单站高空风图中冷暖平流分析:
根据热成风原理可知在自由大气中的某层:
a) 若有冷平流时,则该层中的风随着高度升高将发生逆时针偏转; b) 若有暖平流时,则风随高度升高将发生顺时针偏转。 例:在地面以上1~3km的气层中,风随高度升高而呈逆时针偏转,因此表示该气层中有冷平流; 在3km以上的气层中,风随高度升高是呈顺时针偏转的,表示该层中有暖平流。
单站高空风图在锋面分析中的应用:
例如,在上图中,DE较长,即2.5~3.0km的这一气层热成风较大,并且风随高度升高而作逆时针偏转,由此我们便可判断,在2.5~3.0km的气层中可能存在冷锋。(如上图蓝色箭头) 锋区强度判定:最大热成风线段愈长,则锋区愈强。
温度—对数压力图的构造和点绘:见PPT
温度—对数压力图中正、负不稳定能量及整个气层的稳定度分析: 定义:不稳定大气中可供气块作垂直运动的潜在能量。 求法:根据探空报告的各层气压、温度和露点值
? 绘出层结曲线 ? 露压曲线
? 绘出状态曲线
分析层结曲线和状态曲线之间所包围的面积,便可得到:不稳定能量(E) 层结曲线和状态曲线之间所包围的面积 ①正不稳定能面积,即位于状态曲线左方和层结曲线右方之间的面积(单位:cm2,1cm2面积等于74.5J/kg)。
②负不稳定能面积,即位于状态曲线右方和层结曲线左方之间的面积。 ③求出正、负不稳定能面积的代数和,这就是整个气层的不稳定能量。
正的不稳定能面积 负的不稳定能面积 温度—对数压力图中一些特征高度的识别:
① 抬升凝结高度(LCL)
定义:气块绝热上升达到饱和时的高度。
求法:
? 通过地面温压点B作干绝热线,通过地面露点A作等饱和比湿线,两线相交于C点,C点所在的高度就是抬升凝结高度。
? 有时,由于考虑到地面温度的代表性较差,也可用850hPa到地面气层内的平均温度及露点代表地面温度及露点来求以z。
? 近地面有辐射逆温层,此时可用辐射逆温层顶作为起始高度来求以LCL。 自由对流高抬升凝结高 度LFC 度LCL
② 自由对流高度(LFC)
? 定义:在条件性不稳定气层中,气块受外力抬升,由稳定状态转入不稳定状态的高度。 求法:
? 根据地面温、压、露点值作状态曲线,它与层结曲线相交之点所在的高度就是自由对流高度(D
点)。 ③ 对流上限
? 定义:对流所能达到的最大高度。
? 求法:通过自由对流高度的状态曲线继续向上延伸,并再次和层结曲线相交之点所在的高度,就是对流上限,即经验云顶
对流上限 自由对流高度LFC 抬升凝结高度LCL ④ 对流凝结高度(CCL)
? 定义:假如保持地面水汽不变,而由于地面加热作用,使层结达到干绝热递减率,在这种情况下气块干绝热上升达到饱和时的高度。 求法:
? 通过地面露点A作等饱和比湿线,它与层结曲线相交,交点F所在的高度,就是对流凝结高度。
? 当有逆温层存在时(近地面的辐射逆温层除外),对流凝结高度的求法是:通过地面露点作等饱和比湿线,与通过逆温层顶的湿绝热线相交之点所在高度即对流凝结高度。
自由对流高度LFC 对流凝结高度CCL 抬升凝结高度LCL
⑤ 对流温度(Ts)
? 定义:气块自对流凝结高度干绝热下降到地面时所具有的温度。 ? 求法:沿经过对流凝结高度F点的干绝热线下降到地面,它所对应的温度,就是对流温度(图)。
常用稳定度指标的求法: 沙氏指数(SI)
简化的沙氏指数(SSI) 抬升指标(LI)
最有利抬升指标(BLI) 气团指标(K)
斯拉维指标(Δ T)
强天气威胁(SWEAT)指标 理查孙数(Ri) KY指数
稳定层性质的判断:
对流凝结高度CCL
对流温度43
在TLlnP图上:
c) 逆温层的层结曲线随高度向右倾斜 d) 等温层的层结曲线是垂直于横轴的
逆温层、等温层或递减率小的层结等三种层结 都是稳定层,它们对天气的影响比较大。
今以逆温层为例,分类加以说明。 ① 辐射逆温
? 这是由于地表面强烈辐射冷却而造成的。 ? 一般厚度不大。
? 自地面起向上达几十米至几百米。
? 逆温层下限与下垫面接触,湿度较大。
? 逆温层顶上由于稳定层阻碍水汽向上输送,湿度较小(图3.13)。
② 扰动逆温
? 摩擦层内扰动混合作用使该层的层结曲线趋于干绝热线,这样就在扰动层与无扰动层之间发生稳定层,强的可达逆温程度。
它的特征是:
? 逆温层以下至地面之间层结曲线与干绝热线平行, ? 水汽分布比较均匀;水汽从逆温层上界开始急剧减少;
? 逆温层高度大致与摩擦层顶相吻合,离地大约1km以下(图3.13)。 ③下沉逆温
? 这是在整层空气下沉时由于气层压缩而形成的。 它的特征:
? 在空中一定高度上,气温与露点之差值很大,而且这差值是随高度升高而增大的(图3.13)。
? 以上是各种逆温层在温度一对数压力图上表现的一般特征。
? 实际情况有时也可能不像上面所说的那样典型。
? 有时往往几种原因混杂在一起,使逆温层性质不易判断。
在这种情况下,我们应根据逆温层出现的时间、地点和天气条件等加以具体分析,从而作出正确的判断
总温度、饱和总温度、干空气总温度:
Tt:总(比能)温度,Tt=Et/Cp,单位为K,总温度反映总能量的大小,并具有准保守性。(Et,单位气块的动能、位能、感热能和潜热能的总和成为该气块的“总能量”Et)