

相对重要性

槽线、脊线、气旋、反气旋中心等区域或其附近地区,曲率涡度较大;在锋区、急流区,切变涡度较大

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涡度方程

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相对涡度平流项

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相对涡度平流在自然坐标中的形式

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行星(地球自转)涡度平流项

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 只是纬度的函数,当存在北风时,v<0,北风将高纬度大的地球自转涡度带到某点,使其的涡度增加,反之当为南风时,v>0,南风将低纬度小的地球自转涡度带到某点,使其涡度减小。

 

散度项

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对于行星尺度系统, 水平气流辐合使涡度随时间增加,水平气流辐散使涡度减小。

对于天气尺度系统, 水平气流辐合对涡度的作用与涡度的正负有关。

 

曲率涡度(槽区正涡度)

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曲率涡度(脊区负涡度)

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比较:温度平流

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二、切变涡度(急流北侧正涡度, 南侧负涡度)

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气压变化与气旋和反气旋的发展的概念

 

对于气旋和反气旋,从气压场来说,是指其中心的气压发生变化;从流场来说,是指其中心的涡度发生变化。

天气分析表明,气旋和反气旋一方面处在不断的移动过程中,另一方面在移动中又经历着强度、范围变化以至消亡的过程。

 

地面气压(变化)倾向方程

由静力方程dp/dz=-rg, 单位面积上从地面积分到大气顶,得到

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边界条件取:地表面平坦,大气上界密度为零,得到:

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右边第一项为密度平流(由状态方程,在等压条件下则为温度平流)即可得出冷、暖平流与地面气压变化的关系;右边第二项与整层大气的辐散辐合有关,辐合时地面气压上升,辐散时地面气压下降。

 

气压倾向方程与气旋和反气旋的发展

 天气分析表明,实际大气中,在自海平面到大气顶部的整个气柱中,既不是全为辐散,也不是全为辐合,而是辐散、辐合在垂直方向上互相叠置成好几层,并且在同一高度的气层里辐散、辐合区也是相间出现。

 

达因补偿原理

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最简单的叠置情况是低层辐合、高层辐散,或者是低层辐散、高层辐合。在对流层中层,大致在500~600 hPa之间,辐散、辐合最小,可视为无辐散层。这种在低空辐合(辐散)区域上空叠置辐散(辐合)区域的现象叫做达因补偿。由补偿原理可以推测地面和高空的流型应有所不同,地面气旋和反气旋发展的物理原因最终必须到高空去找。这个观点构成了用高空流场预报低层系统发展的理论基础。

 

地面气旋(反气旋)发展方程

 气旋发展:中心处涡度随时间增加(气旋式涡度增加)

反气旋发展:中心处涡度随时间减小(反气旋式涡度增加)

 

考虑气旋发展与否的思路

 地面系统的发生、发展与高空气压(高度)场的形势、结构密切相联系。 选取500百帕层(近似无辐散层,涡度方程中可减少一项);采用准地转近似(风场与高度场相联系);热成风近似(引入准地转热力学关系);Z方向积分静力学方程得到地面到500百帕层气柱的平均温度与两层间厚度的关系

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得到地面涡度变化方程(各项的具体表达式列后):

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地面气旋、反气旋的发展是无辐散层上涡度平流和无辐散层与1000hPa之间的厚度平流、稳定度项及非绝热项等量的 拉普拉斯算子项  之间的平衡所产生的。

 

正涡度平流区、暖平流区,有利于地面气旋发展;负涡度平流区、冷平流区,有利于地面反气旋发展。

实际分析发现,在地面低压开始发展时,涡度平流的作用比较显著(使地面静止锋上出现波动);暖平流的作用使气旋前部正涡度增大,冷平流使气旋后部正涡度减小,有利于地面气旋未来向减压区(暖平流区)移动,地面反气旋向加压区(冷平流区)移动。

在一般大气里,层结多为稳定,垂直运动不利于气旋、反气旋的发展,例如冷高压中的气流下沉增暖使高压减弱;当气旋上空很潮湿或有暖湿空气向气旋上空输送(出现层结不稳定),有利于气旋的发展

 加热有利于地面气旋发展;冷却有利于地面反气旋发展。地面气旋或反气旋移动到海洋上后是否发展,与季节和地理位置有密切的关系。

第三节 槽、脊发展(位势倾向)方程
垂直速度的诊断方程(ω方程)
位势倾向方程

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用途:判断等压面高度的变化,进一步判断地面气旋、反气旋的变化

位势倾向方程可以用来判断等压面高度的变化,进一步可判断地面气旋与反气旋的发生发展。

天气学原理 温带气旋和反气旋 - 如是 - 如是博客天气学原理 温带气旋和反气旋 - 如是 - 如是博客天气学原理 温带气旋和反气旋 - 如是 - 如是博客考虑波动(槽、脊), 定性来说, 拉普拉斯算子相当于原函数前增加一负号,

位势倾向方程第一项为地转风对相对相对涡度和地度的平流。短波(波长<3000 km)的地转涡度平流较小,地转风绝对涡度平流强弱主要决定于地转风相对涡度平流。在等高线均匀分布的槽中,槽前脊后沿气流方向为正涡度平流,等压面高度降低;槽后脊前为负涡度平流,等压面高度升高;在槽线和脊线上,涡度平流为零,等压面高度没有变化。

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非绝热加热随高度的变化(第三项)
当非绝热加热随高度增加时(强对流潜热加热高度以下的等压面上,如台风系统的发展) ,等压面高度将降低,反之,当非绝热加热项随高度减小时(感热加热,如地球表面对大气的加热),等压面高度将升高

 ω方程

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垂直运动的定性诊断(波状扰动)
当涡度平流随高度增加时,,有上升运动( ω <0);当涡度平流随高度减小时,有下沉运动( ω >0)。
在暖平流最大地区,有上升运动 ω <0,在冷平流最大地区,有下沉运动 ω >0;
在非绝热加热中心有上升运动 ω <0,在非绝热冷却中心有下沉运动 ω >0
地形和摩擦对气旋、反气旋(槽、脊)发展的影响
气旋、反气旋是高空槽、脊在地面(低层)的反映
气旋、反气旋的发展除了取决大气内部的温压场结构以及下垫面的热力作用之外,还经常受到地形和摩擦的动力作用。


地形对气旋、反气旋发展的影响
   地形对气流的动力影响可分为两种情况:
一是气流绕地形而过,形成扰动;
另一种是气流越地形而过,产生垂直运动,引起辐合、辐散,从而使流场发生变化。

山脉影响
山脉对气流的影响,主要是在迎风面,因气流受到阻挡,而被迫抬升产生上升运动;在山脉的背风坡产生下沉运动。
当气旋移近山脉时,在迎风坡会填塞减弱,过山脊后,在背风坡会加深增强。反气旋则相反,在迎风坡会增强,在背风坡会减弱。
位涡守恒

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气柱变长,涡度增大(有利于气旋发展);气柱缩短,涡度减小(有利于反气旋发展)
高原的影响
青藏高原大地形的存在,对东亚大气环流和天气过程都有重要的影响。
   气流绕高原而过,出现分支现象。
   流线(等高线)在高原南侧形成气旋式弯曲,在高原北侧出现反气旋式弯曲。
   侧边界的摩擦,在高原东南侧形成气旋式涡度(地面图上对应西南涡),在高原东北侧形成反气旋式涡度(对应兰州高压)

 

第四节 锋面气旋

带有锋面的气旋。温带气旋大多是锋面气旋。其水平尺度大的可达1000 ~ 2000 km,小的只有几百公里。

 

锋面气旋形成的类型

锋面气旋的形成过程,概括起来有以下三种类型:

1.静止锋上波动。形成于高空槽前的准静止锋上,中国江淮流域和东海地区经常出现。高空槽前的正涡度平流区叠加在准静止锋或缓慢移动的冷锋上而形成。(>70%)

2.冷锋进入热低压(热倒槽),暖锋锋生而成。(~19%)

3.锢囚点上新生。(~5%)

 

锋面气旋的静止锋波动模型

分为初生、青年、锢囚和消亡四个阶段。

 

初生阶段

从地面图上静止锋出现波动到绘出第一根闭合等压线的整个阶段,称为锋面气旋的初生阶段。

初生气旋温压场结构的主要特征:高空锋区呈波状,温度槽落后于高度槽。地面气旋位于高空槽前脊后。气旋的前部,高空有暖平流,后部有冷平流。

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青年气旋阶段

初生气旋发展到地面气旋出现一根以上的闭合等压线时,称为青年气旋。在这阶段中,气旋式环流进一步加强,冷暖锋更为清楚,冷暖锋之间的暖区开始逐渐缩小。

 

锢囚气旋阶段

从地面冷锋追上暖锋形成锢囚锋开始,称为锢囚气旋阶段。气旋刚开始锢囚,尚能继续发展加深一个时期,然后达到最强盛时期。

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消亡阶段

锋面气旋进入消亡阶段后,气旋就逐渐与锋面脱离,成为一个冷涡,地面气旋中心的降压停止。该阶段气旋移动很慢,趋于准静止状态。以后由于地面磨擦作用而慢慢填塞消亡。

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实际上,气旋并不一定都经历四个阶段。如有的气旋没有发展就消亡了;有的则锢囚之后仍继续发展一个时期而不消亡;有的即使经历四个阶段,但各阶段的情况与上述也不尽相同。需要根据具体情况作具体分析。

 

锋面气旋的天气模型

 

锋面气旋的天气与锋面紧密相联,而且在气旋的不同发展阶段,其天气也是不同的。

锋面气旋在初生阶段,一般强度较弱,上升运动不强,云和降水等坏天气区域不大。

当气旋发展到青年气旋阶段时,气旋区域内的风速普遍增大,云和降水的分布模式如图。

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随着气旋进一步发展,冷暖锋逐渐靠近形成锢囚初期,气旋中心区出现了与锋面云带连接在一起的螺旋状云系,有时此螺旋云系可以绕气旋中心一圈以上。

锋面气旋进入消亡阶段后,原来年螺旋云系与锋面云带分离,云带中的中高云逐渐消散,致使螺旋云带断裂。在气旋中心附近出现了无云区,或仅有一些由于下垫面加热而形成的对流云。

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锋面气旋的再生和气旋族

 

副冷风进入的再生

当气旋发展到锢囚消亡阶段时,气旋后部的偏北气流携带的高纬度新鲜冷空气,与变性的冷空气之间构成新的温度对比,形成副冷锋。

 

两个锢囚气旋的合并加强

当第一个气旋锢囚后,移速减慢,开始减弱时,后面的第二个气旋还在发展,并开始锢囚,移速较快,赶上第一个锢囚气旋,结果,两者合并,气旋再度发展起来,这种再生气旋的发展与正涡度叠加有关。

 

气旋入海后加强

若气旋在大陆上发展到锢囚并已开始衰亡,当移动到海上后,又可出现再度加强,这是由于气旋入海后,有暖湿空气入侵气旋内部,有水汽凝结潜热释放。

 

第五节 中国的气旋活动

 

中国的气旋大致分两类:

北方气旋:活动于黄河以北、贝加尔湖以南的广大地区的锋面气旋。包括蒙古气旋、东北低压(东北冷涡)和黄河气旋等;

南方气旋:发生在长江中下游、淮河流域和湘赣地区的,称为江淮气旋;发生在东海地区的,称为东海气旋。

 

蒙古气旋 

发生和发展在蒙古人民共和国境内的锋面低压系统。一年四季均可出现,春秋季最多,特别是春季最多;冬夏两季最少。 

蒙古气旋的形成

蒙古气旋的形成过程,按气旋后部冷空气主力影响地区形势的特点,可以分为三类:

暖区新生气旋 

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冷锋进入倒槽形成气旋

当有宽广的暖性西北倒槽自中亚移来或到中国新疆北部一带发展起来时,它可伸向蒙古地区。当其发展较强时,往往在倒槽北部(蒙古中部略偏南的地区)形成一个暖性闭合低压,在冷空气未侵入前一般少动,当冷锋进入倒槽时即形成锋面气旋。 

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蒙古副气旋 

这类气旋形成过程与上两类不一样,它是在两股冷空气前方的相对低压区中形成的。 

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蒙古气旋的移动

蒙古气旋的移动主要受高空引导气流所引导。  

据统计,在蒙古发生的气旋基本上向以下三个方向移去:

(i)向东经过中国黑龙江省呼伦贝尔盟移去。

(ii)向东略偏南经过中国内蒙古自治区锡林郭勒盟西部沿东北平原、松花江下游移动。此条路径最为常见。

(iii)向东南经过中国华北、渤海、绕长白山经朝鲜移去。 

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蒙古气旋的天气 

蒙古气旋对中国北方地区天气影响很大,当它发展东移时,对内蒙古、东北、华北等地常造成大范围的大风、风沙、降水及雷暴等天气。

蒙古气旋的降水,一般出现在发展较强的气旋中心偏北的部位,其它部位多出现高云天气。  

黄河气旋 

在黄河流域发生的气旋称黄河气旋。一年四季均可出现,以夏季最多。是影响中国华北和东北南部地区一类重要的天气系统。 

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黄河气旋的发生发展过程

按照其生成地区的不同,一般可分成两类:

1、产生在河套北部的气旋

这类气旋的发展过程的形势是:在北纬40~45度高空有一纬向锋区,锋区上有一小槽自新疆移到河套北部地区,导致地面准静止锋上产生气旋。

 

2、产生在黄河下游的气旋

这类气旋生成前在中国东部近海为副热带高压控制,淮河以南处在高压南部,地面和高空都在西南气流控制下。

黄河气旋的移动和天气

1、移动

产生于河套北部的气旋,大部分向东北或偏东方向移到华北北部就减弱消失。产生在黄河下游的气旋,视引导气流方向的不同,大致有以下三条路径:

(i)东移入黄海,气旋不大发展。

(ii)向东北方向从山东半岛入海,气旋也不大发展。

(iii)向东北方向沿黄河北岸经渤海进入东北地区,气旋往往能得到发展。  

2、天气

产生在河套北部的气旋,由于无多大发展,维持时间也不长,只影响内蒙古中部地区的天气。

盛夏由黄河气旋引发的暴雨,必须有热带天气系统的参与。  

东北低压和东北冷涡 

东北低压

概述

东北低压是指活动于中国东北地区的锋面气旋,是中国气旋中发展最为强大的一种气旋,发展最盛时的直径可达1000~2000km,中心气压一般在990hPa左右,个别强的可达965hPa,其闭合环流可伸展到500hPa,甚至更高。  

东北低压的发生发展过程

  东北低压绝大多数是从外地移来的,原地产生的次数不多。按其来源可分为三类:

(i)气旋在贝加尔湖、蒙古和中国内蒙古一带生成后移入东北成为东北低压。该类占东北低压的大部分,其发生发展过程和蒙古气旋完全一致。

(ii)黄河气旋北上进入东北成为东北低压。

(iii)东北当地产生的低压。

东北低压的天气

东北低压的天气主要是大风、风沙、降水和雷阵雨。其中表现最强烈、最持久的是大风。

东北冷涡是指活动在中国东北地区,具有一定强度(有2~3条闭合等高线)的高空冷性涡旋。

东北冷涡的形成过程

(i)西风槽加深切断形成冷涡。在冷涡形成之前,高空槽后北部有暖平流切入,而在槽线后部有较强的冷平流。  

(ii)黄河气旋北上与东北低压合并,高空槽不断加深形成冷涡。这种冷涡形成并不常见,只有在夏季才会出现。黄河气旋北上要成为冷涡,地面上必须有两个或更多个低压配合活动,单有黄河气旋北上,不能形成冷涡。当黄河气旋北上和东北低压合并成大低压,引起高空槽不断加深时就会形成比较深厚的冷涡。  

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东北冷涡的移动和天气

(i)移动。冷涡的移向受周围系统的影响较大,特别是受两旁高压脊区气流的牵引更为明显。  

(ii)天气。东北冷涡的天气具有不稳定的特点。冬季有很大的阵雪,能见度忽好忽坏。阵雪天气可影响到内蒙古、河北北部及山东半岛。夏季,常造成东北、华北和内蒙古等地的雷阵雨天气。

 

江淮气旋 

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主要发生在以下三个地区:

长江中下游:西起宜昌,东到长江口的沿江两岸一二个纬度的地区,是江淮气旋发生最多的地区,占江淮据点旋总数的62%。其移动路径有两条,一条是向东北东方向经东海北部到日本海南部附近;另一条是向北东北方向经黄海到日本海。后一条路径的气旋,大部分可以获得发展。  

淮河流域:淮河沿岸一二个纬度内的地区,占江淮气旋总数的28%。它们绝大部分从海州入海,经黄海到日本海。

湘赣地区:即湖南、江西省地区,发生次数较少,只占总数的10%,它们大部分从长江口入海。  

江淮气旋一年四季都可以发生,但以春夏两季出现较多,特别是6月份是江淮气旋活动的最盛时期。

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江淮气旋的形成过程

形成江淮气旋的高空形势

(i)两脊一槽型。500hPa图上乌拉尔山附近为暖性高压脊,中国沿海大陆也有一明显的高压脊,贝加尔湖、蒙古和中国北部地区为两脊之间的大槽控制。

 

(ii)两槽一脊型。500hPa图上中国东北和乌拉尔地区为一槽,贝加尔湖地区为脊,中国中部地区上空为平直西风气流控制。

(iii)切变线型。700hPa图上东南沿海为副热带高压脊控制,从河西走廊东移的小高压与副热带高压之间形成一条东西向的切变线,其位置常在江淮流域一带。 

形成江淮气旋的地面形势

准静止锋上产生波动形成气旋。

冷锋进入倒槽,暖锋锋生形成气旋。

江淮气旋的移动与天气

1、移动

江淮气旋的移动主要受高空槽前气流的引导,路径和锋区走向一致。 

2、天气

江淮气旋生成之后,在长江、淮河及黄河下游广大地区都有会出现降水,降水区主要出现在700hPa槽线或切变线与地面锋线之间。

 

东海气旋 

概述

东海气旋对中国东海、东部沿海、台湾省以及朝鲜、日本的天气影响很大,常给这些地区带来大风和降水。

东海气旋在春季发生最多,冬季次之,夏秋两季最少。

东海气旋生成的形势及天气特征

产生东海气旋的形势主要有下列几种:

当大陆上变性冷高压由华中转向东南而逐渐入海时,原先位于高压前缘的冷锋常在南海附近静止下来或表现为极不明显的冷锋,这时在高压的后部常形成低压区,在低压区内往往有东海气旋生成。

产生于鞍形场内。地面图上,冷高压主体在蒙古中部或西部,其脊或分裂高压伸到长江以南地区,日本以南为太平洋高压脊控制,两者势力相当。中国东北地区有一低压逐渐加深,当其移到朝鲜附近加深时,东海地区正好处在鞍形场内。当有小槽从西伯利亚东移并在沿海地区加深时,可引导新的冷空气南下,在鞍形场内产生气旋。  

产生于“北涡南槽”形势下。850hPa和700hPa图上华东沿海有低涡,低涡南部常有一低压槽,构成“北涡南槽”形势。槽线近似南北向,且有明显的温度槽配合,槽前的台湾、东海至日本海一带的西南风可大于20m/s,有明显的暖平流,东海气旋即产生在低涡东南部的下方。当低涡东移时,地面图上对应有片雨区东移;当低涡东移到华东沿海时,原来控制东海地区的太平洋高压脊明显东退,在东海地区先有明显的三小时负变压中心出现,接着东海扪旋即产生。

 

 

第六节 热低压和温带反气旋

 

热热低压是出现在近地面层的无锋面气旋。它是浅薄而不大移动的低系统,一般到三四公里高度就不明显了。其水平尺度一般不大,小的直径仅二三个纬距,大的有五六个纬距。

 

热低压的形成过程

 

1、地面受热不均形成的热低压

地表受到太阳的强烈照射时,由于地表面热力性质的差异引起增温不均匀,增温快的地区,空气温度高于四周,在垂直方向上单位气压高度加大,则该地区上空的等压面向上凸起,产生向四周的气压梯度力。

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2、由暖平流形成的热低压

热低压的形成,除了局地受热不均作用外,还与暖区高空的强烈暖平流作用有关。

热低压形成后,一般很少移动,尤其是由地面受热不均形成的热低压,多数在原地消失。由暖平流形成的热低压,可以随高空南支西风槽一起移动。当有冷锋进入热低压时,由于水汽很少,空气干燥,一般都是晴热天气。

 

温带反气旋

 

活动于欧亚大陆西部、西北部和北部地区的温带反气旋,多数属于冷性结构,所以一般又称为冷性反气旋或冷高压。其中又分为两种冷性反气旋:

一种是温度分布不对称的移动性反气旋,它的活动大体上反映了冷空气的活动,它的南下常常会带来大量的冷空气,势力强大时可形成寒潮天气,是影响中国的重要天气系统之一;

另一种是温度分布对称的准静止反气旋,其强度随高度迅速减弱,仅影响源地的天气。

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冷性反气旋的发展

 

冷性反气旋的发展过程可以分为以下三个阶段:

初生阶段

冷性反气旋的初生阶段。近地面是一个高压脊,处在气旋后部的冷气团内,其前缘有锋系存在。

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发展阶段

当冷性反气旋形成之后,由于其后部暖流平流的作用,使温度脊更加明显,高压脊加强,脊前的负涡度平流加强,从而进一步又促使地面反气旋加强。这阶段磨擦作用和下沉绝热增温等不利因子随着反气旋的加强而加强,但有利因子仍占主导地位,因此反气旋能继续发展。

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消亡阶段

冷性反气旋的消亡过程有两种情况:

1.一种是随着温度的增高逐渐转变为暖性反气旋。

2.另一种是随着反气旋的移动,冷气团内温度逐渐升高,其前缘的冷锋逐渐减弱消失,反气旋在不利因子作用下逐渐减弱消失或并入副热带高压中去,这种情况东亚地区较为常见。

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冷性反气旋的天气特征

反气旋的天气由于所处的发展阶段、气团性质和所在的地理环境的不同而具有不同的特点。同时对某一个反气旋而言,随着反气旋结构变化、气团变化等,天气情况也在变化。

 

气旋与反气旋的比较 

地面气旋                                  地面反气旋

两种以上的气团                           一种气团

系统内存在锋面                           系统内无锋面

系统内有降水、大风                    系统内一般晴好

、低能见度等天气

随降水增大迅速增强                     强度变化较缓慢

高空槽前,暖平流                         高空脊前,冷平流

消亡前,停止发展阶段,             消亡或停止发展时,内部从

内部从上到下由冷空气占据         下到上,由暖空气占据

与发展有关的高空槽槽后              与发展有关的高空脊脊后有暖平流,    

有冷平流,槽发展                         脊发展

 

思考题 

名词:低压、气旋、高压、反气旋、气旋加深、气旋填塞、反气旋发展、气旋强度、反气旋强度、锋面气旋、达因补偿原理、气旋再生、气旋族、錮囚气旋、蒙古气旋、黄河气旋、江淮气旋、热低压、曲率涡度、切变涡度  

地面气旋或反气旋对应的高空系统是什么?什么原因造成这种配置关系?

地面气旋或反气旋的发展变化主要与什么因素有关?地形对气旋和反气旋有什么影响?

如何用位势倾向方程判断槽脊振幅的变化?如何诊断垂直运动的分布特征?

锋面气旋的形成大概有几种类型?各种类型分别具有什么特点?

由涡度平流或温度平流造成的锋面气旋中的加压或减压区的分布有什么特点?

锋面气旋再生的过程大概有几种?各有什么特点?

影响我国气旋、反气旋的时空分布特点是什么?

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