第四章 气旋与反气旋

反气旋
北 半 球
高
高
南 半 球
北半球高压中心
—— 顺时针方向 由中心向四周流出
南半球高压中心 —— 逆时针方向 由中心向四周流出
什么是反气旋？
反气旋又名高气压，它是中心气压高于四周的大
气涡旋。在北半球，反气旋内空气的水平流动呈
顺时钟旋转，在南半球做逆时钟旋转。
反气旋一般对应辐散下沉运动，所以反气旋
定义：
• 气旋：气旋是占有三度空间的，在同一高度上中心气压 低于四周而其周围是逆时钟旋转气流的大尺度涡旋称为 气旋。 • 低气压和气旋是一种天气系统的两种不同称谓 。 • 在北半球，低气压内的空气必然呈逆时钟旋转；在南半 球则呈顺时钟旋转。
低气压 和气旋 是一种 天气系 统的两 种不同 称谓。
气 旋 模 式 图
必要条件
• （3）垂直方向风速不能相差太大：上下层空气相 对运动很小，才能使初始扰动中水汽凝结所释放 的潜热能集中保存在台风眼区的空气柱中，形成 并加强台风暖中心结构。 • （4）要有足够大的地转偏向力作用：地球自转作 用有利于气旋涡旋的生成，它能使辐合气流逐渐 形成为强大的逆时针旋转的水平涡旋。地转偏向 力在赤道附近接近于零，向南北两极增大，台风 基本发生在大约离赤道5个纬度以上的洋面上。
西北太平洋 和南海一 带——台风 （typhoon）
大西洋、墨西哥 湾以及东太平 洋——飓风 （hurricane）
印度洋和孟加拉 湾——热带风暴 （tropical storm）
澳大利亚东海岸___ 热带气旋（tropical cyclone）
热带气旋的等级
2. 台风活动的地区和季节
就全球范围而言，平均每年有近80个台风生成，其中北半 球发生的台风数占全球总数的72%，而西北太平洋又是全 球台风发生频率最高的地区，占全球的37%，平均每年有 28个台风生成（表4.1）。台风一年四季皆可发生，但以 夏秋季节发生的频率最高。
台风灾害分布
西北太平洋 和南海一 带——台风 （typhoon）
大西洋、墨西哥 湾以及东太平 洋——飓风 （hurricane）
印度洋和孟加拉 湾——热带风暴 （tropical storm）
澳大利亚东海岸___ 热带气旋（tropical cyclone）
影响我国的台风多发源于西北太平洋和南海地 区，平均每年有7~8个台风在我国登陆，登陆的
气旋发展至最盛时期，自地面到 500毫巴高度均已成为圆形闭合环 流。地面冷锋逐渐追上暖锋，并 将地面暖空气上抬，气旋开始锢 囚。这时，云雨范围最大，强度 加强，风力增大，天气变化最剧 烈。但由于地面已为冷空气所占 据，成为冷性涡旋，因而气旋开 始减弱
天气：地面风速加大，上升气流强，水汽充 沛时云和降水加剧，云系对称分布于锢囚锋 两侧
第二节
台 风
主要内容
• • • • • • 1.台风的定义 2.台风活动的地区和季节 3.台风命名 4.台风的结构和天气 5.台风的生命史 6.台风的灾害
2005年8月底
2009年8号台风“莫拉克”带来的豪雨重创南 台湾 台湾灾害应变中心 25日表示，截至当天18时，“莫拉克”台风造成全台
在，也就是说空气质块在运动过程中存在着绕垂
直轴的旋转运动。因此，旋转速度可以用水平速
度的切变来加以描述。
v u z x y
如 0 ，空气质块作逆时针旋转，如果 0 ， z z
则表示空气质块作顺时针旋转。由上所述， z 是描写 水平速度场旋转特性的物理量。它表示了空气质块绕 垂直轴的旋转速度。
暖性反气旋
暖性反气旋是指中心温度比同高度四周暖的深厚的高压环流系统。按其出现位置 不同，又可分为两类：一类出现在中高纬度高空的暖性反气旋（阻塞高压），在 北半球它出现于阿拉斯加、北欧、乌拉尔山和鄂克次克海等地区；另一类出现在 副热带纬度的反气旋，在北半球出现在太平洋、大西洋和北非大陆等地。
三 什么是涡度？
从天气分析实践与理论中发现，在大尺度天气系统的演变 过程中，大气基本上是作涡旋运动，这种涡旋的变化直接 关系着天气系统的发生、发展和移动。而涡度就是用来描 述大气旋转程度的一个物理量。
涡旋运动——大尺度环流的旋转特征，宏观 涡度——流体质点块的涡旋特征，微观
• 涡旋运动是流体的一种基本运动形式，它表示了流 体的转动性质。
• 如有树叶落在河中时，由于河流中心的流速快，靠
近河岸的流速慢，于是树叶除向下游移动外，自身 还在发生旋转（如下图），在靠近左岸的树叶作逆 时钟旋转，而靠近右岸的树叶作顺时钟旋转。
小河中树叶的旋转
y u u x (a) y u1 v1 u2 x (b) (c) x y v2
当水平速度分布不均匀时，就有水平涡旋运动存
气旋沙尘云图实例
2000年４月14日中国西北地区的 可见光和近红外合成冷涡云图
2000年４月6日气旋大风与沙尘暴云图， 气旋锋后的黄色沙尘已经开始影响北京
2001年４月７日气旋与影响我国北方 地区的强沙尘暴
• 1999年４月３日 我国风云（FY1C）卫星观测到 的北太平洋温带 气旋可见光和近 红外合成云图 （国家卫星气象 中心提供）
北方气旋 45～55 °N 蒙古气旋 东北气旋 黄河气旋 黄海气旋 江淮气旋 东海气旋 南方气旋 25～35 °N
东亚地区的锋面气旋
东海气旋
南方气旋
（25º -35º N）
江淮气旋 蒙古气旋 东北气旋
锋面气旋 北方气旋
（45º -55º N）
黄河气旋 黄海气旋
2、东亚气旋的路径：日本以东或东南方洋面； 我国东北地区；朝鲜、日本北部地带
热带海洋是台风的“老家”
必要条件
• （1）热力条件：台风发生、发展必须要有 足够大的海面或洋面，同时海面水温必须 在26~27℃以上。这是扰动形成暖心结构的 基础。 • （2）初始扰动：要使条件不稳定大气的不 稳定能量得以释放，使其转变为发展台风 的动能，必须有一个启动机制，这就是低 层的初始扰动。低空像这样的扰动有赤道 辐合带涡旋、东风波等。
低
气旋一般
对应辐合
上升运动，
所以气旋
通常象征
阴雨天气。
1. 气旋的水平尺度
气旋的水平尺度 以最外围的闭合 等压线的直径长 度来表示。
气旋的水平范围很大，一般有1000千 米，大的可达3000千米，小的也有数 百千米。
2. 气旋的强度
气旋的强度一般用它的中心气压表示。中 心气压越低，强度越强。地面气旋的中心 气压值一般在970~1010百帕之间 。
第四章
气旋与反气旋
第一节
气旋和反气旋的天气学 特征及其分类 台 风
第二节
第一节
气旋和反气旋的天气学 特征及其分类
主要内容
• 气旋的定义、天气特征及分类 • 反气旋的定义、天气特征及分类 • 涡度
气旋
北 半 球
低 低
南 半 球
北半球低压中心 ——逆时针方向由 四周向中心流入
南半球低压中心 ——顺时针方向由 四周向中心流入
热带低压和热带扰动均不编号。
3. 台风的命名
在现代，对于台风，世界上各个国家和地区， 有着不同的叫法。1998年在香港召开的世界
气象组织台风委员会会议决定为提高各国
人民防台抗灾意识，加强国际区域合作，将
给西北太平洋地区的台风及热带风暴，取用
统一的亚洲名称。
1949年，美国总统哈里斯.杜鲁门视察福罗里达 洲时，该地正遭大西洋第一个飓风，后来就命名 该飓风为哈里斯，不久又一次受到飓风扫荡，人 们将其尊称为总统夫人贝斯。
台风高发区
而南大西洋 和东南太平 洋则极少有 热带气旋生 成，赤道上 （无柯氏力） 也没有热带 气旋生成， 绝大部分热 带气旋出现 在南北纬 5°~20°地 区。
台风生成的必要条件
台风经常在热带洋面生成，确保足够的水 汽,且都是由热带扰动发展起来的，但热带 扰动并不都能发展成台风。台风生成必须 具备特有的条件。
台风高发区
而南大西洋 和东南太平 洋则极少有 热带气旋生 成，赤道上 （无柯氏力） 也没有热带 气旋生成， 绝大部分热 带气旋出现 在南北纬 5°~20°地 区。
风的垂直切变大
海温较低
3. 台风的命名
热带气旋采用了4位数字编号，前2位数字 表示年份，后2位数字表示当年热带气旋的 顺序号。
如2009年第8号台 风“莫拉克”，其 编号为0908，表示 的就是2009年发生 的第8个风暴级以上 的热带气旋。
温带气旋的强度冬季比夏季强，海 洋上比陆地强
3. 气旋的种类
根据其形成和活动的地理区域 可分为： 温带气旋 气 旋 热带气旋 按照气旋的热力结构可分为： 地方性气旋 无锋气旋 冷涡 热带气旋 气旋 锋面气旋
地方性气旋
1. 热低压：一种无锋气旋，一般只出
现在近地面层，3~4km就不明显的暖性 低压系统，浅薄少移动。 分为：地方性热低压和锋前热低压 热地压发展强烈时也会出现大风和沙尘 暴（云贵高原夏季的偏南大风）
3、移速：平均30-40km/h，慢15km/h，快 100km/h
• 锋面气旋就是与锋面结合的低气压（气旋）。 • 与其他天气系统一样，锋面气旋也有初生、成熟和消亡 三个阶段。在东亚地区，锋面气旋的生命史一般不超过 5天 。
波动阶段
原先地面上有一条静止锋，锋 北面是冷空气，锋南面是暖空 气，冷空气自东向西运动，暖 空气自西向东运动，当冷空气 向南插入锋下，暖空气向北抬 升，并出现1～2条闭合等压线
天气：气旋强度不大， 坏天气区域小
发展阶段
随着波动的发展，气压进一步 下降，闭合等压线增加，冷空 气进一步向南推进，冷锋附近 出现阵雨或阵雪，暖锋前也出 现降水，降水区域扩大。随着 气旋的发展，低层扰动逐渐向 高层发展，气流作螺旋式的上 升，高空低槽也逐步加深。
天气：气旋强度加大， 风速加大
锢囚阶段
时间在5月~11月，主要集中在7~9月，就登陆
地段而言，南起海南北至辽东半岛均可有台风
登陆。
（1）菲律宾群岛以东和 琉球群岛附近海面 （2）南海中北部的海面
台风的范围和强度
• 台风的范围以其最外围 近似圆形的闭合等压线 为准，直径一般为 600~1000千米。 • 小的直径只有 200~300Km;最小的只有 100km，俗称“豆台风”
消亡阶段
气旋发展的最后阶段，暖空气 仅残留在地面东南角，低层 整个气旋中心辐合加强，地 面加压，已变为冷性涡旋， 低压中心部位开始填塞。从 地面到500毫巴左右的闭合环 流减弱，上升运动已消失， 气旋减弱，以至消亡
天气：云、降水减弱，云底抬高 卫星云图上云消散
1983年6月2日00Z GMS-2 IR气旋波云系
地方性气旋（无锋气旋）实例
• 新疆塔里木盆地的气旋（热低压），引起 大风和沙尘暴。 • 夏季云贵高原热低压（气旋），引起偏南 大风 • 青藏高原东侧四川盆地的气旋… • 华北平原锋前热低压在冷锋侵入后演变为 锋面气旋产生云雨天气。
锋面气旋
东亚气旋：沿着对流层500hPa或700hPa气流的方向移动，并 最终移向阿留申群岛及其以东的北太平洋海域。
461人死亡、192人失踪、46人受伤。
莫拉克台风，使台湾南部地区遭受了24小 时内1200毫米、3天2900毫米降水量的特 大暴雨，冲毁桥梁20座。卫星云图似“有 人泼水”。像人形的云团，是今年第9号 台风“艾涛”。
莫拉克
8月8日，台湾屏东县林边乡市区变成水乡
1.台风的定义
定义：是发展强烈的 热带气旋,可生成于 除南大西洋以外的所 有热带洋面上. 发生 在热带海洋上空具有 暖心结构的强烈气旋 性涡旋，总伴有狂风 暴雨，常给受影响地 区造成严重灾害。只 是因为发生的地域不 同，在名称上有所差 异。
3. 反气旋的种类
根据反气旋形成和活动的地理区域分：
极地反气旋 反气旋 温带反气旋 副热带反气旋
按照反气旋的热力结构，则可将其分为： 冷性反气旋 反气旋
亦称冷高压。出现于近地气层的浅薄高压系 统，一般到3—4公里高度以上就不明显了。 在中、高纬度的寒冷地区，有大量冷空气积 聚，当上空辐合气流占优势时，就会形成冷 性反气旋。中心气压值一般在1040百帕以 上，强者可达1070百帕以上。
象征晴好天气。
1.
反气旋的水平尺度
以最外围的闭合等压线的直径长度来表示。反气旋 的水平尺度一般比气旋大。大的占据整个亚洲大 陆的3/4，小的直径仅数百千米。
2. 反气旋的强度
地面反气旋的中心气压值一般在1020~1040百帕，中 心气压愈高，表示反气旋愈强。
平均而言，温带的气旋和反气旋冬季强于夏季，海 上的气旋强于陆上的，陆上的反气旋强于海上的