气候学与气象学第5章.ppt

2006-11-15 第五章　天气系统（1） 资源与环境科学学院 地理系 本讲主要内容 气团－形成、变性、分类 锋－特征、温度场、气压场 锋的类型和天气 锋生和锋消 天气－一定区域短时段内的大气状态及其变化的总称。 天气系统－通常是指引起天气变化和分布的高压、低压和高压脊、低压槽等具有典型特征的大气运动系统。 各种天气系统都具有一定的空间尺度和时间尺度。 许多天气系统的组合，构成大范围的天气形势，构成半球甚至全球的大气环流。 认识和掌握天气系统的形成、结构、运动变化规律以及同地理环境间的相互关系，对于了解天气、气候的形成、特征、变化和预测地理环境的演变都是十分重要的。 一、气团 定义：气象要素（主要指温度、湿度和大气静力稳定度）在水平分布上比较均匀的大范围空气团。 其水平范围从几百千米到几千千米，垂直范围可达几千米到十几千米。同一气团内的温度水平梯度一般小于1—2℃/100km，垂直稳定度及天气现象也都变化不大。 1、气团的形成 气团形成的源地需要两个条件： 一是范围广阔、地表性质比较均匀的下垫面。 二是有一个能使空气物理属性在水平方向均匀化的环流场。（比如缓行的高压系统） 　　在具备了上述两个条件下，通过大气中各种尺度的湍流、大范围系统性垂直运动以及蒸发、凝结和辐射等动力、热力过程而与地表间进行水汽和热量交换，并经过足够长的时间来获得下垫面的属性影响，从而形成气团。 2、气团的变性（AIR MASS MODIFICATION ） 气团原有物理属性的改变过程称为气团变性。 气团形成后，随着环流条件的变化，由源地移行到另一新的地区时，由于下垫面性质以及物理过程的改变，气团的属性也随之发生相应的变化。 气团的变性过程同气团的形成过程一样，也是通过湍流、大范围垂直运动和蒸发、凝结、辐射等物理过程来实现的。 变性的快慢和变性程度的大小取决于： 流经地区下垫面性质与气团源地下垫面性质差异 离开源地时间的长短 空气运动状态的变化 　　　 　　　同时，不同气团变性的难易也是不同的。 　一般来说，冷气团移向暖区时容易变暖，暖气团移向冷区时则不易变冷。 （为什么？） 　　　干气团容易变湿，湿气团不容易变干。 　　　气团的变性是经常的，绝对的。而气团的形成只是不断变性过程中的一个相对稳定阶段。 3、气团的分类 （1）地理分类法 根据气团源地的地理位置和下垫面性质进行分类。 每个半球划分出7种气团 优点是能够直接从气团源地了解气团的主要特征，但它不易区分相邻两个气团的属性，也无法表示气团离开源地后的属性变化。 （2）热力分类法 依据气团与流经地区下垫面间热力对比进行的分类。 气团温度高于流经地区下垫面温度的，称暖气团。相反，气团温度低于流经地区下垫面温度的，称冷气团。 暖气团一般含有丰富的水汽，容易形成云雨天气。但是，当其移向冷区（高纬度）时，不仅会引起流经地区地面增温，而且气团低层不断失热而逐渐变冷，气团温度直减率减小，气团趋于稳定，甚至有时可能发展成逆温层，以至暖气团中热力对流不易发展，往往呈现出稳定性天气。 冷气团一般形成干冷天气。如果从源地移向暖区（低纬度）时，气团低层因不断吸热而增温，气团温度直减率趋向增大，层结稳定度减小，对流运动容易发展，可能发展成不稳定天气。如果冷气团来自海洋，水汽较多，可能出现积状云，产生阵性降水天气。 活动在我国境内的气团，大多是从其它地区移来的变性气团，其中最主要的是极地大陆（变性）气团和热带海洋气团。 二、锋 锋是温带地区重要的天气系统。锋是冷、暖气团相交绥的地带。锋面两侧气温水平梯度达5——10℃/100km。该地带冷、暖空气异常活跃，常常形成广阔的云系和降水天气，有时还出现大风、降温和雷暴等剧烈天气现象。 1、锋的概念 锋由两种性质不同的气团相接触形成的三度空间天气系统。其水平范围与气团水平尺度相当，长达几百千米到几千千米。 锋的宽度同气团宽度相比显得很狭窄，因而常把锋区看成是一个几何面，称为锋面。 锋面与地面的交线称为锋线，锋面和锋线统称锋。 锋向空间伸展的高度视气团的高度而有不同，凡伸展到对流层中上层者，称对流层锋，仅限于对流层低层（1.5km以下）者，称近地面锋。 2、锋的特征 锋是冷、暖气团间的过渡带，因而锋两侧的温度、湿度、稳定度以及风、云、气压等气象要素都有明显差异，锋是大气中气象要素的不连续面 。 （1）锋在空间呈倾斜状态是锋的一个重要特征。锋面倾斜的程度，称锋面坡度。锋面坡度的形成和维持是地球偏转力作用的结果。锋的一侧是冷气团，另一侧是暖气团，由于冷暖气团密度不同，在两气团间便产生了一个由冷气团指向暖气团的水平气压梯度力（G），这个力迫使冷气团呈楔形伸向暖气团下方，并力图把暖气团抬挤到它的上方，使两者分界面趋于水平。然而，当水平气压梯度力开始作用时，地转偏向力（A）就随之