⑶絮状云:个体破碎,形状像棉絮团。潮湿气层中强烈湍流混合作用形成。
⑷荚状云:中间厚、边缘薄,云块呈豆荚状。荚状高积云、荚状层积云。局部上升、下降气流汇合而成。
7、人工影响云雨:
人工降雨就是根据自然界降水形成原理,人为补充降水形成必须的条件,促使云滴迅速凝结或并合增大,形成降水。
①人工影响冷云降水:影响云微物理结构,静力、动力催化,云内水相态不稳定性、云内热力不稳定性。人工产生冰晶:投入冷冻剂,干冰;引入人工冰核,碘化银。
②人工影响暖云降水:引入吸湿性核,食盐;引入表面活性物质,改变水滴表面张力状态,以利于形成大水滴并促使其破碎,加速链锁反应,从而形成降水。 8、降水分布:
特点:①有一个赤道降水最大值,位置与热赤道一样,略偏北半球;
②高纬降水总量很小;
③副热带纬度是个次低值,副热带高压区干旱区、其大陆东部夏季降雨量多。
原因:①空气温度对大气最大水汽含量的限制;
②纬向水汽输送主要由大气平流造成;
③海陆分布;
④山区的分布对盛行风影响,制约降水分布。
第四章 大气的运动
1、静力学方程:假设大气相当于地面处于静止状态,则某一点气压值等于该点单位面积上所承受铅直气柱的重量。
气压随高度递减快慢取决于空气密度、重力加速度的变化。
称为铅直气压梯度或单位高度气压差。 ①同一气压,气柱温度愈高,密度愈小,气压随高度递减愈慢,单位气压高度差愈大;反之; ②同一气温,气压值愈大,空气密度愈大,气压随高度递减愉快,单位高度差愈小;反之。 2、压高方程:
表示气压随高度增加按指数递减的规律。
3、气压变化的原因:气压变化实质是空气气柱重量增加或减少的反映,空气柱重量是其质量、重力加速度乘积。 空气柱质量变化主要由热力、动力因子引起。
热力因子:温度升高或降低引起体积膨胀或收缩、密度增大或减小及伴随气流辐合或辐散所造成的质量增多或减少。
动力因子:大气运动引起的气柱质量的变化;
①水平气流辐合与辐散 ②不同密度气团的移动
③空气垂直运动 4、作用于空气的力:
①气压梯度力:是个向量,垂直于等压面,有高压指向低压,数值等于两等压面间气压差除
以其间的垂直距离,表达式: 单位百帕/赤道度。气压梯度表示气压分布不均匀程度、由于气压分布不均而作用在单位体积空气上的压力。 气压梯度力是空气产生水平运动的直接原因和动力。
②地转偏向力:因地球绕自身轴转动而产生的非惯性力,称地转偏向力或科里奥利力。 ③惯性离心力:物体在作曲线运动时产生的,由运动轨迹的曲率中心沿曲率半径向外作用在物体上的力。
④摩擦力:两个相互接触的物体作相对运动时,接触面间产生的阻碍物体运动的力。 内摩擦力:速度或方向不同的相互接触的两个空气层间产生的一种相互牵制的力,主要通过湍流交换作用使气流速度发生改变,也称湍流摩擦力。
外摩擦力:空气贴近下垫面运动时,下垫面对空气运动的阻力。 ⑥ 大气运动方程:
5、地转风:气压梯度力、地转偏向力相平衡时,空气作等速、直线水平运动。方向与水平气压梯度力方向垂直,即平行于等压线。 背风而立,北半球高压在右、南半球在左,称风压律。 地转风速高纬大于低纬—气压梯度值高纬大于低纬。
6、梯度风:空气质点作曲线运动时,气压梯度力、地转偏向力、惯性离心力三力平衡时的风,称梯度风。
北半球,低压中的梯度风平行于等压线,逆时针旋转,高压顺时针;南半球相反。 低纬地区或小尺度低压中,如气压梯度力、惯性离心力都很大,而地转偏向力很小时,可能出现旋衡风。
梯度风、地转风都是作用于空气质点的力达到平衡时的风;梯度放风考虑了空气运动路径的曲率影响,比地转风更接近与实际风。
实际风与地转风、梯度风间出现偏差,形成偏差风。.
7、摩擦层中风随高度的变化:受摩擦力、气压梯度力随高度变化的影响。 埃克曼螺线,是风速矢端迹图。
8、大气环流:指大范围大气运动状态。 形成主要因素:①、太阳辐射作用; ②、地球自转作用; ③、地表性质作用; ④、地面摩擦力作用;
⑤、大气本身特殊性质
9、大气环流平均状况:
①平均纬向环流:⑴高纬地区:冬夏季都是一层很浅薄的东风带—极地东风带,主要分布在北大西洋低压、北太平洋低压的向极一侧i,其厚度、强度冬季大于夏季;
⑵中纬地区:从地面向上都是西风—盛行西风带。纬距上宽度随纬而增大。北半球冬季西风风速大于夏季;南半球海洋抑制静止气压系统发展,西风风速比北半球强,
风向也更稳定。
⑶低纬地区:自地面到高空是深厚的东风层-热带东风带或信风带。是纬
向风带中风向最稳定、风速较大、活动范围广阔的风带。 北半球夏季南亚、非洲西风系统—赤道西风带。
②平均水平环流:水平环流指纬向环流受扰动后发展起来的槽、脊和高、低压环流。
在北半球对流层中,高层的平均水平环流形式是西风带上存在着的大尺度平均槽、脊。 在中高纬对流层低层,海陆性质、地表起伏不平引起热力、动力变化,使环流沿纬圈不均匀性更显著,水平环流在月平均海平面气压分布图上表现为高、低压系统。
冬夏季平均气压图上的高、低压系统-大气活动中心。太平洋高压、大西洋高压、阿留
申低压、冰岛低压常年存在,强度、范围随季节变化—常年活动中心;南亚低压、北美低压、西伯利亚高压、北美高压季节性存在—季节性活动中心。
③平均经圈环流:在南北沿经圈垂直剖面上,由风速平均北、南分量和垂直分量构成的平均环流圈。
北半球三个经向环流圈:低纬环流圈(直接热力环流圈 正环流圈)哈得莱环流圈;中纬环流圈(间接热力环流圈 逆环流圈)费雷尔环流圈;高纬环流圈(直接热力环流圈)极地环流圈
经向环流圈都有季节性移动,北半球夏季北移、冬季南移。赤道地区东西方向存在纬向热力直接环流圈—沃克环流圈—大尺度东西热力差异引起。
④急流:风速30m/s以上的狭窄强风带。 温带、副热带、热带东风急流。
第五章 天气系统
1、气团:指气象要素在水平分布上较均匀的大范围空气团。 形成条件:①范围广阔、地表性质较均匀的下垫面;
②有个能使空气物理属性在水平方向均匀化的环流场。
2、锋:由两种性质不同的气团相接触形成,由于气团占有三度空间,因而锋是三度空间的天气系统。
3、暖气团:气团温度高于流经地区下垫面温度的。水汽丰富,易形成云雨天气。移向冷区时引起流经地区地面增温,气团底部失热变冷,气团温度直减率减小,气团趋于稳定,有时发展成逆温层,以致暖气团中热力对流不易发展,呈现稳定性天气;暖气团中湍流作用较强,形成层云、积层云、毛毛雨、小雨。
4、冷气团:气团温度低于流经地区下垫面温度的。形成干冷天气。移向暖区时,气团低层吸热增温,气团温度直减率趋向增大,层结稳定度减小,对流运动易发展,可能形成不稳定天气。如冷气团来自海洋,水汽较多,可能出现积状云,产生阵性降水天气。
我国境内气团,其他地区移来的变性气团,主要是极地大陆气团、热带海洋气团。 5、暖锋天气:典型云序:卷云、卷层云、高层云、雨层云,暖锋降水主要发生在雨层云内,多是连续性降水,降水宽度随锋面坡度大小变化。(暖锋下冷空气较潮湿,气流辐合、湍流作用形成层积云、积云;锋上暖空气降下雨滴在冷气团中蒸发,水汽含量饱和,经扰动产生碎积云、碎层云;饱和凝结现象在锋线附近地面层,形成锋面雾。)夏季暖空气不稳定出现积雨云、雷雨等阵性降水;春季暖气团水汽含量较少出现高云,降水少;春秋—江淮流域、东北地区,夏季—黄河流域。
6、冷锋天气:根据移动速度快慢分一型冷锋(移动缓慢、锋面坡度较小)、二型冷锋(移动快、坡度大)
7、准静止锋天气:坡度比暖锋更小,云区、降水区比暖锋更广,降水强度较小,持续时间长,造成细雨连日不止的连阴天气。分两类:
①云系发展在锋上并有明显降水。华南准静止锋;冷锋南下冷气团消弱、暖气团增强演变而成,天气与第一型冷锋相似,锋面坡度更小、云雨区更宽,降水区不限于锋线地区,可延伸到锋后大范围,降水强度较小为连续性降水。 ②主要云系发展在锋下,无明显降水。昆明准静止锋,南下冷空气被山脉所阻呈准静止状态、锋上暖空气较干燥且滑升缓慢,产生大规模云系、降水,锋下冷气团变性含水汽较多,沿山坡滑升,加上湍流、混合作用易形成积云、雨层云,连续性降水。
8、锋生、锋消:锋生锋的生成或加强过程;锋消锋的消失或减弱过程。主要标志:冷、暖
气团间水平温度梯度大小和变化。水平温度梯度加大—锋生,反之。
自由大气中大气水平运动、垂直运动、非绝热过程造成锋生、锋消。 水平气流辐合(锋生)、辐散(锋消);空气垂直运动;空气热量交换。 9、大气长波:指波长较长、波幅较大、移动缓慢、维持时间较长的波动。
10、阻塞高压:简称阻高,是温压场较对称的深厚的暖性高压。特征:①有闭合高压中心,位于50°N以北;②维持平均时间5─10天,有时可达20天以上;③沿纬向移动每天不超7─8个经度,常呈准静止状态,有时西退。
11、切断低压:温压场较对称的冷性气压系统。
12、极地涡旋:简称极涡,极地高空冷性大型涡旋系统,是极地大气环流组成部分。 13、高空低压槽:又称高空槽,是活动在对流层中层西风带上的短波槽。四季出现,春季频繁。
14、切变线:指方向或风速分布不连续线,是发生在850hPa或700hPa等压面上的天气系统。 15、气旋:占有三度空间的中心气压比四周低的水平空气涡旋,又称低压;
反气旋:占有三度空间的中心气压比四周高的水平空气涡旋,又称高压; 温带气旋:指具有锋面结构的低压,又称锋面气旋。 16、锋面气旋结构:
从平面看,逆时针旋转涡旋,中心气压低,自中心向前伸展一个暖锋,向后伸展一个冷锋,冷、暖锋间是暖空气,以北是冷空气,锋面上暖空气螺旋式上升,锋面下冷空气扇形扩展下沉;
从垂直面看,气旋高层是高空槽前气流辐散区,低层是气流辐合区,气旋前部、中心有气流上升,后部有气流下降。
17、锋面天气:决定于气旋温压场、空气稳定度、水汽条件、高空环流形势及气旋发展阶段,随地区、季节有差异。气旋前是宽阔暖锋云系及连续性降水天气,后是较狭窄冷锋云系、降水天气,中部是暖气团天气;如暖气团水汽充足、不稳定,出现层云、层积云,下毛毛雨、有雾,如气团干燥生成薄云无降水。
18、锋面气旋演变过程:
①初生阶段:随锋面波动开始、发展,冷空气向暖空气侵袭,暖空气向冷空气扩展,在波动前方形成暖锋,后方形成冷锋。
②成熟阶段:高空温压场振幅增大,温度槽进一步接近高度槽,气旋中心气压继续下降,气旋式环流不断加强,冷暖锋进一步发展,出现系统性云系、降水。 ③锢囚阶段:高空槽进一步发展,出现闭合中心。
④消亡阶段:高空温压场近于重合,成为深厚的冷低压。
气旋发展过程由于条件差异而有不同。
19、寒潮:冷性反气旋南移时,造成冷空气袭击,如冷空气十分强大,给流经地区造成剧烈降温、霜冻、大风等灾害性天气,这种大范围强烈冷空气活动,称寒潮。
20、副热带高压:南北半球副热带地区常维持着沿纬圈分布的高压带。呈椭圆形,长轴大致同纬圈平行,是暖性动力系统。北半球主要分布在北太平洋西部、东部,北大西洋中部、西部墨西哥湾,北非,南半球南太平洋、南大西洋、南印度洋;夏季青藏高压、墨西哥高压。
①、结构:处于低纬环流、中纬环流汇合带,是由于对流层中上层气流辐合、积聚而成。结构较复杂,不同高度、季节、地区不同。
对流层中、下层,副高强度随高度升高增强,高压中心位置随高度向暖区偏移,因而高压中心与高温中心不完全重合,高压脊线不垂直。
副高去内温度水平梯度较小,高压边缘同周围系统相交缓,温度梯度明显增大,北部、西部更大。
副高内盛行下沉气流,在低层普遍形成逆温层,高压东部逆温层较厚、较低。 ②、天气特征:盛行下沉气流—晴朗、少云、微风、炎热为主。高压北、西北边缘与西风带天气系统相交缓,气流上升强烈,水汽较丰富,多阴雨天气;高压南侧是东风气流,晴朗少云,低层潮湿、闷热。
③、活动特点: ⑴、季节性:冬季位置最南,夏季最北,从冬到夏向北偏西移动,强度增大;自夏至冬向南偏东移动,强度减弱。南北移动表现出稳定少动、缓慢移动、跳跃三种形式,且有南北震荡现象;北进过程持续时间较久、移动较缓,南退过程经历时间较短、移动较快。
⑵、非季节性中短期变动,表现为半个月左右副高偏强或偏弱趋势及一周左右副高西伸东退、北进南缩的周期变化。--受周围天气系统活动影响引起的。
④、对我国天气的影响:副高是对我国夏季天气系统影响最大的天气系统。在其控制下产生干旱、炎热、无风天气。是相我国输送水汽的重要天气系统。其位置、强度关系东南季风从太平洋向大陆输送水汽的路径、数量,影响西南气流输送水汽状况。其北侧气旋、锋面活动频繁,常形成大范围阴雨、暴雨天气,成为我国东部重要降水带。
21、热带云团:从卫星云图上发现,热带地区存在大量深厚的由对流云组成的直径在100─1000km范围内的云区,称云团。根据其尺度、产生地区分:⑴季风云团,规模最大;⑵普通云团;⑶小尺度云团。
22、台风:台风形成、发展重要机制是台风暖心的形成,暖心形成、维持、发展需合适环境条件及产生热带扰动的流场:①广阔洋面;②合适的地转参数值;③气流铅直直切变要小;④合适的流场。
台风消亡条件:高温、高湿空气不能继续供给,低空辐合、广阔辐射流场不能维持及风速铅直切变增大等。造成这些条件的途径:①台风登陆后,高温、高湿空气得不到源源补充,失去维持强烈对流所需能源;低层摩擦加强,内流气流加强,台风中心被逐渐填塞、减弱以至消失;②台风移动到温带后,有冷空气侵入,破坏台风暖心结构,变性为温带气旋。 23、对流性天气特点:尺度小、生命期短,气象要素水平梯度大、天气现象剧烈,有很大破坏力,往往是种灾害性天气系统。
雷暴:由旺盛积雨云引起的伴有闪电、雷鸣、强阵雨的局地风暴。
飑线:带状雷暴群构成的风向、风速突变的狭窄强对流天气带。
龙卷:自积雨云底部伸出来的漏斗状涡旋云柱。龙卷伸展到地面引起强烈旋风,称龙卷风。
第六章 气候的形成
1、气候形成、变化因子:①、太阳辐射;
②、宇宙地球物理因子;
③、环流因子; ④、下垫面因子; ⑤、人类活动影响。
2、天文辐射:太阳辐射在大气上界的时空分布由太阳与地球间的天文位置决定,又称天文辐射。除太阳本身变化外,天文辐射能量主要决定于日地距离、太阳高度、白昼长度。 3、气候形成的环流因子:包括大气环流、洋流。
海洋与大气间通过一定的物理过程发生相互作用。组成复杂的耦合系统。海洋对大气主要作用给大气热量、水汽,为其提供能源。大气通过向下动量输送,产生风生洋流、海水