辅助天气图分析

辅助天气图分析
河北省气象培训中心
教学义； 了解空间垂直剖面图和时间垂直剖面图的 绘制和分析； 了解单站高空风图的填绘和分析。
剖面图有两种，即空间垂直剖面图和时间垂 直剖面图。空间垂直剖面图取水平距离（即剖 线）为横坐标，以高度或气压的对数为纵坐标。 在需要较详细地分析某一天气系统或某一地带 的天气情况时制作。时间垂直剖面图是以时间 作横坐标，以高度或气压的对数作纵坐标，用 来了解某一点（测站）上空一些气象要素随时 间的连续变化情况。



温度层结曲线是由探空资料点绘出来的，表示测站上 空气温垂直分布的情况，也称为环境曲线，它在各层 的斜率即代表各层的实际温度递减率γ； 露点层结曲线也是由探空资料得到的，表示测站上空 水汽垂直分布情况； 状态曲线是指气块上升过程中其温度的变化曲线，由 于气块在水汽未饱和时按干绝热递减率降温，在饱和 后按湿绝热递减率降温，因此状态曲线是由饱和点以 下的干绝热线和饱和点以上的湿绝热线组成
图3.1
d Z T

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位温： 气块从它原有的温度和压强经绝热膨 胀或压缩到标准气压（1000百帕）时所具 有的温度，在干绝热过程中，位温守恒。 它可以用来比较不同气压情况下的空气快 的热力差异，如稳定度问题。 一般情况下，温度是随高度的增加而 减小的，如果大气层结稳定，则等位温线 较为密集，且位温随高度递增。
高空风时间垂直剖面图
图上，各个时间所填写的气象要素和分析项 目可以根据工作需要来选择，常用的有温度、 湿度、风、气压（或位势高度）等。为了便于 比较，对于气温、气压和湿度等要素可绘成等 值线。 时间垂直剖面图，虽然不能表示同一时刻某一 垂直剖面上的大气状况，但能表示某一测站上 空大气状态随时间变化的情况。特别在研究某 一天气过程经过某一测站所引起的天气变化时， 它是一个很好的工具。
二、T-lnP图的应用


⑼ 对流有效位能 CAPE : 即气块在给定环境中绝热上 升时的正浮力所产生能量的垂直积分，是风暴潜在强 度的一个重要指标。在图上，CAPE正比于气块上升曲 线和环境温度曲线从自由对流高度（ LFC ）至平衡高 度（ELC）所围成的正面积区域。单位：J· kg-1。 ⑽ 对流抑制有效位能 CIN :CIN 正比于图上自由对流 高度下的负面积，表示要发生对流需克服的能量。 CIN 太大，抑制对流程度，对流不易发生；太小，不 稳定能量不易在低层积聚，易发生不太强的对流。
图3.3
（二）时间垂直剖面图
时间垂直剖面图以纵坐标表示高度或气压的对数， 以横坐标表示时间，时距可根据需要和观测资料的多 少而定。为了便于分析系统的过境时间，时间坐标的 方向，通常根据天气系统的移动方向来选择：对于天 气系统是自西向东移动的，剖面图的起始时间应列在 右端，时间从右向左推进（见图）对于天气系统主要 自东向西移动的，起始时间应列在左端，时间从左向 右推进。这样，在剖面图上分析出来的系统，可与等 压面图上的系统对照。例如，等压面图上西风槽前为 西南风，槽后为西北风，剖面图上槽线前后风的分布 也是如此。
图3.2 等温线与等位温线分布图
分析位温时，天气过程要能够满足绝热条件 或近于满足绝热条件，因此在有降水等非绝热增 温天气过程中，要考虑位温的变化，或改用其他 的保守参数，如：假相当位温。 假相当位温： 未饱和空气块先干绝热热线抬升到凝结高度 后，再湿绝热抬升，等全部水汽潜热释放出来， 且所有凝结物均落出气块，气块干绝热压缩到 1000百帕时所具有的温度。 假相当位温，在干绝热过程和湿绝热过程中 均守恒，因此在水汽较为充沛的地方或时段，分 析假相当位温。
二、T-lnP图的应用


常用特征高度和指数的意义及应用 ⑴ 抬升凝结高度LCL：指气块绝热上升达到饱和时的 高度。在T-lnP图上是通过地面温压点B的干绝热线与 通过地面露点A的等饱和比湿线的交点C所在的高度为 LCL。超过这个高度就有水汽凝结现象，故LCL的高低 反映了云底的高低。 ⑵ 自由对流高度LFC: 指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。 图上状态曲线与层结曲线的由下向上的第一交点 D 所 在高度为 LFC 。在此点之上气块的温度大于环境温度， 故即使不加外力，气块也能继续加速上升，使对流能 自由地得到发展， LFC的高低决定了对流所需抬升力 的强弱。
二、T-lnP图的应用


⑶ 对流凝结高度 CCL: 指假设地面水汽不变，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。在图上通过 地面露点A的等饱和比湿线与层结曲线交点F的高度即 为 CCL 。它是空气热对流开始凝结的高度，可用来估 计气团内部局地热对流产生的对流云云底高度。 ⑷ 对流温度 Tg ：指气块自对流凝结高度干绝热下降 到地面时所具有的温度。在图上，由 F 点沿干绝热线 下降到达地面时所对应的温度为对流温度Tg，Tg-T的 大小决定着局地热对流发生的难易，若地面加热使气 温能超过Tg，则就有发生热对流的可能，否则将不会 产生热对流。


⑺ 沙氏指数SI：SI=T500-TS，其中T500为500hPa上 的实际温度，TS是850hPa等压面上的湿空气团沿干绝 热线上升到达凝结高度后，再沿湿绝热线上升至 500hPa时所具有的气团温度。理论上SI负值愈大，愈 有利于不稳定。单位：℃。 ⑻ K指数: K=(T850-T500)+Td850-(T-Td)700，K指数 是一个经验指标，它同时反映了大气层结稳定度和中 低层的水汽条件。一般K值越大，潜能越大，大气越 不稳定。单位：℃。
二、T-lnP图的应用


⑸ 对流上限：为对流所能达到的最大高度，也是 经验云顶、平衡高度ELC。在图上，状态曲线与层 结曲线由下向上的第二交点E所在高度。 ⑹ 0℃层高度：指环境温度为0℃所对应的高度， 是形成冰雹条件的一个特征参数。一般在600hPa 上下，约4km高，有利于冰雹的产生。
二、T-lnP图的应用