南大天气学原理第七章(简).ppt

§7.4 中尺度系统发展和大气过程不稳定 §7.4.1 对流不稳定 实际大气中常会发生整层空气被抬升的情况。气层被抬升后，它本身的?会发生变化。 设气层AB初始为稳定层结(??m)， A’B’为其露点，下湿上干。设该气 层被抬升时其截面积不发生变化， 由于质量守恒，其顶、底之间的气 压差也不发生变化。开始A、B两 点都沿干绝热线上升。因A点湿度大，先于B点达到饱和(C点)， 此时B点到达C‘点，因其较干而未达饱和。如气层继续被抬升， 则 A点沿湿绝热线上升，而 B点仍沿干绝热线上升，直到 B点 达到其凝结高度E点，整层达到饱和状态，此时底部A移到D 点。 DE为初始AB气层被抬升整层达饱和时的温度层结。显 然，此时有??m，呈现出不稳定状态，这就是对流不稳定(或通 称位势不稳定)。 §7.5 中尺度分析 要做好中尺度天气预报，首要的环节是将中尺度系统识别出来，这就是中尺度分析问题。 必须对某些基本气象资料加以处理，分离出反映中尺度扰动分量的气象变量。 中尺度分析的基本内容大致包括: 在中尺度系统生成之前，分析环境场是否利于中尺度系统的生成发展，即环境条件的分析; 在中尺度系统形成之后，分析其天气表现、活动特征及其时间演变，分析其结构及发展机制等。 §7.5.1 资料来源及其处理 中尺度分析所用的基本气象资料， 气压、气温、风、湿度、降水以及云况等。 飞机报告、危险天气报告及雷达、卫星资料等。 中尺度系统范围较小，变化较快，生命期较短，当前常规测站网提供的资料，往往不能 “捕捉”到中尺度系统。 理想的中尺度分析资料由特别设置的时空分辨率高的观测站网提供，难以做到。 作为通常的中尺度分析，往往是在常规站网的基础上，尽可能添补资料，增大时空分辨率，使测站之间的距离达到 30-50 km，观测时间间隔为 1小时左右。 目前许多地区的区域地面天气图能满足此要求。 如果再有一定数量的自记资料(如风、气压、温度、湿度自记等)，对中尺度分析更有帮助。 由于中尺度系统是叠加在大尺度系统上的一种扰动，这种扰动引起的气象要素变量一般不大，例如，气压变化只有零点几个 hPa。因此，不仅要求资料本身准确可靠，而且要求分析时应更为细致。 对气压和温度资料误差的订正 以海拔高度测量准确、仪器设备精良，以及观测质量较高的台站观测记录为基准，通过对历史资料的分析比较，求出误差加以订正。 降水特征的分析 降水特征的分析是中尺度分析的一项重要内容。 鉴于不同来源(包括气象或水文台站)的雨量资料往往规格不同，有的是24小时雨量，有的是6小时或1小时雨量，因此，在分析每小时降水量或系统降水量时，要用间接的方法进行推算。 常用的推算方法 (1)每小时降水量的推算 首先对有每小时降水量的测站，求出每小时降水量(R1)占其 24小时总降水量(R24)的百分率r (r=R1/R24); 然后作百分率r图，并分析等r线，用内插法读出要求站的r值; 再用此r值推算出它的每小时降水量(即R1=R24?r), (2)系统降水量的推算 系统降水量的求法与求每小时降水量的方法类似， 首先根据实际资料累计得出各站的过程降水量R’1, R’2, R’3等; 其次根据有降水起迄时间观测的台站资料求得由某一系统造成的降水量R1, R2, R3等，并算出各站该系统降水量与其过程降水量的百分比 然后分析百分率图，内插求出要求站的百分率， 于是该站的系统降水量R0为，R0=R’0 x r0，其中R’0为该站的过程降水量。 §7.5.2 时空转换分析 时空转换分析是在系统演变呈准稳定条件下，将气象要素的时间变化转换为空间分布的一种分析方法。 这是弥补中尺度分析资料不足的有效手段，是开发资料效能的重要途径，也是揭示中尺度系统结构特征的一种方法。 经典的时空转换是依据自记资料进行的，因为自记资料在时间上是充分连续的。 将自记资料上时间变化转换为空间分布的根据是: 设系统的移动速度为 C，则对某气象要素 F有 d d 若系统变化缓慢，呈准稳定状态，dF/dt?0, 则 　? F/? s是F在系统移动方向上的方向导数。 若已知系统的移动速度，就可将单站要素的时间变化转换为空间分布。系统的移速 C可由雷达资料，相邻台站的监测报告或中尺度系统动态图等求得。 时空转换的步骤 (1)取与系统移向近似垂直方向上 的测站。 如飑线分析，可取如图所示 　 的A, B, C, D等站。 (2)确定系统移速，并转换成空间 距离。 如系统移速C为60 km·h-1，即10分 钟移动10 km。由此在图上作出每 10 km的间距标尺,该空间间距对应的时间差为10分钟。 (3)读数、填图。 设作15时的中尺度分析图，并在自记曲线上每隔10分钟读一个数，则可在图上标出各间距所对