气象学 第六章 天气及灾害性天气

与天气和天气学有关的几个概念
天气：一定地区短时间内的大气综合状况。 天气学：研究天气变化规律、并用于预报 天气的一门科学。 农业天气：在农业生产的重要时期出现的 范围较大、持续时间较长、对农业有一定 影响的天气过程。
天气系统
指对天气形成具有重要影响的、在气 压、风、温度等气象要素的空间分布上具 有一定结构特征的大气运动系统。如高压、 低压等。
高的方向移动的气团。 暖气团(warm air mass)
气温高于相邻气团，或者向着比自身温度 低的方向移动的气团。
(2)地理分类
根据出现的地理位置:
纬度 北极
极地
热带
赤道 湿
海洋 冰洋气团 极地海洋气团 热带海洋气团 赤道气团
Am
Pm
Tm
E
大陆
极地大陆气团 热带大陆气团
Pc
Tc
干
冷
暖
3. 影响中国的主要气团
但雨带的北进不是连续的，而是时进时退，有时 停滞，有时迅速北跳。
中国东部大雨带的移动规律
一般来说，雨带在北进的过程中有两次迅速的北 跳，一次在六月上中旬，一次在七月中旬。
副高脊线位置
北
第二次北跳
纬
第一次北跳
25°
15°
4 5 67
8 9 10 （月）
华南雨季
江淮 华北雨季 梅雨
江淮 秋雨
华南雨季
东部大雨带的移动规律十分复杂，不同的年份副 高的强度和位置有很大的变化，雨带的位置也大不 相同。下表所示为多年平均位置。
气旋中气流示意图
1.锋面气旋(frontal cyclone) 气旋中有锋面存在。东部为暖锋，西部为冷
锋，大多出现在西风带，自西向东移动。
锋 面 气 旋 剖 面 图
2 无锋面气旋(frontal cyclone) 中间没有锋面的气旋。
(1)热带气旋 形成于热带海洋，具暖心结构、强烈 的气旋性涡旋。往往带来狂风、暴雨和惊涛骇浪， 破坏力极大。按国际规定根据强度的不同可分为： 台风（飓风）、热带风暴、热带低气压。
副高与中国东部大雨带的移动
雨带的形成 在中国东部，副热带高压的西北侧
的偏南暖湿气流与西风带的干冷气流相交绥，形 成静止锋大雨带，这是对中国东部广大地区影响 最大的雨带。
雨带位置 一般在副高西北侧，与副高中心脊线相
距8°到10°（纬距）。
雨带移动规律 与副热带高压的位置密切相关。
从春到夏向北推进；秋季向南退缩。
第六章 天气与灾害性天气
§1 气团和锋 §2 气旋和反气旋 §3 常见的高空天气系统 §4 灾害性天气与农业气象灾害 §5 天气预报业务系统与预报服务
退出
§1 气团和锋
一 气团 二锋
一.气团(air mass)
1. 气团的概念
气团：气团是指占据广大空间、水平方向上物理 属性比较均一的大块空气。
秋季，气温逐渐降低，热带海洋气团逐渐减弱， 极地大陆气团迅速增强，只需大约一个多月的时间就 可在全国大部分地区占优势。但在高空，南方仍为副 热带高压，两种高压重叠，出现秋高气爽的天气。
二.锋(front)
1. 锋的概念
锋：大气中不同性质气团之间狭窄的过渡区，称
为锋。过渡区的厚度与气团的水平尺度相比是 很小的，可看作一个面，称为锋面。锋面与地 面的交线称为锋线。
1. 切变线(shear line) 在850hPa或700hPa等压面图 上风向风速发生气旋性变化的不连续线。在其附近， 气流辐合上升，多为阴雨天气。
2. 低涡(vortex) 出现在中纬度中层大气中，是
强度较弱、范围较小（一般几百公里）的冷 性低压。
特点：
①它在850hPa和700hPa图上比较明显，大多有冷中心 配合。
不同的天气系统在时间和空间尺度上 都有很大的差别。
天气系统的时空尺度
尺度类别 行星尺度 天气尺度 空间 104km 103km
中尺度 小尺度 102km 101km
时间 几-几十d 1-几d 几-几十hr <几hr
例子
副高、 气旋、锋、雷暴、低涡、积雨云、 长波 台风、槽 切变线 龙卷
空间尺度越大、时间越长，空间尺度越小、时间越短。
各个季节影响中国的气团
冬季气团
西伯利亚气团
陆上 变性
夏季气团
西伯利亚气团
春秋季气团
春秋季影响我国的气团仍然是极地大陆气团和热 带海洋气团。两者一个逐渐增强，一个逐渐减弱。
春季，气温逐渐上升，极地大陆气团逐渐减弱， 而热带海洋气团逐渐增强。两者分据南北，频繁地互 相交绥，造成多变的天气。随着夏季的到来，全国大 部分地区逐渐为热带海洋气团所控制。
锋面 冷气团
暖气团 锋线
在冷气团一侧，冷空气密度大，呈锲状钻入暖 气团的下方，使锋面成为倾斜面。锋面的倾斜程度 称为锋面坡度（一般为1:70至250）。
锋面
暖气团
冷气团
锋面坡度
锋面特征
由于锋是不同性质气团之间的过渡带，因此 具有以下几个特征。 1.锋面两侧气象要素的差异较大。比如，在50至 100km的范围内，温度可相差10至15℃。 2.因两侧气压差异大，故一般有大风。 3.因暖空气密度小，沿锋面爬升，绝热降温，水 汽凝结成云，故锋面附近一般为阴雨天气。
气团的形成：一般形成于高、低纬度大面积性质 均一的下垫面，空气运动缓慢。
气团的变性(transformation of air mass)：气团在 移动的过程中，性质会发生变化，称为气团变 性，变性后的气团称为变性气团。
2. 气团的分类
(1)热力分类： 冷气团(cold air mass)
气温低于相邻气团，或者向着比自身温度
冷性锢囚锋
暖性锢囚锋
暖气团
暖气团
冷气团
更冷气团 冷气团
更冷气团
2006.11.30天气实况图
§2 气旋和反气旋
一 气旋 二 反气旋
一.气旋
气旋的概念
在北（南）半球，大气 中水平气流呈逆（顺）时针 旋转的大型涡旋称为气旋 (cyclone) 。气旋一般是与低 压相联系的。
气流与天气：气旋中空气逆 时针由外向内旋转，气旋中 空气辐合上升，绝热冷却， 水汽凝结，成云致雨。因而 气旋中一般为阴雨天气。
华北和东北雨季
雨带迅速南撤
2. 蒙古高压（西伯利亚高压）
冬季在亚欧大陆北部为一强大的高压，称为 蒙古高压或西伯利亚高压。这是冬季世界上最强 大的高压。 形成原因：
(1)冬季大陆上冷却速度快，十分寒冷，空气下沉， 成为高压；
(2)有利于空气堆积、停滞的地形作用。青藏高原、 蒙古高原等高大的地形阻挡了冷空气的南下，使 大量的冷空气堆积成为高压。
②低涡中有较强的辐合上升气流，可产生云雨天气， 尤其在低涡东部和东南部上升气流最强，云雨天气 更为严重。
2.锋的分类和锋面天气
根据锋面的运动方向和速度，锋可分为冷锋、暖 锋、静止锋等几类。 (1) 暖锋(warm front) 暖气团向冷气团方向移动， 由暖区向冷区移动的锋。
锋区
暖锋
暖锋天气
常出现连续性降水，雨区在锋前。
锋后 锋线
锋前
锋面移动方向
(2)冷锋(cold front) 冷气团向暖气团方向移动，由冷区向暖区移动的
(1)极地大陆气团（变性西伯利亚气团）：来自西伯利 亚、蒙古等地，冬季影响我国各地，夏季影响仅能 达到我国北方与西北地区，偶尔亦能达到黄淮流域。 在其控制下，一般辐射冷却强烈，气温低，天气晴 朗。
(2)热带海洋气团（热带太平洋气团）：来自热带太平 洋和南海。在夏季，除西北部分地区外，全国其它 各地均可受其影响；冬季则仅影响华南与西南地区， 有时也可影响到华东、长江以南地区。其低层一般 不稳定，中层常有逆温层，天气一般晴朗少云。但 在夏季，当有垂直运动发展时，其上的逆温层常被 破坏，可出现对流性天气。
3.准静止锋 静止或移速很慢的锋。其成因有两种：
（1）冷暖空气势均力敌 往往出现在冷锋南下，冷空气 势力逐渐减弱以后。
（2）地形的阻滞作用 冷锋移动过程中受高大山脉的阻 挡，移速减慢后形成。
(4) 锢囚锋
锢囚锋是冷锋快行追上暖锋，或两条冷锋合并而 形成的锋。如果锋后冷气团比锋前冷气团更冷，称为 冷性锢囚锋；如果锋后冷气团比锋前冷气团更暖，称 为暖性锢囚锋。
时间
脊线位置
冬季(11—2月)
13°N以南
春季(2/上—6月/上) 13 —20°N
初夏(6/中—7月/上) 20 —25°N
盛夏(7/中—8月/上) 25 —30°N
秋季(8/中—10月) 迅速南撤
雨带位置 南海 华南到江南 江淮梅雨 华北、东北 迅速南撤
华南前汛期 一般持续时间约25天左右
江淮流域梅雨 一般从6月上中旬到7月上中旬
典型槽脊及其前后的划分
北
脊后
脊前
脊后
脊前 H3
槽前 槽线
脊线
槽后 槽线
槽前
H2 H1
槽和脊各部位的天气
槽前脊后：气流由南向北流动，温度不断 下降；与两侧空气相比为暖湿空气，有 上升运动，这两个因素都会空气产生凝 结降水现象，所以一般为阴雨天气。
槽和脊各部位的天气
槽后脊前：气流由北向南流动，温度不断 升高；与两侧空气相比为干冷空气，有 下沉运动，由于这两个因素，一般为晴 朗天气。
由第五章可知，在纬度为30°附近地区 为副热带高压带。在北太平洋上，这个高 压带是一个稳定少变的大型天气系统。其 强度随季节而变，夏强冬弱。
太平洋副热带高压在我国简称副热带高 压或副高，是对我国天气气候影响最大的 天气系统之一。
副热带高压内部和外围天气
内部：有较强的下沉气流，气压梯度小，所 以为晴朗少云、炎热微风的天气。 西北侧：副高西北侧的暖湿气流与西风带的 干冷气流相邻，形成锋面。因此该区水汽充 沛，暖湿气流沿锋面上升，形成大雨带，这 是我国东部最重要的一条大雨带。 南侧：盛行东风，常有台风、热带风暴、热 带低压等天气系统。
影响中国的主要气团
(3)热带大陆气团：来自欧洲大陆、西亚等副
热带地区。在夏季影响我国西部地区，有时 也可影响到华北，其天气一般炎热而干燥， 地面气温高，气层不稳定，但因其水汽含量 少，故天气晴朗少云。
(4)赤道气团：来自印度洋上赤道附近地区。
夏季可影响到我国华南地区直至长江流域,并 造成长江流域及其以南地区大量的降水。
(2)地方性气旋 局部地区，由于增温较快，其上的 空气温度比周围空气温度高，体积膨胀，空气密 度减小，因此地面气压降低，形成热低压气旋。 地方性气旋一般尺度较小，内部上升气流较弱， 当空气较潮湿时，会出现云雨天气，其至可出现 雷暴。
“桑美”于8月5日（2006年）晚在关岛东南方的西北 太平洋洋面上生成，生成后以每小时20-25公里的速度向 西北或西北偏西方向移动，强度逐渐加强，7日早晨加 强为强热带风暴，当日下午加强为台风。尔后“桑美” 逐渐向我国东部海域靠近，强度迅速增强，9日上午加 强为强台风，当天傍晚前后继而加强为超强台风，并于 当晚进入东海东南部海面，移速加快，以每小时30公里 左右的速度向浙江省南部到福建北部沿海逼近，并于10 日在浙江省苍南县南部沿海登陆，登陆时中心附近最大 风力有17级（60米/秒），中心附近最低气压为920hPa， 为近50年来直接登陆我国大陆最强的台风。
2. 东风波 副热带高压南侧的低纬度热带地 区，有深厚的东风气流，在东风气流中自东 向西移动的低压槽，称东风波。
气流和天气：槽的形状为倒V形，与西风槽相反，
又称“倒槽”。在我国华南地区槽后辐散，天气 晴好，槽线附近，降水开始，最大降水量出现在 槽前的气流辐合区内。
出现季节：多出现于盛夏。
二、高空切变线和低涡
有
利
西伯利亚
于
形
Leabharlann Baidu
成
蒙古高原
蒙
古
青藏高原
高
压
的
地
形
蒙 古 高 压 实 例
§3 常见的高空天气系统
一 西风槽、脊和东风波 二 高空切变线和低涡
一.西风槽(trough)、脊(ridge)和东风波
1. 西风槽脊 在副高北侧 地区，3km 以上的西风 带。西风气 流中常常产 生波动，形 成槽和脊。
二、反气旋(anticyclone)
反气旋：在北（南）半球， 大气中水平气流呈顺（逆） 时针旋转的大型涡旋。反 气旋一般是与高压相联系 的。
气流与天气：北半球反气 旋中空气顺时针由内向外 旋转，中间空气下沉，绝 热增温。因而反气旋中一 般为晴朗少云的天气。
1. 太平洋副热带高压(subtropical high)
锋。
锋区
冷锋
冷锋天气
出现连续性降水或阵性降水，雨区在锋后
锋面移动方向
锋后
锋前
锋线
冷锋的移动速度相差很大，可分为两种类型。
a. 第一型冷 锋(缓行冷锋)： 移速较慢。 云系与降水 与暖锋相似， 但顺序相反。
b. 第二型冷锋（急行冷锋）：
移速很快，锋前暖空气被迫急剧上升，产生剧烈 的天气变化。
在这种冷 锋的锋线附近， 常因强上升运 动产生旺盛的 积雨云，并伴 有雷雨、阵性 降水天气，严 重时甚至出现 冰雹、龙卷风 等强对流天气。