中国天气：对流性天气过程2.ppt

概 述 §4.1雷暴的结构及雷暴天气的成因 闪电照片 §4.2 中小尺度天气系统 §4.3 对流性天气预报的物理基础 §4.4 对流性天气的预报方法 一、大气不稳定性与对流性天气 形成的条件 ㈠ 静力不稳定 1．气块法和稳定度 简化条件： 考虑一个小气块，假定它与环境之 间无混合 环境空气处于静力平衡状态 气块在运动过程中是绝热的，与周围无 热量、水份及动量的交换份 气块气压与周围气压相等（带撇号量为 气块量） 上升 中性 下沉 设环境 气块 不稳定层结 中性层结 稳定层结 2 .另一种表示方法 不稳定层结 中性层结 稳定层结 大气中，一般是 绝对不稳定 绝对稳定 条件性不稳定 T-lnP图上的气块温度升降的曲线叫做“状态曲线”，而大气实际温度分布曲线叫做“层结曲线” T-lnp图上层结曲线与状态曲线 （二）对流性不稳定（位势不稳定） 1． 含义：原来上干下湿的稳定气层，甚至可为绝对稳定的气层（ ????????????），经过整层抬升后使得气层达到饱和，气层层结由原来的稳定层结变为不稳定层结，或不稳定层结变得更加不稳定，称为对流性不稳定。 或 随高度减小。 对流性不稳定 对流性不稳定判据 对流性不稳定 中性 对流性稳定 （三）不稳定能量 含义：单位质量空气块受场力的作用（浮力-重力）所做的功。 气层的不稳定能量等于单位质量空气块由Z0 上升到z时动能的增量 （四） 对流性天气形成的条件 条件： ①水汽条件 ②不稳定层结 ③抬升条件 二、 稳定度的局地变化 ㈠ 稳定度变化的原因? 取 表示稳定度? ? 对流性稳定 中性 对流性不稳定 条件：干湿绝热过程中θse是保守的 表明：对流性不稳定的局地变化由三项因子决定的。 ? ? 对流性不稳定增加? ?（1）对流性不稳定的垂直输送项 与垂直速度和θse分布有关。 上升：ω0 ， 不稳定性增强? 下降：ω0 ， 不稳定性减弱? （2）散度对对流不稳定性的影响? ? 若 水平辐散 ，不稳定性增强? 水平辐合 ，不稳定性减弱? （3）θse平流随高度的变化 当高层的θse平流小于低层的θse平流时，即对流不稳定性增强。反之，对流不稳定性减弱。 θse是T、P、q的函数 (二) 对流不稳定度与等压面上T、q的关系 均是小量 取 表示稳定度 稳定度增加 稳定度减小 上层变干变冷，下层变暖变湿 讨论： 温度的局地变化对稳定度的影响 对流未发生前ω≈0 ，要使气层变得不稳定 ① 低层暖平流，高层冷平流。低层暖（冷）平 流比高层暖（冷）平流强（弱） ② 日射作用使低层空气增热或冷空气移至暖的 下垫面。 湿度的局地变化对稳定度的影响。 低层湿平流（强暖湿平流），高层干平流（干冷平流），导致不稳定增加。 （三）几种常见的有利于对流性天气产生 的形势： （1）在高层冷中心或冷温度槽与低层暖中 心或暖温度脊可能叠置的区域，会形 成大片雷暴区； （2）当冷锋越山时，若山后低层为暖空气 控制，则由于山后低层暖空气之上有 冷平流叠置，使不稳定度大为增强， 因而常在山后造成大片雷暴区。 （3）在高层高空槽已东移，冷空气已入 侵，而中层以下仍有钱包的热低压接 近，或有西南气流，或有显著的暖平 流等情况时，就容易使不稳定性加 强，造成对流性天气。 （4）当低层有湿舌而其上层覆盖着一干气 层时，或在高层干平流与低层湿平流 相叠加的区域，会使对流性不稳定增 强。 单站分析 三、对流天气的触发机制 ㈠ 天气系统造成的系统性上升运动： 锋面强迫抬升、槽线、切变线、低压、低涡等以及低空的风向或风速的辐合线。 ㈡ 地形抬升作用? 1．山地迎风坡。? 2．背风波：背风坡下沉，β效应形成波动。 ㈢ 局地热力抬升作用 四、强雷暴发生发展的有利条件 ㈠位势不稳定层结，并常有逆温层的存在位势不稳定层结的建立取决于高低层温度和湿度的平流差异，要造成明显的平流差异，要具备明显的垂直风切变和明显的温度或湿度梯度。 逆温层的存在可抑制对流发展，使低层水汽能量不向上输送，可以积聚能量使低层