凌风
游某地区长波系统发生某种显著变化后,接着以相当快的速度(一般大于基本气流的速度,也大于波动本身的移动速度)影响到下游地区长波系统的变化,最后使广大范围内的环流形势发生变化,叫做“上游效应”;反之,下游某地区长波系统的显著变化,也会影响到上游,使上游环流系统也随之发生转变,则叫做“下游效应”。在长波调整过程中,以上游效应最为重要。
这种上、下游效应可以用“能量频散”的原理来解释。实际大气中的波动是由不同振幅、不同频率、不同波长的简单波叠加而成的所谓“波群”。群波的移动速度称为群速度。若群速度与波长有关,则表示有“能量频散”。罗斯贝波就是一种能量频散波,因为它的群速度大于波传播的相速度。
6.简述大气环流季节变化的特征
北半球,冬季和夏季大气环流型式是基本的、稳定的,气环流的年变化基本上是冬季环流和夏季环流两种形式的交替,而春季和秋季为过渡季节,两次突变分别发生在北半球的六月和十月,相当于夏季和冬季的来临,突变以亚洲地区最为明显。
冬季环流向夏季环流转换的最主要特征:高原南部的南支西风急流消失
其他特征:南亚高压跃上高原,副高脊北跳到25N附近,高原上空东风急流建立,平均槽脊由三变四个。
夏季环流向冬季环流转换的最主要特征:高原南部的南支西风急流建立
具体来说:
(1)春季来临时的环流特征: 南支西风急流(即副热带急流)的强度在二月底三月初有一次显著的减弱,由60m/s减至40m/s左右,位臵仍在北纬30度以南。北支西风急流(即极锋急流)位于北纬40度附近,强度没有变化,为35~40m/s. (2)夏季来临时的环流特征:
六月初南支西风急流由北纬34度突然向北撤退至北纬40度以北,中心强度稍减弱。高空东风建立,副高脊线北移至北纬25度附近。西风带平均槽脊由冬季的三个变成四个。低层冬季风退缩到北方,且达到最弱的程度;夏季风在华南达有极盛,在华中盛行并开始影响华北。中国江淮流域和日本进入初夏梅雨季节。这次变化即所谓的“六月突变”。
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(3)秋季来临时的环流特征:
八月末九月初,南支西风急流强度显著加强,由30m/s增至50m/s并开始向南扩展,中心维持在北纬40度附近。高空东风开始南移。 (4)冬季来临时的环流特征: 十月中旬高空西风带明显向南扩展,东风带向南撤退,南支急流迅速建立并南移,基本稳定在北纬30度以南的平均位臵上。北半球西风带由夏季的四槽脊型变成冬季的三槽脊型,东亚沿岸平均槽明显加强,整个东亚地区高空为西风带控制。副热带高压向南退出大陆,地表上蒙古冷高压和阿留低压大大加强,基本变成冬季的型式。冬季中国的天气过程是寒潮过程。冬季冷空气强,影响范围也大,降温和大风是主要的天气现象。
大型降水
1.大型降水分析思路
【持久的作用时间】
1.降雨天气系统移动缓慢甚至停滞不动;2.多次重复出现降雨天气系统 (稳定的环流形式)
【充沛的水汽供应】
水汽的供应取决于两方面:1大气中水汽的含量多(T-Td<5oC)2水汽的输送和累积
【强烈的上升运动】
大尺度天气系统的作用并不是直接造成暴雨的原因,因为垂直速度很小,只有几厘米/秒,在水汽充沛的条件下,造成的降水只有1-2mm/小时或24-48毫米/天,最多达到中-大雨,而达不到暴雨。天气系统在暴雨形成中的作用是制约造成暴雨的中尺度系统的活动和造成水 汽的集中。
锋面抬升作用引起的大范围斜压性上升运动 低层辐合、高层辐散引起的大范围动力性上升运动,包括锋面、气旋、低涡、切变线、高空槽等西风带低值天气系统,也包括台风、ITCZ、东风波等热带天气系统,还包括低空急流、气流汇合带等流场系统以及热带云团等系统
中尺度系统引起的强烈上升运动,包括飑线、重力波、中尺度对流辐合体(MCC)、中尺度辐合线等,这种中尺度系统是直接造成局地大暴雨和烈性风暴的主要原因
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小尺度局地对流活动引起的上升运动 地形引起的上升运动 【有利的地形】 地形的强迫抬升
地形的辐合和阻塞作用,例如喇叭口地形
地形还可起到触发作用,抬升运动或背风波促使潜在不稳定能量释放,激发重力波、中尺度扰动
2. 局地强风暴
定义:局地强风暴指在强垂直风切变环境中局地发展起来的强大对流系统。强对流风暴常表现出尺度的组织型式,这些型式中常见的有超线单体风暴、多单体风暴及飑线等。 特点:
1)有一支倾斜的上升气流,倾斜方向可沿环境盛行风方向,或逆盛行风方向,使雨滴主要在上升气流的外面下降,而不致因降水的拖曳作用使上升气流减弱。
2)这支强风暴的上升与下沉气流呈有组织的分布状态,所以能维持稳定的结构,生命期可达几小时以上,比一般雷暴生命史长得多。 3)风暴的移动方向与平均风有明显的差异和偏离。
4)可以产生较激烈的天气,如暴雨、大风、冰雹、龙卷等。
以上特点中最主要的一条是强风暴能在风的强垂直切变环境中发展和有一支倾斜的强上升气流。
3. 强对流天气的形成条件
(1)位势不稳定层结
位势不稳定层结的建立主要决定于高低空水汽和热量平流的差异。 (2)水汽辐合和湿舌作用 为了使强风暴发生发展和维持,必需有丰富的水汽供应,这是风暴的主要能量来源
(3)低空辐合和上升运动 位势不稳定是潜在的,要使它转化为现实还必需有足够的接线员升外力,低空辐合就是抬升外力的一种。 (4)低空急流
低空急流与强对流的发生发展存在着密切的关系。 一是通过低层暖湿平流的输送产生位势不稳定层结;二是在急流最大风速中心的前方有明显的水汽辐合和质量辐合或强上升运动,这对强
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对流活动的连续发展是有利的;三是在急流轴之左前方是正切变涡度区,有利于对流活动发生。 (5)高空急流
1)在对流云前半部倾斜上升的气流中凝结释放的大量潜热,正是由于高空急流的强风将它吹到远方,从而不致于在云中造成潜热增暖的空气大量堆聚,使对流云发展的对流性不稳定层结受到破坏。 2)高空急流对应的对流层中下层区域为锋区,天气系统容易得到发展。
3)高空急流还有一种有利于形成冰雹的作用。 (6)环境风的垂直切变作用 1)使上升气流倾斜,因此不会因降水拖曳作用减弱上升气流的浮力。 2)可以增强中层干冷空气的吸入,加强风暴中的下沉气流和低层冷空气外流。
3)形成有利于强雷暴发展的位势不稳定。
4)提供位势不稳定释放和强雷暴发生的触发机制。 5)作用于强雷暴发展的组织机制。 (7)环境干空气 强风暴的重要特征,就是风暴单体前后分别有一支斜升气流和下沉气流共存。
环境干空气对风暴单体同时存在增强和减弱作用,这两种作用综合的结果,使云体很快地更替。 (8)地形作用 1)抬升作用 2)辐射作用 (9)其它条件
1)弧状云线与其它边界的相互作用 2)边界层外均匀加热的作用 3)水陆界面产生的对流发展
台风
1. 台风的结构
(1)气压场:地面:极低的中心气压和极大的水平气压梯度,靠近副高一侧梯度更大;高空:由于台风是暖心结构,自某一高度处,中转为高压区
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(2)温度场:眼区:眼区为暖心,自底层向上,暖心逐渐加强,至250hPa达最强,之后减弱(因为暖心形成原因是水汽上升释放凝结潜热,因此越向上越明显)。眼区中心等温线有向上突起(为台风中心的下沉逆温造成) 眼区周围:低层温度梯度小,中上层暖心周围眼壁附近温度梯度大。
(3)湿度场:明显的湿的内核区。中心下沉逆温相对湿度降低 (4)流场:
水平结构:外层区,风速向外减弱的螺旋云带;云墙区,有最强烈的对流和大风;眼区,风弱,干暖,少云,有下沉气流。眼区是热带气旋区别温带气旋额主要特征之一。
垂直结构:底层,流入层,气旋式流入,对应螺旋云带;中层,上升气流层,气旋性切向风速大,径向风速小,垂直气流强,对应云墙。高层,流出层,中心附近气旋式流出,外圈反气旋式流出。 (5)云系:眼区:下沉气流,云淡风轻,水汽多,逆温层下产生层积云;云墙:强对流,积雨云。
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