天气原理第9章--02-低纬度大气运动-.ppt

,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,9-1,低纬度大气运动的基本特征,9-2,副热带高压,9-3,热带气旋,9-4,赤道辐合带,9-5,热带波动和云团,第九章,低纬度天气系统,本章重点和难点,1,西太平洋副热带高压和南亚高压的形成机制；,2.,西太平洋副热带高压和南亚高压与中国的天气；,3.,热带气旋的结构；台风眼的形成。,研究低纬度天气系统的意义,低纬度地区约占全球的一半，其中四分之三左右是海洋。该区的辐射收入大于支出，其盈余的热量，可通过大气和海洋输送到中、高纬度地区，因此，热带地区是全球大气运动的能量和水汽的输送的主要源地。,2.,热带大气还从地表得到角动量，所以热带地区又是大气角动量的源区之一。,3.,低纬地区许多天气系统直接影响中高纬地区,：,热带地区的大气环流除哈得来环流和信风,环流外，还有许多大型的环流系统，如热带辐,合带、副热带高压和季风环流等。它们的强弱,和变化不但影响着热量和角动量的输送，而且,影响着天气系统的产生和活动，这对中、高纬,度地区和热带地区都有直接的影响。,4.1,低纬度大气运动的基本特征,中、低纬大气运动的重要差别,低纬度地区风场和气压场的关系,一、中、低纬大气运动的重要差别,1.,低纬度：,f,很小,，不满足地转风关系，天气尺度系统具有非地转特征，行星尺度运动有准地转特征。,科里奥利参数很小，气压场的水平梯度比在中、高纬度地区要小，,流场的水平差异却十分明显,。一个天气系统的发生，往往先出现流场的涡旋，辐合和辐散，以及风的水平切变和铅直切变，气压场则只有当产生强烈的对流运动后，特征才逐渐明显。,同中、高纬地区相比，热带流场的变化显得更为重要。,2.,凝结潜热效应具有显著影响,热带大气中凝结潜热的释放对大尺度运动系统的,水平散度和垂直速度,有显著的影响,二、低纬度地区风场和气压场的关系,1.,天气分析,：,流线分析,、卫星云图分析、,风的铅直和水平切变分析、,速度位势场分析和层结稳定度分析等,热带天气预报方法,，广泛应用统计预报方法和数,值预报方法。前者如台风路径的相似预报，后者如,正压模式数值预报。,2.,实际风与地转风比较,实际风（虚线）与地转风（实线）随纬度的变化,4.2,副热带高压,(Subtropical High),副热带高压的概况,定义：在南北半球的副热带地区各有一个很强的高,压带，即,副热带高压,带。,海陆分布：纬向一个个闭合的,高压单体,。,海上：半永久性活动中心。,季节变化：北半球夏季强冬季弱。,高低空：中低空在海上强，高空陆地上强。,副热带高压的形成,热力因子：高原,“,热岛效应,”,-,青藏高压和墨西哥高压,动力因子,：热带哈德莱环流的作用,+,地转偏向力的作用,中纬度西风带急流的动力作用,EQ,返回,典型东亚急流,1.,定义：,西太平洋副热带高压,指位于副热带西太,平洋上空,对流层中下层,深厚的,暖性高压,系统,，是天气尺度的环流系统。,一、西太平洋副热带高压,1.,定义,2.,位置、强度变动,3.,结构,4.,变动与我国天气,5.,影响西太平洋副热带高压变动的因子,2.,副高的位置、强度变动,2.1,位置表示法,副高脊线,（东西风分界线或西风零线），我国常用,120,E,上,副高脊线所在纬度的变化来,表示副高的南北移动,。,2.,副高西脊点,，是,500hPa,月平均图上,588,线最西端所在的经度，用来,表示副高西伸,脊点的位置,。,2.2,强度表示,1.,500hPa,高压中心最大值。,2.,面积指数,：,500hPa,月平均图上,10N,以北，,110,180E,范围内,588,线包含的每隔,10E,和,5N,相交的网格点数。,3.,结构,1,）,温、,湿场,高压脊轴线,（,纬度、强度,变化,特征）,热力因子,高压区,-,暖区（,对流层内,）,中心不重合,低层,-,逆温（下沉运动）,逆温层,-,下部湿度大，上部湿度小,脊区,-,干燥,低层：最干区偏于脊的南部,中部：高压区与干区一致,脊区南北两侧有湿带,返回,该图表示夏季,海洋,500,百帕以下各层都较一致，纬度位置随高度有很大变化：,冬季，从地面向上，副热带高压脊轴线随高度向南倾斜，到,300,百帕以后，转为向北倾斜；夏季，对流层中部以下多向北倾斜，向上则垂直，较高层后又向南倾斜。,湿舌,湿,干,湿,2,）,风场,太平洋副热带高压脊线附近气压梯度较小，水平风速也较小；而其南北两侧的气压梯度较大，水平风速也较大，南北两侧有急流。,3,）,涡度场,高压区内基本为负涡度，,随,高度,增加,，,负涡度区的范围和强度都增加。,4,）,散度场,低层,辐散占优，位于高压南部，北部（西北部）辐合区,高层,西、北部辐散，东、南部辐合，且扩散到高压中心,5,）,垂直环流,副高南部，辐散下沉，潮湿。中心附近下沉逆温存在。,在对流层中上层，高压脊轴南侧存在着广大的下沉运动，北侧及脊轴附近有上升运动，再北侧又有下沉运动，因之在高压脊轴附近有一反（经圈）环流，而其两侧各有一正（经圈）环流。,4.,西太平洋副热带高压的变动与我国天气,1,）西,太,副高的,季节,变动,冬到夏,北进增强,8,月,夏到冬,南撤减弱,脊线进退三种情况,：,稳定少变，缓慢移动，跳跃式北进,冬季,15N,6,月中 第一次北跳,过,20N,，,稳定在,20-25N,7,月中 再次北跳,越过,25N,8,月初,最北,9,月后南撤,对应我国,三大雨带,（雨带位置与副高的关系）,2,）显著的,年际,变化,位置异常,-,异常旱涝,（,1978,，,1983,旱,；,1954,，,1980,，,1991,涝）,3,）西太副高的,中、短期,活动,中期,：准两周变动（指副高强、弱变化后的稳定）,短期：,1,周左右,天气尺度波,副高,5-8,月,588,线变动,返回,副高,8-10,月位置变动,副高变动与雨带关系,华南前汛期降水,江淮梅雨,华北暴雨,南岭,-,武夷山以南,28-34 N,华北,+,东北,+,西北区东部,副高北进期东缩明显,副高南撤期西伸明显,第一次北跳,第二次北跳,华西秋雨,季风雨带,副高脊线（,110-130,E,）,天气,4-5,月,15,N,附近,华南进入雨季,6,月中旬,第一次北抬,20,N,左右,江淮出现梅雨，华南雨季结束，相对干旱,7,月上中旬，第二次北跳,25,N,左右,梅雨结束，雨带移到黄淮流域，热带天气系统活跃,8,月初,北移到,30-35,N,华北东北雨季，长江流域伏旱,9,月上旬，迅速南撤,25,N,雨带回到淮河流域，华西出现秋雨,9,月底,10,月初，南撤到,20,N,以南,秋雨结束,逐日,500hPa,剖面图（,83,旱年）,逐日,500hPa,剖面图（,1980,涝年）,西太副高的中期变化,6,7,8,9,15,17,16,5.,影响西太平洋副高短期变动的因子,1,）西风带短波槽脊的影响,影响程度决定于槽脊的强度,：平直短波槽脊影响小；强槽，则副高东撤南退；脊，副高则西伸北进；西风槽不强，副高的影响使槽沿北侧向东北移去。,2,）副热带长波调整的影响,副高主体位置与长波脊位置大体一致，故其位置的显著变化与长波调整有关。夏季副热带,6-7,波，若某地长波发展时就产生长波调整，出现副高的东西进退。例：,亚洲,80E,（巴湖）和,110E,分别是槽、脊,，,3-5,天调整，维持,10,天，中期变动。,110,o,E,槽,3,）我国大陆高压的影响（影响副高的东西移动）,青藏高压（夏季）,华北暖高压（夏季，,700hPa),大陆冷高压,4,）与热带环流的关系,副高南侧热带气旋活动频繁：,当,热带气旋在副高南侧自东向西移动时，副高将西伸北进；,当,热带气旋在副高西南方时，副高东退；,当,副高较弱时，强热带气旋可截断副高,穿越其北上。,高,高,高,高,低,副高,东西带状，强度较强,副高强度弱，,台风使其脊断裂,二、南亚高压,(South Asia high),1.,定义,夏季出现在青藏高原及其邻域上空的,对流层上部,的大型高压系统，又称青藏高压或亚洲季风高压。,2.,结构特征,尺度上：,行星尺度,的反气旋环流（属超长波系统）,低层热低压，高层暖高压。（,400hPa,转为暖高，,150-100hPa,最强）,垂直环流,独特,：高原季风环流代替了,Hadley,环流。,湿对流不稳定，对流活动强。,40,年平均,7,月,100hPa,位势高度场,90E,60E,120E,30E,150E,高原上空垂直经圈环流,3.,活动特征,1),季节变化,冬季,暖高中心位于菲律宾东南沿岸附近,-,4,月,向西北,移（脊,15N,）,-,5,月,中南半岛（,23N,）,-,6,月,跳上高原,（,28N,）,-,7,，,8,月,于高原上最强（,32-33N,）,-,9,月,回,到,28N,2),短中期变化：东西振荡,高原 长江中下游 脊走向 西风槽,西部型 强 弱,NW-SE 90-130E,东部型 弱 强,NE-SW 70-90E,带状型 多个中心，不稳定,NE-SW,无大槽,南亚高压活动特征,南亚高压的“,东西振荡,”,准双周,有关南亚高压东西振荡过程的机制问题，是一个还没有完全解决的问题，一般认为与,以下,因子有关：,（,1,）加热场的影响,（自身振荡）,南亚高压的形成与高原的加热作用密切相关，热力作用是南亚高压形成的主要过程，高压的东西振荡是为了响应加热的分布。在梅雨期，江淮流域上空积累的潜热量超过高原上的总热量时，南亚高压中心向东移动。梅雨结束后，雨带北移，我国东部热量减小，高原的热量超过东部地区时，高压中心向西移动，这样就形成了一次东西振荡过程。,（,2,）西风带系统的影响,（强迫振荡）,当南亚高压北侧的西风带长波发生调整时，南亚高压出现东西振荡。研究表明，当上游地中海槽不稳定发展时，或西风带有一个低槽出现在高原上空时，南亚高压从西部型转为东部型。,4.,对中国天气的影响,1),脊线位置同我国主要雨带位置季节性变化的关系,南亚高压脊线（,120E,）,4,次北跳：,5,月,16,日前后：跳过,20N,（,西太,G 15-18N,）,6,月,5-10,日：跳过,25N,（,西太,G,第一次北跳过,20N,）,（,长江流域进入梅雨期,）,6,、,7,月之交：,28-31N,（西太,G,稳定于,20-24N,）,7,月,10-15,日：,33N,以北（,西太,G,第二次北跳过,28N,）,(,长江流域进入伏旱期）,100hPa,南亚高压脊线比,500hPa,西太,G,脊线早,10,天左右北跳，,位置偏北,4-6,纬距，因此对雨带预报更具指示性。,2),南亚高压主要中心的位置和东西振荡与,我国主要雨带的中期变化有关,（,雨季中的降水过程与副热带长波的位相有关,）,东部型,-,长江中下游少雨,西部型,-,多雨,带状型,-,少雨,3,）南亚高压进入高原到退出高原之间的,时期，刚好是高原的雨季。,4,）南亚高压与日本夏季的天气也有密切,关系（日本梅雨）。,5,）南亚高压和印度季风槽的活动也有密,切关系（高压强，季风槽偏南；反之，,季风槽偏北）。,比较南亚高压与西太平洋副高的异同,相同点,暖高压系统；,位于副热带；,季节变化；,夏季最强；,准双周振荡；,与中国雨带关系密切。,南亚高压 西太平洋副高,尺度 行星尺度（超长波系统）天气尺度（长波系统）,高度 对流层上层（,100hPa,）对流层中下层,（,500hPa,以下）,结构 下层热低压，上层暖高压 下层暖高压，,上层洋中槽,对应,天气 下层强对流，坏天气 晴好，高温天气,垂直,环流 整层上升，季风环流圈 热力,Hadley,环流,形成,因子 热力因子为主 动力因子为主,参考文献,张琼，钱永甫，,南亚高压的年际和年代际变化,，,大气科学，,2000,，,24(1),6778,