第三章中纬度天气系统-part1
第三章 第3讲 常见天气系统 课件—山师附中高三地理总复习(人教版)(共89张PPT)
进行合理解释。
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基础知识 自查
[基础自查] 锋与天气 知识清单 1.气团:水平方向上温度、 湿度 等物理性质分布比较均一的大范围空气。主要 分为暖气团和冷气团。
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基础知识 自查
[深化探究]
1.冷气团温度一定低,暖气团温度一定高吗?
提示 不一定。冷气团和暖气团都是一个相对概念,是与该气团到达地区的温度
相比较而言的。活动于高纬度地区的暖气团的温度一般低于活动于低纬度地区冷
气团的温度。
2.请说出“锋前”“锋后”的判断方法?
提示 “锋前”“锋后”是根据锋面移动方向即主动前进的气团移动方向来决定
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基础知识 自查
【辨析】 1.锋面一定位于低压槽,而不是高压脊 原因是低压槽两侧大气运动方向相对,冷暖气团会相遇;高压脊两侧大气运动 方向背离,冷暖气团不会相遇。如下图,甲为低压槽,易出现锋面;乙为高压 脊,不会出现锋面。
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核心考点 突破
考点一 锋面系统与天气
[真题体验]
把握命题来源
(高考经典题)2013年7月30日,我国西北某地出现强沙尘暴。下图示意该地当日14
时~24时气温、气压随时间的变化。据此完成(1)~(2)题。
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中高纬度天气系统
§5.2中高纬度天气系统§5.2中高纬度天气系统l高空主要天气系统l温带气旋和反气旋1、大气长波l定义波长较长(5000~7000km)、波幅较大(10个纬距以上)、移动较慢(小于10个经度/天)、维持时间较长(3~5天以上)的波动。
l大气长波控制地区的天气特点一般情况下等温线的位相落后于等高线,具有冷槽、暖脊的结构,槽前是暖平流、槽后是冷平流。
槽前对应着大范围的辐合上升运动的云雨区,槽后对应着大范围的辐散下沉运动的晴朗天气。
2、阻塞高压和切断低压1)阻塞高压l定义:是温压场比较对称的深厚的暖性高压,具有以下特征:①有闭合的高压中心,位于50°N以北;②维持时间5-7天,有时可达20天以上;③移动缓慢,常呈准静止状态,有时甚至向西倒退。
1)阻塞高压l阻塞高压是西风带长波槽和脊不断加强发展形成的。
l阻塞高压控制下的天气一般是晴朗的,但不同部位形成的天气有所不同。
2、阻塞高压和切断低压2)切断低压l定义:是温压场比较对称的冷性低压系统。
l是西风带长波槽不断加深形成的。
l常和阻塞高压相伴生成。
3、极地涡旋l是极地高空冷性大型涡旋系统。
l与极地低空的冷性高压相对应。
l有明显的季节变化4、高空低压槽和切变线1)高空低压槽l是活动在对流层中层西风带上的短波槽。
l根据温压场的配置情况可分为后倾槽、前倾槽和垂直槽。
l一般槽前有降水4、高空低压槽和切变线2)切变线l风向和风速的不连续线,发生在850hPa或700hPa。
l切变线两侧风向构成气旋式切变,两侧温度梯度很小(与锋的主要区别)。
l利于产生云雨天气4、高空低压槽和切变线3)低涡l中纬度中层大气中的一种强度较弱、范围较小的冷性低压。
在700hPa上比较明显。
l可产生云雨天气。
l经常出现在我国的西北地区和西南地区。
二、温带气旋和反气旋1、气旋和反气旋概述l定义气旋是中心气压比四周低的水平旋涡。
在北半球,气旋区域内空气作逆时针方向流动,在南半球则相反;反气旋是中心气压高四周气压低的水平旋涡。
高中地理人教版选修一课件第三章大气的运动第一节常见天气系统
1. 2.
因 。
气 现 象 的 成
解 释 常 见 天
天 气 系 统 ;
高 压 、 锋 等
分 析 低 压 、
运 用 示 意 图
,
学 习 目 标 :
台风“利奇马”于2019年8月4日15时许获得日本气象厅命名, 8月7日5时许被中央气象台升格为台风,8月7日23时许被中央气 象台进一步升格为超强台风,并继续向西北方向移动,向浙江 沿海靠近,并于8月10日1时45分许在浙江省温岭市城南镇沿海 登陆,登陆时中心附近最大风力有16级,这使其成为2019年以 来登陆中国的最强台风和1949年以来登陆浙江第三强的台风; 随后其纵穿浙江、江苏两省并移入黄海海面,又于8月11日20时 50分许在山东省青岛市黄岛区沿海再次登陆,登陆时中心附近 最大风力有9级,此后其移入渤海海面并不断减弱,最终于8月 13日14时被中央气象台停止编号。
当冷锋过境时,常出现较大的风,云层增厚,并出现雨、雪天气。 冷锋过境后,冷气团占据原来暖气团的位置,气温下降,气压上升, 天气转晴。 冷锋在我国一年四季都有,尤其在冬半年更常见。
(2)暖锋: 暖锋是暖气团主动向冷气团移动的锋。
暖气团沿冷气团徐徐爬升,冷却凝结产生云、雨。当暖锋过境时, 云层加厚,多形成连续性降水。暖锋过境后,暖气团占据原来冷气团 的位置,气温升高,气压降低,天气转晴。
A.暖气闭有时在锋面之上,有时在锋面之下
B.锋面两侧的气温、气压差异不显著
C.锋面都向暖气团一侧倾斜
D.冷、暖气团的交界面叫锋面
答案:;;。 解析:1.图甲中冷气团主动移向暖气团,故图甲为冷锋;图乙中冷气团 被迫后退,故图乙为暖锋。故选B。 2.结合上题分析可知,图甲所示天气系统为冷锋,图乙所示天气系统为 暖锋。冷锋过境后,冷气团取代原来暖气团的位置,气温下降,气压 升高,天气转晴;暖锋过境后,暖气团取代原来冷气团的位置,气温 升高,气压降低,天气转晴。故两图所示天气系统过境后,出现的共 同天气现象是天气转晴。故选D。 3.由于冷气团冷而重,暖气团暖而轻,冷气团插入暖气团下面,将暖气 团抬离地面,两个气团的交界面是锋面。锋面呈倾斜状态,且向冷气 团一侧倾斜。锋面两侧的气温、气压有明显的差异。故选D。
3.3天气系统-高二地理课件(湘教版2019选择性必修1)
低压槽
低压槽
从低压延伸出来的狭长区域, 好比地形上的山谷
高
从高压延伸出来的狭长区域, 好比地形上的山脊
探究二 气旋、反气旋与天气
案例探究二
1、低压与气旋、高压与反气旋有何区别? 2、低压槽、高压脊分别描述等压线图上的那个部位? 3、气旋、反气旋的风向如何绘制?
探究二 气旋、反气旋与天气
低压
单位:hPa 水平气压梯度力
农场,还可能造成人员伤亡事故。 有利影响 ➢ 寒潮南侵带来大范围的雨雪天气,缓
解了冬天的旱情,使农作物受益。 ➢ 寒潮带来的低温,是目前最有效的天
然“杀虫剂”减轻来年的病虫害。
知识拓展:寒潮
积雪的好处:
雪水氮化物含量高,使土壤中氮素大幅度提高 雪水加速土壤有机物质分解,增加土壤有机肥料 大雪覆盖在越冬农作物上,起到抗寒保温作用 减少病虫害、病菌。
好处
①台风带来了丰沛的淡水。 ②使地球保持着热平衡 ③台风还能增加捕鱼产量。 ④缓解伏旱
危害
①狂风 ②暴雨 ③风暴潮
探究二 气旋、反气旋与天气
风向
气压梯度力
高
高
单位\hPa
半球 气流运动
北半球
水平 顺 时针由中心向
四周辐 散
南半球
水平 逆 时针由中心向
四周辐 散
二者 垂直
下沉
探究二 气旋、反气旋与天气
探究一 锋与天气
昆明准静止锋位于云贵高原,主要由 南下的冷空气和西南暖湿气流受云贵高 原地形阻滞演变而形成;云层低而薄, 易形成连续阴雨天气。
多出现于冬季,其间出现日数约占全 年1/2;锋区位置多在贵阳与昆明之间, 略呈西北——东南走向。
贵州高原“天无三日晴”便同昆明准 静止锋活动有关。
中高纬度天气系统
长度来表示。 度:以中心气压值表示。
3
低压(气旋)和高压(反气旋)系统
1、低压中心与高压中心
低
高
单位:hpa 单位:hpa
低压中心
高压中心
2、低压与气旋
低
低
单位:hpa
单位:hpa
北半球气旋
南半球气旋
气旋:北逆南顺 旋转辐合
3、高压与反气旋
高
高
单位:hpa
单位:hpa
北半球反气旋
2006-11-21 19
• 温带气旋和反气旋是发生在中、高纬度地 区与高空锋区相伴出现的。它们的发生、 发展和移动同高空天气系统有密切关系。 2006-11-21 20
读下面的北半球某天气系统形成示意图,回答:
(1)图中虚线箭头表示
气压梯度力
,实线箭头表示气流运动方向 ,B表示 低压中心 ,B表示
水平尺度:以最外围的一条闭合的等压线的直径 表示 强
2006-11-21
长度来表示。 度:以中心气压值表示。
2
2、反气旋 指在同一高度上中心气压比周围高、占有三 度空间的大尺度涡旋。
高压(气压场) 中心气压比周围高 反气旋(流场) 气流顺时针旋转(北半球) 气流逆时针旋转(南半球)
水平尺度:以最外围的一条闭合的等压线的直径 表示 强
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: (
A
)
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
C
)
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
3.1常见的天气系统(教学课件)-高中地理人教版(2019)选择性必修1
暖锋:过境前
单一冷气团控制 气温低、气压高、天气晴朗
阜阳
暖锋:过境时
暖锋控制 气温升高,产生阴雨天气
暖气团
冷气团
阜阳
暖锋:过境后
单一暖气团控制 气温升高、气压降低、天气转晴
暖气团
冷气团
阜阳
总结
气团运动方向 表示符号
过境前天气状况 过境时天气状况 过境后天气状况
降水区域 降水强度
典型实例
冷锋
冷气团主动移向暖气团
人教版选择性必修一 第三章 第一节
课程标准
课程标准:运用示意图,分析锋、低压(气旋)、高压(反气 旋)等天气系统,并运用简易天气图,解释常见天气现象的成因。
学习目标
1.运用示意图,分析锋及其带来的天气变化。 2.运用示意图,分析气旋与反气旋及其带来的天气变化。 3.结合实际案例,解释常见天气现象的具体成因。
暖锋
暖气团主动移向冷气团
气温高、气压低、天气晴朗 大风降温、气压升高、阴雨天气
气温低,气压高,天气晴朗 气温升高,气压降低,阴雨天气
气温降低、气压升高、天气转晴 锋后
强度大、历时短
气温升高,气压降低,天气转晴 锋前
强度小,历时长
北方夏季暴雨 冬春季节的大风、沙尘暴、寒潮
一场春雨一场暖
准静止锋与天气
20℃ 15℃
15℃ 20℃
基础概念:锋
锋面:冷暖气团的交界面。(锋面一般为一个狭窄而倾斜地过渡地带。锋 面两侧地温度、湿度、压力差别很大。暖湿空气在锋面上常有大规模地上 升运动,所以锋面附近常伴有云、大风、降水等天气现象。)
锋线:锋面与地面的交线。
锋:由锋面和锋线共同构成。
冷气团
暖气团
冷锋与天气
地理湘教版(2019)选择性必修一第三章 第三节 天气系统(共58张ppt)
冷锋:冷气团主动向暖气团方向移动的锋。 冷锋移动的速度较快,常常带来较强的风。
冷锋符号
冷锋
过境前:气温高,气压低,天气晴朗; 过境时:降温、雨雪、大风等天气;
降水强度大, 降水主要在锋后。 过境后:天气转晴,气温降低,气压升高。
(3)冷锋与天气
过境前:单一暖气团控制,气温高,气压低,天气晴朗。 过境时:出现阴天、下雨、大风、降温等天气。(降雨在锋后) 过境后:单一冷气团控制,气温降低,气压升高,天气转晴。
常见的天气系统
(一)锋面系统与天气
1.气团 (1)气团概念:
在水平方向的一定范围内,物理性质(如温
在度单、一湿度气、团稳控定制度等下),相天对均气匀单的一大,团空一气般。为 晴朗天气。两气团交界处,天气会剧烈 变化。
(2)气团分类:
冷气团:比下垫面温度低的气团 暖气团:比下垫面温度高的气团
2.锋面系统
锋面气旋(北半球为例)
高 高压脊
(另:台风有利有弊)
反气旋控制下的天气实例
我国北方秋高气爽的天气
长江流域的伏旱天气
气流状况 气压状况
气旋
低气压
反气旋
高气压
气
由四周向中心旋转
流 水平 辐合
运 方向 动
北逆 南顺
特 点
垂直 方向
中心气流
上升
天气状况 多阴雨天气
由中心向四周旋转 辐散
北顺 南逆 中心气流 下沉
天气晴朗
天气实例
夏秋之交我国东南 我国长江流域的伏旱天气; 沿海的台风天气 我国北方 “秋高气爽”的天
*准静止锋*
准静止锋 时间
江淮 准静止锋
6月
成因
冷暖气团 势均力敌
地区—天气
人教版(2019)高中地理 第三章 第一节常见天气系统(共27张PPT)
上升
天气状况
多阴雨天气
典型天气举例:
台风 温带气旋
下沉
晴朗
我国北方秋季“秋 高气爽”的天气 长江中下游伏旱
三、锋面气旋
锋面气旋是如何形成的?不同性质的锋面位 置有分布规律吗?有“锋面反气旋吗”?
气旋一般和锋 面联系在一起,称 之为锋面气旋。
锋面出现在低 压槽中,锋线往往 与低压槽重合。这 是因为冷暖气流在 低压槽附近相遇, 形成锋面(如图所 示)。
气旋反气旋过境气压如何变化 气压 Hpa 1020
1010
1000
1
3
5
7 日期
气压 Hpa 1020
1010
1000
1
3
5
7 日期
列表比较气旋与反气旋
项目
气压分布状况
水平
北半球
(四周)
气流状况 南半球
气旋
反气旋
低压
高压
逆时针旋转辐合 顺时针旋转辐散
顺时针旋转辐合 逆时针旋转辐散
垂直中心气流状况
• 高压(反气旋)中 心气流下沉,近地 面水平方向气流顺 时针向四周辐散。
2.对应天气现象
低压(气旋中心)盛行 上升气流,控制地区多 为阴雨天气,如我国东 南沿海夏秋季节的台风 (由热带洋面的气旋强 烈发展形成)。
高压(反气旋)中心盛行 下沉气流,控制地区多为 晴朗干燥天气,如我国北 方地区的“秋高气爽” 、 长江中下游地区夏季的伏 旱天气,等等。
北半球气旋 旋转方向
锋面气旋的形成(北半球)
大儒诚信教育资源
在高压脊中, 水平气流辐散, 冷、暖(气团)气 流不能相遇,因 此不能形成锋面。 所以只有在气旋 的槽线附近才能 出现锋面。(如 图所示)
第三讲 part1 大气静力不稳定
气块在任一时刻都处在平衡态,气体的状态方程 和热力学第一定律适用。
干部学院 章丽娜
气块法假定
(1)绝热条件:气块在升降中做绝热变化,与外界始终无热量和质量交 换。
转化成真实的不稳定
干部学院 章丽娜
对流性不稳定和条件性不稳定比较
【不同点】 触发机制,天气特征
对流性不稳定:需要有天气尺度系统(如锋面) 的配合或地形的抬升作用。造成的对流性天气往 往比较剧烈,水平范围也大。
条件性不稳定:除了上述触发机制外,局地的热 对流或动力因子对空气的抬升也可以将不稳定释 放,从而造成局地性的对流天气。
γ = − ∂Te
∂z
环境温度随高度变化
Te = T0e − γ dz
干部学院 章丽娜
气块的垂直温度递减率
湿空气上升单位距离、温度降低的数值
γ ' = − dT '
dz
干绝热递减率 (未饱和)
湿绝热递减率 (饱和)
气块温度随高度变化率
γ d ≈ 1°C /100m
近地面
γ s 对流层中部
对流层上部
γ
γ
γ
干部学院 章丽娜
γγ
4、对流性不稳定
气块理论——气层本身是静止的。实际大气常被整层抬升 (如气流过山,空气沿着锋面抬升)
不论气层原先的层结稳定性如何,在其被抬升达到饱和 后,如果是稳定的,称为对流性稳定,如果不稳定,称为 对流性不稳定,如果中性,称为对流性中性。
上干下湿的条件性稳定气层,甚至是绝对稳定的气层(如 有逆温),经过整层抬升,可能变为不稳定。
新教材高中地理湘教版选择性必修1第3章第3节天气系统 教学课件
第三节 天气系统
【基 础 清 单】
一、锋与天气 1.气团:指位于对流层下部,在水平方向的一定范围内,温度、 湿度等物理性质相对均匀的 _大__团__空__气_。
2.锋的结构 (1)锋面:b __冷__气__团__和a _暖__气__团___相遇后中间的交界面。 (2)锋线:锋面与 ___地__面___相交的线。 (3)锋: __锋__面____和 __锋__线____的统称。
二、低气压(气旋)、高气压(反气旋)与天气 1.低气压(气旋)、高气压(反气旋)的区分 低气压(气旋)、高气压(反气旋)分别是对同一个天气系统的不同描
述,其中低气压与高气压是对□21 ___气__压__分__布___状况的描述,气旋与反气
旋是对□22 __气__流____状况的描述。
2.低气压与高气压
【学 以 致 用】
[考向1:冷暖锋的判断]
下表为我国某地区连续三天的天气状况统计表。据此完成第1~2
题。
26日 27日 28日
日期 白天 夜间 白天 夜间 白天 夜间
天气 晴
小雪 小雪
晴 晴 晴
高温 低温 高温 低温 高温 低温
气温
4℃ -3 ℃ 3℃ -4 ℃ 2℃ -8 ℃
1.下列锋面天气图中画法符合此次天气变化的是
(2)台风“黑格比”的登陆在一定程度上缓解了长江中下游地区的伏 旱旱情。伏旱天气形成的主要原因是什么?
【答案】受副热带高压(反气旋)控制,气流下沉,天气晴朗,降水 少,蒸发旺盛,形成伏旱天气。
(3)台风“黑格比”影响上海时,江苏主要吹什么风? 【答案】以东北风为主。
【整 合 提 升】
1.气旋与反气旋的水平气流与风向
()
A
第三章中纬度天气系统-part1
• 冷的对流 层空气
• Berggren模式(1952) 模式( 模式 )
第三种(一种新的锋面结构模型) 第三种(一种新的锋面结构模型)
• 基本接近于现代模式 • 不要求高空锋把极地和热带空气分开, 不要求高空锋把极地和热带空气分开, 高空锋是对流层和平流层的分界面, 高空锋是对流层和平流层的分界面,而 不是极地和热带空气的分界面 • 锋面的形成不是由于深厚对流层中这两 种气流汇合的结果,而主要是由于倾斜 种气流汇合的结果, 所造成,倾斜作用主要是下沉运动的差 所造成, 异所造成 • 高空锋不一定需要伸展到地面,故其形 高空锋不一定需要伸展到地面, 成可能与低空锋及其锋生过程无关 • 对流层顶有折叠现象,这使平流层空气 对流层顶有折叠现象, 向对流层空气输送,并最终到达地面。 向对流层空气输送,并最终到达地面。 如核武器放射性物质的沉降过程
(a)位温(实线)和风速(虚线此,我们可以进一步地得到以下结论: 因此,我们可以进一步地得到以下结论: 1)整个锋区可以由(y,p)面中较大的m区 整个锋区可以由( 面中较大的m 来表示。 来表示。 2)锋区中具有较大的地转风涡度。 锋区中具有较大的地转风涡度。 3)锋区的边界可以由绝对动量梯度的不连 续区来确定。 续区来确定。 所以,可以利用绝对动量m 所以,可以利用绝对动量m这样一个单一的物 理量, 理量,在沿着锋区方向近似地转平衡的条件 来表征两维锋区。 下,来表征两维锋区。
地面锋: 地面锋: horizontal convergence, upward motion 高空锋 : 和急流相联系 (thermal wind balance), upper-level divergence ~ low-level cyclogenesis strong vertical wind shear ~ CAT
中高纬度天气系统
中高纬度天气系统中高纬度天气系统一、高空主要天气系统中高纬度的对流层上空盛行着波状西风气流,由于高空大气满足地转平衡,所以波状流型的波谷对应于低压槽,波峰对应于高压脊。
这种流型在对流层上、中层表现得十分明显,而向下层逐渐不清楚。
西风带的波动大体上分为两类:一是波长比较长的长波;二是叠加在长波上的波长比较短的短波。
在长波、短波发展演变过程中,有时形成闭合的高压和低压。
这些长波、短波和闭合高压、低压系统不仅相互联系,而且可以相互转化,共同构成了中高纬度高空的主要天气系统。
(一)大气长波是指波长较长、波幅较大、移动较慢、维持时间较长的波动。
其波长一般在5000—7000km,因而围绕着中高纬的纬圈可出现3—6个长波,而经常维持着4—5个长波。
长波振幅大多在10—20个纬距以上。
长波自西向东移动,移速较慢,通常1天不超过10个经度,有时呈准静止状态,也有时表现出不连续的向后“倒退”现象。
长波维持的时间一般3—5天以上。
长波在高空图上同等高线的波状型相对应,等温线也呈波形,一般情况下等温线的位相稍稍落后于等高线,具有冷槽、暖脊的温压场结构。
槽前是暖平流,槽后是冷平流。
槽前对应着大范围辐合上升运动和云雨区,槽后对应着大范围辐散下沉运动区和晴朗天空。
长波的强度随高度增加,到对流层顶处达到最强。
长波槽和脊的活动不仅是维持大气环流的一种重要机制,而且是中高纬度较小尺度天气系统产生和发展的背景条件。
因而长波的稳定和调整往往引起与其相联系的天气系统的变化,甚至造成环流形势的转换。
短波叠加在长波之中,并在长波中穿行。
当温度场与气压场配置适当时(槽后有冷平流,脊后有暖平流),短波可以逐渐发展成长波。
反之,长波也可减弱并分裂成短波。
短波的槽前是上升气流,常出现云雨天气,尤以槽线附近为甚,槽后为下沉气流,多晴好天气。
(二)阻塞高压和切断低压阻塞高压和切断低压是大气长波在发展过程中槽脊加强、振幅加大演变而成的闭合系统,是中高纬度高空的重要天气系统。
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•三、锋面特征的具体表现 三 •1、锋面具有很强的温度梯度和绝对涡度 、
对 求导则得: 求导则得:
上式表明: 上式表明:锋区的重要特征绝对涡度 可有 来表示
表明: 表明:锋区的斜压性可由
来表示
2、锋面具有大的静立稳定度 、 对于满足公式
以及在沿着锋区方向近似地转平衡的条件 完全可以用位涡来表征高空锋区。 下,完全可以用位涡来表征高空锋区。
•4、锋面结构模型的研究历史回顾 、
J Bjerknes (1918) first introduced the concept of front and frontal surface. ~ one of the most useful concept in wx diagnosis and forecast. Original definition of a front? Air masses? ~ the intercept of the frontal surface and the surface surface front, ~ … 850 hPa front or baroclinic zone (a transition zone) A discontinuous surface in density, Tv, θ (or zero order discontinuity)
5、几个锋面结构模型 、
第一种锋面结构模型
• 对流层锋区是一个断裂区(并没有将 对流层锋区是一个断裂区( 极地和热带气团上空的对流层顶连接 起来) 起来) • 这个对流层锋区可以认作是极地空气和 热带空气分开的区域和不连续区域( 热带空气分开的区域和不连续区域(在 对流层上是水平温度梯度消失) 对流层上是水平温度梯度消失) • 对流层锋区也是与剖面正交的地转 风分量气旋性切变和垂直切变很大 的区域 • 对流层顶断裂区之上虽然没有分析锋 面,但是风的气旋性切变一直伸展到 平流层下部, 平流层下部,其范围比在对流层还大 • 在对流层顶高度有一个急流核,它 在对流层顶高度有一个急流核, 正位于对流层中部锋层的位置的上 方
• 绝对涡度的垂直 分量由绝对动量m 分量由绝对动量 的水平梯度来表 示
因此,锋面的热力场和风场的显著变化的 因此,锋面的热力场和风场的显著变化的 热力场和风场 可以由m一个物理量来表征 一个物理量来表征。 可以由 一个物理量来表征。
• 实例: 实例: • 见图3.3 1976年4月17日00时通过北美的空 17日00时通过北美的空 见图3.3 1976年 间时间剖面图 • 图3.3a θ线和等风速线 • 300hPa以下θ线的密集区为锋区,锋区上 300hPa以下 线的密集区为锋区, 以下θ 空为高空急流中心, 空为高空急流中心,急流中心至锋区为风 的垂直切变大值区,200hPa为另一 为另一θ 的垂直切变大值区,200hPa为另一θ线密 集区以及风的垂直切变大值区。 集区以及风的垂直切变大值区。
• 上式表示: 上式表示: • P2的量与某一面积上 和θ线交点的密度成正 的量与某一面积上m和 线交点的密度成正 与形成的力管的大小成反比。 比,与形成的力管的大小成反比。 • 大气的静力稳定度越大, P2的值也越大。 大气的静力稳定度越大, 的值也越大。 • 图3.3b、3.3d中说明,在平流层气旋性位涡 中说明, 、 中说明 值最大, 与等 线非常集中, 与等θ线非常集中 值最大,m与等 线非常集中,并且两者近于 垂直,这个结构与对流层不同,在那里m线 垂直,这个结构与对流层不同,在那里 线 线近于平行, 和θ线近于平行,m lines and isentropes 线近于平行 are closely spaced。 。
图3.2现代用于分析高空锋和对流层顶的模式概略 3.2现代用于分析高空锋和对流层顶的模式概略 实线:代表锋面和对流层顶的边界,虚线: 图(实线:代表锋面和对流层顶的边界,虚线:是 平流层下部气旋性切变区的边界) 平流层下部气旋性切变区的边界)
• 二、高空锋区的表征
由前面的锋面定义可知:在大气科学中, 由前面的锋面定义可知:在大气科学中, 一般将在热力场和风场 热力场和风场具有显著变化的狭窄倾 一般将在热力场和风场具有显著变化的狭窄倾 斜带定义为锋面 那么,用什么物理量来表征热力场和风场的 那么,用什么物理量来表征热力场和风场的 显著变化呢? 显著变化呢? Shapiro用位涡和绝对动量来确定高空锋区 用位涡和绝对动量来确定高空锋区 的位置和动力特征
• 冷的对流 层空气
• Berggren模式(1952) 模式( 模式 )
第三种(一种新的锋面结构模型) 第三种(一种新的锋面结构模型)
• 基本接近于现代模式 • 不要求高空锋把极地和热带空气分开, 不要求高空锋把极地和热带空气分开, 高空锋是对流层和平流层的分界面, 高空锋是对流层和平流层的分界面,而 不是极地和热带空气的分界面 • 锋面的形成不是由于深厚对流层中这两 种气流汇合的结果,而主要是由于倾斜 种气流汇合的结果, 所造成,倾斜作用主要是下沉运动的差 所造成, 异所造成 • 高空锋不一定需要伸展到地面,故其形 高空锋不一定需要伸展到地面, 成可能与低空锋及其锋生过程无关 • 对流层顶有折叠现象,这使平流层空气 对流层顶有折叠现象, 向对流层空气输送,并最终到达地面。 向对流层空气输送,并最终到达地面。 en模式 模式
第四种(现代用于分析高空锋和对流层顶的模式概略图) 第四种(现代用于分析高空锋和对流层顶的模式概略图)
• Berggren模式 模式 包含了Berggren和Reed模式的一些特征 和 包含了 模式的一些特征
• Reed Danielsen模式 模式
模式一样, 和Berggren模式一样,锋区一直伸展到平流层下部,并且其坡 模式一样 锋区一直伸展到平流层下部, 度方向与对流层的坡度方向相反 模式不一样的是, 和Berggren模式不一样的是,冷暖对流层气团上方的对流层顶 模式不一样的是 在锋面并不断裂,而是分别与上部对流层的上下边界相连, 在锋面并不断裂,而是分别与上部对流层的上下边界相连,这点 是与Reed Danielsen模式相似的。 模式相似的。 是与 模式相似的
•3、锋面存在的原因 、
• 从运动学上来看,认为温度和风场的水平 从运动学上来看, 差异是锋面存在的主要原因: 差异是锋面存在的主要原因: •
d ∂θ ∂v n ∂θ ∂ω ∂θ ( )=− − dt ∂n ∂n ∂n ∂n ∂p
• 该式表示:在绝热条件下,气块沿轨迹的 该式表示:在绝热条件下, 位温梯度的变化由水平汇合和倾斜作用形 成
地面锋: 地面锋: horizontal convergence, upward motion 高空锋 : 和急流相联系 (thermal wind balance), upper-level divergence ~ low-level cyclogenesis strong vertical wind shear ~ CAT
③围绕地面和高空锋区的垂直环流则是各种中纬云 系和降水系统(如大范围的斜对流、有组织的垂直 对流系统和对流风暴等)发展和组织起来的一个重 要因子,这对降水和强天气预报有重要意义 ④高空锋区也是小尺度混合或晴空乱流(CAT)的主要 发生区,这包括重力波、开尔文-赫姆霍兹波和一些 乱流涡动等。因而确定和预报高空锋区和急流的位置 与强度对于避开危险区保证飞行安全是十分重要的; ⑤高空锋区是对流层和平流层之间显著的质量交换区, 由此可以了解放射性尘埃、化学痕量物质的输送过程。
1960s后的对锋面的认识 1960s后的对锋面的认识 60s
~ a transition zone with horizontal scale ≦100 km and vertical scale at few km, ~ large cyclonic vorticity and horizontal gradient in static stability, T, θ and q ~ most significant at the surface and weakening quickly upward The 2ndary circulation associated with front APE KE
• 在局地直角坐标系中(切平面) 在局地直角坐标系中(切平面)
• 其中,ug地转风是沿锋面方向(x方向)的分量 其中, 地转风是沿锋面方向( 方向) 进过简单的变换,我们可以得到下式: 进过简单的变换,我们可以得到下式:
• 穿越锋区的斜压 不稳定度由绝对 动量m的垂直梯 动量 的垂直梯 度来表示
高等天气学
中纬度天气系统
大气科学学院
主要内容: 主要内容:
锋面结构 锋面次级环流及其诊断方程 高空急流及其有关的次级环流
§3.1锋面的结构 3.1锋面的结构
•一、关于锋面的一些基本知识 一
• 1、基本概念 、
• 锋面:在大气科学中,一般将在热力场和风场具 锋面:在大气科学中,一般将在热力场和风场具 热力场和风场 有显著变化的狭窄倾斜带定义为锋面, 有显著变化的狭窄倾斜带定义为锋面,如果从气 团概念来看,锋面可定义为冷暖两种不同性质气 团概念来看, 团之间的过渡带, 团之间的过渡带,这种倾斜过渡带有时也称为锋 锋面与地面相交的线,叫做锋线, 区。锋面与地面相交的线,叫做锋线,习惯上又 把锋面和锋线通称为锋。 把锋面和锋线通称为锋。 • 锋面的特征:强的温度梯度,静力稳定度,绝对 锋面的特征:强的温度梯度,静力稳定度, 涡度和风垂直切变。 涡度和风垂直切变。 • 锋面的长度:1000-2000km,属于中 α尺度 锋面的长度: , 尺度 • 宽度:100-200km,属于中 β尺度 宽度: , 尺度 • 空间结构:具有 纬的空间结构,向冷区倾斜 空间结构:具有3纬的空间结构 纬的空间结构, • 锋面的类型:地面锋、低空锋、高空锋(冷、暖 锋面的类型:地面锋、低空锋、高空锋( 锢囚锋) 锋、锢囚锋)
• Palmen 和 Nagler模式 模式 • (1949) )