地面气温预报
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低层大气稳定度的影响
• 湍流热量交换不仅与风速大小有关,与层结稳定 度也有关。
1、如果低层大气层结稳定时,地面热量不易向上传 递到较高层次,日出后地面接受太阳辐射,大气 热量聚积在近地面层内,气温剧烈上升,因此气 温日变化大。
2、如果层结稳定度小,湍流容易将地面热量传递到 较高层次,日出后地面气温缓慢上升,因此气温 日变化小。
2、温度平流对于气温日变化也有很大的影响,常常会掩盖 气温的正常日变化。
例:强冷空气入侵,局地气温明显下降,白天有可能出现最 低温度,也会出现一天中最高气温与最低气温相反的情形。
具体反映在地面气压场
冷平流使气柱温度降低,按静力学原理,等压面之间的厚度必减小,如 果地面气压场不变化,则高层等压面必下降,高空槽加深。这时气压场与流 场不适应,在变化的气压梯度力的作用下,高层产生辐合气流。这个辐合气 流:一方面按涡度方程规律产生正涡度流场,以与高层下降的等压面产生地 转适应;另一方面使气柱质量增加,地面加压,这样也使地面气压场与流场 也不适应了,在加压场的作用下,近地面层产生辐散气流。这个辐散气流: 一方面按涡度方程规律产生负涡度流场,以与地面的加压场产生地转适应; 另一方面使气柱质量因辐散流出,使地面加压程度得以减弱。在高层辐合, 低层辐散区,按质量守恒原理,必有下沉运动。而下沉运动又会绝热增温, 部分抵消了冷平流的作用。使高层减压不致太快,使上述的整个变化过程在 缓慢中进行,在近似地转平衡状态下进行。由此可得结论:冷平流使高层降 压,低槽加深;使地面加压,同时必伴有下沉运动。同理可得结论:暖平流 使高层加压,高压脊加强;使地面降压,同时必伴有上升运动。再注意一下: 在地面的低压中心或高压中心上空温度平流接近于零,所以温度平流对地面 的气压中心的发展不起直接作用。温度平流只对高空的槽脊发展起直接作用。 然而,高空的槽脊发展会使高空的涡度平流因子加强,从而也影响了地面的 气压中心的发展。所以,温度平流因子对地面的系统发展是通过间接方式表 现出来。我们说:大气的斜压结构对天气系统的发生、发展有很重要作用, 就是这个道理。
• 所以,层结稳定时,气温日变化大;层结稳定度 小时气温日变化小。
地表湿度的影响
• 如果地面潮湿,地面把白天接受的大量太阳辐射, 向土壤深处传递,使地面最高温度不致太高。在 夜间湿润土壤中的热量又上传至地表,补偿一部 分地面辐射冷却,使地面最低气温不致太低。
• 同时,由于地面潮湿,白天蒸发量较大,而夜间 容易产生凝结(霜露等),放出潜热,同样也使 气温日较差减小。
• 所以,对湿润的沼泽,草原,植被覆盖下的下垫 面,气温日变化小;石滩,沙漠,无植被覆盖的 下垫面,气温日变化大。
• 另外还有其它一些影响温度变化的因素,如季节 因素:夏冬季日较差小,春秋季日较差比较大;
地表辐射强度的日变化
风的影响
• 湍流交换强度在很大程度上决定于风速的大小。 1、白天接受太阳辐射而增温,气温随高度而降低,
湍流交换将地面热量向上传递,使地面气温增温 减弱,风速大时,湍流向上的热通量较强,有利 于空气热量上下交换,使白天气温增温减缓。风 速小时,不利于空气热量上下交换,气温增温加 速。 2、夜间,地面辐射冷却,常出现辐射逆温,湍流将 空气热量向下传递,风速大时,向下的热通量也 大,使最低气温降温趋缓;风速小时,向下的热 通量减少,最低气温下降加速。所以,在风强的 日子里,气温的日变化小,风弱时气温日变化大。
云与低层水汽
温度平流
• 温度平流项是由于气温沿水平气流方向分布不均匀时,空 气水平运动所引起的局地气温变化,暖平流使气温上升, 冷平流使气温下降。
1、气温变化的程度取决于温度平流的强度,温度平流因子 对高空和地面的气温变化都有很大影响,特别是空中,由 于辐射引起的温度变化比较小,而水汽凝结只出现在有限 地区,所以温度平流显得很重要。对于地面气温,它是一 个决定日平均气温的主要因子。
(3)当大气层结是中性平衡状态时,垂直运动对气 温的变化没有太大的作用。
垂直运动
• 对高空温度,垂直运动因子十分重要,其作用大 小与温度平流相当。
• 对地面温度(考虑地形的影响),平原地区,垂 直运动近于零,可以忽略此因子,对山区来说, 该因子很重要 : 例如,北京西北方向的燕山山脉,高度约1km, 当冷空气自西北直下时,沿燕山下沉,温度会增 高几度,“焚风效应”。所以北京可以观测到, 当夜间有寒潮侵袭时,气温下降不严重,有时还 会升高。
非绝热加热因子
• 非绝热过程是空气与外界发生热量交换的过程, 包括辐射、湍流交换、对流、水相变化(凝结) 等,主要表现在大气低层。当气团移过或静止于 某一地方时,会影响气团的温湿特征,同时也会 影响局地气温的日变化。例如当冷空气移到暖的 下垫面时,气温会不断地升高。
云的影响
• 决定地面气温日变化的最根本的因子是太阳辐射, 而云影响辐射,因而云对地面热量收支有很大影 响。
垂直运动
• 垂直运动对气温变化的影响,主要与垂直运动的 方向、强度以及大气稳定度有关。
(1)当大气层结稳定(γd-γ)> 0时 上升运动(ω< 0)引起气温下降 下沉运动(ω> 0)引起气温升高
(2)当大气层结不稳定(γd-γ)< 0时 上升运动(ω< 0)引起气温上升 下沉运动(ω> 0)引起气温下降
地面气温预报
地面气温预报
• 温度预报主要是指地面的最高、最低气温的预报 • 地面气温是指距地面1.5m高度的百叶箱中或防辐
射罩中观测的气温
影响地面气温变化的因子
TLeabharlann Baidut
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温度平流 垂直运动 非绝热过程
温度平流:地面气压场形势 垂直运动:高空形势场 非绝热过程:太阳短波辐射与地表长波辐射
• 当白天有云时,可以减少地面得到的太阳辐射, 使增温减少;当夜晚有云时,可以减少地面向外 的有效辐射,使降温减少,这就是云层的“花房 效应”。
• 白天晴天,夜间多云,则最高气温高;白天阴天, 夜间晴天,则最低气温低。云量越多,持续时间 越长,云底越低且云层越厚,这种差别越明显。 所以,晴天气温日变化大,阴天气温日变化小。