第三章4温带气旋与反气旋分析
天气原理第3章 03 温带气旋和反气旋的发展理论文档
槽后负涡度平流使槽后有正变高 3 气旋发展必伴有上升运动的发展，
反气旋发展必伴有下沉运动的发展 3 流场与气压场从不适应到达到新的平衡
地面，辐散对应有 反气旋性涡度生成， 以适应气压场，反 气旋发展
地面，辐合对应有 气旋性涡度生成， 以适应气压场，气 旋发展
适应原理：高层辐合有气旋性环流使风场向 气压场适应，下沉运动绝热增温抵消了冷平 流的作用，使地面加压不致过快；低层辐散 有反气旋环流使风场向气压场适应以及补偿 作用使地面加压不致过快
总结：槽中冷平流产生下沉运动并使高空槽加深 。
脊区有暖平流产生上升运动，使高压脊发展
负涡度平流造成的 附加反气旋式流场
图中仅仅描述了温带气旋在其发展中期某个 时刻的结构， 实际大气中气旋的发生发展要有一 个从生成到消亡的生命史过程 。
挪威学派的经典概念模式认为在气旋发生阶 段，可以把它看成是 具有气旋性切变的准静止锋 上的一个小扰动 。初始小扰动一旦发生，暖空气 稍稍上升到冷空气上面，波峰附近的气压就开始 下降。 在初始扰动发生以后，气压分布有利于在 波峰附近形成一个气旋环流 。
地面反气旋发展到最盛期，有闭合中心、闭合等压 线， 500hPa 也出现闭合等高线，温压场形势与初生 阶段类似，但温度场中心与高度场中心接近。动力 因子和热力因子达到最强后开始减弱
转为暖性反气旋或并入副热带高压中
3.3.2 温带气旋的生命史和天气
Bjerknes1919 年提出并经修改过的温带气旋基本模式
4.气旋发展的消亡期高空温压场（消亡阶段）
高空温压场近于重合，成为一个深厚的冷性涡旋，锋面移 出，动力和热力因子迅速减弱，摩擦作用使气旋消亡
天气学分析——第三章 气旋与反气旋
大气中存在着各种大大小小的涡旋，其中有的逆时针旋转， 而有的顺时针旋转，我们把它们中的大型水平涡旋，分别称为气 旋和反气旋。气旋与反气旋是造成大气中千变万化的天气现象的 重要天气系统。它们的发生、发展和移动对于各地区、各纬度之 间的热量交换、水汽输送和广大地区的天气变化有着很大的影响。 因此，研究气旋和反气旋的发生和发展规律是天气分析预报的一 项重要任务。 本章主要讨论大尺度温带气旋和反气旋的主要特征及其发生、 发展的机制。关于高空大型暖性高压、冷性低压及热带低压、副 热带高压等将在以后各有关章节讲述。
四、系统的空间结构
气压系统随高度的变化决定于气压场和平均温度场（或厚度 场）的配置情况，即温压场的结构。在静力平衡条件下，由于暖空 气中气压随高度递减比冷空气中慢，因此，即使底层等压面的高度 在暖空气中比冷空气中低，但到一定高度后，等压面高度在暖空气 中将会比在冷空气中高。这就是说，在一定高度以上，气压梯度或 位势梯度的方向，将由原在底层中从冷区指向暖区而变为从暖区指 向冷区。于是，原来在底层是高压的区域到高层对应位置的上空将 变成低压区域。因此，到达一定高度处，高压区便与暖区近乎重合， 而低压区便与冷区近乎重合。
反气旋的范围比一般气旋大得多，大的反气旋可以和最大的 大陆或海洋相比（例如：冬季亚洲大陆的反气旋，往往占据整个 亚洲大陆面积的四分之三）。
二、气旋和反气旋的强度
气旋、反气旋的强度一般用其中心气压来表示。气旋中心 气压值愈低，气旋愈强；反之气旋愈弱。
地面气旋的中心气压值一般在970—1010百帕之间。发展 的十分强大的气旋，中心气压值可低于935百帕。强台风中心 气压值还要低得多。
在气压场上，气旋又称低气压（简称低压），反气旋又称高 气压（简称高压）
《气旋与反气旋》课件
反气旋的形成也受到其他因素的影响，如地形、地表温度和湿度等，这 些因素可以改变气流的方向和速度，从而影响反气旋的形成和移动路径 。
气旋的特征
中心气压低，周围气 压高，具有强烈的上 升气流。
天气多变，通常伴随 着降水、大风、风暴 等天气现象。
。
风
反气旋中心气流下沉， 形成晴朗、干燥的天气
，风力较小。
气温
反气旋控制下，气温相 对较高，天气晴朗。
气压
反气旋中心气压较高， 周围空气向中心流动较
少。
04
气旋与反气旋的实例分析
实例一：飓风的形成与影响
总结词
飓风是气旋的一种，其形成与特定的气 象条件和地理位置有关，对人类社会和 自然环境造成巨大影响。
VS
详细描述
飓风的形成需要热带海面水温高、低气压 、风向辐合以及强对流天气等因素。飓风 的风暴潮、降雨和强风等灾害性天气可造 成严重的财产损失和人员伤亡。例如， 2005年的卡特里娜飓风给美国路易斯安 那州和密西西比州造成了巨大的破坏。
实例二：温带气旋对欧洲气候的影响
总结词
温带气旋是影响欧洲气候的重要天气系统之一，其活动对欧 洲的天气和气候变化具有重要影响。
副热带高压在夏季常常北移，导致南方地区出现高温和干旱，而北方地区则可能出现洪 涝和暴雨。例如，2013年夏季，副热带高压异常北移，导致中国北方出现大范围暴雨
和洪涝灾害。
05
总结与展望
总结
内容回顾
难点解析
梳理了气旋与反气旋的基本概念、形成机 制、分类以及影响等方面的知识点，帮助 学习者巩固所学内容。
气流从中心向四周辐 合，旋转方向北半球 为逆时针，南半球为 顺时针。
气旋与反气旋
气旋与反气旋一、引言气象学中，我们经常听到和讨论有关气旋和反气旋的概念。
气旋和反气旋是天气现象中常见的一个部分，它们对于天气预测和气候研究都具有重要的意义。
本文将介绍气旋和反气旋的定义、形成原因、分类以及与天气的关系。
二、气旋的定义和形成原因气旋是一个大气系统，它以某一方向为中心，空气旋转方向呈逆时针转动（在北半球）或顺时针转动（在南半球）。
气旋是由大气中的强烈垂直运动和水平运动形成的。
在大气中，气温、气压、湿度等因素的不均匀分布，会导致空气运动的不平衡，从而形成了气旋。
气旋的形成原因有很多，包括地球自转、地表的温度差异、地形的影响等。
地球自转产生了科里奥利力，使得气流受到了水平偏转的作用，从而成为了气旋的一个重要因素。
此外，地表的温度差异以及地形的影响也会导致气旋的形成。
例如，在地形高低起伏的地方，气流会因为受到地形的阻挡而形成气旋。
三、气旋的分类根据不同的尺度和形成位置，气旋可以分为很多种类。
以下是一些常见的气旋分类：1.中尺度气旋：中尺度气旋是指直径在几百到几千公里之间的气旋，它们通常在大型高压和低压系统之间形成，并且持续时间较长。
中尺度气旋可以是独立的天气系统，也可以与其他天气系统相互作用。
2.热带气旋：热带气旋是指在热带海洋上形成的一个大规模、持续时间较长的气旋系统，通常伴随着强风、暴雨和高海浪等恶劣天气。
热带气旋包括台风、飓风和热带风暴等。
3.温带气旋：温带气旋是指在温带地区形成的气旋系统，通常伴随着降水和变化多端的天气。
温带气旋在不同季节和地区表现出不同的特征，包括冷锋、暖锋和降雪等。
4.重力波：重力波是一种气旋的特殊形式，它是由空气流动的不稳定引起的，通常在地面遇到山脉或大规模的不平坦物体时形成。
四、反气旋的定义和形成原因反气旋是与气旋相对应的一个概念。
它是一个以某一方向为中心，而且空气顺时针旋转（在北半球）或逆时针旋转（在南半球）的大气系统。
与气旋不同的是，反气旋的旋转方向与气旋相反。
温带气旋与反气旋
下沉
天气状况
多阴雨天气
多晴朗天气
我国典型的 夏秋季影响我国东南沿海的台风 北方秋季“秋高气爽”的好
天气
天气
温带气旋（锋面气旋）
低
锋面气旋是一个呈逆时针方向旋转的
涡旋，自中心向前方伸展出一条暖锋， 向后方伸展出一条冷锋，冷、暖锋以 低压槽
南为暖空气，以北为冷空气。
冷锋
暖锋
• 气旋前部的暖锋天气
• (1)云系和降水 • 云系：向前伸展很远，尤其靠近气旋中心部分，云区最宽，
雨。如果是热带大陆气团，则由于空气干燥，无降水，最多只有一些薄 的云层。 • (2风 • 风力：一般3～4级，在附近出现副高，呈现“南高北低”天气形势时 ，可出现大风 • (3)能见度 • 暖区的水汽含量充沛时，移经冷海面时会形成平流雾，能见度不良
• 3)气旋后部的冷锋天气 • (1)云和降水
• 若是一型冷锋，云系依次为：Ns-As-Cs-Ci，出现连续性降水，宽度比
练习题： 2．下图表示①地处于北半球的低压区，箭头表示①地 的风向。四幅图中风向正确的是： （ ）
图2
练习题： 3、下列关于气旋、反气旋的叙述，正确的是：（ ）
A、低气压的气流由中心向四周流出 B、高气压的气流由四周向中心辐合 C、气旋过境时，常常出现阴雨天气 D、北半球反气旋空气逆时针方向流动
二、温带气旋和反气旋
中纬度地面气压系统最主要的两类是温带气旋和反 气旋。人们更关注地面气旋。
气旋——经常带来破坏性大风、暴雨、对流等，成 为所谓温带风暴。
反气旋——寒潮
2006-11-21
1
1、气旋 气旋是指在同一高度上中心气压比周围低、占有
三度空间的大尺度涡旋。 气旋（大气流场） ——低压中心（气压场） 气流：北半球——逆时针旋转 南半球——顺时针旋转 强度——以中心气压值表示
天气学原理和方法 第三章 气旋和反气旋
位势倾向方程（不考虑非绝热加热项）
2 2 f 2 ( ) fV g ( f g ) 2 p t 2 f 厚度（温度） (Vg ) 平流随高度 p p
地转涡度和 相对涡度的 地转风平流
的变化项
方程左端
2 2 2 f ( fm ) 2 2 2 ( ) (k l ) 2 2 p t t t
在中高纬度
f ~ 10
i j k V x y z u v w w v u w v u ( )i ( ) j ( ) k y z z x x y
绝对涡度与相对涡度
Va V Ve a e
绝对 涡度
相对 涡度
地转 涡度
由于大气做准水平运动，着重讨论水平面 上的旋转，即垂直方向的涡度分量
v u z x y
P坐标系中相对涡度的垂直分量
v u p x y
曲率涡度和切变涡度（自然坐标系中涡度 表达式）
V V V V s n Rs n V VK s n
水平无辐散大气中 绝对涡度守恒
d( f ) 0 dt
空气块A在西风气流下受到南北扰动后的路径
位涡及位涡守恒
f H
称为正压大气的垂直位涡度
位涡守恒
d f （ )0 dt H
AH const，A为气柱底面积， H为厚度 u v 1 dA x y A dt u v 1 dH x y H dt d( f ) 1 dH ( f ) dt H dt d f （ )0 dt H H增大，为辐合 H减小，为辐散
气旋
热力：锋面气旋和无锋气旋 地理：极地、温带和副热带反气旋 反气旋 热力：冷性和暖性反气旋
天气学原理：第3章 气旋与反气旋3
负变压中心， 变压风辐合
负涡度平流造 成的附加反气 旋式流场
槽后脊前，借助西北风将
负相对涡度从大往小方向
输送，有负的相对涡度平
流，使得温带反气旋上空
槽后脊前固定点负相对涡
度增大，同时在水平地转
偏向力作用下伴随水平辐
合，引起低层地面质量增
加，温带反气旋加压
(
)，此反气旋加
强发展。
负涡度平流造 成的附加反气 旋式流场
在这过程中，低层地面加压， 有正变压中心产生，变压风辐 散，高层水平辐合导致下沉运 动。由于下沉绝热增温，此气 柱膨胀，高层等压面高度升高 （ ∂φ > 0 ），因此槽后脊前有正
面已为冷空气所占据，成为冷性涡旋，
气旋开始减弱
(1) 温压场特征
a. 温度场仍落后于高度场，但低 中心和冷中心更加接近，高空 图上出现闭合中心，涡度平流 减弱
b. 高空出现暖舌，等高线与等温 线夹角减小，温度平流变小，
c. 地面气旋中心也发展到最强阶 段，闭合等压线增多，气旋开 始锢囚，
（2）地面变压场特征 a.动力因子作用减弱。 b.热力因子作用也减小 c.地面摩擦影响增大，相对成为 主要因子
子使地面气旋发展，高空系统移 动。 b. 热力因子使地面气旋前部减
＋ ＋ －－
压，后部加压，地面气旋移动，高
空槽加深。
地面变压区
c.此时地面摩擦影响很小。
天气原理第3章 -02-温带气旋和反气旋发展的相关方程(ppt文档)
水平无辐散，绝对涡度守恒
（2）忽略垂直平流项和倾侧项的作用，把涡度用地转涡度 来代替，得到准地转涡度方程
∂ ζg／∂ t +Vg •▽p(ζg+f ) = - (ζg+f ) D = (ζg+f ) ∂ ω ／ ∂ p
第三章 温带气旋与反气旋
3.2 气旋发展理论相关的方程
3.2.1 涡度方程 3.2.2 ω 方程的导出及其对气旋发展的讨论 3.2.3 位势倾向方程与西风带槽脊的发展
3.2.1 涡度方程
中纬度气旋的发生发展是天气动力学的中心内容之一， 涡度是表示流体质块的旋转程度和旋转方向的物理量。气旋、 反气旋是水平尺度比垂直尺度大两个数量级的大型涡旋，因 此气旋、反气旋的运动是准水平的，并且气流旋转垂直分量 占主导地位，因此气旋、反气旋的强弱可以通过涡度的垂直 分量 ζ 来描述。
3.2.2 ω 方程的导出及其对气旋发展的讨论
∂ ζg／∂ t +Vg •▽p(ζg+f ) = - (ζg+f ) D = (ζg+f ) ∂ ω ／ ∂ p
从涡度方程知道，涡度主要由气柱的伸缩 产生，因此，知道了垂直速度场ω ，就可以用 ω 方程来讨论气旋的发展问题。
上升
下沉
图a 上升与下沉运动
绝对涡度
a f
地转涡度 相对涡度
f 2sin
在大尺度运动系统中，相对涡度数量级一般是10-5， 在中高纬度地转涡度10-4，故在北半球中高纬度的大 尺度运动系统中，绝对涡度总是正值
温带气旋和反气旋
气旋和反气旋的比较
锋面气旋各部分天气特点
解释说明气旋族Leabharlann 温带反气旋1.冷性反气旋和寒潮
冷性反气旋发生于极寒冷的中 纬度和高纬度地区，如北半球 的格陵兰、加拿大、北极、西 伯利亚和蒙古等地，以冬季最 多见。
冷性反气旋
一、形成：在下垫面温度很低的条件下，由冷空气 堆积形成。 二、特点：1.势力强大
2.浅薄天气系统 3.水平范围大 三、天气：往往给活动地区造成降温、大风和降水。 中部：气流下沉，风速较小，容易形成逆温。 前方：偏北气流南下，有冷锋性质，气温降低， 风速较大，容易形成降水。 后方：暖锋性质天气。
亚洲大陆面积广大，北部地区冬 半年气温很低，南部又有青藏高 原和东西走向的高大山脉阻挡冷 空气南下，因而成为北半球冷性 反气旋活动最为频繁、发展最为 强大的地区。
寒潮
寒潮的危害
寒潮南下侵入我国时，其前缘有一条冷 锋作为前导，锋后气压梯度很大，造成 大风天气，伴随着大风而来的是温度的 骤降，常达10摄氏度以上，降温还可引 起霜冻、结冰。农作物遭受冻害，大风 吹翻船只，摧毁建筑物，破坏牧场，严 重的大雪和冻雨可压断电线、折断电杆， 造成通信和输电线路中断，交通受阻。
反气旋是指中心气压比四周气压高的水平空气涡旋， 也是气压系统中的高压。北半球反气旋中，低层的水 平气流呈顺时针方向向外辐散，南半球反气旋则呈逆 时针方向向外辐散。反气旋的水平尺度比气旋更大， 如冬季的蒙古—西伯利亚高压占据亚洲大陆面积1／4。 反气旋中心气压值一般为1020～1030hPa左右，最高达 1078hPa。反气旋中风速较小，地面最大风速也只有 20～30m／s，中心区风力微弱。
冷性反气旋和寒潮的区别和联系
2.移动性反气旋
是形成于高空锋区下方与锋面气旋相伴出现的水平范 围较小，强度不大的反气旋。它随锋面气旋一起自西 向东移动。 当出现气旋族时它位于两个气旋之间，又称居间反气 旋。 它的天气特征：东部具有冷锋天气特征，西部具有暖 锋天气特征，中心区附近天气晴朗，风力不大。移动 性反气旋当其发展壮大时可以变为强大的冷性反气旋。 无论移动性反气旋或冷性反气旋，当其移动向低纬地 区时，冷气团变性增暖，强度减弱，最后前缘锋面消 失，并入副热带高压
天气学原理：第3章 气旋与反气旋2
应用地转风公式：
ug
=−
1 f
∂φ
∂y
, vg
=
1 f
∂φ
∂x
∴ζξ gg =
∂vg ∂x
− ∂ug ∂y
=
1 ∇2φ
f
忽略了f随纬度的变化
φ ：位势
则（1）式变为：
∇2
∂φ
∂t
+
ϖ fVg ⋅ ∇( f
+ ςζ g ) =
f2
∂ω
∂p
－－－－（2）
两个变量： φ 和 ω ，想办法消去 ω
引入热流量方程
第三章 气旋与反气旋
§3.1 气旋、反气旋的特征和分类 §3.2 涡度和涡度方程 §3.3 位势倾向方程与ω方程 §3.4 温带气旋与反气旋 §3.5 东亚气旋与反气旋
§3.3 位势倾向方程与ω方程
§3.3 位势倾向方程与ω方程
在大尺度天气系统的演变过程中，大气基本上是作涡旋 运动的，且为准地转运动的，知道了涡度变化也就大致 知道了气压变化。因而可以利用涡度变化来作大尺度天 气形势预报。
若暖平流随高度减弱
即：
∂ ∂p
ρ (−Vg
⋅
∇T)
>
0
∴
∂φ ∝
∂t
4反气旋(船长,大副航海气象)
冷高压形成于寒冷的 中、高纬度地区，如北半 球的格陵兰、加拿大、北 极、西伯利亚和蒙古等地， 一年四季均有活动，冬季 最频繁。冷高压其势力强 大、影响范围广阔，往往 给活动地区造成降温、大 风和降水天气，是影响中、 高纬广大地区冬季最重要 的天气系统之一。冷高压 的范围一般比锋面气旋大 得多，最大的冷高压可与 最大的大陆或海洋相比。
我国一年四季都有冷空气活动，据统计冬半年 每3～5天活动一次，较强的7天。冬半年的全国性寒 潮平均每年约有3～4次，个别年份1次也没有。全国 性寒潮一般于9月下旬开始活动，直到第二年5月才 结束。3～4月是寒潮活动频数的最高峰，11月是次 峰。
反气旋
二、冷高压 (Cold High)
7.影响我国冷空气 的源地 t新地岛以东寒冷
反气旋
一、反气旋概述
5.反气旋分类： 根据反气旋产生的区域不同分为： 1)副热带反气旋 2)温带反气旋 3)极地反气旋 根据反气旋的热力结构分为： 1）冷性反气旋：活动于中、高纬度对流层中下层
的温带反气旋属此类，习惯上称冷高压。 2）暖性反气旋：出现在副热带地区的副热带高压
属此类。
反气旋
二、冷高压 (Cold High)
翻。大气层结稳定，使美国大陆西部炎热少雨，沙漠 化，海上可出现雾和层云； 西部：偏南气流，大气层结不稳定，多雷阵雨和雷暴 大风。若西伸脊伸到我国沿海，偏南微风，多形成平 流雾。 南部：一般天气晴好，若有东风波，热带气旋等天气 系统活动时，可产生雷暴、雷雨大风等灾害性天气。 西北和北部边缘：与西风带相邻，多锋面气旋活动， 上升运动强，常带来阴雨和风暴天气。 脊线北侧5-8度有降水区。
北半球
南半球
反气旋
一、反气旋概述
2.反气旋结构： 北半球低层风从中心以顺
典型天气过程分析—温带气旋4
典型天气过程分析—温带气旋4典型天气过程分析—温带气旋4温带气旋是一种典型的天气过程，常出现在高中纬度地区。
它是一种大型的气旋系统，形成于温带地区的气候边界，通常会带来强风、降水和变化多端的天气条件。
温带气旋的形成通常需要两种气团的接触，称为冷锋和暖锋。
冷锋是一条冷空气不断向低纬度地区前进的边界，暖锋是一条暖空气向高纬度地区移动的边界。
当两种气团相互接触时，会形成一条锋面。
在锋面区域，冷空气与暖空气的相互竞争会导致空气的上升和下沉，形成云层和降水。
同时，温带气旋还会受到地球自转的影响，使得气旋呈螺旋状，并形成旋转风。
温带气旋的发展经历着几个阶段。
首先是萌芽阶段，当冷锋和暖锋相遇并形成锋面时，会有较强的上升气流和云层的发展。
接下来是发展阶段，冷锋和暖锋的相互作用导致气旋系统的加强和旋转风的形成。
此时，降水会逐渐增加并向着气旋中心集中。
最后是消亡阶段，冷锋通过暖锋，气旋系统逐渐削弱，降水减少。
温带气旋对天气的影响是多样的。
在气旋前沿的暖锋区域，通常有大片的云层和连续的降水。
而在气旋中心的冷锋区域，常常伴随着冷空气的到来，气温下降，风力加强，并附带着阵雨或阵雪。
在气旋系统旋转的过程中，风力会从逆时针方向逐渐增强，形成强风区。
此外，由于温带气旋中心的旋转风，还会引起风向的变化，天气状况也会随之改变。
温带气旋对气候也有一定的影响。
由于温带气旋的不断形成和消亡，会导致气压的波动，使得气候变得多变。
在气旋系统过境时，冷、暖空气的相互交汇和上升下沉也会影响气温的变化。
此外，由于温带气旋的降水，使得高纬度地区的降水量较大，有助于维持这些地区的水资源。
总的来说，温带气旋是一种常见的天气过程，对天气和气候都有重要的影响。
通过了解温带气旋的形成、发展和消亡过程，我们能够更好地理解天气变化的原因，并做出相应的应对措施。
第三章气旋与反气旋
第三章气旋与反气旋Department of Atmospheric SciencesYunnan University第一节气旋、反气旋概述一、定义：气旋——气旋是占有三度空间，在同一高度上中心气压低于四周的大尺度涡旋。
在北半球，气旋范围内气流作逆时针旋转，南半球相反。
反气旋——反气旋是占有三度空间，在同一高度上中心气压高于四周的大尺度涡旋。
在北半球，反气旋范围内气流作顺时针旋转，南半球相反三、气旋和反气旋的强度1.用系统中心气压值来表示强度四、气旋和反气旋的分类1.气旋地理分类温带气旋锋前热低压高空暖平流2.反气旋对比：高低压环流的形成思考题1、举例说明那些属于冷高压、暖高压？并分析其形成原因？（提示气压倾向方程。
P73页）2、试分析夏季南亚高压与副热带高压的不同之处。
Department of Atmospheric Sciences第三章气旋与反气旋Department of Atmospheric Sciences第二节涡度和涡度方程一.涡度涡度——度量流体微团旋转的程度和方向（1）旋转越快，涡度的绝对值越大；（2）在北半球，气旋为逆时针旋转，为正涡度；反气旋为顺时针旋转，为负涡度。
二.三维涡度表达式ikj例：天气图上定性判断涡度∴脊线上为负涡度∂∂xy——③4．自然坐标系中涡度表达式u r cos=u Vβ⎧∂天气图上的应用：∂V绝对坐标系：—绝对速度—相对速度—牵连速度—绝对涡度—相对涡度—行星涡度a e V V V =+u r u r u r a V u r V u r e V u r ea ζζζr r r +=×∇上式，有：a ζr ζr e ζr6．绝对涡度r r，方向向东绝对涡度其垂直分量注意：北半球中高纬大尺度运动故：中高纬大尺度运动系统中，绝对涡度总是正值。
只有在反气旋涡度很强的区域4510~,10~−−f ξΩ+=r r r 2ζζafz a +=Ω+=ζϕζζsin 2)(0,0>>f ϕ0≈a ζ脊线：)(0为极大值ζζQ =∂∂s 槽向东移脊也向东移总结：相对涡度平流使得西风带波动向东移动，西风带波动不发展。
《天气学原理》4.2温带气旋和反气旋小结
§ 4.2 温带气旋和反气旋小结
1、基本概念
温带气旋、热低压、冷高压
2、温带气旋和反气旋的发展理论
Petterssen发展方程的推导思路、公式中各项物理意义的分析
3、利用准地转 方程分析产生垂直运动主要因子的作用
4、温带气旋发生发展的概念模型
各类型的形成过程、经典温带气旋形成时各阶段的主要特征
5、热低压形成的原因
复习思考题
1．什么叫气旋、反气旋？概述气旋分类。
2．气旋反气旋强弱，深厚浅薄是什么意思？
3．涡度定义、绝对涡度的表达式，自然坐标中涡度的表达式及意义4．涡度方程及各项的物理意义
5．简化的涡度方程式
6．准地转ω方程及各项的物理意义
7．地面气旋发展公式（Petterssen发展方程）及其推导思路，各项因子对气旋的发展、减弱有何影响？
8．叙述锋面气旋发展的四个阶段（波动阶段，发展阶段，锢囚阶段，消亡阶段）温压场的变化
9．举例说明地形对气旋的发展有何影响。
10．我国气旋常在什么高空形势下生成？试用涡度理论说明该形势下气旋生成的有利条件？
11．何为气旋的再生？什么条件下才会使气旋再生？
12．热低压的形成原因。
温带气旋和反气旋概述
温带气旋和反气旋概述
2007年7月18日济南大暴雨
◆当晚济南降雨量创历史纪录：一小时降雨量达151mm，两小时降雨167.5mm，三小时降雨量达180mm。
城市变成汪洋。
济南718特大暴雨，死亡34人,失踪4人，伤171人。
受灾严重。
全市直接经济损失高约13.2亿元。
地区，所以称为温带气旋。
气旋：在同一高度上中心气压低于四周的、占有三度空间的大尺度涡旋。
低压（气压场）
气旋（流场）：逆时针——北半球；顺时针——南半球
反气旋：在同一高度上中心气压高于四周的大尺度涡旋。
在北半球，反气旋范围内气流作顺时针旋转，南半球相反。
又称为高压。
水平尺度：最外围一条闭合等值线的平均直径
气旋：平均1000公里
反气旋：>>气旋，几千~上万公里大的：2000-3000km 小的：200-300km
气旋：中心气压平均：970~1010 hPa
中心气压越低，气旋越强
反气旋：中心气压平均：1020~1030 hPa
中心气压越高，反气旋越强
对温带气旋和反气旋，一般冬季比夏季强；
在同一季节冬季，气旋在海上比陆地上强，反气旋则陆地比海上强
—— “加深” 气旋：
——“填塞”
—— “减弱” 反气旋：
—— “增强”
强度：用相对涡度ζ 来表示
◆气旋（ζ>0）
ζ越大，气旋越强
◆反气旋（ζ<0）
ζ越小（绝对值越大），反气旋越强。
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一、温带气旋与反气旋发展的物理因子
1，高空的温度槽脊落后与高度槽脊是斜压性强的发展 槽脊
a) 冷平流使高空槽加深，暖平流使高空脊加强
b) 高空正、负涡度平流使高空槽脊东移
2，对地面气旋和反气旋 1）a 地面气旋在高空槽前脊后——有正涡度平 流，气旋性涡度增加，整层等压面高度降低，地 面减压，气旋发展，伴随上升运动 b 地面反气旋在高空槽后脊前——有负涡度 平流，反气旋性涡度增加，整层等压面高度升高， 地面加压，反气旋发展，伴随下沉运动
反气旋的中、下层，因有显著的
辐散下沉运动，一般来说，常是晴 朗天气。
位于两个气旋之间的规模较小的 反气旋的天气：前部具有冷锋后部 的天气特征，后部具有暖锋前部天 气特征。
规模特大而强的冷性反气旋（所 谓寒潮高压），从西伯利亚和蒙古 侵入我国时，能带下大量的冷空气， 使所经之地，气温骤降，风速猛增， 一般可达10－20米/秒，有时甚至可 达25米/秒以上。
a
b
二、 温带气旋生命史
（2）成熟阶段（图 c，d）
c
c
d
二、 温带气旋生命史
(3) 锢囚阶段（图 e，f）
e
f
二、 温带气旋生命史
(4) 消亡阶段（图 g，h）
e
f
锋
面
气
新生期：冷、暖气团对峙旋 Nhomakorabea的
形
成
与
成熟期：冷、暖锋相互入侵
消
亡
锢囚期：气旋趋于消亡
新生期：气旋生成 成熟期：气旋加深，降水扩大 消散期：冷、暖气团恢复对峙
四、锋面气旋的再生与气旋族
1，气旋的再生 消亡阶段的气旋，在一定条件下重新得到发展，
称为气旋的再生
①副冷锋进入而再生 新冷空气加入，斜压性再度加强而锋生
②两锢囚气旋合并加强 涡度迭加而锋生
③气旋入海而加强
大陆至海上水气增加（凝结潜热） 原因：
摩擦力减小
2，气旋族 同一条锋系上出现一串气旋系列，称为气旋族
2，形成过程 ①地方性热低风 下垫面的不均匀加热而形成
②冷锋前的热低压
冷锋前高空有强暖平流，造成地面减压面 形成
2，成熟阶段
特点：温度槽落有于高度槽，温度平流合涡度 平流均强烈加强，地面气旋加深，达到 最强盛阶段，出现数根闭合等压线，气 旋移速减慢，冷暖锋之间暖区缩小，辐 合上升和地面摩擦作用增强，但仍不占 主导地位。
成熟阶段
3，锢囚阶段
特点：高空槽达到最强，出现闭合低压中心，高空 涡度平流减弱，地面减压区偏离气旋中心， 温度槽上出现闭合冷中心，并且与高度槽趋 于重合，冷暖平流减弱，地面曲线中心逐渐 被冷空气控制，暖区抬到空中出现锢囚锋， 地面的中心与高空低中心趋于重合，移动缓 慢，辐合上升和摩擦作用站主导地位——气 旋由地面向高空填塞。
2) a 高空槽附近的冷平流区——地面加压，使 气旋，反气旋东移
b 高空脊附近的暖平流区——地面减压，使 气旋，反气旋东移
3，在斜压扰动中:
涡度因子使低层系统发展，高层系统移动 热力因子使高层系统移动，低层系统发展
二、 温带气旋生命史
早期的温带气旋模式是由 Bjerkenes 父子提出的。温带气旋的生命史共分为 四个阶段： (1) 波动阶段（图 a，b）
锢囚阶段
4，消亡阶段
特点：高空冷中心与低中心重合，涡度平流与温度 平流很弱，地面低中心与高空低中心重合， 成为深厚性低压，锋面脱离气旋消失，辐合 和摩擦使气旋填塞而消亡。
消亡阶段
三、温带反气旋的发展过程（P127 图3.14）
1，初生阶段
2，发展成熟阶段
3，消亡阶段 ①原地减弱消亡 ②变性减弱
五、气旋与反气旋的天气
1，锋面气旋的天气——阴雨天气为主 气旋前部具有暖锋天气特征 气旋后部具有冷锋天气特征 气旋的中部和前部辐合上升强——阴雨天气强 气旋在发展和锢囚阶段阴雨天气最强
锋面气旋的天气
锋面气旋天气特征
3. 反气旋的天气特征 反气旋的天气由于所处的发展、
气团性质和所处地理环境的不同而 具有不同的特点。
1，波动阶段（P215 图3.13）
特点： 在高空锋区上有发展浅槽，温度槽脊 落后于高度槽脊，槽前正涡度平流使 地面减压，初生成一根闭合等压线的 地面气旋，温度平流使气旋中的冷暖 锋形成，并使气旋前部减压，后部 加压，所以气旋一面快速东移，一面 发展，此 时，辐合上升和地面摩擦作 用均很小。
波动阶段
六、热低压——暖性的无锋面气旋
1． 定义 近地面加热，出现在700hPa以下的气旋性旋转称热低压。
基本特征 图形 ①暖性低压 ②浅薄系统——700hpa 以下 ③水平尺度小——300km ④有明显的日变化——中午强，早晚弱 ⑤原地生消，少移动 ⑥天气——晴天 如果湿度较大，有阵雨
强低压会造成大风