天气学原理——大型降水天气过程

热带环流系统：是暴雨的主要水汽来源。 尤其盛夏华北暴雨场出现在热带辐合带和 台风北上的时期。ITCZ北上时，副热带高 压也北上。孟加拉湾风暴或低压能将大量 水汽输送到我国西南地区。
§3.3降水的天气尺度系统
降水天气系统指具备降水条件、伴随降水 过程的天气系统。它分为： ① 天气尺度系统，降水以中小雨为主 ② 中小尺度系统，以较强降水为主 天气尺度系统包括：锋面、气旋、高空槽、低 空切变线、高空冷涡、低空低涡、低空急流、 台风及东风波等，尺度一般在1000-3000公里
第七章 大型降水天气过程
本章主要分析降水特别是暴雨形成的物 理过程，影响我国大范围降水的环流形势及 天气过程，形成暴雨的各种天气尺度系统等。
本章重点：
（1）降水和暴雨形成机制 （2）我国大型降水过程的环流特征 （3）低空急流对暴雨形成的作用
本章难点：
华南前汛期降水、江淮梅雨、华北与东 北雨季降水环流特征及其产生暴雨的关键系 统解释。
§3.1降水的形成与诊断
降水形成过程
水汽方程和降水率
水汽条件的诊断分析 垂直运动条件的诊断分析 地形和摩擦对降水的影响
一、降水形成过程
1 一般降水的形成过程
水汽条件 垂直运动条件 云滴增长条件 宏观过程 冰晶效应 微观过程 碰撞合并
水分循环过程
2 暴雨形成条件
充分的水汽供应 强烈的上升运动 较长的持续时间
三、华北和东北雨季降水
7月中旬至8月下旬，江淮梅雨期结 束，雨带移至华北和东北地区形成本地 区雨季。
对应副热带高压的再次北跳 （副 高脊位于28°-30°N） ，并到达最北 位臵，热带辐合带也到达20°N 。
1、气候概况 （1） 降水强度大，持续时间短; （2） 降水的局地性强，年际变化大; （3） 降水时段集中; （4） 暴雨与地形关系密切。
2、环流特征 （1） 东高西低或两高对峙
（a）
（2）贝加尔湖形成阻高，三高并存
（b）
（3）北方形成高压坝 ，北上台风深入内 陆受阻停滞或切断冷涡稳定少动
（c）
四、行星尺度天气系统对暴雨的作用
暴雨是各种天气尺度系统相互作用的 结果，尤其是特大暴雨或持续性暴雨都是 在几种尺度的天气系统（行星尺度、天气 尺度、中小尺度）明显有相互作用的情况 下，大系统制约和孕育小系统的发生和发 展，小系统产生以后成长壮大，反过来对 大系统起作用，使整个暴雨系统能继续维 持和加强。
1 概念及特点 含义：每年初夏，在湖北宜昌以东28°34°N之间的江淮流域到日本南部这以狭 长区域常会出现连阴雨天气，雨量很大。 由于这一时期正是江南梅子的黄熟季节， 故称为 “梅雨”。又因此时空气湿度大 ，温度高，百物极易受潮霉烂，因而又有 “霉雨”之称。
2 梅雨的气候特征
（1） 天气特征：长江中下游多阴雨天气， 雨量充沛，相对湿度很大，日照时间短，降 水一般为连续性，但常间有阵雨或雷雨，有 时可达暴雨程度。
行星尺度天气系统只能控制影响暴雨的天气尺度系统，其本身 并不能决定会否有暴雨出现。在同一种行星波形势下，有时会产生暴雨， 有时不会，这必须结合天气尺度系统和中尺度系统分析，因为行星尺度 系统只起着提供有利于暴雨发生的环流背景。
2、对暴雨的作用
① 影响和制约天气尺度系统
影响天气尺度系统的移动速度
影响天气尺度系统的强度变化
因此要研究环流形势
连续暴雨的必要前提：副高脊，长波槽， 切变线、静止锋、大型冷涡等长期稳定 天气尺度系统：短波槽、低涡、气旋等
地形对降水的影响
㈠ 地形的动力作用 1．强迫抬升 2. 地形辐合
§3.2 大范围降水的环流特征
我国的雨季一般开始于夏季风爆发， 止于夏季风撤退，雨带的南北位移是和东 亚环流的季节变化有关，受副高脊线、青 藏高压脊线、副热带西风急流和东亚季风 季节变化影响。
① 巴尔喀什湖大槽
② 贝加尔湖大槽 ③ 太平洋中部大槽 ④ 青藏高原西部低槽
2. 阻塞高压阻塞高压 ① 乌山阻高
② 雅库次克-鄂霍茨克海阻高
③ 贝加尔湖阻高 3. 副热带高压 4. 热带环流
西风带环流：以长波系统或阻塞系统为主， 移动缓慢，变化比较小 使中高纬度的环流形式在一定时期内保持 相对稳定 使引起暴雨的天气尺度系统在同一地区多 次出现，或者造成天气尺度系统出现停滞
（1）高层：江淮上空维持一个强大的暖性 反气旋（南亚高压）
1973年6月21－25日08时200hPa候平均图 （虚线为200hPa与500hPa的高度差）
（2） 中层（500hPa)： ① 副热带地区：西太平洋副高呈带状分 布, 其脊线从日本南部一直伸向我国 华南，略呈东北-西南走向，120°E 处的脊线位臵稳定在22°N左右。
1
一般特征
（1）4-6月为华南前汛期，降水主要发生在 副高北侧的西风带中，5月中旬雨量迅 速增大进入盛期 （2）5月中旬以前，大雨带位于华南北部， 主要是锋面降水 （3）5月中旬以后，受季风影响，大雨带移 至华南沿海，降水量增大，主要为暖区 降水
2 华南前汛期降水特点
（1）降水有两个大值带：武夷山到南岭 南麓,沿海 （2）多暴雨，以6月最多 （3）暖区降水，降水量比锋面降水大3－ 5倍，局地性强，降水范围小 （4）夜雨现象明显
地面：
① 地面图上江淮流域有静止锋停滞，若 500百帕平直西风带上有较弱的低槽 东移，则在低空常有西南涡与之配合 沿切变线东移，在地面上引起静止锋 波动产生江淮气旋。 ② 中纬西风带上有较强的低槽东移时， 静止锋波动能发展为完好的锋面气旋
4 江淮梅雨锋结构特点 梅雨锋：梅雨期间的静止锋，称为梅 雨锋。它是夏季季风气流和极地气团 或变性极地大陆气团之间的辐合线， 具有热带辐合带性质。 特点：锋面两侧水平温度梯度小，湿 度梯度较大。
两 脊 一 槽 型
两脊一槽型特征：乌拉尔山以东的西 伯利亚西部和亚洲东岸的中高纬度地 区为高压脊，贝加尔湖地区为低槽
两 脊 一 槽 型
两槽一脊型特征：中亚地区为脊，乌 拉尔山以东的西伯利亚西部和亚洲东 岸为低槽。
多 波 型
华南前汛期暴雨500hPa环流型
多波型中高纬环流呈多波状，振幅较小， 在欧亚大陆范围内，高纬地区至少有2个以上 的低压中心；与低压中心相对应的移动性低槽 活动较为频繁；同时，南支波动也较为频繁。
等级
微量 小雨
中雨
大雨
暴雨
大暴雨
特大 暴雨
3 我国各地降水气候概况
（1）各地雨量 年雨量分布极不均匀，从东南沿海向 西北内陆减少。 （2）雨季：即连阴雨期，夏季水汽充沛， 降水量多，故夏季的连阴雨期一般称为雨 季。我国绝大多数雨量集中在夏季，有明 显的雨季、干季之分。
云贵高原 青藏高原北部 华南沿海雨季 长江流域 华北、东北雨季
（2） 出入梅时间： ① 典型梅雨 入梅： 6月中旬 6日-15日 梅雨期长约20至24天左右 出梅： 7月上旬 6日-10日
② 早梅雨
早梅雨是出现于5月份的梅雨,平均开 始日期为5月5日，梅雨天数平均为14天, 它的主要天气特征与典型梅雨相同,不同 的是梅雨期较早出梅后主要与带不是北跃 而是南退,以后雨带如果再次北跃,就会出 现典型梅雨。


概述
降水的形成与诊断


大范围降水的环流特征
降水的天气尺度系统 暴雨中尺度系统 不同高度急流对暴雨生成的作用
概 述
1 含义
大型降水主要是指范围广大的 降水，降水区可达天气尺度大小， 包括连续性和阵性的大范围雨雪及 夏季暴雨。
2 降水的分级
24小时雨 <0.1 0.1~10 10~25 25~50 50~100 100~200 >200 量（mm)
一带；西阻高位于欧洲东部；中阻高位于贝加尔湖 西北方。
(3) 低层：在850百帕或700百帕上为 江淮切变线，切变线之南有与之 近乎平行的低空西南风急流，有 时切变线上有西南涡东移。
1973年6月22日08时850hPa流线分析
（粗实线为切变线或辐合线，双线箭头 为低空急流轴，虚线为等风速线）
梅雨期各层环流概略图
使影响暴雨的天气尺度系统能重复 出现， 造成持续性暴雨 造成不同尺度天气系统的相互作用
② 决定暴雨区的水汽来源或水汽通道，将 南海、孟加拉湾和太平洋的水汽不断向 暴雨区输送 ③ 大致决定了雨带发生的地点、强度和持 续时间：大范围雨区一般出现在长波槽
前
3、几种行星尺度系统的具体作用 1. 西风带长波槽
（1）雨带活动： 西太平洋副热带高压脊线（北侧8-10纬度） 100hPa青藏高压（北侧） 副热带西风急流（南侧） 东亚季风季节变化
5月中旬-8月下旬 5月中旬-6月上旬 6月中旬-7月上旬
雨带从南往北移 华南前汛期 江淮梅雨 15º N 20-25º N
7月中旬—8月下旬 华北东北雨季
30º N
大范围行星尺度系统制约了天气尺 度系统和中间尺度系统的活动，天气尺 度系统又制约了直接造成暴雨的中尺度 系统的发生和发展移动，而中尺度系统 又决定着小尺度的活动。另一方面，中 小尺度系统的反馈作用又可使天气尺度 系统得到维持和加强。这反过来又影响 中尺度天气系统活动的强度。
1、行星尺度天气系统含义： 水平尺度3000公里-8000公里的天气 系统，包括副高、阻塞高压、长波槽脊、 热带辐合带 （ITCZ）、高空急流、洋中 槽等。 分为： 稳定纬向型 稳定经向型
② 中纬度地区：巴尔喀什湖及东亚东岸 （河套到朝鲜之间）建立了两个稳定 浅槽。 ③ 高纬度地区：为阻高活动区 阻高类型可分为三类：（50°-70°N） 单阻型、双阻型、三阻型
单阻型：阻高位于贝加尔湖北方。
双阻型（标准型）：西阻高位于乌拉尔山附
近，东阻高在雅库茨克附近。
三阻型：东阻高位于亚洲东部勒拿河、雅库次克
（3）梅雨的年际变化：
表现在梅雨的起讫时间、长度差异和 梅雨雨量、地区分布差异这两个方面。
① 丰梅类 （占30%） ② 枯梅类 （占20%）
③ 雨带类 （占50%）
3 环流特征
副高西伸北跳，控制华南地区，整个 东亚环流完成了从春到夏的调整，雨带同 时北跳，华南汛期结束，江淮梅雨开始， 印度季风爆发，副热带西风急流从印度北 部跳到高原北部，100hPa反气旋轴线北跳 到34°N。 梅雨的开始与这个地区稳定而持续的 西南季风的建立一致。
当长波系统出现强烈发展，大尺度形势 经向度大。使得北方冷空气可以到达较低 的纬度，暖空气到达很北的纬度，同时较 低纬度的气旋性系统可向北方移动
副热带系统：同我国暴雨关系密切。 副高的位臵决定了水汽通道，水汽常 沿副高西侧 的南风或副高西南侧的东南 风输送，当副高西北侧或南侧低空有偏 南风出现时，水汽输送更强 对流层上部青藏高压的活动对暴雨影 响也很显著，当它东移时，会与副高打通 ，阻挡台风或西南涡北上，造成台风或西 南涡的停滞或少动
共同点
是西风带环流系统与热带季风系统相互作用 形成的降水 副热带高空西风急流北跳稳定在30°N以北 副热带高压脊稳定在18°N附近或以南地区， 华南上空为平直西风带，底层常存在南北两 条低空急流 中高纬均有低槽活动，北方冷空气与活跃的 东亚季风气流交汇于华南 200百帕中南半岛上南亚高压控制
二、江淮梅雨
5月下旬-10月下旬 6月中旬-10月下旬 4月中-10月中旬 6月上旬-9月初 7月中旬-8月底
特点：
雨季一般出现在夏半年，降水分布不均 匀，东南部雨季出现早，结束晚，雨季中有 相对干期。
5 东亚环流的季节变化与我国雨带活动 雨带：一次降水过程中，降水量相对集中的 地带；侯（旬）内平均降水量相对集中的地 区。
华南进入后汛期
8月下旬—10月上旬 雨带从北往南移
9月中—10月上旬 淮河秋雨期，雨量小 20º N
Hale Waihona Puke Baidu
两次北跳三次停滞
（2）中国暴雨的分布特征 不仅发生在沿海，而且出现在内陆; 华南沿海和东南沿海的降水量极值多数由 台风引起; 长江中下游和淮河流域暴雨主要由6－7月 梅雨锋上西南涡所引起; • 黄河中下游和海河流域的暴雨主要是四川 移出的西南涡和青海移出的西北涡造成； 暴雨极值与地形有关，多发于暖季。
华南前汛期降水 江淮梅雨
华北与东北雨季降水
行星尺度天气系统对暴雨的作用
一、华南前汛期降水
华南是指武夷山-南岭以南的广西、 广东、福建和海南等省区区域，雨期长， 雨量大，可分为两个雨季： 华南前汛期：西风带环流系统与热带季风 系统相互作用形成的降水 华南后汛期（台风汛期）：由台风，ITCZ 等热带系统造成的降水