天气原理第3章 03 温带气旋和反气旋的发展理论文档
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槽后负涡度平流使地面反气旋发展 2 槽前正涡度平流使槽前有负变高，
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
（三）温带反气旋的发展
温带反气旋生命史分三个阶段：
初生阶段 发展阶段 消亡阶段
通常是从冷锋后部的一个微弱的地面高压脊发展的
温度场落后于高度场，地面高压脊位于高空高压脊前部， 地面气旋后部的冷气团南缘为通过地面气旋的锋带
第三章 温带气旋与反气旋
3.3 温带气旋和反气旋发展理论
3.3.1 温带气旋发展的物理过程 3.3.2 温带气旋的生命史和天气 3.3.3 气旋的再生和气旋族
3.3.1 温带气旋的发展
基本概念 准地转适应（流线与等高线平行） 斜压性（等压面上有等温线，等温线越密
集，温度梯度越大，热成风越大，斜压性越强） 高低层配置（低层：地面；高层： 500hPa ）
非绝热加热因子对气旋发展的作用 ：
若有足够水汽，则上升运动区有水汽凝结， 潜热释放 ，会部分抵消上升绝热膨胀冷却的作 用，气柱降温不至于太快 ，高层减压变慢，使 得高层可维持较强的辐散，使低层减压增强， 气旋发展更快，上升运动也增强
（二）温带气旋的发展
温带气旋的发展经历了四个阶段
波动阶段 发展阶段 锢囚阶段 消亡阶段
热力因子使地 面系统前移
气旋中心和反气旋中心没有温度平流，热力 因子不起作用
槽前脊后正涡度平流使地面减压 槽后脊前负涡度平流使地面加压
动力因子使地 面系统发展
高空： 暖平流使脊加强 冷平流使槽加深
热力因子使 槽脊发展
槽前脊后正涡度平流使槽前 出现负变高
槽后脊前负涡度平流使槽后 出现正变高
动力因子使 槽脊前移
1.气旋发展的初生期高空温压场(波动阶段)
温度场落后于高度场，地面气旋位于高空槽前，温度平流 零线穿过气旋中心，气旋前部为暖平流后部为冷平流。但 高空未出现闭合等高线。
2.气旋发展的青年期高空温压场 (成熟阶段 )
温度场仍落后于高度场，但低中心和冷中心比前一阶段接近 （气旋中心的温度因上升运动而逐渐降低，故温度槽离气旋 中心越来越近），高空图上等高线曲率加大，地面闭合等压 线增多，气旋前部为暖平流后部为冷平流。
由于高空动力和热 力因子所造成地面 的变压和流场
高
地
空
转
槽
适
前： 应
槽前正涡度平流
气旋性 涡度增 加
高层风场 不适应气 压场
由地转偏 向力产生 高层辐散
气柱质量 减小（低 层减压）
低层气压 场不适应 风场
由气压梯度 力产生低层 辐合
产生上升 运动
达
适应原理
到 新 的 适 应
高层辐散负涡度延缓正涡度的增 加；上升冷却，气柱厚度减小， 气压场与风场适应；低层质量辐 合（补偿），在地转偏向力的作 用下产生风场向气压场的适应）
暖平流造成 的正变高
冷平流造成 的负变高
正涡度平流造成的 附加气旋式流场
高空，辐散有反气 旋性涡度生成，以 使气旋性涡度增加 不会太快
地面，辐合对应有 气旋性涡度生成， 以适应气压场
高空，辐合有气旋 性涡度生成，以使 反气旋性涡度增加 不会太快
地面，辐散对应有 反气旋性涡度生成， 以适应气压场
结论（高空槽前、后）： 1 槽前正涡度平流使地面气旋发展，
3.气旋发展的锢囚期高空温压场(锢囚阶段)
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，涡度平流和温度平流开始减弱，减压作用开始偏 离气旋中心。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，冷平流侵入气旋南部，地面低层已经被冷空气所 控制，摩擦作用相对增大为主要因子
影响气旋发展的主要因子 ： 热力因子（冷暖平流） 动力因子（涡度平流）
（一）斜压系统发展的物理过程及发展因子
温带气旋主要是在锋区发展起来的，有很大斜 压性，温度场位相落后于高度场，高空槽前地面为气 旋，槽后地面为反气旋。
高空形势：温度场 落后高度场
高空由于涡度平流 和冷暖平流而造成 的附加流场和变高
总结：槽前正涡度平流，促使地面气旋发展并产生上升运动
槽后负涡度平流，促使地面反气旋发展并产生下沉运动
高空槽区： 槽中冷平流
等压面间 厚度降低
气压场不 适应风场
在气压梯度力 的作用下产生 高层辐合
地面加压气 压场不适应
风场
在气压梯度力 的作用下产生 低层辐散
高层辐合 低层辐散 产生下沉 运动
达到 新的 地转 平衡
冷平流区： 500hPa 等压面下降，温压场不平衡，在气压 梯度力作用下，产生水平辐合，高层有负变高，低层有 正变压，产生辐散，为保持质量连续，必产生补偿性下 沉运动。
结论（槽脊区）：Biblioteka 1 槽区冷平流使槽加深，地面气旋后部 出现正变压
2 脊区暖平流使脊加强，地面气旋前部 出现负变压
地面：
气旋后部，反气旋前部为冷平流加压 反气旋后部，气旋前部为暖平流减压
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
（三）温带反气旋的发展
温带反气旋生命史分三个阶段：
初生阶段 发展阶段 消亡阶段
通常是从冷锋后部的一个微弱的地面高压脊发展的
温度场落后于高度场，地面高压脊位于高空高压脊前部， 地面气旋后部的冷气团南缘为通过地面气旋的锋带
第三章 温带气旋与反气旋
3.3 温带气旋和反气旋发展理论
3.3.1 温带气旋发展的物理过程 3.3.2 温带气旋的生命史和天气 3.3.3 气旋的再生和气旋族
3.3.1 温带气旋的发展
基本概念 准地转适应（流线与等高线平行） 斜压性（等压面上有等温线，等温线越密
集，温度梯度越大，热成风越大，斜压性越强） 高低层配置（低层：地面；高层： 500hPa ）
非绝热加热因子对气旋发展的作用 ：
若有足够水汽，则上升运动区有水汽凝结， 潜热释放 ，会部分抵消上升绝热膨胀冷却的作 用，气柱降温不至于太快 ，高层减压变慢，使 得高层可维持较强的辐散，使低层减压增强， 气旋发展更快，上升运动也增强
（二）温带气旋的发展
温带气旋的发展经历了四个阶段
波动阶段 发展阶段 锢囚阶段 消亡阶段
热力因子使地 面系统前移
气旋中心和反气旋中心没有温度平流，热力 因子不起作用
槽前脊后正涡度平流使地面减压 槽后脊前负涡度平流使地面加压
动力因子使地 面系统发展
高空： 暖平流使脊加强 冷平流使槽加深
热力因子使 槽脊发展
槽前脊后正涡度平流使槽前 出现负变高
槽后脊前负涡度平流使槽后 出现正变高
动力因子使 槽脊前移
1.气旋发展的初生期高空温压场(波动阶段)
温度场落后于高度场，地面气旋位于高空槽前，温度平流 零线穿过气旋中心，气旋前部为暖平流后部为冷平流。但 高空未出现闭合等高线。
2.气旋发展的青年期高空温压场 (成熟阶段 )
温度场仍落后于高度场，但低中心和冷中心比前一阶段接近 （气旋中心的温度因上升运动而逐渐降低，故温度槽离气旋 中心越来越近），高空图上等高线曲率加大，地面闭合等压 线增多，气旋前部为暖平流后部为冷平流。
由于高空动力和热 力因子所造成地面 的变压和流场
高
地
空
转
槽
适
前： 应
槽前正涡度平流
气旋性 涡度增 加
高层风场 不适应气 压场
由地转偏 向力产生 高层辐散
气柱质量 减小（低 层减压）
低层气压 场不适应 风场
由气压梯度 力产生低层 辐合
产生上升 运动
达
适应原理
到 新 的 适 应
高层辐散负涡度延缓正涡度的增 加；上升冷却，气柱厚度减小， 气压场与风场适应；低层质量辐 合（补偿），在地转偏向力的作 用下产生风场向气压场的适应）
暖平流造成 的正变高
冷平流造成 的负变高
正涡度平流造成的 附加气旋式流场
高空，辐散有反气 旋性涡度生成，以 使气旋性涡度增加 不会太快
地面，辐合对应有 气旋性涡度生成， 以适应气压场
高空，辐合有气旋 性涡度生成，以使 反气旋性涡度增加 不会太快
地面，辐散对应有 反气旋性涡度生成， 以适应气压场
结论（高空槽前、后）： 1 槽前正涡度平流使地面气旋发展，
3.气旋发展的锢囚期高空温压场(锢囚阶段)
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，涡度平流和温度平流开始减弱，减压作用开始偏 离气旋中心。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，冷平流侵入气旋南部，地面低层已经被冷空气所 控制，摩擦作用相对增大为主要因子
影响气旋发展的主要因子 ： 热力因子（冷暖平流） 动力因子（涡度平流）
（一）斜压系统发展的物理过程及发展因子
温带气旋主要是在锋区发展起来的，有很大斜 压性，温度场位相落后于高度场，高空槽前地面为气 旋，槽后地面为反气旋。
高空形势：温度场 落后高度场
高空由于涡度平流 和冷暖平流而造成 的附加流场和变高
总结：槽前正涡度平流，促使地面气旋发展并产生上升运动
槽后负涡度平流，促使地面反气旋发展并产生下沉运动
高空槽区： 槽中冷平流
等压面间 厚度降低
气压场不 适应风场
在气压梯度力 的作用下产生 高层辐合
地面加压气 压场不适应
风场
在气压梯度力 的作用下产生 低层辐散
高层辐合 低层辐散 产生下沉 运动
达到 新的 地转 平衡
冷平流区： 500hPa 等压面下降，温压场不平衡，在气压 梯度力作用下，产生水平辐合，高层有负变高，低层有 正变压，产生辐散，为保持质量连续，必产生补偿性下 沉运动。
结论（槽脊区）：Biblioteka 1 槽区冷平流使槽加深，地面气旋后部 出现正变压
2 脊区暖平流使脊加强，地面气旋前部 出现负变压
地面：
气旋后部，反气旋前部为冷平流加压 反气旋后部，气旋前部为暖平流减压