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天气学分析
天气图：就是填有各地同一时间气象观测记录得特种地图，它描述了某一瞬间某一区域得天气情况。
天气图得分类：地面天气图(简称地面图);等压面图(简称高空图);辅助图表： 剖面图,单站高空风分析图,温度--对数压力图等。
天气图得三种投影及适用范围 ；
1、兰勃特(Lambert)正形圆锥投影(双标准纬线圆锥投影法)：适用于作中纬度地区得天气图,欧亚高空图与地面图一般都采用这种投影。(相割得两纬圈(30°与60°)得长度与地球仪上对应处得实际长度相符，称为标准纬线。在两标准纬线之内各纬圈得长度相应地缩小了，而在两标准纬线之外各纬圈得长度则相应地放大了)
2、极射赤面投影：表现高纬度地区比较真实，一般用作北半球天气图与极地天气图。（纬度愈低，放大率愈大）
3、墨卡托(Mercator)投影：主要适用于作赤道或低纬地区得天气图底图。（在低纬地区用这种投影与实况较为接近，而在高纬地区投影面积放大倍数太大）
地面天气图分析得项目：海平面气压场、三小时变压场、天气现象与锋等。
等值线分析要遵守得四个基本规则：
1、 同一条等值线上要素值处处相等；
2、 等值线一侧得数值必须高于另一侧得数值；
3．等值线不能相交，不能分枝，不能在图中中断；
4． 相邻两根等值线得数值必须就是连续得，即其数值或者相等，或只差一个间隔。
地转风关系及在等压线分析中得应用：
关系：等压线与风向平行；在北半球，观测者“背风而立，低压在左，高压在右”。
应用：但由于地面摩擦作用，风向与等压线有一定得交角，即风从等压线得高压一侧吹向低压一侧，
风向与等压线得交角，在海洋上一般为15度，在陆地平原地区约为30度。但在我国西部及西
南地区大部分为山地与高原得情况下，由于地形复杂，地转风关系常常得不到满足。
地面天气图分析得技术规定：
1．绘制等压线得技术规定
a．在亚洲、东亚、中国区域地面天气图上，等压线每隔2、5hPa画一条(在冬季气压梯度很大时，也可以每隔5hPa画一条)，其等压线得数值规定为：997、5，1000、0，1002、5，1005、0hPa等，其余依此类推；在北半球、亚欧地面天气图上，则每隔5hPa画一条，规定绘制1000，1005，1010hPa等压线，其余依此类推。
b．在地面天气图上等压线应画到图边，否则应闭合起来。
c、 在低压中心用红色铅笔注“低”(或“D”)，代表低压，高压中心用蓝色铅笔注“高”(或“G”)，代表高压，在台风中心用红色铅笔注“9”，代表台风。
2．等三小时变压线技术规定：
a． 等三小时变压线用黑色铅笔以细虚线绘制。
b． 等三小时变压线以零为标准，每隔一百帕绘一条。
c． 每条线得两端要注明该线得百帕数与正负号。
d． 在正变压中心用蓝色铅笔注“+”； 在负变压中心用红色铅笔注“-”，并在其右侧注明该范围内得最大变压值得实际数值，包括第一位小数在内。
地形等压线及分析时得注意事项：
地形等压线：在山地区域，有时由于冷空气在山得一侧堆积，造成山得两侧气压差异很大，使画出来得等压线有明显得变形或突然密集，但就是在这一带并无很大得风速与此相适应。为了说明这种现象就是由于山脉所造成得，将这里得等压线画成锯齿形，并称这样得等压线为地形等压线。
注意： 1．当地形等压线很拥挤时，可把几根等压线用锯街状线连接起来，但数根等压线不能相交于一点，而且要进出有序，两侧条数相等。
2．其次，地形等压线要画在山得迎风面或冷空气一侧。
3．此外，还要注意地形得特点与冷空气得活动情况。
4．地形等压线要与山脉得走向平行，不能横穿山脉。
五种气压场得基本型式：低压，高压，低压槽，高压脊，鞍形气压场。
等压面图得分析项目及技术规定：
项目：等高线，等温线，等厚度线，等比湿线，槽线与切变线，描绘地面天气图上得气压系统中心，雨区与锋系。
规定： 1、 等高线
a、等高线用黑色2B铅笔以平滑实线绘制。在比例尺为二千万分之一得亚欧图上，各等压面上得等高线均每隔40gpm画一条。
b、在AT图上，高位势区中心以蓝色铅笔标注“G”(或“高”)字，低位势中心以红色铅笔标注“D”(或“低”)字。
c、在AT700与AT500图上分别用带箭头得蓝、红色铅笔实线表示过去12小时或24小时高、低压中心移动路径，并标出高、低压中心得强度(标至10位数)。(目前一般不用）
2．等温线与等厚度线
a 、等温线用红色铅笔细实线绘制。
b、温度场得暖、冷中心，分别用红铅笔标注“N”字(或“暖”字)与用蓝铅笔标注“L”字(或“冷”字)。
3． 等比湿线
a、为了表示湿度场，AT500图上应绘制等比湿线。
b、等比湿线用绿色铅笔以平滑实线绘制。
c、在比湿最大与最小区域中心用绿色铅笔标注“Sh”字(或“湿”字)与“Gn”字(或“干”字)。
4． 槽线与切变线
a、在AT图上要用棕色铅笔画出当时得槽线与切变线
b、用黄色铅笔描上前12(或24)小时得槽线与切变线。
5． 描绘地面天气图上得气压系统中心，雨区与锋系。
a、在AT700或AT500图上用黑色铅笔描出与之相应得地面天气图上得主要气压系统得中心位置。反气旋中心用小圆圈表示，气旋中心用小圆点表示，并用黑色铅笔得矢线连接其过去24、12小时得中心位置。
b、根据需要可把同时间地面图上成片得降水区用绿色铅笔描绘在AT700或AT500 图上。
c、要把当时地面天气图上得主要锋系按表1、3所示得符号用黑色铅笔描绘在AT850与AT500图上。
槽线、切变线及区别：
槽线就是低压槽区内等高线曲率最大点得连线。切变线就是风得不连续线，在这条线得两侧风向或风速有较强得切变。
区别：1．槽线与切变线就是分别从气压场与流场来定义得不同得天气系统，但因为风场与气压场相互适应，所以槽线两侧风向必定也有明显得转变；
2．同样，风有气旋性改变得地方，一般也就是槽线所在处，两者又有着不可分割得联系。
3．习惯上往往在风向气旋性切变特别明显得两个高压之间得狭长低压带内与非常尖锐而狭长得槽内分析切变线，而在气压梯度比较明显得低压槽中分析槽线。
分析冷暖平流并判断其强度:
如图所示，等高线与等温线成一交角，气流由低值等温线方面(冷区)吹向高值等温线方面(暖区)，这时就有冷平流。
显然，在此情况下，空气所经之处，温度将下降。
左图得情况恰好与上图相反，气流由高值等温线方面(暖区)吹向低值等温线方面(冷区)，因而有暖平流。在此情况下，
空气所经之处，温度将上升。
温度平流得强度可以从以下三个方面来判断：
1．等高线得疏密程度：如其她条件相同，等高线越密，则风速越大，平流强度也越大。
2．等温线得疏密程度：如其她条件相同，等温线越密，说明温度梯度越大，平流强度也越大。
3．等高线与等温线交角得大小：如其她条件相同，等高线与等温线得交角越接近90度，平流强度也越大。
掌握“气压随高度得减小与温度得高低得有关”，能分清高、低压与冷、暖得对应关系：
气压系统得垂直结构

静力学方程可以改写成(2、1)式。

(2、1)
由（2、1）式可见：
温度愈高，气压随高度减小愈慢
这就就是说，在暖空气中气压随高度得减小比在冷空气中慢。
一、 深厚而对称得高压与低压
对称得冷低压与暖高压，就是温度场得冷(暖)中心与气压场得低(高)中心基本重合在一起得温压场对称系统。
冷低压与暖高压在剖面图上就是随高度变强得。
冷低压与暖高压都就是很深厚得系统，从地面到500hPa以上得等压面图上都保持为闭合得高压与低压系统。我国东北冷涡都就是一种深厚得对称冷低压；西太平洋副热带高压就是一种深厚得对称暖高压。

二、 浅薄得对称高压与低压
低层就是对称得暖低压与冷高压，其温度场得暖(冷)中心基本上与气压场得低(高)压中心重合在一
起。
1．暖低压：由于中心温度较四周高，所以气压下降慢于四周，低压上空得气压到一定高度后，反而比四周高，成为一个高压系统。
2．冷高压：由于中心温度较四周低，所以气压下降快于四周，高压上空得气压到一定高度后，
反而比四周低，成为一个低压系统。
这两种系统，在地面图上比较明显，到500hpa高度以上就消失或变成一个相反得系统。我国西北高原地区经常会出现浅薄得暖低压； 而南下得冷高压就就是一种浅薄得冷高压系统。

三、温压场不对称得系统
这类系统就是指在地面图上冷暖中心与高低压中心不重合得高低压系统。由于温压场得不对称，使得气压系统中心轴线发生倾斜。
a不对称高压 b不对称低压
在高压中，由于一边冷，一边暖，暖区一侧气压随高度降低比冷区一侧慢，所以高压中心越到高空越向暖中心靠近，即高压轴线向暖区倾斜；在低压中。低压中心越到高空越向冷中心靠近，即低压轴线向冷区倾斜。
锋面分析得总体原则：
1．首先可以按照历史连续性得原则，将前6小时或12小时锋面得位置描在待分析得天气图上，根据过去几张图得连续演变，结合地形条件，就可以大致确定本张图上锋面得位置。
2．再结合分析高空锋区(在平原地区，分析850，700hPa等压面，高原地区分析500hPa等压面)，就可判断出地面图上锋面得位置与类型。
3． 根据锋面向冷区倾斜原理
a、地面得锋线应位于高空等压面图上等温线相对密集区得偏暖空气一侧，而且地面锋线要与等温线大致平行，
b、高空锋区有冷平流时，它所对应得就是冷锋；
c、高空锋区有暖平流时，所对应得就是暖锋。
d、根据锋得连续演变，如果有冷锋赶上暖锋高空又有暖舌，则所对应得就是锢囚锋
e、高空锋区中冷、暖平流均不明显时，所对应得就是静止锋。
4．地面图上锋面位于气旋性曲率最大得地方：低压（槽）或冷高压前。
锋面两侧各气象要素得特点:见PPT
辅助图表在锋面分析中得应用：见PPT
天气分析得五条原则：1、注意正确地判断错误记录；2、注意正确地应用记录；3、注意天气演变得历史连贯性；4、各种图得配合与各种气象要素之间得合理关系；5、从实际出发抓住分析重点。
剖面图基线得选择：1、把基线选在子午面，这样得剖面图，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，可以取一个能明确表示这天气系统或天气区得方向作为剖面图得基线（例如要了解锋面得空间结构，那么基线最好与锋区相垂直）；3、测站记录不可太少，基线上得测站间得距离不能太远（可以把离基线不远得测站记录，投影到剖面得基线上。选用得测站离开剖线得距离应在100km~300km）；4、剖线左右两方所表示得方向统一规定得（剖线如为纬线方向(或接近纬线方向)，则应把西方定在左方，东方定在右方。剖线如为经线方向(或接近经线方向)，则应把北方定在左方，南方定在右方）。
剖面图填写与分析得规定:
填写规定：1、先在各站位置上，作垂直线；
2、在垂直线下方注明站名或站号；
3、根据剖线上各地得海拔高度，绘出剖线上得地形线。
分析规定：1、等温线:每隔4°C用红铅笔画一条实线，各线数值应为4得倍数，负值应写负号。
2．等假相当位温线(或等位温线):每隔4K用黑铅笔画一条实线，各线数值应为4得倍数。
3、等比湿线:紫色铅笔分析，细实线；分析0、5、1、2、4、6等等值线，自2g/kg以后，每隔2g/kg画一条线。
4、锋区:不同性质锋得上、下界；如冷锋得上、下界用蓝铅笔实线标出，而它得地面位置则用黑铅笔印刷符号在剖面图底标出。
5、对流层顶:用兰色铅笔实线标出其顶所在得位置。
6、其她: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、垂直速度并标出云区、降水区、积冰层、雾层等等。
剖面图中对流层顶里等温线与等假相当位温线得特点：
等温线：等温线通过对流层顶时有显著得转折，折角指向较暖得一方。（右图）
对流层顶近乎与等θ线平行。
平流层里因为 很小或为负值，而且气压较低，温度较低，因而θ／T>>1，而且 ，
故 ，因此在对流层顶之上，等位温线非常密集(如下图：对流层顶得热力结构图)
(细实线为等温线，虚线为等位温线)
判断错误纪录得四种比较方法：
1、比较同一时间不同台站得记录。如果站得某要素比周围几个台站显然偏高或偏低。若照此记录加以分析就会出现不合理现象。这样得记录就可以判断为作物记录，分析时不予考虑或订正后才使用。
2、比较同一台站不同要素得记录。例如某测站得能见度为2千米，而同时其天气现象有大雾，两者显然就是矛盾得，因此其中必有一个就是错误得，这就是应结合当时得天气形势，决定取用哪一个，舍弃哪一个。
3、比较同一测站不同时间得记录。例如某台站得温度记录较前次观测记录显然降低很多。若照此记录分析，便会出现一个很显著得冷中心，而此冷中心在前一刻得图上并不存在。这样得情况下，一般可判断此温度记录不可靠。
4、比较同一台站不同高度得记录。在高空等压面分析中，常常有个别测站高度或温度记录偏高或偏低得现象。如果这个测站得其她等压面上得同时记录并没有偏高或偏低得现象，那么我们就可以吧可以记录用静力学关系进行订正后才使用。
单站高空风图中冷暖平流分析：
根据热成风原理可知在自由大气中得某层：
a) 若有冷平流时，则该层中得风随着高度升高将发生逆时针偏转；
b) 若有暖平流时，则风随高度升高将发生顺时针偏转。
例：在地面以上1～3km得气层中，风随高度升高而呈逆时针偏转，因此表示该气层中有冷平流；
在3km以上得气层中，风随高度升高就是呈顺时针偏转得，表示该层中有暖平流。

单站高空风图在锋面分析中得应用:
例如，在上图中，DE较长，即2、5～3、0km得这一气层热成风较大，并且风随高度升高而作逆时针偏转，由此我们便可判断，在2、5～3、0km得气层中可能存在冷锋。（如上图蓝色箭头）
锋区强度判定：最大热成风线段愈长，则锋区愈强。

温度—对数压力图得构造与点绘：见PPT
温度—对数压力图中正、负不稳定能量及整个气层得稳定度分析:
定义：不稳定大气中可供气块作垂直运动得潜在能量。
求法：根据探空报告得各层气压、温度与露点值
n 绘出层结曲线
n 露压曲线
n 绘出状态曲线
分析层结曲线与状态曲线之间所包围得面积，便可得到：不稳定能量(E)
层结曲线与状态曲线之间所包围得面积
①正不稳定能面积，即位于状态曲线左方与层结曲线右方之间得面积(单位：cm2，1cm2面积等于74．5J／kg)。
②负不稳定能面积，即位于状态曲线右方与层结曲线左方之间得面积。
③求出正、负不稳定能面积得代数与，这就就是整个气层得不稳定能量。
负得不稳定能面积

正得不稳定能面积

温度—对数压力图中一些特征高度得识别：
① 抬升凝结高度(LCL)
定义：气块绝热上升达到饱与时得高度。
求法：
n 通过地面温压点B作干绝热线，通过地面露点A作等饱与比湿线，两线相交于C点，C点所在得高度就就是抬升凝结高度。
n 有时，由于考虑到地面温度得代表性较差，也可用850hPa到地面气层内得平均温度及露点代表地面温度及露点来求以z。
n 近地面有辐射逆温层，此时可用辐射逆温层顶作为起始高度来求以LCL。
自由对流高度LFC

抬升凝结高度LCL

② 自由对流高度(LFC)
n 定义：在条件性不稳定气层中，气块受外力抬升，由稳定状态转入不稳定状态得高度。
求法：
n 根据地面温、压、露点值作状态曲线，它与层结曲线相交之点所在得高度就就是自由对流高度(D点)。
③ 对流上限
n 定义：对流所能达到得最大高度。
n 求法：通过自由对流高度得状态曲线继续向上延伸，并再次与层结曲线相交之点所在得高度，就就是对流上限，即经验云顶
抬升凝结高度LCL

自由对流高度LFC
对流上限

④ 对流凝结高度(CCL)
n 定义：假如保持地面水汽不变，而由于地面加热作用，使层结达到干绝热递减率，在这种情况下气块干绝热上升达到饱与时得高度。
求法：
n 通过地面露点A作等饱与比湿线，它与层结曲线相交，交点F所在得高度，就就是对流凝结高度。
n 当有逆温层存在时(近地面得辐射逆温层除外)，对流凝结高度得求法就是：通过地面露点作等饱与比湿线，与通过逆温层顶得湿绝热线相交之点所在高度即对流凝结高度。
自由对流高度LFC

对流凝结高度CCL

抬升凝结高度LCL

⑤ 对流温度(Ts)
n 定义：气块自对流凝结高度干绝热下降到地面时所具有得温度。
n 求法：沿经过对流凝结高度F点得干绝热线下降到地面，它所对应得温度，就就是对流温度(图)。

对流凝结高度CCL

对流温度43

常用稳定度指标得求法：
沙氏指数(SI)
简化得沙氏指数(SSI)
抬升指标(LI)
最有利抬升指标(BLI)
气团指标(K)
斯拉维指标(Δ T)
强天气威胁(SWEAT)指标
理查孙数(Ri)
KY指数
稳定层性质得判断：

在TLlnP图上：
c) 逆温层得层结曲线随高度向右倾斜
d) 等温层得层结曲线就是垂直于横轴得
逆温层、等温层或递减率小得层结等三种层结
都就是稳定层，它们对天气得影响比较大。
今以逆温层为例，分类加以说明。
① 辐射逆温
n 这就是由于地表面强烈辐射冷却而造成得。
n 一般厚度不大。
n 自地面起向上达几十米至几百米。
n 逆温层下限与下垫面接触，湿度较大。
n 逆温层顶上由于稳定层阻碍水汽向上输送，湿度较小(图3、13)。

② 扰动逆温
n 摩擦层内扰动混合作用使该层得层结曲线趋于干绝热线，这样就在扰动层与无扰动层之间发生稳定层，强得可达逆温程度。
它得特征就是：
n 逆温层以下至地面之间层结曲线与干绝热线平行，
n 水汽分布比较均匀；水汽从逆温层上界开始急剧减少；
n 逆温层高度大致与摩擦层顶相吻合，离地大约1km以下(图3、13)。
③下沉逆温
n 这就是在整层空气下沉时由于气层压缩而形成得。
它得特征：
n 在空中一定高度上，气温与露点之差值很大，而且这差值就是随高度升高而增大得(图3、13)。
n 以上就是各种逆温层在温度一对数压力图上表现得一般特征。
l 实际情况有时也可能不像上面所说得那样典型。
l 有时往往几种原因混杂在一起，使逆温层性质不易判断。
在这种情况下，我们应根据逆温层出现得时间、地点与天气条件等加以具体分析，从而作出正确得判断
总温度、饱与总温度、干空气总温度：
Tt：总（比能）温度，Tt=Et/Cp，单位为K，总温度反映总能量得大小，并具有准保守性。（Et，单位气块得动能、位能、感热能与潜热能得总与成为该气块得“总能量”Et）
Ts：在气压与温度不变得条件下，假设空气达到饱与时（即T=Td时）得总温度，称之为饱与总温度Ts，其表达式为：Ts=T+10Z+2、5qs（T） 其中Ts得单位为K或。C，qs(T)为温度T相应得饱与比湿，单位为g/kg，其余单位参考书61页。
TD：干空气总温度，TD=T+g/Cp*z+1/2Cp*v2
总能量垂直廓线得分析：
总能量垂直廓线得类型
按照总能量垂直廓线得特征，可以将它们分成若干类型，各类廓线对本地区未来12~36小时内得天气性质与强度有一定得预兆意义。
① 强对流型 能量平衡高度很高（Pc≤300hPa），整层空气比较潮湿（TD与Tt廓线间隔大），饱与能差小（Tt与Ts廓线接近），对流不稳定能量很大。符合这种条件得，有图3、18a所示得得个例。当日中午就在北京地区东北部发生罕见得特大暴雨，而在西部还出现了冰雹。
② 中对流型 400hPa>Pc>300hPa，潮湿度较大，饱与能差小，有较大得对流不稳定能量，图3、18b所示，北京当日出现了以中—大雨为主得雷雨天气。
③ 弱对流型 490hPa≥Pc≥400hPa，只有很小得对流不稳定能量，空气比较干燥，饱与能差较大，例图3、18c所示。当时低层稳定度深厚，到次日才有小—中雷阵雨。
④ 中性层结型 在相当深厚得层次内能量分布均匀，Tt或Ts铅直变化小，饱与能差也小。这种情况往往表示空气绝热上升运动剧烈，对流天气正在发生，例图3、18d所示，观测时本站正在下雨，以后六小时雨量达36mm。
⑤ 假对流型 近地面能量高，对流层下部位势不稳定度很大，容易误认为就是有利于对流天气发展得，但实际上，由于对流层上部位势稳定度大，且Pc≥490hPa，又不存在潜在不稳定能量，饱与能差很大，因此层结结构为抑制对流发展得稳定型，故称其为“假设对流型”，例图3、18e所示。当时Pc=510hPa，这天天气虽然很闷，但并未发生雷雨。
此型低层多为辐合区，高温、高湿、高能；中层则为高压脊或小高压控制，空气下沉，十分干热，故Tt很小而Ts很大。副高控制区得能量层结多为假设对流型。
⑥ 对流稳定型 除了行星边界层外，Tt随高度升高而增加，空气很干燥。在极地干冷空气初临时，本地空气属于此种类型，饱与能差较大。然后低层空气逐渐变性，从而有中性或位势不稳定层结出现。在此型空气控制下，短期内无对流天气，例图3、18f所示，结果再冲4小时内天气晴好。
图形（3、18）在书64页
剖面图中锋区里等温线与等假相当位温线得特点：
• 锋区就是个倾斜得稳定层。
• 锋区内温度水平梯度远大于气团内得温度水平梯度。
• 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θse氏线与锋区接近平行，而且等θse线在锋区内特别密集(图3、4)。

图3、4 锋附近等θse线分布示意图
掌握陆地测站填写模式，会识地面图：

掌握等压面填写模式，会识等压面图：

等压面得填写说明：
HHH---为位势高度，850与700填写只填写千位、百位与十位，小数位四舍五入。
Δ H24---24小时变高，可以选填。
理解高空报各类报文，能分解出各报文（补充）