天气学分析-剖面图分析ppt.ppt

1 19 剖面图分析2 2辅助天气图？在作天气分析时，除了应用天气图在作天气分析时，除了应用天气图(包括包括地面、高空天气图地面、高空天气图)以外，还应用很多种以外，还应用很多种辅助图表，这些辅助图表统称为辅助天气辅助图表，这些辅助图表统称为辅助天气图。图。辅助天气图的种类很多，可以根据分析、预报辅助天气图的种类很多，可以根据分析、预报工作的需要而择用。工作的需要而择用。3 3辅助天气图的种类常用的辅助天气图有常用的辅助天气图有v剖面图剖面图v高空风分析图高空风分析图v温度温度对数压力图对数压力图v能量图能量图v等熵面图等熵面图v变温、变压图变温、变压图v降水量图，等等。降水量图，等等。本章只对部分辅助天气图的制作和应用做一扼要的介绍。本章只对部分辅助天气图的制作和应用做一扼要的介绍。4 4剖面图分析地面图和等压面图都是从水平方向或准水平方地面图和等压面图都是从水平方向或准水平方向来对大气进行解剖的。向来对大气进行解剖的。为了更详细地了解大气的三度空间结构，往往为了更详细地了解大气的三度空间结构，往往还须制作空间垂直剖面图，简称剖面图。还须制作空间垂直剖面图，简称剖面图。剖面图是气象要素在垂直面上的分布图，以水剖面图是气象要素在垂直面上的分布图，以水平距离做横坐标，用高度或气压的对数尺度做平距离做横坐标，用高度或气压的对数尺度做纵坐标纵坐标。5 56 67 78 8一、剖面基线的选择剖面图所取横坐标轴的沿线称为基线剖面图所取横坐标轴的沿线称为基线。基线的选择，没有一定的规定，一般可以基线的选择，没有一定的规定，一般可以从以下几个方面考虑。从以下几个方面考虑。9 9一、剖面基线的选择（续）1)为了要了解某一子午面上的温度场和风场的为了要了解某一子午面上的温度场和风场的构造，就把基线选在这个子午面上。构造，就把基线选在这个子午面上。v这样的剖面图，称为经圈剖面图。这样的剖面图，称为经圈剖面图。2)当我们要研究某一天气系统或天气现象区时，当我们要研究某一天气系统或天气现象区时，可以取一个能明确表示这天气系统或天气区可以取一个能明确表示这天气系统或天气区的方向作为剖面图的基线。的方向作为剖面图的基线。v例如例如要了解锋面的空间结构，那么基线最好要了解锋面的空间结构，那么基线最好与锋区相垂直与锋区相垂直。1010一、剖面基线的选择（续）3)所选所选剖面上的测站记录不可太少剖面上的测站记录不可太少，否则分析，否则分析结果就不够准确。结果就不够准确。基线上的测站间的距离也基线上的测站间的距离也不能太远不能太远，否则难以分析，其结果也不会准，否则难以分析，其结果也不会准确。确。v为了补救测站稀少的缺陷，在实际工作中可以把为了补救测站稀少的缺陷，在实际工作中可以把离基线不远的测站记录，沿等压面上的等温线或离基线不远的测站记录，沿等压面上的等温线或等高线方向投影到剖面的基线上，或者垂直投影等高线方向投影到剖面的基线上，或者垂直投影到剖面的基线到剖面的基线(简称剖线简称剖线)上。上。v选用的测站离开剖线的距离应在选用的测站离开剖线的距离应在100km之内，在测之内，在测站稀少地区，这一距离可以适当放宽站稀少地区，这一距离可以适当放宽(如在如在300km之内之内)。1111一、剖面基线的选择（续）4)剖线左右两方所表示的方向一般是统一剖线左右两方所表示的方向一般是统一规定的。规定的。v剖线如为剖线如为纬线方向纬线方向(或接近纬线方向或接近纬线方向)则应把则应把西方定在左方，东方定在右方西方定在左方，东方定在右方，而如为，而如为经线经线方向方向(或接近经线方向或接近经线方向)则应把则应把北方定在左方北方定在左方，南方定在右方，南方定在右方。1212二、剖面图填写与分析的规定填写剖面图时，先在各站位置上，填写剖面图时，先在各站位置上，作垂直作垂直线线，在垂直线下方，在垂直线下方注明站名或站号注明站名或站号，根据，根据剖线上各地的海拔高度，绘出剖线上的剖线上各地的海拔高度，绘出剖线上的地地形线形线。1313(一)填写项目在剖面图上要填写探空报告中在剖面图上要填写探空报告中标准层标准层和和特特性层性层的各项记录：的各项记录：v气温，以摄氏度气温，以摄氏度()为单位。为单位。v露点，以摄氏度露点，以摄氏度()为单位。为单位。v比湿，以比湿，以gkg为单位。为单位。v假相当位温假相当位温(也可以用位温也可以用位温)，以绝对温度，以绝对温度(K)表示。表示。1414(一)填写项目（续）此外，将各高度上的高空风向、风速记录此外，将各高度上的高空风向、风速记录填在相应的等压面高度上，填写方法与等填在相应的等压面高度上，填写方法与等压面图相同。压面图相同。1515(一)填写项目（续）以上各项按填图模式以上各项按填图模式(图图3.1)填写，同时将填写，同时将剖线上测站同一时刻剖线上测站同一时刻的地面天气报告填写的地面天气报告填写在剖线的下方。在剖线的下方。se se TTTdTd qqq1616(二)分析项目与技术规定等温线每隔等温线每隔4用红铅笔画一条实线，各线数值用红铅笔画一条实线，各线数值应为应为4的倍数，负值应写负号。的倍数，负值应写负号。等假相当位温线等假相当位温线(或等位温线或等位温线)每隔每隔4K用黑铅用黑铅笔画一条实线，各线数值应为笔画一条实线，各线数值应为4的倍数。的倍数。等比湿线每隔等比湿线每隔1g/kg用绿铅笔画成细实线，自用绿铅笔画成细实线，自2g/kg以后，每隔以后，每隔2g/kg画一条线。画一条线。v这一项可根据需要确定是否分析。这一项可根据需要确定是否分析。1717(二)分析项目与技术规定（续）4)锋区按地面图上有关分析锋的规定，标锋区按地面图上有关分析锋的规定，标出剖面上不同性质锋的上、下界，如出剖面上不同性质锋的上、下界，如冷冷锋的上、下界用蓝铅笔实线标出，而它锋的上、下界用蓝铅笔实线标出，而它的地面位置则用黑铅笔印刷符号在剖面的地面位置则用黑铅笔印刷符号在剖面图底标出图底标出。1818(二)分析项目与技术规定（续）5)对流层顶用蓝色铅笔实线标出其顶所在对流层顶用蓝色铅笔实线标出其顶所在位置。位置。6)其他根据需要有时还可以在剖面图上分其他根据需要有时还可以在剖面图上分析涡度、散度、水平风速、地转风速、析涡度、散度、水平风速、地转风速、垂直速度并标出云区、降水区、积冰层、垂直速度并标出云区、降水区、积冰层、雾层等等。雾层等等。1919三、剖面分析(一一)等温线与等等温线与等线之间的关系线之间的关系(二二)等等 se线的分析线的分析(三三)对流层顶的分析对流层顶的分析(四四)锋区分析锋区分析(五五)风场分析风场分析2020(一)等温线与等se线之间的关系由关系式由关系式由此式就很容易得出下列推论：由此式就很容易得出下列推论：2121(一)等温线与等se线之间的关系（续）在剖面图上，如果气层层结在剖面图上，如果气层层结 时，则时，则 ，位温随高度向上递增，而且如果温度随高，位温随高度向上递增，而且如果温度随高度增加，即度增加，即 ，时，则时，则 ，即位温随高度向上递增很快。即位温随高度向上递增很快。这就是说，在稳定层中位温随高度增加要比这就是说，在稳定层中位温随高度增加要比在不稳定层结中快。在不稳定层结中快。也就是在稳定层结中，等位温线较为密集。也就是在稳定层结中，等位温线较为密集。2222(一)等温线与等se线之间的关系（续）分析可知：在剖面分析可知：在剖面图上等温线与等图上等温线与等线线两者的位相正好相两者的位相正好相反。如图反。如图3.2所示：所示：v当等温线向下凹当等温线向下凹(即即为冷空气堆为冷空气堆)时，等时，等 se线便向上凸起来；线便向上凸起来；v相反，等温线向上相反，等温线向上凸时，等凸时，等 se线向下线向下凹。凹。图图3.2 冷空气堆的剖面冷空气堆的剖面2323(一)等温线与等se线之间的关系（续）当当=d，位温随高度不变。位温随高度不变。层结不稳定，位温随高度递减。层结不稳定，位温随高度递减。2424(二)等se线的分析在水汽比较充足的地方，在剖面图上分析在水汽比较充足的地方，在剖面图上分析 se而而不用不用。v其理由是：其理由是：se对干、湿绝热过程来说都是保守的。对干、湿绝热过程来说都是保守的。v作气团分析时作气团分析时 se比比 好。好。在锋区附近常有降水过程，在锋区附近常有降水过程，就失去保守性，就失去保守性，而而 se还是准保守的，也就是说在凝结或蒸发的还是准保守的，也就是说在凝结或蒸发的过程中过程中 se是准保守的。是准保守的。2525(二)等se线的分析（续）在剖面图上分析等在剖面图上分析等 se线有以下两种作用：线有以下两种作用：1)等等 se线随高度的分布，能反映大气层结对流线随高度的分布，能反映大气层结对流性不稳定的情况。性不稳定的情况。即当即当 d sedz0时，大气是对流性稳定。时，大气是对流性稳定。2626(二)等se线的分析（续）2)根据等先线的分布，可判断上升运动区和下根据等先线的分布，可判断上升运动区和下沉运动区。沉运动区。在等在等 se线分布上，线分布上，自地面向上伸展的舌状高值区自地面向上伸展的舌状高值区(d sedz 0)，多为下沉运动区。多为下沉运动区。2727(三)对流层顶的分析对流层与平流层之间的界面，称为对流层对流层与平流层之间的界面，称为对流层顶。顶。v对流层里温度一般随高度降低。对流层里温度一般随高度降低。平流层下部温度随高度变化可能是逆温、平流层下部温度随高度变化可能是逆温、等温或递减率很小三种情况中之一种。等温或递减率很小三种情况中之一种。2828(三)对流层顶的分析（续）由于热带对流层顶高，寒带对流层顶低，由于热带对流层顶高，寒带对流层顶低，所以平流层中冷暖水平分布与对流层往往所以平流层中冷暖水平分布与对流层往往相反。相反。等温线通过对流层顶时有显著的转折，折等温线通过对流层顶时有显著的转折，折角指向较暖的一方。角指向较暖的一方。2929(三)对流层顶的分析（续）对流层顶经过分析一般定在温度最低或递对流层顶经过分析一般定在温度最低或递减率有显著突变处。减率有显著突变处。对流层顶近乎与等对流层顶近乎与等 se线平行。线平行。平流层里因为平流层里因为很小或为负值，而且气压很小或为负值，而且气压较低，温度较低，因而较低，温度较低，因而 T1。此比值较此比值较大，而且大，而且d-0，此数值也较大，故此数值也较大，故 d /dz0，此数值也比较大，因此在对流层此数值也比较大，因此在对流层顶之上，等位温线非常密集顶之上，等位温线非常密集(图图3.3)。3030(三)对流层顶的分析 小结对流层顶的对流层顶的4个特点：个特点：等温线通过对流层顶时有显著的转折，折等温线通过对流层顶时有显著的转折，折角指向较暖的一方；角指向较暖的一方；对流层顶经过分析一般定在温度最低或递对流层顶经过分析一般定在温度最低或递减率有显著突变处。减率有显著突变处。对流层顶近乎与等对流层顶近乎与等 se线平行；线平行；在对流层顶之上，等位温线非常密集。在对流层顶之上，等位温线非常密集。3131图图3.3 对流层顶的热力结构对流层顶的热力结构(细实线为等温线，虚线为等位温线细实线为等温线，虚线为等位温线)3232(四)锋区分析锋区是个倾斜的稳定层。锋区是个倾斜的稳定层。锋区内温度水平梯度远大于气团内的温度水平锋区内温度水平梯度远大于气团内的温度水平梯度。梯度。等温线通过锋区边界时有曲折。等温线通过锋区边界时有曲折。等温线在锋区内垂直方向上表现为稳定层。等温线在锋区内垂直方向上表现为稳定层。等等se线与锋区接近平行，而且等线与锋区接近平行，而且等se线在锋区线在锋区内特别密集内特别密集(图图3.4)。3333图图3.4 锋附近等锋附近等se线分布示意图线分布示意图3434(四)锋区分析（续）当极锋锋区伸展达到对流层的上层时，其当极锋锋区伸展达到对流层的上层时，其附近对流层顶如何与之联系，在分析中，附近对流层顶如何与之联系，在分析中，大致有四种不同的模式大致有四种不同的模式(图图3.5)。3535(四)锋区分析（续）模式模式a是将南面对流层顶和是将南面对流层顶和北面对流层顶连接并北面对流层顶连接并折叠起来，但和锋面折叠起来，但和锋面并不相联结。并不相联结。不过，很少资料能证不过，很少资料能证明确有这种折叠存在。明确有这种折叠存在。3636(四)锋区分析（续）模式模式b是将对流层顶附近断是将对流层顶附近断裂开，也不与锋面联裂开，也不与锋面联接，这曾为一般所采接，这曾为一般所采用。用。3737(四)锋区分析（续）模式模式c是将对流层锋区引伸到是将对流层锋区引伸到平流层里去成为一段平平流层里去成为一段平流层锋区，平流层锋区流层锋区，平流层锋区的坡度和温度梯度均与的坡度和温度梯度均与对流层锋区方向相反，对流层锋区方向相反，高低纬两对流层顶则从高低纬两对流层顶则从北、南两侧趋向锋区，北、南两侧趋向锋区，并在锋区附近稍向下倾并在锋区附近稍向下倾斜。斜。3838(四)锋区分析（续）这种分析方法有很大优点，因为它能清楚这种分析方法有很大优点，因为它能清楚地把对流层中和平流层中的极地气团与中地把对流层中和平流层中的极地气团与中纬度气团都划分开来。纬度气团都划分开来。也有人指出：对流层上层和平流层低层内也有人指出：对流层上层和平流层低层内的锋区是一个系统，经常以同一速度，同的锋区是一个系统，经常以同一速度，同一方向移动。目前多采用这种分析方法。一方向移动。目前多采用这种分析方法。3939(四)锋区分析（续）模式模式d是将锋区的上界与南面的对是将锋区的上界与南面的对流层顶联接，将下界与北面流层顶联接，将下界与北面对流层顶联接起来。对流层顶联接起来。在东亚上空的副热带锋区的在东亚上空的副热带锋区的结构与模式结构与模式d有相类似之处，有相类似之处，因其上界与热带对流层顶联因其上界与热带对流层顶联接，但其下界不一定与中纬接，但其下界不一定与中纬度对流层顶联接。度对流层顶联接。4040(五)风场分析根据需要而在剖面图上绘制实际风或地转根据需要而在剖面图上绘制实际风或地转风的等风速线风的等风速线(全风速或某个方向的分量全风速或某个方向的分量)。来介绍一些等风速线分布的一般情况。来介绍一些等风速线分布的一般情况。4141(五)风场分析（续）1)在对流层里，除低纬外，以西风为主，在对流层里，除低纬外，以西风为主，风速向上增加；风速向上增加；v递增速度与气层平均温度水平梯度成比例。递增速度与气层平均温度水平梯度成比例。v特别是锋区上空，风速的垂直切变很大。特别是锋区上空，风速的垂直切变很大。4242(五)风场分析（续）2)在高层的风随着高度增加，而逐渐趋向在高层的风随着高度增加，而逐渐趋向热成风方向。热成风方向。v所以，大致可以认为：背风而立，低温在左，所以，大致可以认为：背风而立，低温在左，高温在右。高温在右。4343(五)风场分析（续）3)西风带常出现风速最大中心，即高空急西风带常出现风速最大中心，即高空急流区，它应与主要锋区同时出现；流区，它应与主要锋区同时出现；v中心位置在锋区之上，对流层顶之下，常在中心位置在锋区之上，对流层顶之下，常在对流层顶断裂的地方。对流层顶断裂的地方。4444(五)风场分析（续）4)赤道附近，极地低层及平流层低层以上赤道附近，极地低层及平流层低层以上一般是东风带所在地。一般是东风带所在地。4545End