气象气候学天气系统.docx
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气象气候学天气系统
气象气候学-天气系统
1、什么是天气系统?
天气系统:
是指引起天气变化和分布的高压、低压和高压脊、低压槽等具有典型特征的大气系统。
2、什么是气团?
气团的形成需要什么条件?
气团:
气象要素比较均匀的大团空气。
形成条件:
范围广阔、性质均匀的下垫面;有利于空气物理属质在水平方向均匀化的环流场,如缓行的高压。
3、什么是气团的变性?
其变性快慢与程度受什么因素影响?
气团变性:
气团移至新的地区,与流经地区的下垫面相互作用,引起原有物理属性改变的过程;气团变性是经常的、绝对的,气团形成只是不断变性过程中一个相对稳定阶段。
影响因素:
流经地区下垫面与气压源地下垫面性质差异的大小、离开源地的时间的长短、空气运动状态的变化与气团本身的性质等。
4、为什么冷气团比暖气团更容易变性?
冷气团流经暖区,底层受热温度升高,层结不稳定度增加,湍流、对流容易发展,上下层混合加快,整团空气的性质发生变化;暖气团经流冷区,底层冷却,层结稳定度增加,限制了垂直运动的发展,上下层不易混合,变性较慢。
5、根据地理分类法可将气团分为哪些类型?
各类有什么特征?
冰洋(A)
极地(P)
热带(T)
赤道(E)
大陆(c)
Ac
Pc
Tc
E
海洋(m)
Am
Pm
Tm
6、根据热力分类法可将气团分为哪些类型?
各类的天气效应有什么不同?
依据气团与流经地区下垫面之间的热力对比,气团可分为暖气团与冷气团;冷暖气团的划分只是相对流经地区或邻近气团而言,两者之间并无温度高低界限。
暖气团含水汽丰富,常易形成云雨天气;但流经冷下垫面时,下部失热,稳定度增加,出现稳定天气;湍流作加较强时可形成层云、层积云和出现小雨、毛毛雨等天气。
冷气团常形成干冷天气;如流经热下垫面时,下部吸热而失稳,出现不稳定天气;含水气较多时,可出现积状云,产生阵性降水天气。
7、什么是锋面?
为什么锋面是倾斜的?
其倾斜角的大小与什么因素有关?
锋面:
是两种不同性质气团相交绥的地带,其宽度比气团要狭窄得多,常被看成是一个几何面;锋面与地面的交线称为锋线;伸展到对流层中上层者,称对流层锋,仅限于对流层低层者称近地面锋。
锋面坡度的形成与维护是地转偏向力作用的结果,其简化表达式为:
锋面坡度:
与锋面两侧温差(ΔT)呈反比,与两侧风速差(ΔVg)成正比,但温差增大时,风速差也增大,二者对锋面坡度的影响会相互抵消;与锋面两侧的平均温度(Tm)成正比,与纬度成正相关。
8、锋面附近的温度场、气压场风场各有什么特点?
温度场:
锋区温度水平梯度远大于单一气团内部,天气图上表现为等温线非常密集且同锋面近于平行;等温线密集区随高度增加不断向冷区一侧偏移;垂直方向可出现逆温。
气压场:
锋两侧气压倾向不连续,等压线横穿等压线时会产生折角,折角尖端指向高压,锋落在低压槽中(移动型锋);等压线与锋平行时,锋落在低压槽或相对低压槽即隐槽中(准静止型锋)。
风场:
地面风场具有气旋性(北逆南顺)切变(风速、风向不连续);暖锋前面风随高度向右偏转,冷锋后面,风随高度向左偏转。
9、一般根据什么对锋面进行分类?
分为哪几种类型?
一般根据锋两侧冷暖气团移动方向和结构状况,把锋分为四种类型:
冷锋、暖锋、准静止锋、锢囚锋
10、什么是暖锋?
其天气有何特征?
暖锋:
暖气团前缘的锋,锋后暖气团占主导地位,推动着锋面向冷气团一侧移动的锋。
天气特征:
坡度较小,约1/150;锋上常出现层状云系,距地面锋线越近,云层越厚;降水主要发生在锋前雨层云内,多连续性降水,夏季可出现积雨云、雷雨等阵性降水,春季降水较少;锋下冷气团一侧,常产生层积云和积云,锋线附近可形成锋面雾。
我国暖锋活动较少,大多伴随气旋出现;春秋季一般出现在江淮和东北地区,夏季多出现在黄河流域。
11、什么是冷锋?
其天气有何特征?
冷锋:
冷气团前缘的锋,锋后冷气团占主导地位,推动着锋面向暖气团一侧移动的锋;冷锋可分一型(慢行)冷静锋和二型(快行)冷锋;
慢行冷锋:
坡度较小,约1/100,锋前暖气团稳定多水汽时,产生与暖锋相似的层状云系,降水主要发生在锋后雨层云内,多稳定性降水,云区和雨区较暖锋窄;锋前暖气团不稳定时,地面锋线附近常出现积雨云和雷阵雨天气。
快行冷锋:
坡度大,约140-1//80,移动快,常形成狭窄而沿锋线排列的积状云带,产生对流性降水天气;夏季对流旺盛,常带来狂风暴雨;冬季锋前暖气团湿度较小、温度较低,对流较弱,形成与暖锋相似的层状云系,水汽充足时可形成范围不大的连续性降水。
冷锋在我国活动范围广,是影响我国天气的重要天气系统,冬季多快行冷锋,夏季多慢行冷锋。
12、什么是准静止锋?
其天气有何特征?
准静止锋:
冷暖气团势力相当或遇地形阻挡,锋面很少移动或处于来回摆动状态的锋;6小时内位置变化小于1个纬距。
天气特征:
与暖锋类似,坡度比暖锋更小,云区与雨区比暖锋更广,降水强度较小,持续时间长,可形成连阴天气;
地形准静止锋:
冷空气受山地阻挡而成,云系发展在锋下,无明显降水;暖空气干燥且爬升缓慢,不能形成大规模云系和降水;锋下冷空气变性含水汽较多,受山坡抬升和湍流、混合作用影响易形成层积云或雨层云,产生连阴雨天气;主要出现在华南、西南和天山北侧,冬半年为多。
衰退型准静止锋:
冷锋前进过程中,冷气团不断减弱、暖气团不断增强而形成,天气与慢行冷锋相似,但锋在坡度更小、云雨区更宽,降水强度较小,形成连阴雨天气,主要发生在春季我国江淮和华南地区。
13、什么是锢囚锋?
其天气有何特征?
锢囚锋:
当冷锋赶上暖锋,或两条冷锋迎面相遇,两锋间暖空气被抬离地面锢囚到高空,近地层冷暖锋合并而形成的一种锋;两条锋在空间的交接点,称为锢囚点;锢囚锋可分冷式锢囚锋、暖式锢囚锋和中性锢囚锋三种。
锢囚锋天气最显著的特征是锋面两侧均有降水;锢囚锋降水不仅由原来两条锋面带来,而且暖空气被锢囚抬升,而使锢囚点之上的云层变厚、降水增强;锢囚之下锋段依原暖锋或冷锋出现相应云系。
我国锢囚锋主要出现在东北、华北地区,春季较多。
东北地区的锢囚锋大多由蒙古、俄罗斯移来,多属冷式锢囚锋。
华北锢囚锋多是本地生成的暖式锢囚锋。
冬半年西北、华北与华东等地区,还出现地形锢囚锋。
14、有利于锋面生成或加强的条件有哪些?
利于锋面生成或加强的条件:
水平气流辐合、潜热释放;
✓水平气流辐合,可促使冷暖空气团接近,增大水平温度梯度,而有利于锋生;
✓暖气团水汽含量大,成云致雨主要发生在暖气团中,释放潜热主要集中在暖气团,有利于冷暖气团间温度梯度增大,而使锋面加强。
15、有利于锋面减弱或消失的条件有哪些?
利于锋面减弱或消失的条件:
水平气流辐散、空气垂直运动、空气与下垫面的热量交换;
✓水平气流辐散,可促使冷暖空气团远离,减小水平温度梯度,而有利于锋消;
✓γ<γd时,锋面冷空气一侧上升或暖空气一侧下沉,均会加大温度梯度,利于锋生,γ>γd时则相反;但实际垂直运动多是暖空气上升、冷空气下沉,无凝结发生时均利于锋消而不利于锋生。
✓冷暖气团与下垫面之间的热量交换,影响锋的生消;如冷气团和暖气团分别停留在更冷和更暖下垫面上,锋可得到加强;但大多数情况是冷暖气团移到相似的下垫面上,此时无论下垫面是冷还是暖,均有利于锋消而不利于锋生。
16.什么是气旋与反气旋?
与高低压有何不同?
其风场有何特点?
气旋:
中心气压比四周低的水平空气涡旋,北半球绕中心逆时针向内旋转,南半球相反;中心气压值越低,气旋越强;
反气旋:
中心气压比四周周的水平空气涡旋,北半球绕中心顺时针向外旋转,南半球相反;中心气压值越低,反气旋越强;
气旋、反气旋与低压、高压是同一现象的不同称谓,前者是从大气流场来看,后者是从气压场来讲。
17.什么是温带气旋?
其空间结构如何?
温带气旋:
中高纬度地区,具有锋面结构的低压,又称锋面气旋;
水平结构:
逆时针向内旋转的涡旋,自中心向前伸出一条暖锋,向后伸出一条冷锋;冷暖锋之间为暖空气;冷暖锋以北是冷空气;锋面上暖空气呈螺旋式上升,锋面下冷空气呈扇形下沉。
垂直结构:
高层是高空槽前气流辐散区,低层是气流辐合区;气旋中心和前部有上升气流,后部有下沉气流;低压中心轴线自下而上向冷区倾斜。
18.温带气旋的天气特征如何?
前方是宽阔的暖锋云系及相伴随的连续性降水天气;后方是较窄的冷锋云系和降水天气;中部是暖气团天气,如果暖气团中水汽充足而又不稳定,可出现层云、层积云,并下毛毛雨,有时还出现雾,如果气团干燥,只能生成一些薄云而没有降水
19.温带气旋是怎样产生和发展的?
锋面气旋既可由锋面波动发展而成,又可由地面弱低压(倒槽)受高空槽诱导发展而成。
锋面气旋发展的高空温压场理想模式:
高空温度槽落后于高度槽,且气旋始终处于高空槽的前下方。
锋面气旋的发展常分为初生、成熟、锢囚和消亡四个阶段。
20.低纬度地区有哪些主要的天气系统?
副热带:
副热带高压
热带:
热带辐合带、东风波、热带云团、热带气旋
21.什么是副高?
怎样形成的?
其结构如何?
受其控制地区的天气如何?
副热带高压:
即副热带高压带受海陆沿纬圈分布的影响,断裂成的高压单体,简称副高;
副高是由中纬和低纬环流在对流层中上层辐合聚积而成,常呈椭圆形,长轴大致同纬线平行,属暖性动力系统,常年存在于海洋,夏季可出现大陆高原上空(青藏高压和墨西哥高压)。
结构:
600-100hPa层以辐合为主,600hPa层以下以辐形为主,整层空气辐合大于辐散;
对流层中下层,高压中心与高温中心不重合,高压中心位置随高度向暖区偏移,下层暖中心夏季偏向高压脊线北侧冬季偏向高压脊线南侧;对流层中上层,高压中心与暖中心基本重合。
副高内温度水平梯度较小,边缘特别是北部和西北部边缘温度水平梯度明显增大;
副高范围内盛行下沉气流,低层普遍形成逆温层,尤其东部逆温层较厚较低;逆温层以上空气干燥,以下空气潮湿。
天气:
副高内部:
盛行下沉气流,晴朗、少云、微风天气为主;
北、西北部边缘:
与西风带相交绥,气流上升运动强烈,水汽较丰富,多阴雨天气;
南侧:
盛行东风气流,晴朗少云,低层潮湿、闷热,气旋与东风波活动时可产生大范围暴雨和中小尺度雷阵雨及大风天气;
东部:
冷平流且多下沉气流,逆温层低而厚,产生少云、干燥和多雾天气。
22.西太平洋副高的活动有何规律?
西太平洋副高是太平洋副高夏季位于西太平洋的一个分中心,常呈椭圆形;
西太平洋副高的活动位置存在多年变化,有时偏东南,有时偏西北;
西太平洋副高季节性活动具有明显的规律性:
冬季位置最南,夏季最北,从冬到夏向北偏西移动,强度增大;自夏到冬则向南偏东移动,强度减弱;南北移动不均匀,表现出稳定少动、缓慢移动和跳跃移动三种形式,且存在进中有退、退中有进的南北振荡现象;同时,北进过程时间长、移速慢,南退过程时间短、移速快;
西太平洋副高具有非季节性的中短期变动,主要表现为半个月左右的的偏强或偏弱,及一周左右的西伸东退、北进南退的周期变化;中短期变动多是受副高四周天气系统活动的影响而引起。
23.西太平洋副高对我国的天气有何影响?
(作业)
西太平洋副热带高压对我国天气、气候有重要影响,它的进退直接影响着我国的降水:
正常年份:
每年的三四月,副高影响我国南部沿海,南部沿海地区进入雨季,
五六月份到达长江流域,此时长江流域出现长达一月之久的"梅雨",
七八月到达华北东北,北方雨季开始,此时在长江流域可能出现"伏旱"天气,
九月副高回撤,北方雨季结束,
十月副高又回到南方,
十一月从大陆消失.
异常年份:
当副高长时间停留在南方,或者北移过晚,南方降水增多,形成洪涝,而北方干旱,
当副高北移过早或者长时间停留在北方,北方降水增多,形成洪涝,而南方出现干旱.
24.什么是青藏高压?
有何特点?
对我国的天气有何影响?
夏季出现在青藏高原及其邻域上空的对流层上部的大型暖高压系统,又称南压高压或亚洲季风高压;
青藏高压由夏季高原加热作用而形成,500hPa高度以下表现为热低压,其上高空才表现为高压,且越向高空高压强度越大,200-100hPa高度强度最大;
高压中心有上升气流,多对流活动;高压中心常作东西向摆动,可使西太平洋副高加强且西伸或北跳,影响长江中下游梅雨的异常。
25.什么是热带辐合带?
可分为哪两类?
各有什么特点?
热带辐合带:
南北半球信风带气流汇合形成的狭窄气流辐合带,又称赤道辐合带或赤道槽;常存在于对流层中下层;
热带辐合带分为季风辐合带和信风辐合带两种类型,前者是东北信风与赤道西风相遇形成的气流辐合带,后者是南北信风带直接交汇形成的辐合带;
季风辐合带:
位于东非、亚洲和澳大利亚;随季节南北移动较大,冬季移到南半球,夏季移至北半球;轴线随高度向南或西南倾斜;
信风辐合带:
位于东太洋、大西洋和西非;移动幅度小,常位于北半球,轴线几乎垂直。
26.热带辐合带具有什么重要的天气意义?
热带辐合带,是低纬度地区水汽、热量集中区域,可激发对流云、热带气旋等热天气系统的产生,卫星云图上常表现为绵延数千千米的东西向巨大离散云带。
27.什么是东风波?
不同地区的东风波在形成、结构与天气方面有何不同?
东风波:
副热带高气压偏向低纬一侧的东风气流受扰动而产生的波动,呈波状形式自东向西移动。
大西洋西部:
波轴随高度向东倾斜;槽前吹东北风,空气辐散下沉,天气晴朗;槽后吹东南风,气流辐合上升,形成云雨(原因:
对流层中低层东风风速随高度减小)。
太平洋东部:
波轴随高度向东倾斜(低空东风,高空常为西风);云雨天气发生在槽后气流辐合上升区;
太平洋西部:
波轴随高度向西倾斜(东风风速随高度的增加而增加);槽前气流辐合上升,湿层厚,多云雨天气;槽后气流辐散下沉,湿层浅,多晴好天气。
28.什么是热带气旋?
如何分类?
形成于热带海洋上、具有暖心结构、强烈的气旋性涡旋。
中心附近最大风速(m/s)
蒲福风力等级
参考气压(hPa)
热带低压
10.8-17.1
6-7
1005~999
热带风暴
17.2-24.4
8-9
998~989
强热带风暴
24.5-32.6
10-11
988~976
台风
32.7-41.4
12-13
975~961
强台风
41.5-50.9
14-15
960~940
超强台风
≥51
≥16
≤939
29.什么是台风?
台风如何命名?
台风是指风力到达12级以上的热带气旋
1959年开始,我国开始对出现在150ºE以西,赤道以北的西北太平洋的台风和热带风暴,按每年出现的先后顺序进行编号。
例如9901热带风暴、9903台风分别表示1999年出现在150ºE以西的第1号热带风暴、第3号台风。
1998年12月,马尼拉国际台风委员会第31届会议决定,2000年1月1日起对西太平洋和南海出现的热带风暴以上级热带气旋采用一套新命名方法:
命名表共有140个名称,14个亚太台风委员会成员各提供10个;分10组,每组14个,按每个国家和地区的字母顺序依次排列,命名表按顺序循环使用。
30.台风主要形成于哪些地区?
台风大多数形成于南北纬5-20º之间的高温洋面,主要发生于8个海区,南大西洋与南太平洋东部没有台风发生;
北半球台风(孟加拉湾和阿拉伯海除外)多形成于7-10月,南半球多形成于1-3月。
31.台风具有怎样的水平与垂直结构?
水平结构:
低层自外向内可分为大风区、涡旋区和台风眼区;外围大风区风速向中心急增,涡旋区是台风中对流和风雨最强烈区域,台风眼多呈圆形,风速迅速减小或静风;
垂直结构:
垂直方向大致可分为低层流入层、上升气流层和高空流出层。
32.受台风影响和控制地区的天气如何?
台风眼区云淡风轻;台风眼周围是高耸的云墙,与积雨云内上升和下沉气流互相冲击不同,云墙内只有上升而无下沉气流,常出现狂风暴雨天气但少雷暴;云墙外是数条积雨云或浓积云组成的内螺旋云带;外围是层积云或浓积云组成的外螺旋云带。
33.台风是如何形成的?
形成台风需要什么样的环境条件和流场?
摩擦作用使弱小热带气旋性系统产生向内部流动的气流分量,到中心辐合上升;
上升气流绝热冷却,释放潜热加热中心上空的气柱,形成暖心;
暖心使空气变轻,地面气压下降,气旋性环流加强;摩擦辐合量加大,向输送的水汽增多,暖心加强,地面气压继续下降;如此循环,直至增强成台风。
形成条件:
→广阔的高温洋面(高于26.5℃):
台风形成的首要条件,主要意义在于高温洋面可为大气提供大量高温高湿的水汽,使大气层结变得极不稳定而利于气流上升和减低地面气压,加强气旋性环流;西北太平洋低纬暖季海温可达30℃,成为全球台风发生最多的区域。
→合适的地转参数:
一定的地转偏向力才能不断使辐合气流形成气旋性水平涡旋,否则气流径直到达低压中心,发生空气堆积,中心填塞,气旋性涡旋不能形成;距赤道5个纬距以外的地区的地转偏向力才利于台风形成。
→气流垂直切变要小:
较小的气流垂直切变,利于使潜热聚积在同一铅直气柱中而不被扩散;如果风向、风速的垂直切变过大,潜热会迅速平流出去,不利于暖心的形成和维护,而不利于台风的形成和发展;西太平洋夏季风速的铅直切变很小,台风多发生的夏季;孟加拉湾和阿拉伯海铅直风速切变盛夏大而春秋小,旋风多形成于春末夏初。
→初始扰动(启动机制):
初始扰动中,摩擦辐合产生上升运动,使气块升至自由对流高度以上而使不稳定能量得以释放出来;常见的初始扰动场有热带辐合带、东风波等。
34.台风消亡的条件是什么?
怎样才能具备这些条件?
消亡的条件主要有:
高温高湿的空气不能继续供给;低空辐合、高空辐散流场不能维持;风速铅直切变增大等。
消亡的途径主要有:
移入陆地;滞留同一海面过久;移入水温低于26℃的洋面;遇上强烈垂直风切变;与西风带锋面融合,中心被冷空气侵入,变性为温带气旋;弱热带气旋受其他低压影响成为非气旋性雷暴或被其他强热带气旋吸收。
35.台风的移动主要受什么因素的影响?
西北太平洋地区的台风移动路径大体可分哪几条?
影响台风移动的主要因素:
内力,即地转偏向力南北差异引起的合力,台风初生时起作用;外力,即东风带的引导力,台风移动的主导力量;
西北太平洋台风的移动路径:
西移路径、西北路径和转向路径。
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